DisplayPort技術(shù)在多顯示器方面的應(yīng)用

DisplayPort從努力建立新的外部和內(nèi)部視頻接口到成為新一代PC互連和可行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)互連視頻接口走了很長(zhǎng)一段路。我們?cè)诮裉飕F(xiàn)有的視頻接口之外為什么還需要另一個(gè)視頻接口是經(jīng)常遇到的問(wèn)題。在英文縮寫 VGA、 DVI、HDMI、RGB、LVDS、mLVDS 和 RSDS 中增加 DisplayPort，人們經(jīng)常持懷疑態(tài)度不足為奇。隨著由系統(tǒng)OEM、芯片組供應(yīng)商和設(shè)備制造商組成的VESA成員的聯(lián)合推廣工作，DisplayPort 已成為得到整個(gè)行業(yè)支持和聯(lián)盟的新一代視頻接口。

展望未來(lái)，當(dāng)傳統(tǒng)的模擬接口和 DVI 接口逐漸退出市場(chǎng)的時(shí)候，DisplayPort的靈活性和新一代技術(shù)特性，如多顯示支持將鞏固其市場(chǎng)成功地位，將DisplayPort在市場(chǎng)的出現(xiàn)納入主流。

什么是DisplayPort?

DisplayPort是一個(gè)全數(shù)字視頻接口，旨在作為內(nèi)部接口選擇取代LVDS，并作為外部接口取代DVI/VGA。它采用具有嵌入式時(shí)鐘，而不是具有獨(dú)立時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)順序數(shù)據(jù)流的基于微封包的架構(gòu)，這常見(jiàn)于LVDS、DVI和VGA 接口。除了主要的視頻數(shù)據(jù)，微封包可攜帶輔助數(shù)字音頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)如多顯示器和多顯示器支持的獨(dú)特功能。DisplayPort的主要數(shù)據(jù)通道可配置成1、2 或 4 個(gè)高速SerDes通道，每個(gè)通道提供2.7 Gbps或1.62 Gbps。高達(dá)10.8 Gbps 的總帶寬在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。取決于你想支持的分辨率大小，可以最大限度地減少通道數(shù)量。隨著新一代的DisplayPort 1.2的到來(lái)，帶寬將會(huì)翻一番。這一切發(fā)生的同時(shí)將保持連接器、電纜的一致性和完全向后兼容，而不會(huì)分裂現(xiàn)有和未來(lái)的DisplayPort標(biāo)準(zhǔn)。

DisplayPort 接口還包括熱插拔檢測(cè)(HPD)信號(hào)，用于建立鏈路，并確定顯示器何時(shí)可連接到 PC。熱插拔檢測(cè)通過(guò)一個(gè)叫做鏈路訓(xùn)練的程序通知源建立一個(gè)鏈路。在此過(guò)程中，源和接收器將確定是否這四個(gè)通道都需要。

DisplayPort所特有的輔助通道是通過(guò)源進(jìn)行鏈路管理、狀態(tài)、配置和控制的低速“旁通道”通信通道。AUX通道可利用融入USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)的新一代功能提供1Mbps的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向視頻和音頻通信。

圖1：采用輔助通道和熱插拔檢測(cè)的 DisplayPort。

多流、多顯示器

支持這種新的基于微封包的視頻接口架構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)之一是能夠支持新的很酷的功能，從這個(gè)角度來(lái)講，也可以用一個(gè)數(shù)字端口支持多個(gè)顯示器。DisplayPort的殺手級(jí)功能是用一個(gè)數(shù)字輸出端口支持不受限的多顯示器能力，并以零延遲實(shí)現(xiàn)全部顯示功能，而沒(méi)有顯示器應(yīng)用的局限性，并能提供最低功耗的多顯示器解決方案。這些都可以合理的價(jià)位完成，并提供真正的即插即用和免服務(wù)的運(yùn)行。

哪些客戶將采用該解決方案？

DisplayPort 的多顯示器支持功能非?？?，但最重要的問(wèn)題是，哪些客戶將采用該解決方案？許多現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用都有多顯示器。其中包括：

