Интерфейс DisplayPort 2.1 (и предыдущая версия 2.0): спецификации стандартов, программы сертификации, кабели, а также потенциальные недоразумения и как их избежать

Введение

Все вы слышали про DisplayPort – универсальный видеоинтерфейс, который сегодня поддерживают практически все видеокарты и мониторы. DisplayPort (сокращенно DP) – это цифровой дисплейный интерфейс, разработанный консорциумом производителей ПК и электронных компонентов и стандартизованный ассоциацией VESA (Video Electronics Standards Association). Он используется прежде всего для подключения источника видеосигнала к отображающему устройству (дисплею) – например, компьютерному монитору – и помимо видео может также передавать оцифрованный звук, данные USB и другие виды данных.

DisplayPort был разработан как более современная альтернатива интерфейсам VGA, FPD-Link и Digital Visual Interface (DVI) и по отношению к некоторым интерфейсам, таким как HDMI и DVI, обладает обратной совместимостью, которая, правда, предполагает использование активных или пассивных адаптеров. DisplayPort изначально разрабатывался как интерфейс нового поколения для дисплеев персональных компьютеров и сегодня присутствует на ноутбуках, планшетах, настольных ПК различного назначения и, конечно, на мониторах. Он также все чаще используется в цифровых телевизорах, в том числе с разрешением 4K, в качестве дисплейного входа.

В этой статье мы расскажем о последней версии DP, о которой вы, возможно, уже слышали и которой с 17 октября 2022 года является DisplayPort 2.1. Мы будем говорить о DP 2.1, когда речь будет идти о самой последней версии интерфейса, анонсированной на текущий момент. Изначально эта статья писалась о стандарте DP 2.0, который был опубликован в июне 2019 года, хотя пользовательские устройства с DP 2.0 в сегменте мониторов и дисплеев фактически еще не выпускались. Стандарт DP 2.1 заменяет 2.0. Согласно VESA, этот стандарт “определяет новые нормативные требования и общие руководящие установки информирующего характера в области разработки компонентов и систем”. Новые возможности DisplayPort, заявленные в спецификациях DisplayPort 2.0 / 2.1, уже запущены в цикл разработки и производства новых устройств, и результаты в виде серийных продуктов с этой технологией будут поступать на потребительский рынок в ближайшие несколько лет. О более конкретных сроках выпуска этой продукции будет сказано ниже.

DP 2.1 станет более современной версией текущего стандарта DP 1.4, но, как это обычно бывает при модернизации стандартов, DisplayPort 2.1 будет обратно совместим с более ранними версиями DisplayPort. И, если вы еще не слышали о версиях DP 2.0 / DP 2.1, то обязательно услышите о них в ближайшем будущем.

Обычный круг вопросов, связанных с DP 2.1, включает в себя следующие:

— Нужно ли пользователям бояться того, что с сертификацией и брендингом устройств с новой версией интерфейса будет такая же неразбериха, как в случае HDMI 2.1?

— Сложно ли будет разобраться в том, где и какие функции или дополнительные возможности поддерживаются или не поддерживаются?

— Что входит в программу сертификации VESA?

— Какие логотипы будут использоваться?

— Как будут маркироваться кабели с DP 2.1?

— Как понять, какие возможности поддерживает конкретный дисплей?

Все эти вопросы мы обсудим в данной статье.

DisplayPort 2.1: пропускная способность и UHBR

Ключевое усовершенствование, отличающее интерфейс DP 2.1 от предыдущих версий DP, – это увеличенная пропускная способность. В текущей версии DP 1.4 общая пропускная способность канала передачи составляет 32.40 Гбит/с при максимальной доступной скорости передачи данных (полезного сигнала) 25.92 Гбит/с. За последнюю пару лет эти скорости были перекрыты в теперь уже доступной версии интерфейса HDMI 2.1, которая предлагает общую пропускную способность 48.0 Гбит/с и скорость передачи данных 42.0 Гбит/с. О кодировании и скорости передачи данных мы еще поговорим. Хотя, даже в условиях ограниченной пропускной способности DP 1.4 производители высокочастотных дисплеев высокого разрешения для полного раскрытия потенциала своей продукции приспособились использовать технологию потокового сжатия VESA Display Stream Compression (DSC), которая при передаче видеосигнала высокой частоты и высокого разрешения через DP позволяет избежать видимых потерь в качестве изображения и работает очень хорошо.

DP 2.1 предлагает в 2.5 раза большую по сравнению с DP 1.4 пропускную способность – 80 Гбит/с, из которых для передачи данных доступно 77.37 Гбит/с

В версии DP 2.1 теоретическая пропускная способность значительно увеличена – в 2.5 раза относительно DP 1.4, точнее – до 80 Гбит/с с доступной скоростью передачи данных до 77.37 Гбит/с. Таким образом, устройства с DP 2.1 по пропускной способностью будут превосходить не только устройства с DP 1.4, но и новейшие опции с HDMI 2.1. Это потенциально обеспечит поддержку более высоких разрешений и частот обновления дисплеев, что, конечно, является хорошей новостью.

