DisplayPort™とは？
この説明会では、Mini DP™コネクターに様々な規格を接続できる理由を、より専門的な技術解説を交えてお伝えします。Club 3Dは、弊社ウェブサイトwww.club-3d.com のテクノロジーセクションで紹介されているように、様々なテクノロジーを使ってお客様にソリューションを提供しています。
バージョン、仕様、規格について
第 1 世代の DisplayPort™ バージョンは、2006 年にリリースされたバージョン 1.0 から始まりましたが、これは商用製品にはほとんど実装されていませんでした。DisplayPort™ の最新規格は 2.1 バージョンです。最大 80 Gbps の帯域幅を提供して、最大 16K のディスプレイ解像度の最も高い要求に対応します。
ここで注目すべき最も重要なことは、生の帯域幅です。DisplayPort™の現在のバージョン– 1.2、1.3 & 1.4 – は、最大 32.4 Gbpsの帯域幅 – またはオーバーヘッド後 25.9 Gbps – を提供します – これは、標準の1670 万色 (24 ビット) 4K120Hz ディスプレイには十分な値です。
10 億以上のカラー (30 ビット) ディスプレイ (オーバーヘッドは、さまざまなアルゴリズムを使用してデータ ストリームをエンコードまたはデコードする効率です)。
これは生帯域幅の圧倒的な増加で、バージョン 1.3/1.4 のほぼ 2.5 倍ですが、次世代の 8K や新しい 16K ディスプレイにはまだ十分ではありません。その結果、より多くのディスプレイ インターフェイス帯域幅の必要性が高まり続けています。
バージョン 2.0の改善点を詳しく見てみると、より効率的なコーディング スキームが導入され、コーディング オーバーヘッドが大幅に削減されました。その結果、2.0 規格の実効帯域幅は77.4 Gbpsでピークに達します。これは、使用可能な帯域幅のほぼすべてです!
DisplayPort 2.0の内部
Thunderbolt 3、UHBR、など。
DisplayPort™2.0 物理層の技術的側面をもう少し深く掘り下げます。次世代の高帯域幅外部インターフェイスの開発は、世代を重ねるごとに難しくなり、費用もかさみます。同時に、物理 DisplayPort は本来、DisplayPort 2.0 がプッシュする帯域幅の量に合わせてスケールアップするようには設計されていません。
最終結果は、興味深い妥協案であり、重要なことに、既存の DisplayPort 製品との後方互換性を維持しながら、より多くの帯域幅を提供するものです. DisplayPort 自体はそのままです。それとUSB-C コネクタ(DP alt モード経由) はどちらも、新しいDisplayPort 2.0 規格の公式ポートです。このため、ピン数とその結果の高速データ レーンも変更されず、DisplayPortは 4 レーンで動作し続けます。最後に、DisplayPort 2.0 規格は、通信に対する技術のパケットベースのアプローチも保持しています。つまり、ピクセル中心のピクセル クロック アプローチとは対照的に、画像データは固定帯域幅リンクを介してパケットとして送信され続けます。
では、DisplayPort 2.0 を有効にするために何が変更されたのでしょうか?
名ばかりの DisplayPort 自体はそのままですが、物理層の残りの部分はほぼ完全に置き換えられ、Thunderbolt 3 に置き換えられました。
DisplayPort 2.0 のために、VESA はホイールの再発明を試みるのではなく、インテルの既存の Thunderbolt 3 テクノロジーを利用することを決定しました。これは、VESA が求めていたデータ レートにすでに達しています。当初は Intel 独自のテクノロジーでしたが、Intel はこのテクノロジーを 2019 年初頭にロイヤリティ フリーの標準としてより幅広い業界にリリースしました。
これにより、サードパーティは純粋な Thunderbolt 3 デバイスを作成できるだけでなく、Thunderbolt 3 テクノロジーを他の規格に転用することも可能になりました。そのため、USB4 は Thunderbolt 3 のより単純な再ブランド化ですが、DisplayPort 2.0 は本質的に一方向の Thunderbolt 3 接続を作成することにより、別の方向に進みます。
注）「ホイールの発明」とは、自動車などに使われるホイールの概念を考え出したことを指します。このフレーズは、新しいものを開発するときに、前に存在したものを再利用することが大切であるという意味で使われます。例えば、新しい技術を開発する代わりに既存の技術を改良することがより効率的であるということを意味します。
内部で
Thunderbolt 3 は DisplayPort とほぼ同じように動作し、各レーンが4 つの高速で情報のパケットを20 Gbpsで伝送します。ただし、TB3 は、各方向に 2 つのレーンが割り当てられた真の双方向の全二重リンクですが、DisplayPort は大量のデータを一方向のみに送信することに重点を置いています。その結果、DisplayPort 2.0は 2 つのインバウンド レーンをアウトバウンド レーンに反転させ、合計 4 つのレーンを 1 つの80 Gbpsリンクに結合できるようにします。