· 要求充分顯示全景的硬核視頻游戲者，這有助于他們沉浸于游戲

· 需要在一個(gè)單寬窗口中完成整個(gè)設(shè)計(jì)布局的CAD 設(shè)計(jì)工程師

· 需要顯示原理圖和布局，同時(shí)運(yùn)行模擬的電路設(shè)計(jì)工程師

· 需要同時(shí)編碼和查看流程圖和文件的計(jì)算機(jī)編程人員

· 需要查看超寬電子表格的試算表會(huì)計(jì)師

· 需要一次編排多個(gè)剪輯、實(shí)時(shí)編輯節(jié)目播出表的電影工作室編輯

· 需要即時(shí)編輯和展示多張照片的繪圖設(shè)計(jì)師

· 需要即時(shí)瀏覽多張照片和選片的攝影師

· 需要即時(shí)跟蹤多支股票、債券、顧客信息和電子表格的金融機(jī)構(gòu)

· 需要同時(shí)監(jiān)測(cè)和運(yùn)行多項(xiàng)應(yīng)用的政府機(jī)構(gòu)

· 需要即時(shí)顯示多個(gè)客戶，并同時(shí)瀏覽其他后臺(tái)數(shù)據(jù)的呼叫中心

· 用多個(gè)文件和電子表格工作，同時(shí)還要回復(fù)郵件和網(wǎng)上搜索的辦公室用戶

· 一邊聊天一邊看電視或在 Facebook 上聊天的家庭用戶

每項(xiàng)應(yīng)用都對(duì)DisplayPort多顯示器解決方案提出了特殊需求，以幫助改善用戶體驗(yàn)和/或全面提高工作效率和生產(chǎn)率。的確，多顯示器解決方案可以提高效率和生產(chǎn)率。Fraunhofer IAO Laboratory 2009年2月的調(diào)查結(jié)果表明，與那些單顯示器相比，“有三個(gè)顯示器的車間生產(chǎn)率提高了35.5%”。調(diào)查進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，與多個(gè)顯示器相比，一個(gè)較大的顯示器只能最低限度地提高生產(chǎn)率。

今天要充分利用針對(duì)PC的多顯示器只有很少的選擇。對(duì)于臺(tái)式機(jī)來(lái)說(shuō)，用戶需要為每個(gè)增加的顯示器安裝一個(gè)顯卡，或安裝具有多路輸出功能的昂貴的多頭顯卡。對(duì)于筆記本，必須使用有外置盒或連接到 VGA 端口的外置盒的PCMCIA/Cardbus卡。最后，對(duì)于筆記本和臺(tái)式機(jī)，基于 USB 的解決方案可提供這些多顯示器解決方案。

盡管如此，上述解決方案具有其各自的問(wèn)題和缺點(diǎn)。其中包括：1）成本較高：每個(gè)額外的卡和外置盒的價(jià)格范圍可從雙顯示器解決方案的150美元到4個(gè)顯示器支持的600元以上；2）需要更多維護(hù)：IT或者熟練的技術(shù)人員需要打開(kāi)盒子安裝顯卡；3）支出的限制：增加顯示器可能要求升級(jí)顯卡或外置盒；4）額外的功耗：多個(gè)卡和多頭顯卡消耗多達(dá)100瓦或更高的電量。

一些 USB 方案的局限性包括：1）由于USB的帶寬限制進(jìn)行壓縮所導(dǎo)致的視頻質(zhì)量損失；2）繁重的CPU和內(nèi)存資源負(fù)擔(dān)；3）與系統(tǒng)操作系統(tǒng)不兼容的驅(qū)動(dòng)程序；4）難以通過(guò)Windows 硬件認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證，尤其是驅(qū)動(dòng)升級(jí)；5）不能支持高清內(nèi)容保護(hù)(HDCP)以播放好萊塢電影，使完全依賴該解決方案成為挑戰(zhàn)。

DisplayPort的多顯示器解決方案

有這樣一款解決方案能克服所有的這些挑戰(zhàn)，并以合理的成本提供易于使用的多顯示器解決方案嗎？是的，利用DisplayPort技術(shù)的多顯示器解決方案就可以。

采用DisplayPort技術(shù)及其微封包架構(gòu)，有兩種方式支持多顯示器：采用集線器架構(gòu)的 DisplayPort適配器，或采用單鏈路的菊鏈級(jí)聯(lián)方式。系統(tǒng)方案可集成到顯示器、主板或擴(kuò)展底座。微封包架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)音頻和視頻及其他數(shù)據(jù)類型的同時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)多個(gè)視頻和音頻包在同一根電纜上的傳輸。利用該微封包架構(gòu)，加上10.8 Gbps的鏈路速度，DisplayPort可實(shí)現(xiàn)畫中畫效果，或通過(guò)一個(gè)獨(dú)立連接的或集線器方案實(shí)現(xiàn)多個(gè)菊鏈顯示器。