Эволюция пропускной способности DisplayPort Пунктир – общая пропускная способность канала передачи Красная линия – пропускная способность, доступная для передачи полезного сигнала Серые столбцы – эффективность (КПД) интерфейса: отношение пропускной способности для полезного сигнала к общей пропускной способности

Ультравысокий битрейт (Ultra-High Bit Rate, UHBR)

VESA определяет новый потенциал пропускной способности как «ультравысокий битрейт» (Ultra-High Bit Rate, UHBR), который является следующим шагом вперед относительно HBR3 (High Bit Rate 3) – аналогичной характеристики текущей версии DP 1.4. Основной канал DisplayPort используется для передачи видео- и аудиоданных и состоит из нескольких одновременно работающих последовательных сонаправленных подканалов, называемых “линиями”. Стандартный интерфейс DisplayPort содержит 4 линии, хотя в некоторых реализациях DP линий может быть больше: например, интерфейс Thunderbolt 3 включает в себя 8 линий DisplayPort.

Максимальная скорость передачи данных по DisplayPort 1.4 HBR3 обеспечивается четырьмя линиями с теоретической пропускной способностью 8.10 Гбит/с, что в сумме дает пропускную способность 32.40 Гбит/с, из которых на полезный сигнал приходится 25.92 Гбит/с. Для новой версии интерфейса DP 2.1 вводится три уровня UHBR, которые будут определять пропускную способность, доступную на конкретном устройстве. Спецификации уровней приведены в таблице ниже. Как вы сами можете видеть, в наименовании каждого уровня UHBR указана пропускная способность одной линии DP.

Оптимизация кодирования сигнала

Для тех, кому интересно, мы вкратце поясним, откуда берется эта разница в пропускной способности линий интерфейса и доступной скорости передачи данных. Это достигается за счет применения более эффективной схемы кодирования сигнала, которая позволяет DP 2.1 использовать для передачи данных большую (по сравнению с DP 1.4) часть пропускной способности линий интерфейса.

В более ранних версиях DP (от 1.0 до 1.4a) данные кодируются по схеме ANSI 8b/10b и затем передаются (с символьной частотой 810 МГц). При использовании этой схемы данные содержатся только в 8 битах из передаваемых 10 бит; остальные два используются для выравнивания импульсов тока (гарантируя передачу «нулей» и «единиц»). В результате физический битрейт может быть заполнен данными только на 80%. Поэтому в DP 1.4 максимальная скорость передачи данных составляет 25.92 Гбит/с – 80% от общей пропускной способности 32.40 Гбит/с.

Скорость передачи данных иногда определяют еще через так называемую “символьную скорость” (или символьную частоту), которая показывает, с какой частотой передаются символы, закодированные по схеме 8b/10b (т.е. последовательности из 10 бит, в которых 8 бит несут данные о передаваемом символе). Версии DP от 1.0 до 1.4a имеют следующие характеристики битрейта:

RBR (Reduced Bit Rate) – пропускная способность линии 1.62 Гбит/с (символьная частота 162 МГц);
HBR (High Bit Rate) – пропускная способность линии 2.70 Гбит/с (символьная частота 270 МГц);
HBR2 (High Bit Rate 2) – пропускная способность линии 5.40 Гбит/с (символьная частота 540 МГц);введен в версии DP 1.2;
HBR3 (High Bit Rate 3) – пропускная способность линии 8.10 Гбит/с (символьная частота 810 МГц); введен в версии DP 1.3, также используется в версии DP 1.4.

В DisplayPort 2.1 используется схема кодирования 128b/132b: каждая передаваемая 132-битная последовательность содержит 128 бит данных. Соответственно, эффективность этой схемы намного больше: 96.96%. Кроме того, упреждающая коррекция ошибок (Forward Error Correction, FEC) занимает мало бит, т.е. забирает малую часть пропускной способности, поэтому результирующая эффективность передачи данных близка к 96.7%. Таким образом, данные могут передаваться со скоростью, намного более близкой к физической пропускной способности соединения. Поэтому с DP 2.1 вы получаете скорость до 77.37 Гбит/с, или до 96.7% от общей пропускной способности 80 Гбит/с. Вариант предыдущей таблицы с графой эффективности приведен ниже.

DisplayPort 2.1: новые возможности и опции дисплеев

Итак, ключевой компонент DP 2.1 – значительно улучшенная пропускная способность, но что это дает конечному пользователю и какие еще новшества предлагает модернизированный интерфейс? На сайте VESA в качестве наиболее важных функциональных усовершенствований DisplayPort 2.1 указаны следующие:

— поддержка более высоких частот обновления и высокого динамического диапазона (HDR) на более высоких разрешениях;
— улучшенная поддержка мультидисплейных конфигураций;
— улучшенный опыт использования дисплеев с поддержкой дополненной/виртуальной реальности (AR/VR), включая VR с разрешением 4K и выше;
— преимущества DP 2.1 доступны при использовании оригинального коннектора DP и коннектора USB Type-C;
— поддержка потокового сжатия Display Stream Compression (DSC) без визуальных потерь в качестве изображения с упреждающей коррекцией ошибок (FEC), транспорт метаданных HDR и другие продвинутые функции.

Основные комбинации разрешений и частот обновления, которые доступны через DisplayPort 2.1 при условии 10-битной глубины цвета/ HDR и без необходимости прибегать к DSC:

— 8K @ 60 Гц;
— 4K @ 240 Гц;
— 1440p @ 480 или 500 Гц;
— два дисплея 4K @ 120 Гц;
— четыре дисплея 4K @ 60 Гц.