Thunderbolt 3 テクノロジーへの移行は、DisplayPort が Thunderbolt 3 の信号エンコード方式を継承することも意味します。DisplayPort 1.x は常に比較的非効率的な 8/10b エンコーディングを使用しており、結果として 20% のオーバーヘッドが発生していましたが、 DisplayPort 2.0 は 128/132b エンコーディングを提供し、オーバーヘッドはわずか 3% です。これが、 DisplayPort 2.0の実際の帯域幅の増加が単なる帯域幅の増加以上のものである理由です。標準は帯域幅を増やすだけでなく、より効率的に使用します。したがって、DisplayPort 2.0 は最高のデータ レートで77.37 Gbps の帯域幅を提供できます。
しかし、ケーブルはどうですか？
ここで、VESA とユーザーの両方にとって、少し複雑になります。Thunderbolt 3 は、銅線ケーブルの限界を押し上げました。その結果、最短の配線を除くすべてのケーブルで、ケーブルの両端にトランシーバーを備えたアクティブなケーブル接続が必要になりました。効果的ではありますが、これにより、Thunderbolt 3 ケーブルのコストが、比較的低コストのすべて銅製のコモディティ USB 3 および DisplayPort 1.x ケーブルよりも高くなりました。新しい標準の基礎として Thunderbolt 3 を使用することにより、VESA は標準のケーブル技術の制限も継承しました。
ケーブルの質問に対する答えは、VESA が実際には答えていないということです。代わりに、彼らはパッシブケーブルで今何ができるかに焦点を当てています。
DisplayPort 2.0 は、実際には 1 つではなく3 つの新しいデータ レートを導入します。レーンあたり 10 Gbps、レーンあたり 13.5 Gbps、レーンあたり 20 Gbps です。超高ビット レート (UHBR) と呼ばれるフリースタンディング モニター用の VESA は現在、レーンあたり 10 Gbps (UHBR 10) に焦点を当てており、合計 40 Gbps の帯域幅を提供します。
フルファット（最大）の DisplayPort 2.0 (および Thunderbolt 3) の半分のデータ レートである UHBR 10 は、標準のパッシブ銅線ケーブルで動作するのに十分な回復力を備えており、ケーブルは 2 ～ 3 メートルに達しても問題はほとんどありません。VESA は実際にこれを準備しており、UHBR 10 は以前に開始された DisplayPort 8K ケーブル認定プログラムと一致しています。8K 認定ケーブルは、UHBR 10 のシグナル インテグリティ要件を満たすことができます。
Display Stream Compression (DSC) 標準の一部として DisplayPort 1.4 に導入された前方誤り訂正 (FEC) は、現在 DisplayPort 2.0 のコア部分です。そのため、2.0 リンクでは、FEC が常に使用されます。これは、これらの高速インターフェイスにエラーのない方法で常にデータを送信させるという課題を反映しています。
DisplayPort 2.0 の機能: 必須の DSC、ブランチ デバイス、およびパネル リプレイ
Display Stream Compression のサポートは、DisplayPort 2.0 デバイスに必須になりました。以前に DisplayPort 1.4 の一部として導入され、その後数年後まで完全に打ち出されなかった DSC は、グループの「視覚的にロスレスな」画像圧縮の標準です。ピクセルの小さなグループで動作する DSC は、約 3:1 の圧縮率を提供します。これは、視覚的なアーティファクトを導入したり、大幅な遅延を追加したりすることなく、電力と帯域幅を節約するのに十分なだけ画像を圧縮することを目標としています。
いずれにせよ、DisplayPort 2.0 以降、DSC は DisplayPort 標準の中核部分になりました。明確に言うと、2.0 デバイスは DSC を使用する必要はありません。帯域幅が許す場合は、圧縮されていない画像が優先されますが、2.0 デバイスは DSC 圧縮データをエンコード、パス、およびデコードできる必要があります。これは、すべての 2.0 デバイスがモニターを駆動できることを知っているモニターを販売できるようになるため、時間の経過とともに、メーカーが DSC (少なくとも特定のモードで) を必要とするモニターを開発およびリリースするための基礎を築くことになります。
パネルリプレイ
効率といえば、DisplayPort 2.0 標準では、電力効率に重点を置いた別のベンダー オプション機能も導入されています。それがパネル リプレイです。組み込み DisplayPort 標準の一部である以前の Panel Self Refresh テクノロジーから派生した Panel Replay は、システムが前のビデオ フレーム以降に変更された画像の部分のみを送信および更新できるようにする部分的な自己更新メカニズムです。eDP の PSR と同様に、この機能は主にラップトップやその他のモバイル デバイスを対象としており、電力消費とその結果としてのバッテリー ランタイムへの影響が重要な特性となります。より少ないデータを送信することは、ビットを運転するために使用されるエネルギーの量を削減するだけでなく、ディスプレイ コントローラーで必要な処理の量も削減します。