盡管DisplayPort 1.2將作為該規(guī)范的主要特征滿足多顯示器支持，支持菊鏈和集線器操作的解決方案完全符合目前的DisplayPort 1.1標(biāo)準(zhǔn)。

菊鏈與集線器

有兩種方法實(shí)現(xiàn)DisplayPort的多顯示器解決方案——菊鏈或集線器

在菊鏈或級(jí)聯(lián)模式下，來(lái)自DisplayPort PC源的輸出以單鏈路連接到后續(xù)顯示器。該顯示器包括DisplayPort接收和傳送功能。

在集線器模式下，你擁有來(lái)自PC源的一個(gè)DisplayPort輸入，扇出到兩個(gè)或更多顯示器。這將要求獨(dú)立的dongle適配器，以服務(wù)于現(xiàn)有的PC設(shè)備和具有DisplayPort功能的顯示器。

與其他解決方案的優(yōu)勢(shì)對(duì)比

與現(xiàn)有的傳統(tǒng)多顯示器方案相比，DisplayPort主要優(yōu)勢(shì)是什么呢？首先，DisplayPort方案可以是完全的硬件方案。顯示器、主板、擴(kuò)展底座和適配器可以是真正的、易用的即插即用系統(tǒng)。源設(shè)備(GPU/顯示驅(qū)動(dòng)器)不需要改變，并能與所有具有DisplayPort接口的PC協(xié)作(無(wú)論是筆記本或臺(tái)式機(jī))。DisplayPort多顯示器解決方案的另一個(gè)主要特點(diǎn)是無(wú)需微軟WHQL認(rèn)證，因?yàn)樗羌兇馔ㄟ^(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的解決方案。

此外，由于基于DisplayPort的方案是基于標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，符合DisplayPort v1.1a、VESA直驅(qū)顯示器、HDCP v1.3和EDID v1.4，與其他基于USB的基于專有方案相比，具有更廣泛的行業(yè)支持和全面的互操作性。單源方案不是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)為各種行業(yè)采用時(shí)，它還面臨著挑戰(zhàn)。只有開(kāi)放的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)才能實(shí)現(xiàn)成本效益。

具有DisplayPort功能的多顯示器解決方案的另一關(guān)鍵技術(shù)特性是一些系統(tǒng)解決方案可利用基于此標(biāo)準(zhǔn)的DisplayPort電纜的自備電源運(yùn)行。由于DisplayPort電纜能輸送1.5瓦的電量，各種顯示器適配器可用自備電源運(yùn)行，不需要一個(gè)獨(dú)立AC電源來(lái)運(yùn)行設(shè)備。如果你比較一下這個(gè)和任何一個(gè)多頭顯卡設(shè)置或多個(gè)消耗100W以上的顯卡解決方案，DisplayPort解決方案明顯可以節(jié)省功耗。

隨著更高分辨率顯示器需求的不斷增加，越來(lái)越多的更高分辨率的顯示器需要多顯示器，利用即將推出的DisplayPort 1.2增強(qiáng)方案，DisplayPort可進(jìn)行縮放擴(kuò)展。實(shí)現(xiàn)更高分辨率支持的主要貢獻(xiàn)者是將帶寬增加一倍至21.6 Gbps。這將有助于在多顯示器環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更高分辨率的多顯示器多流視頻/音頻數(shù)據(jù)。

最后，任*技術(shù)，必須有一個(gè)平穩(wěn)的過(guò)渡，以支持傳統(tǒng)顯示器。由于DisplayPort大量的各種轉(zhuǎn)換和橋接解決方案，所有傳統(tǒng)顯示器都可以有效利用新的DisplayPort解決方案，來(lái)支持多顯示器解決方案。比如，內(nèi)置轉(zhuǎn)換功能的集線器可縮小差距，支持采用DVI、HDMI或VGA的傳統(tǒng)顯示器的DsiplayPort PC。

總結(jié)

DisplayPort 的殺手級(jí)應(yīng)用能夠更有效和更具成本效益地支持多顯示器，而沒(méi)有因?yàn)閬?lái)自一個(gè)數(shù)字輸出端口的顯示應(yīng)用局限性而導(dǎo)致的延遲問(wèn)題。這個(gè)獨(dú)特和通用需求到現(xiàn)在為止還沒(méi)有得到解決。DisplayPort 技術(shù)滿足了這種需求。