VESA также гарантирует поддержку через DP 2.1 еще ряда конфигураций, с использованием или без использования DSC:

— разрешение 8K (7680 x 4320) с частотой 60 Гц, формат цветовой субдискретизации 4:4:4 с 10-битной глубиной цвета для HDR, без сжатия;

— однодисплейные конфигурации с разрешением более 8K:

• — один дисплей 16K (15360×8460) @ 60 Гц, цветность 30 bpp (10-bit) 4:4:4 HDR (с DSC);
• — один дисплей 10K (10240×4320) @ 60 Гц, цветность 24 bpp (8-bit) 4:4:4 (без сжатия);

— двухдисплейные конфигурации:

• — два дисплея 8K (7680×4320) @ 120 Гц, цветность 30 bpp (10-bit) 4:4:4 HDR (с DSC);
• — два дисплея 4K (3840×2160) @ 144 Гц, цветность 24 bpp (8-bit) 4:4:4 (без сжатия);

— трехдисплейные конфигурации:

• — три дисплея 10K (10240×4320) @ 60 Гц, цветность 30 bpp (10-bit) 4:4:4 HDR (с DSC);
• — три дисплея 4K (3840×2160) @ 90 Гц, цветность 30 bpp (10-bit) 4:4:4 HDR (без сжатия).

При использовании только двух линий DP коннектора USB-C в режиме DP Alt Mode, который позволяет передавать видео одновременно с данными USB SuperSpeed, версия DP 2.1 может поддерживать следующие конфигурации:

— три дисплея 4K (3840×2160) @ 144 Гц, цветность 30 bpp (10-bit) 4:4:4 HDR (с DSC);
— два дисплея для наборов AR/VR 4Kx4K (4096×4096) @ 120 Гц, цветность 30 bpp (10-bit) 4:4:4 HDR (с DSC);
— три дисплея QHD (2560×1440) @ 120 Гц, цветность 24 bpp (8-bit) 4:4:4 (без сжатия);
— один дисплей 8K (7680×4320) @ 30 Гц, цветность 30 bpp (10-bit) 4:4:4 HDR (без сжатия).

Устройства с DisplayPort 1.2 и 1.4 будут сертифицироваться как раньше

К счастью, в отличие от ситуации с обновлением HDMI, которая практически свелась к тому, что сертификат “HDMI 2.1” может оказаться на чем угодно, VESA все-таки продолжит сертифицировать устройства со старшими версиями DisplayPort 1.4 и 1.2 по существующей схеме, там, где это требуется или целесообразно. То есть не все новые устройства с DP будут сертифицироваться как DP 2.1, что по факту привело бы к необходимости выяснять в каждом случае, какой функционал на самом деле поддерживает это устройство. Если возможности устройства соответствуют потенциалу DP 1.2 или DP 1.4, и ему нужна поддержка только этих возможностей, то такие устройства по-прежнему будут доступны с сертификатами DP 1.2 или DP 1.4. Мы считаем, что это правильно, поскольку в этом случае, когда мы видим сертификат DP 2.1, то сразу понимаем, что перед нами устройство с интерфейсом нового поколения, которое поддерживает хотя бы часть спецификаций этого нового поколения. Однако, как мы увидим далее по ходу статьи, тут, к сожалению, тоже не все так просто, как могло бы быть.

По словам VESA, требовать, чтобы целые производственные цепочки были разом переведены на новейшие спецификации, было бы неконструктивно и непрактично с точки зрения себестоимости продукции, тем более что во многих случаях это и не нужно. Например, 240-герцовому монитору с разрешением 1080p не нужна сверхвысокая пропускная способность UHBR, которую обеспечивает интерфейс DP 2.1, и такой монитор проще и целесообразнее сертифицировать по существующему стандарту DP 1.4. Сертифицировать же по стандарту DP 2.1 будет выгодно только те устройства, функциональные возможности которых соответствуют (по крайней мере, частично) спецификациям DP 2.1; во всех остальных случаях стоит оставить более ранние версии DP.

Что требуется для сертификации по стандарту DP 2.1?

Согласно ответу VESA на наш вопрос, устройство, сертифицируемое по стандарту DP 2.1, должно удовлетворять следующим основным требованиям:

— поддержка технологии Display Stream Compression (DSC), которая обеспечивает сжатие видеоданных без видимых потерь в качестве изображения и позволяет передавать сигнал со значительно более высокими разрешением и частотой обновления кадра. VESA вложила большие средства в исследования визуальных характеристик получаемого изображения (проведенные совместно с Йоркским университетом), и результаты показали, что DSC действительно обеспечивает передачу практически без потерь не только обычного (SDR), но и HDR-контента. DSC позволяет снизить потребную пропускную способность для передачи видеотрафика по DisplayPort более чем на 67% без появления визуальных артефактов, благодаря чему возможна полноценная поддержка мониторов с высоким разрешением и частотой обновления, а также многомониторных конфигураций;
— версия стандарта DisplayPort 2.1 от 17 октября 2022 года также предполагает поддержку функции Panel Replay, которая, очевидно, позволит минимизировать (менее чем до 1%) часть пропускной способности DisplayPort, которая расходуется на туннелирование трафика в режиме использования Panel Replay.

Кроме того, говорят они, устройство должно поддерживать как минимум одну из следующих технологий:

— кодирование UHBR по схеме 128b/132b, которая для передачи технических битов оставляет только 3% от физической пропускной способности соединения;
— вторичные пакеты данных AdaptiveSync, необходимые для поддержки протокола Adaptive-Sync;
— LTTPR (Link-Training Tunable PHY Repeaters), которая помогает обеспечивать целостность сигнала при передаче высокоскоростного сигнала по DisplayPort от источника к приемнику.

Если устройство не способно поддерживать – в дополнение к DSC – хотя бы одну из этих технологий, оно не может быть сертифицировано по стандарту DP 2.1.

