7855191e917de5cfdf31451b46c3bc54 DisplayPort 官方單位 VESA,日前再次介紹 DisplayPort over USB Type-C 開發進展,以及最新的 DisplayPort 1.3 規範整合應用資訊。結合最新版規範,未來特定相容裝置,使用 USB Type-C 線材就能夠傳輸 USB 3.1、DisplayPort 顯示、音效等訊號,其中 DisplayPort 所支援解析度最高可達 8K 等級。USB 亦敵亦友的夥伴越來越多,特別是正熱門的 Type-C 連接器,除了官方於去年間揭露可支援 DisplayPort 訊號傳輸,Intel 稍早前也表示 Thunderbolt 3 納入採用。

在 4K、8K 這場超高解析度競爭賽,DisplayPort 1.2 版規範不只可以傳輸 4K 解析度訊號,更能支援 24bpp、60Hz 更新頻率、4:4:4 色彩取樣。反觀 HDMI 1.4a 更新頻率僅 30Hz 注定出局,而 HDMI 2.0 應用又晚於 DisplayPort 1.2 好一段時間,DisplayPort 因而逆轉成為電腦廠商新寵。


▲ VESA DisplayPort 各版本規範傳輸速率、總和頻寬、支援解析度簡表。

DisplayPort 規範制定組織 VESA(美國視訊電子標準協會),已經於去年頒布 DisplayPort 1.3 規範,每個通道資料傳輸速率由 5.4Gbps 提高至 8.1Gbps,合併總頻寬達到 25.92Gbps。在前述顯示規格條件下,輸出解析度可達 5K 等級(5120 x 2880),若使用新增加的 4:2:0 色域模式,更能往上提升到 8K(7680 x 3840)。VESA 指出,DisplayPort 1.3 將於近期開始展開設備驗證工作,預估 2016 年能見到各式相容產品。


▲ DisplayPort Alternate Mode 應用實例,筆電端由 Type-C 輸出訊號,搭配 Type-C 轉 DisplayPort 線材連接至顯示器。

VESA 與 USB 3.0 推廣小組(USB 3.0 Promoter Group)合作,促成 USB Type-C 兼容 DisplayPort 訊號,新一代 USB 是以 4 對差動信號構成資料傳輸通道,其訊號層基本運作模式和 DisplayPort 相仿。因此加入 DisplayPort Alternate Mode(又稱 Alt Mode)替代延伸模式,藉由 CC(Configuration Channel )腳位判斷裝置類型,以及所需要傳輸通道數量,如此構成 USB Type-C 兼容 DisplayPort 訊號這目的。


▲ DisplayPort Alternate Mode 連接器腳位運用示意圖。

醞釀好一段時間的 Alt Mode,先前開發是以 DisplayPort 1.2a 規範為基礎,隨著新版規範發布,未來將轉進以 DisplayPort 1.3 為主軸。該架構允許將傳輸通道配置為 1、2、4 條,其中 1 與 2 條配置模式,能夠同時間傳遞 DisplayPort(最高可達 4K)與 SuperSpeed USB 訊號。即便 4 條通道全由 DisplayPort 占用(可輸出 5K 訊號),USB Type-C 仍可利用獨立 USB 2.0 通道傳輸資料,搭配集線器、底座應用時最能看出這彈性規格的優點。


▲ USB Type-C 主要傳輸通道,搭配 DisplayPort Alternate Mode 應用示意圖。

Alt Mode 應用支援 HPD(Hot Plug Detction,熱插拔偵測)功能,而且 DisplayPort AUX 資料,可藉由 USB Type-C 的 SBU(Secondary Bus)腳位傳遞,HDCP、MST 拓樸、音效等並未被捨棄。而 USB Power Delivery 功能也被保留,線材仍然得置入 USB Power Delivery 控制器,這點和 USB-IF 標準規範完全相同。


▲ DisplayPort Alternate Mode 可提供多種連接器型式,用以相容於其他介面。

此外線材和一般 USB Type-C 產品相容,並不需要特殊的傳輸線材,惟主控端與連結裝置都必須支援 Alt Mode 功能(雙 Type-C 線材組合)。線材亦能夠設計成其中一端為標準 DisplayPort,用以相容標準 DisplayPort 顯示器之類產品,如果為線材加入 Protocol Converter 轉換晶片,那麼其中一端可以設計為 HDMI(2.0)、DVI、D-Sub 等介面。轉接應用沒有連結方向性限制,只是 Type-C 那端的裝置,仍然必須要支援 Alt Mode。


▲ Type-C 轉 DisplayPort 線材實體樣貌。

DisplayPort 與 USB Type-C 相容,對普羅大眾而言是好消息,背後隱藏難題 VESA 盡可能將之化解。畢竟這兩種介面都屬於高頻訊號,自己本身已經容易受到干擾、衰竭影響,在此兼容架構下又會使問題更為複雜。VESA 針對訊號傳輸距離,以及訊號轉換損耗與干擾等問題,規劃了一些相對應之道。


▲ DisplayPort 各規範版本可傳輸距離、解析度簡表。

傳輸距離是從訊號來源晶片端開始算起,由於各類型、各家廠商產品的線路布局不一,從源頭到連接器這端距離的差異,會對實際可傳遞距離造成影響。為使 DisplayPort 1.3/1.2 這類高頻訊號,能夠獲得良好品質以傳遞的較遠,VESA 構思在電路之中加入 Repeater 中繼器,藉以克服訊號封包受損、丟失、衰竭等問題。


▲ 主機端 Repeater 中繼器應用示意圖。

至於在 Alt Mode 應用,兩種訊號共用資料傳輸通道,溝通連結難免產生訊號轉換損失問題,VESA 同樣加入晶片來因應。這必須動用到如 Parade 生產的 PS8740 與 PS8742 晶片,其作用是內建信號再生器(輸出端)與可調整等化器(接收端),能夠自動補償訊號相互切換之後的衰減、失真量,確保接收端能接收到最佳強度訊號。


▲ Parade 生產的 PS8740 晶片應用示意圖。

隨著 USB 3.1 / Type-C 正式上路,而 VESA 新版 DisplayPort 規範也投入推廣,一條線就能高速傳輸資料、傳遞高解析度顯示訊號、包含音效,而且連接器相容確實相當便利。不過由於各式規範才相繼上路,實體產品總需要些時間醞釀才能誕生,是否該急著投入 USB 3.1 相關設備採購,我們想法是不如靜觀其變吧!

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