最後になりましたが、DisplayPort 2.0 は、標準での「ブランチ デバイス」の動作方法も更新しています。基本的に、マルチ ストリーム トランスポート セットアップのスプリッタであるDisplayPort 1.x では、ブランチ デバイスが DisplayPort ビットストリームをデコードできる必要がありましたが、これは20 Gbps+ のデータでは簡単なことではありません。代わりに、2.0 では、ブランチ デバイスが一部簡素化され、データをデコードする必要がなくなり、データを転送できるようになります。これにより、MST (およびデイジー チェーン接続) の実装が全体的に少し簡単になります。ブランチ デバイスをそれほど複雑にする必要がないからです。
最後に、今日の仕様リリースに先立って、DisplayPort での可変リフレッシュ サポートの状態についても尋ねました。VESA Adaptive Sync は、DisplayPort 1.x のモニターのオプション機能であり、DisplayPort 2.0 でもそのままです。そのため、メーカーは引き続きモニターの便利な機能として追加できますが、必須にする予定はありません。
DisplayPort 規格の最新バージョンは、2007 年に開始されて以来、PC ディスプレイ規格に対する最大のアップデートです。VESA は、DisplayPort 物理層を Thunderbolt 3 に置き換えることで、DisplayPort の帯域幅の可能性を大幅に高め、 8K モニター以降 の基盤を築きました。
最新の DisplayPort 仕様により、USB Type-CおよびUSB4との整合性が向上します。USB4 を介したより効率的な DisplayPort トンネリングのための新機能を追加します。
DisplayPortデータ帯域幅の進化
オレゴン州ビーバートン – 2022 年 10 月 17 日– Video Electronics Standards Association (VESA®) は本日、DisplayPort 仕様の最新バージョンである DisplayPort 2.1 をリリースしたことを発表しました。 2.0)。VESA はメンバー企業と緊密に協力して、DisplayPort 2.0 をサポートする製品が、より新しく、より要求の厳しい DisplayPort 2.1 仕様に実際に適合するようにしています。この取り組みにより、GPU、ドッキング ステーション チップ、モニター スカラー チップ、リタイマーなどの PHY リピーター チップ、またはDP40/DP80など、UHBR (超高ビット レート) 対応製品を含む、以前に認定されたすべての DisplayPort 2.0 製品ケーブル (パッシブとアクティブの両方を含み、フルサイズの DisplayPort、Mini DisplayPort、または USB Type-C コネクタを使用) – は、より厳格な DisplayPort 2.1 仕様にすでに認定されています。
VESA の詳細については、http: //www.vesa.org/ をご覧ください。
ディスプレイポート 2.1
v2.1での主な変更点は、サポートされている 2 つの異なる速度、 DP40とDP80をよりよく理解することです。DisplayPort 2.1 はまた、DisplayPort ケーブル仕様を更新して、UHBRを低下させることなく接続性を改善し、より長いケーブル長 ( DP40 ケーブルでは 2 メートル以上、 DP80 ケーブルでは 1 メートル以上)を可能にするフルサイズおよびミニ DisplayPort ケーブル構成の堅牢性と機能強化を提供します。パフォーマンス。VESA 認定の DP40 ケーブルはUHBR10 リンク レート (10 Gbps)までサポートし、4 レーンで最大スループット 40 Gbps を提供します。VESA 認定の DP80 ケーブルは UHBR20 リンク レート (20 Gbps) までサポートします。4 レーンで、最大 80 Gbps のスループットを提供します。
速度 (読み取り周波数) が高いため、クロストークとジッターを防ぐために、DisplayPort コネクタ (MiniDP と DP の両方) の物理レイアウトを調整する必要がありました。これらの変更はすべて、これら両方のコネクタの現在のピン レイアウトと物理的寸法に対応するために行われました。
ネイティブ DisplayPort ケーブル経由、DisplayPort Alt モード (USB Type-C コネクタ経由の DisplayPort) 経由、または USB4 リンクを介したトンネリングのいずれであっても、VESA の DisplayPort 仕様では、堅牢なエンド ツー エンドのユーザー ビジュアル エクスペリエンスを実現することが最優先事項です。そのため、DisplayPort 2.1 は、USB Type-C 仕様および USB4 PHY 仕様との整合性を強化し、DisplayPort と USB4 の両方にサービスを提供する共通の PHY を促進しています。さらに、DisplayPort 2.1 には新しい DisplayPort 帯域幅管理機能が追加され、DisplayPort トンネリングが USB4 リンクを介して他の I/O データ トラフィックとより効率的に共存できるようになりました。この効率の向上は、VESA のビジュアル ロスレス ディスプレイ ストリーム圧縮 (DSC) コーデックと VESA のパネル リプレイ機能の必須サポートに加えて実現されます。
DisplayPort ビデオ インターフェイスの高度な機能は、エレクトロニクス エコシステム全体から 300 を超える VESA メンバー企業による貴重な貢献によって実現されています。