Возможные недоразумения и разочарования

Один аспект этих требований мы никак не можем одобрить, если мы все правильно понимаем, – это то, что, по сути, UHBR является опциональной спецификацией. Никакого смысла в этом мы не видим, если честно. Первое, о чем люди думают, слыша про DisplayPort 2.1 (или, до недавнего времени, про DisplayPort 2.0) – это увеличенная пропускная способность. О ней написано большими буквами на сайте VESA как о первейшей отличительной особенности нового стандарта. Все медиаресурсы, говоря о DP 2.1, первым делом упоминают новую пропускную способность, и это понятно, потому что это действительно наиболее значительное нововведение. И нигде VESA не афиширует то, что, оказывается, поддержка скоростей UHBR не является необходимым требованием для сертификации устройств по стандарту DP 2.1.

Если, как нам сообщили в VESA, технология UHBR является опциональной, то в принципе возможна ситуация, что вы получите устройство с сертификатом DP 2.1, которое не поддерживает ни один из уровней скоростей UHBR. Что, если производитель просто обеспечит поддержку DSC, как базовое условие, добавит к ней AdaptiveSync или LTTPR и не будет заморачиваться по поводу UHBR? Формально такое устройство удовлетворяет требованиям сертификации DP 2.1, но вы не получаете на нем новые скорости UHBR. Это устройство может поддерживать только скорости HBR3 старшей версии интерфейса DP 1.4.

Возможно, это и не станет большой проблемой: производители, может быть, даже будут указывать поддержку скоростей UHBR на первом месте в спецификациях любого устройства, продвигаемого как продукт с DP 2.1. Но это создает почву для дополнительных неясностей, которых, мы считаем, с самого начала можно было бы избежать. По нашему мнению, поддержка UHBR должна входить в число основных требований. Мы не говорим сейчас, должен ли это быть начальный уровень UHBR10 или более продвинутый UHBR13.5 или UHBR20, но один из этих уровней в сертифицированных устройствах с DP 2.1 должен поддерживаться обязательно, и это следовало бы включить в основные требования, чтобы гарантировать поддержку высоких разрешений и частот обновления без применения дополнительных технологий сжатия (кроме DSC), которые потенциально могут ухудшить видимое качество изображения.

Рассмотрим для примера гипотетический монитор с разрешением 4K и частотой обновления 200 Гц, в спецификациях которого заявлена сертифицированная поддержка DisplayPort 2.1 (другие подробности нас пока не интересуют). В одном случае это может быть “настоящий” DP 2.1 с пропускной способностью уровня UHBR20 (80 Гбит/с), который спокойно воспроизводит сигнал 4K @ 200 Гц с 10-битной глубиной цвета и цветовой субдискретизацией в формате RGB (4:4:4) – и все это даже без применения DSC. В другом случае DP 2.1 может обеспечивать только скорости HBR3, и при этом производитель нам не скажет, что при передаче на дисплей сигнала 4K @ 200 Гц в рамках HBR3 глубина цвета снизится до 8 бит, а формат цветовой субдискретизации – до 4:2:0 (это, правда, тоже без DSC). Это, конечно, крайний пример, и мы надеемся на более прозрачные спецификации от производителей дисплеев, но все-таки это область потенциальной путаницы и возможных претензий.

VESA отметила, что сертификат DP 2.1 не обязывает производителей к повышению цен на устройства, которое так или иначе подразумевается при использовании в них дополнительного чипа для поддержки UHBR, если этот чип там не нужен. Это так, но мы полагаем, что, коль скоро вся кампания по продвижению DP 2.1 настолько явно базируется на рекламе новых скоростей UHBR, то опциональность самой этой технологии может привести (и приведет) к недоразумениям. Мы считаем, что поддержку UHBR следует включить в основные требования, а производители в спецификациях устройств с DP 2.1 должны указывать поддерживаемый уровень UHBR.

Другие фишки DisplayPort 2.1

В дополнение к обязательным требованиям, в стандарте DP 2.1 вводится еще ряд опциональных спецификаций, преимущества которых остаются на усмотрение производителей; к ним относится, например, функция VESA Panel Replay, которая повышает энергетическую эффективность дисплея за счет уменьшения энергопотребления в режиме отображения статичной или малоизменяющейся картинки.

Также на сайте VESA много говорится о поддержке MST, которая, по-видимому, теперь входит в стандарт DP 2.1. “Многомониторные конфигурации могут повысить продуктивность, обеспечивая непрерывное экранное пространство для работы в многозадачном режиме и иммерсивного гейминга. Сертифицированные продукты с DisplayPort и технологией MST (Multi-Stream Transport) позволят создать мультидисплейные конфигурации (с различными разрешениями), на которые по DisplayPort будет передаваться сигнал от одного источника – с помощью DP-хаба или цепочного подключения мониторов с поддержкой daisy-chain. Поддержка MST в DP была опциональной начиная с версии 1.2, но в версии DisplayPort 2.0/2.1 технология MST доступна по умолчанию.”

VESA также сообщила нам, что “есть и другие, более тонкие оптимизации (например, очистка/добавление структур данных и расширение определения метаданных), которые имеют место в каждой новой версии стандарта интерфейса и повышают эффективность взаимодействия устройств, а также улучшают качество изображения на всех скоростях, не только на максимальной. Поэтому продукты, сертифицируемые по новейшему стандарту DisplayPort, обладают очевидными достоинствами, независимо от поддерживаемой максимальной скорости.”

