由PC轉進CE DisplayPort步步為營

本文同步刊載於新電子科技雜誌 “2010年版行動裝置差異化設計完全攻略”

DisplayPort沿革與其市場概況

DisplayPort 1.0是由視訊電子標準協會(Video Electronics Standards Association;VESA)於2006年5月發佈的一套數位式的視訊傳輸介面,並於2008年1月升級至1.1a版本,2009年12月通過了最新1.2版本的規格審核後,於今年1月正式發佈。

DisplayPort就如同目前當紅的HDMI(High-Definition Multimedia Interface),是一套標準化的數位視訊傳輸介面規格,DisplayPort的外型屬於小型的可插拔式外接接頭,採用 8B/10B 編碼、內嵌時脈訊號與微封包架構,支援數位音效傳輸、輔助頻道資料的雙向傳輸與數位內容加密保護(HDCP)等,由於與HDMI具有相似的影像傳輸功能,因此在技術及應用上經常被拿來做比較。

由於HDMI開發較早,目前市面上已有為數不少的消費性電子產品都已採用HDMI的技術規格。然而採用HDMI規格的廠商必須每年度繳交美金一萬元的會費、且每一單獨商品基本上均需另外被徵收0.15美金的產品銷售費,使得廠商必須付出較高的成本,相較之下,DisplayPort則另闢蹊徑,採取免收權利金的作法,也逐漸受到不少廠商的青睞。

*採用DisplayPort規格的廠商,廠商的接納度是
DisplayPort成功的關鍵
資料來源:VESA官方

此外,雖然目前HDMI被視為是比較消費性電子產品取向(像是高畫質電視)的規格,而 DisplayPort則是較為偏向電腦系統顯示器(像是液晶螢幕)的規格,但事實上兩者都在互相爭食整個影像傳輸規格的大餅。目前已有產品公開採用 DisplayPort技術的包括如晶片廠Intel、NVIDIA、AMD,PC廠商HP、Dell、Lenovo、Apple,顯示器製造廠 SAMSUNG、LG、Philips,控制芯片廠商NXP、REALTEK、IDT等,並且有越來越多的廠商在推出HDMI規格的產品後,也隨之推出符合DisplayPort規格的相似產品,以雙軌式的作法迎戰市場的需求。DisplayPort作為一個開放式且可擴充的標準,是否能以後起之秀之姿成功跨足由HDMI主導消費性電子產品市場,則需端看未來相關廠商的接納度。

來勢洶洶的DisplayPort 1.2

*DisplayPort 1.2相當強調畫面的優化,包括解析度與彩度的支援
資料來源: VESA “DisplayPort Press Event” at CES 2010

VESA於今年一月的CES 消費性電子展舉辦了DisplayPort的媒體發表會,會中除了介紹截至目前為止DisplayPort的發展與應用概況,更同時公開DisplayPort 1.2的規格,其中幾個重大突破如下:

1、單通道的資料傳輸率達到5.4Gbps,總傳輸量可達21.6Gbps:
相較於DisplayPort 1.1a原本最多10.8Gbps的資料傳輸率,DisplayPort 1.2不僅大幅提升了傳輸量,更強化了在影像顯示上的功能,包括提升色彩空間範圍、支援全高清(Full HD)120Hz的3D訊號傳輸、藍光規格的4Kx2K四倍超高解析度(即3840x2160x30bpp)

2、多重資料串流(Multi-Streaming)功能,能在單一線路上同時傳輸多個視訊及音訊資訊流
DisplayPort 1.2的微封包結構(Micro-packet Architecture),可以在不壓縮內容與支援HDCP的前提下,同時支援兩台1560×1600畫素的顯示器或是四台1920×1200畫素的顯示器,也就是可以透過其建立多螢幕作業環境。

3、更高速的AUX輔助頻道(Auxiliary Channel)傳輸,能使用單一線纜雙向傳輸大量資料:
達到 720Mbit/s 的輔助頻道傳輸速度,能支援USB或乙太網路數據與顯示裝置間的雙向傳輸。

4、納入Mini-DisplayPort為標準規格,更適合應用於輕薄的行動裝置:
DisplayPort 1.2將Apple所開發的迷你連接器(Mini-DisplayPort)正式納為標準規格,比標準尺吋更輕薄的設計,更適合使用在薄型筆電、行動裝置、顯示器或是其他追求節省輸入/輸出(I/O)空間的電子產品。

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DDM、eDP、iDP:為個別產品量身打造的專屬應用規格

除了新推出的DisplayPort 1.2技術規格,在其基礎架構下,也同時發展出幾個重要的分支規格,這些規格由於是針對各個不同產品如筆記型電腦、平板電視等而制定,被視為是 DisplayPort野心勃勃想由電腦系統領域跨入消費性電子領域的證明,其規格的簡介如下:

  • DDM(Direct Drive Monitor)規格,針對極輕薄顯示器介面之簡化而設計:簡化了Ultra Sleek Monitors顯示器面板週邊的設計,以單純的DisplayPort取代面板時序控制器(TV panel Timing Controller;TCON)與VGA、DVI之間複雜的控制器及線路,以達到縮小體積、減輕重量及減少電力消耗等功能。
  • eDP(embedded DisplayPort)規格,針對嵌入式顯示裝置如筆記型電腦之優化而設計: 於今年6月份發佈最新eDP v1.2版本,可使筆記型電腦從圖形處理器(Graphic Processing Unit)直接輸出訊號,相較於LVDS(Low Voltage Differential Signaling)規格更可減少顯示器與主機板間的線路,對筆記型電腦而言有減少電力消耗、節省不必要的內線路配置等優點。
  • iDP(internal DisplayPort)規格,針對平板電視顯示介面之優化而設計:
    於今年4月份發佈, iDP是用於平板電視內部控制晶片系統(System-on-a-Chip;SOC)和TCON間的傳輸,具有低電力干擾(ElectroMagnetic Interference;EMI)的優點,同時可大幅減少內線路的配置、減少電力消耗、減少PCB與相關零組件的使用同時降低成本。

eDP技術架構

iDP技術架構

資料來源:VESA官方

亟待落實的測試標準

僅管DisplayPort 1.2規格已正式發佈,相容產品也預計在年底問世,不過關於DisplayPort 1.2的相容性測試規範(Compliance Test Specification;CTS),則尚在VESA擬訂階段。

在DisplayPort 1.1版本的測試規範中,主要的測試範圍以驗證測試為主,也就是單純驗證各個廠商搭載有DisplayPort的產品是否能符合VESA所開出的標準規格。明訂的測試步驟包括了實體層測試(Physical Layer CTS)和鏈結層測試(Link Layer CTS)兩個部份,實體層測試的重點在於測試電子訊號的量測,而鏈結層測試則著重在產品韌體是否符合標準,一旦這兩個測試項目由VESA授權的第三方實驗室測試通過,便符合了DisplayPort的規格驗證。然而隨著DisplayPort的應用越加普及且相容於更多不同電子產品,產品彼此間是否相容便成為不可忽視的重點。

*DisplayPort 1.1版的驗證測試流程
資料來源:VESA官方

VESA全球第一家授權的測試實驗室–百佳泰股份有限公司技術部副理李長宗表示,若要成功使DisplayPort從一個後進的地位快速崛起、提升其市場佔有率,那麼它和各種不同產品間的相容性便顯得格外重要,唯有被市場廣泛接受,才有致勝的可能。李長宗認為,所謂的相容性測試(Interoperability Test;IOT)便是一個確認產品是否具有高度相容性的可靠指標,透過IOT的驗證,不論是接收端(Sink,如液晶螢幕和投影機等)、發送端 (Source,如筆記型電腦和顯示卡等)或是傳輸線纜(Cable)都能夠被交叉檢視是否能彼此相容運作。隨著DisplayPort在策略上試圖將觸角延伸到消費性產品的應用領域,加上各種設計給個別產品的專屬規格一一被發佈,IOT若是能成為未來測試規範的一環,將成為促進DisplayPort能被廣泛應用的推手。

後起之秀的機會?

*PDMI 的標準Logo     資料來源:CEA官方

在今年的CES電子展中,除了新規格的介紹,VESA也表示已積極的與美國消費電子產品協會(Consumer Electronics Association;CEA)與藍光光碟協會(Blu-ray Disc Association;BDA)接洽討論合作標準規格的可能。事實上,在今年二月,CEA已旋即發布新的可攜式數位多媒體連接介面(Portable Digital Media Interface;PDMI)規格,並且將支援USB與DisplayPort的功能納入其正式的標準規範中,也就是說這個試圖取代現有Apple iPod dock connector的多媒體播放連接規格,將與DisplayPort攜手並進開拓新的契機,DisplayPort也將有機會搭載於像是MP3、智慧型手機等不同的多媒體裝置。

此外,多家世界級晶片大廠包含Intel、NVIDIA、AMD都已決定階段性地逐漸淘汰包含DVI、VGA、LVDS等影像傳輸規格;也就是說,具有同樣功能的DisplayPort將逐漸取而代之,成為這些晶片組與繪圖處理器的必備規格,當這些上游廠商都紛紛採納DisplayPort規格時,更多相容的產品即會相應而生。市調機構iStat便預期未來三年內,DisplayPort在可攜式電腦(Mobile PC,包含筆記型電腦、個人小筆電、平板電腦及其他小尺寸PC等)的搭載量將會有大幅突破性的成長。


*截至2013年,DisplayPort搭載於各種可攜式電腦的數量將大幅提昇
資料來源:iStat預測數據

儘管目前就市場普及度而言,HDMI仍然處於領先地位,但上述的兩項利基、再加上HDMI與DisplayPort對權利金的看法不同左右廠商的採用偏好,兩者間鹿死誰手,似乎尚在未定之天。