На данный момент у VESA, к сожалению, нет четкого перечня обязательных и опциональных функций для каждой версии DP, хотя они пообещали нам, что в ближайшем будущем постараются сделать ситуацию более наглядной и понятной для пользователей. Мы со своей стороны хотели бы получить более подробную информацию обо всех функциях, которые доступны в версии DP 2.1.

Для устройств с DP 2.1 не планируют вводить новый или отдельный логотип DisplayPort

Согласно майскому пресс-релизу 2022 года, представлявшему первые совместимые с DP 2.1 продукты, “разработчики устройств, воспользовавшись преимуществами программы сертификации DisplayPort UHBR, получат право размещать на своих продуктах утвержденный VESA логотип DisplayPort, который позволит использовать их в качестве эталонов в программах тестирования взаимодействия устройств в сценариях конечного пользования.”

Из этого пресс-релиза совершенно непонятно, о каком логотипе DP идет речь и может ли он иметь какие-либо отличительные признаки для устройств, сертифицируемых по стандарту DisplayPort 2.1, чтобы можно было выделить их среди продуктов со старшими версиями DP. Мы спросили об этом VESA, и там подтвердили, что действительно, к сожалению, так как это потенциально запутывает ситуацию, но отдельных логотипов для DP 1.2, DP 1.4 и DP 2.1 нет. То есть нет никакой разницы между логотипами для устройств, поддерживающих скорости DisplayPort High Bit Rate 3 (HBR3, DP 1.4) и Ultra High Bit Rate (UHBR, DP 2.0/2.1).

Это значит, что, хотя устройства с DP могут сертифицироваться по стандартам разных поколений (1.2, 1.4 и 2.0/2.1) и соответствующий стандарт должен указываться в спецификациях, для всех этих устройств предусмотрен только один унифицированный логотип DisplayPort. Таким образом, этот логотип сам по себе ничего не говорит о функциональных возможностях устройства, кроме того, что оно поддерживает какую-то версию интерфейса DP. Чтобы узнать, какую именно, придется заглянуть в лист спецификаций, где также будут указаны другие характеристики устройства, могущие вас заинтересовать.

VESA также предлагает посетить сайт https://www.displayport.org/products-database/, где можно посмотреть самый актуальный перечень сертифицированных VESA продуктов с DisplayPort, но там тоже не указаны ни версии стандарта DP, ни физические характеристики устройств.

На что обращать внимание при покупке дисплея с заявленной поддержкой DisplayPort 2.1

Что касается предлагаемых функций, то VESA со своей стороны рекомендует производителям устройств указывать поддержку DisplayPort в явном виде на упаковке и веб-странице каждого такого продукта. Это просто, хотя фактически означает, что здесь, как и в случае с HDMI 2.1, вы не можете ничего предполагать о функциональных возможностях устройства априори – на основании только наличия этикетки “DisplayPort 2.1”. Мы только что говорили о том, что, к, сожалению, наличие этикетки DP 2.1 не гарантирует даже поддержку скоростей UHBR, которые уже ассоциируются у людей с новым стандартом и, вероятно, предполагаются многими неотъемлемой его частью. Все это существенно усложняет жизнь.

Поэтому нужно выделить ряд вещей, на которые нужно будет отдельно обратить внимание при покупке устройства (и которые, мы надеемся, производители будут указывать в спецификациях продуктов с DP 2.1):

— разрешение дисплея, частота обновления и характеристики цветности, разумеется, должны быть указаны в обязательном порядке;
— если в спецификациях указана версия DisplayPort 2.0 – перед вами устройство из первой волны, и, по всей вероятности, оно было выпущено в соответствии с рекомендациями VESA. Не забывайте, что никакого отдельного логотипа у DP 2.1 нет – только логотип DisplayPort, общий для всех поколений DP, поэтому за версией интерфейса придется лезть в спецификации. А на основании просто ярлыка “DisplayPort” никаких ожиданий строить нельзя;
— поддержка UHBR должна быть указана отдельно;
— должен быть указан поддерживаемый уровень UHBR, будь то UHBR 10, 13.5 или 20;
— по идее, для уровня UHBR должна быть также указана или общая пропускная способность, или доступная скорость передачи данных – мы думаем, что общая пропускная способность будет проще для восприятия, как более «круглое» значение, например, 80 Гбит/с;
— выясните, применяются ли какие либо технологии сжатия или другие технические ограничения на такие характеристики, как глубина цвета и формат цветовой субдискретизации, для достижения заявленных разрешения/ частоты обновления;
— все другие функции, входящие в стандарт как опциональные или обязательные, тоже должны указываться – например, поддержка AdaptiveSync.

Как производители будут поступать на практике, мы увидим, когда начнут выходить первые дисплеи с DP 2.1. Здесь мы привели «идеальный» перечень спецификаций, которые было бы весьма желательно знать пользователю.

Программа сертификации устройств по стандарту DisplayPort 2.1

Программа сертификации DisplayPort 2.1 UHBR была выпущена в феврале 2022 года. Производители устройств и кабелей могут присылать свои новые продукты в аккредитованные VESA центры тестирования (Authorized Test Center, ATC) DisplayPort, где они будут проходить процедуру тестирования и сертификации по этой программе.

В мае 2022 года VESA объявила, что первые устройства-источники видеосигнала и дисплейные устройства полностью прошли процедуру сертификации по программе DisplayPort UHBR на соответствие требованиям стандарта DisplayPort версии 2.0 в части обеспечения более высоких скоростей передачи данных. Успешное завершение этого важного этапа стало возможным благодаря эталонным микросхемам от AMD, MediaTek и Realtek, обеспечивающим генерирование и формирование и прием и обработку UHBR-сигнала, которые удовлетворяют всем требованиям к физическому интерфейсу (PHY) и параметрам информационного взаимодействия тестовых устройств, сформулированным в стандарте тестирования DisplayPort 2.1 Compliance Test Specification (CTS). На этом этапе используются просто чипсетные микросхемы и устройства-прототипы, но это важный подготовительный шаг к появлению в будущем, в частности, видеокарт и мониторов с интерфейсом DisplayPort 2.1.

VESA также объявила, что аккредитованные центры тестирования DisplayPort готовы к началу серийной сертификации конечных продуктов с UHBR с применением проверенного тестового оборудования и эталонных источников и приемников сигнала для тестирования взаимодействия устройств. Это значит, что ATC уже ждут, когда производители начнут поставлять им серийные устройства-источники и дисплеи с новым интерфейсом.

Как работают эталонные источник и приемник от AMD и MediaTek на концах линии с пропускной способностью UHBR, было продемонстрировано на технологической выставке и симпозиуме Display Week в Сан-Хосе (Калифорния) в мае этого года.

“Эти новейшие разработки в рамках программы сертификации DisplayPort UHBR представляют собой важные шаги в направлении развития экосистемы DisplayPort UHBR, которая будет включать в себя новые продукты видео-, дисплейного и кабельного сегментов, поддерживающие более высокие разрешения и частоты обновления,” – заявил Джеймс Чоут (James Choate), менеджер программ соответствия стандартам VESA. “Сертификация эталонных устройств UHBR должна включать в себя строго регламентированные процедуры тестирования, гарантирующие соответствие этих устройств всем требованиям нормативного документа DisplayPort 2.0 CTS. Мы рады сообщить, что эталонный чипсет прошел все установленные сертификационной программой процедуры проверки на соответствие спецификациям стандарта DisplayPort 2.0. Сегодня VESA располагает развитой инфраструктурой тестирования, оценки и сертификации конечных продуктов OEM, и мы готовы работать дальше с партнерами по экосистеме, чтобы вывести на рынок чипсеты и фирменные продукты с интерфейсом DisplayPort следующего поколения.” (из выступления до объявления о выходе самого последнего стандарта DP 2.1).

MediaTek, AMD и Realtek – все участвуют в создании устройств с DP 2.1 UHBR

Приведенные ниже высказывания, как и предыдущее, сделаны в этом году до того, как был анонсирован стандарт DP 2.1 (т.е. до 17 октября 2022 г.).

“Нам выпала честь быть первыми среди принявших новую программу сертификации DisplayPort UHBR для приемных устройств с DisplayPort,” – сказал Винс Ху (Vince Hu), вице-президент корпорации MediaTek Inc. и генеральный менеджер подразделения Compute Business Unit. “Благодаря новым возможностям DisplayPort 2.0 мы сможем разрабатывать продвинутые и надежные технологии, на которые производители конечных устройств и систем смогут опираться, чтобы в результате предложить пользователю визуальный опыт с революционно высоким качеством изображения. Строгость требований VESA и жесткий регламент тестирования, которое продукция должна пройти, прежде чем получит сертификат соответствия, делает достижения MediaTek еще более впечатляющими. Мы гордимся своей ролью в продвижении новой экосистемы VESA, что позволит нам гарантировать надежное взаимодействие наших компонентов с ведущими продуктами отрасли.”

“Мы рады продолжить наше давнее сотрудничество с VESA, теперь в деле развития экосистемы DisplayPort 2.0 UHBR, в которой процессор AMD Ryzen™ 6000-й серии был сертифицирован как эталонное устройство-источник сигнала,” – сказал Саид Атар Хусейн (Syed Athar Hussain), вице-председатель совета директоров VESA и старший научный сотрудник дисплейной группы AMD CVP. “Программа сертификации DisplayPort UHBR гарантирует, что источники сигнала, кабели и дисплеи будут взаимодействовать как единое целое, образуя надежную экосистему, которая сможет полностью раскрыть потенциал технологии DisplayPort 2.0 UHBR. Скорости UHBR, определенные в стандарте DisplayPort, представляют новую парадигму дисплейного интерфейса, которая предлагает беспрецедентную пропускную способность, обеспечивающую гладкий динамичный геймплей, качественное воспроизведение видео и профессиональную работу на дисплеях с разрешением 8K и выше.”

Йи-Вей-Хуан (Yee-Wei Huang), пресс-секретарь и вице-президент Multimedia Business Group компании Realtek, заявил: “Мы счастливы объявить, что наши первые решения с новым интерфейсом DisplayPort 2.0 Rx и DisplayPort 2.0 Tx прошли процедуру сертификации по программе VESA UHBR Certification Program. Благодаря этому наши заказчики смогут ускорить процесс сертификации конечного продукта, который войдет в общую программу соответствия VESA как часть, включающая в себя тестирование взаимодействия и совместимости компонентов и устройств. С новыми контроллерами Realtek DisplayPort 2.0 Rx/Tx конечный пользователь сможет наслаждаться быстрым откликом и высоким разрешением на мультидисплейных конфигурациях. Это значительный шаг вперед, направленный на удовлетворение потребностей как коммерческого, так и пользовательского сегментов, где по-прежнему широко используются высококлассные мониторы и док-станции.”

Сертификация и маркировка кабелей DisplayPort 2.1

Стандарт DP 2.1 подразумевает использование таких же физических соединений, какие использовались и используются с предыдущими версиями интерфейса, но теперь нам понадобятся кабели, способные поддерживать новые скорости UHBR, если мы подключаем UHBR-устройства и хотим воспользоваться всеми функциональными преимуществами DP 2.1. VESA ввела отдельную систему сертификации кабелей для DP 2.1, которая, к счастью, достаточно проста, и на сей раз кабели имеют соответствующую маркировку, что в принципе должно облегчить процесс поиска нужного кабеля. Ну вот почему для кабелей все намного проще, чем для устройств?!

По этой системе будут сертифицироваться UHBR-кабели двух классов – DP40 и DP80.

Кабели DP40 имеют пропускную способность UHBR10: 10 Гбит/с × 4 линии = 40 Гбит/с

Сертифицированные VESA кабели DP40 должны поддерживать определенные в стандарте DisplayPort 2.1 скорости UHBR10 (в рамках пропускной способности линии 10 Гбит/с) и задействовать все четыре линии, обеспечивая, таким образом, общую пропускную способность 40 Гбит/с. Отсюда наименование “DP40”.

Кабели DP80 имеют пропускную способность UHBR20: 20 Гбит/с × 4 линии = 80 Гбит/с

Сертифицированные VESA кабели DP40 должны поддерживать определенные в стандарте DisplayPort 2.1 скорости UHBR20 (в рамках пропускной способности линии 20 Гбит/с), задействовать все четыре линии и обеспечивать общую пропускную способность 80 Гбит/с. Сертифицированные кабели DP80 также будут поддерживать стандартные скорости DisplayPort 2.1 уровня UHBR13.5 (пропускная способность линии 13.5 Гбит/с).

Ряд кабелей DP40 и DP80 с усовершенствованными коннекторами – полноразмерными и Mini DisplayPort – уже прошли сертификацию и запущены в производство. В числе производителей, уже выпускающих сертифицированные VESA кабели DP40 и DP80, – компании Accell, BizLink и Wieson Technologies; многие другие бренды находятся в процессе сертификации и в скором времени должны поступить на рынок. Первым был выпущен кабель DP80 от BizLink.

Какими бы высокопроизводительными ни были видеокарта и монитор, качество изображения в конечном счете может лимитироваться кабелем, соединяющим эти устройства. Усовершенствованные как в части коннектора DisplayPort, так и в части провода, новые сертифицированные VESA кабели DP40 и DP80 UHBR позволят пользователям получить от сертифицированных VESA устройств максимально возможную производительность. Сертификация этих кабелей является частью общей сертификационной программы VESA DisplayPort UHBR, что дает дополнительную гарантию того, что кабель с маркировкой DP40 или DP80 отвечает всем требованием стандарта и поддерживает максимальные скорости, обеспечиваемые текущими и будущими устройствами, сертифицируемыми VESA.

Кабели DisplayPort DP40 и DP80 выпускаются как в полноразмерной, так и в Mini-конфигурации и обладают полной обратной совместимостью с устройствами, поддерживающими скорости текущего (v1.4) и предыдущих стандартов DisplayPort, включая RBR (Reduced Bit Rate), HBR (High Bit Rate), HBR2 и HBR3. Что касается опции DisplayPort Alt Mode (передача сигнала DisplayPort через коннектор USB Type-C), то полнофункциональные пассивные кабели USB-C уже поддерживают скорости UHBR; сертифицированные кабели-преобразователи USB Type-C => DisplayPort с поддержкой скоростей UHBR, по словам VESA, тоже скоро появятся.

В версии стандарта DP 2.1, анонсированной 17 октября 2022 года, VESA также обновила спецификации кабелей DisplayPort в целях повышения надежности и качества полноразмерной и Mini конфигураций кабелей DisplayPort, что позволит использовать для UHBR-подключений кабели большей длины (более 2 метров для кабелей DP40 и более 1 метра для DP80) без потерь в стабильности и скорости.

Что будет, если использовать менее качественные кабели без маркировки DP40 или DP80?

Режим передачи DisplayPort взаимно согласуется источником и приемником сигнала – этот процесс носит название Link Training и определяет максимально возможную в данном конкретном случае скорость соединения. Если качество кабеля DisplayPort не позволяет установить стабильное подключение со скоростью, например, уровня HBR2, устройства с DisplayPort это определят и переключатся в режим меньших скоростей, чтобы сохранить стабильность соединения.

К счастью, система сертификации и маркировки кабелей DP 2.1 достаточно проста и позволяет легко найти соответствующий кабель, поддерживающий нужный диапазон скоростей UHBR. Мы также надеемся, что производители мониторов будут включать в комплект дисплеев с DP 2.1 соответствующий кабель.

Апгрейд стандарта DisplayPort с версии DP 2.0 до 2.1

Эта статья была написана за неделю до того, как VESA объявила о замене стандарта DP 2.0 на DP 2.1. Это самая последняя версия спецификаций DisplayPort, которая обратно совместима с версией DisplayPort 2.0 и в то же время превосходит ее в части ряда требований. К счастью, с практической точки зрения это просто повышение номера версии DisplayPort – все устройства, которые уже были сертифицированы по стандарту DP 2.0, продолжат выпускаться по стандарту DP 2.1. Случайно ли это совпадение номеров последних версий DP и HDMI – 2.1? Во всяком случае, это удобно.

“В тесном сотрудничестве с компаниями-участниками VESA прилагает все усилия к тому, чтобы продукты с поддержкой DisplayPort 2.0 фактически соответствовали новым, более высоким требованиям стандарта DisplayPort 2.1. В результате все ранее сертифицированные продукты с DisplayPort 2.0, включая устройства с поддержкой UHBR (Ultra-high Bit Rate) – видеокарты, чипы док-станций, скалярные чипы мониторов, чипы-репитеры PHY (в том числе ретаймеры) и кабели DP40/DP80 (активные и пассивные, с полноразмерными и Mini DisplayPort-коннекторами, а также с коннекторами USB Type-C) – уже сертифицированы в соответствии с более требовательными спецификациями DisplayPort 2.1.”

Что нового в версии DP 2.1?

— В части физического интерфейса спецификации сближены со спецификациями USB Type-C и USB4 в целях облегчения передачи сигналов DisplayPort и USB4 по одному физическому каналу.
— Добавлена новая функция управления пропускной способностью DisplayPort для обеспечения туннелирования пакетов DisplayPort и более эффективной передачи их параллельно с другими видами I/O-трафика по каналу USB4.

“Большая степень унификации стандартов DisplayPort 2.1 и USB4 в части общего физического интерфейса – это важное достижение VESA, с учетом роста области пересечения экосистем DisplayPort и USB в различных пользовательских сценариях,” – заявил Алан Кобаяши (Alan Kobayashi), председатель совета директоров VESA и рабочей группы VESA DisplayPort. “Версия 2.1 приводит DisplayPort в большее соответствие со спецификациями PHY USB4, что гарантирует максимальную производительность видеоинтерфейса в широком диапазоне устройств.”

Проще говоря, все сертифицированные устройства DP 2.0 уже поддерживают стандарт DP 2.1, при этом стандарт DP 2.1 задает более строго определенные критерии для разработки будущих устройств.

Когда в продаже появятся устройства с DisplayPort 2.1?

Мы пока не видели ни одной коммерческой видеокарты ни от одного из двух ведущих производителей, AMD и NVIDIA, которая была бы оснащена интерфейсом DP 2.1. У Intel все-таки есть карта A770, которая, по всей вероятности, может поддерживать скорости UHBR10, хотя в настоящее время она должна быть еще в процессе сертификации и тестирования в соответствии с новейшими стандартами DP 2.1. У AMD и NVIDIA в этой области еще ничего даже не анонсировано. Ни одна из этих компаний пока не дает никакой официальной информации о том, когда они смогут предложить нам пользовательскую графику с DP 2.1, но, судя по тому, что в недавно вышедших новейших видеокартах NVIDIA последней версии DisplayPort еще нет, нужно подождать как минимум следующей серии.

Конкретно нас [TFTCentral] больше интересует, когда мы увидим дисплеи с новым интерфейсом DP 2.1 и соответствующим функционалом, но до этого, очевидно, еще далеко. По самым оптимистичным прогнозам, первые видеокарты с DP 2.1 могут выйти где-то ближе к концу следующего, 2023 года, а мониторы, соответственно, появятся еще немного позже.

Заключение

Очевидно, что интерфейс DisplayPort 2.1 с утроенной относительно DP 1.4 пропускной способностью обладает огромным потенциалом и открывает целый мир новых, совершенно беспрецедентных комбинаций высоких разрешений и частот обновления экрана. Возможности будущих дисплеев действительно впечатляют. Еще недавно последняя версия HDMI по пропускной способности превосходила DP, но когда DP 2.1 наконец выйдет на рынок в составе конечных устройств, DisplayPort снова займет поул-позицию среди компьютерных медиаинтерфейсов.

Потенциальные возможности впечатляют, но вместе с тем, если с одними аспектами программы сертификации по новому стандарту мы полностью согласны, то другие определенно вызывают у нас возражения. То, что целесообразно для устройств, сертифицируемых по предыдущим стандартам DP 1.2 и 1.4 (если более высокие скорости не требуются), совершенно не стоит переносить на устройства, которые сертифицируются сейчас и будут сертифицироваться в будущем по стандарту DP 2.1. Во-первых, мы хотели бы видеть новый логотип, по которому пользователям было бы проще различать устройства с различными версиями DP; текущая концепция “один логотип для всех” довольно бессмысленна. В качестве положительного примера работы VESA здесь можно взять систему маркировки новых кабелей DP, в которой все просто и прозрачно.

Но главным образом мы не согласны с пунктом, который допускает сертификацию устройств, не поддерживающих новые скорости UHBR, по стандарту DP 2.1! Если улучшенная пропускная способность и новые скорости – это первое, что ассоциируется с новым стандартом DP 2.1 и упоминается во всех медиаисточниках с подачи VESA, то поддержка этих скоростей должна быть обязательным, а не опциональным требованием. Любой пользователь, покупая устройство с DP 2.1, ожидает, что оно будет как минимум быстрее аналогов с DP 1.4. Мы считаем, что если устройство не поддерживает UHBR, оно не должно сертифицироваться по стандарту DP 2.1.

Здесь остается надеяться на то, что сами производители будут в явном виде указывать спецификации конкретных устройств, в том числе поддерживаемые скорости. Но это дополнительно усложняет ситуацию, в то время как можно было бы просто внести поддержку UHBR в перечень обязательных требований. Прекрасно, что туда входит поддержка DSC, технологии, которая тоже открывает море возможностей, но почему было не включить в раздел обязательных требований также и UHBR?

Время покажет, как будут соотноситься на практике кампания по продвижению DP 2.1 и реальная экосистема, включающая в себя видеокарты, мониторы и другие устройства с этим новым интерфейсом.