کابل دیسپلی‌پورت، محملی برای رفرش ریت متغیر

دیسپلی‌پورت یا DisplayPort یکی از پورت‌های ویدیویی است که برای اتصال تلویزیون و نمایشگر به کامپیوتر و پلیرها و وسایل بازی کاربرد دارد. دیسپلی‌پورت از نظر پهنای باند سریع‌تر از HDMI است، به همین جهت در کارت گرافیک‌های رده اول و محصول امروزی، اولویت با دیسپلی‌پورت است. در ادامه آن را با HDMI و DVI مقایسه می‌کنیم.

پورت دیسپلی‌پورت هنوز آنطور که باید و شاید مورد استفاده‌ی عموم کاربران قرار نگرفته ولیکن در آینده‌ی نزدیک با فراگیر شدن صفحه‌نمایش‌ها و نمایشگرها و تلویزیون‌های ۴K یا اولترا اچ‌دی، کاربرد آن بسیار زیاد خواهد بود. البته HDMI هم رو به پیشرفت است و پهنای باند آن بیشتر شده ولیکن فاصله‌ی دیسپلی‌پورت با HDMI همچنان گذشته بسیار زیاد است.

سه پورت ویدیویی HDMI، DVI و DisplayPort

سه پورت ویدیویی HDMI، DVI و DisplayPort

نسخه‌ی جدید استاندارد DisplayPort همچون گذشته توسط VESA تصویب و نهایی شده است. جالب توجه است که برای معرفی نسخه‌ی جدید حدود ۲ سال کار صورت گرفته تا بالاخره ما امروز در مورد مشخصات آن بررسی می‌کنیم و می‌نویسیم. در حال حاضر نسخه‌ی ۱٫۲ دیسپلی‌پورت در اکثر کارت گرافیک‌ها و مادربوردها و پلیرها استفاده می‌شود، به خصوص در مواردی که لازم است یک کارت گرافیک را به چندین نمایشگر متصل کنیم.

قدمت نسخه‌ی ۱٫۲ به ۵ سال می‌رسد و کمی کهنه است. اما نسخه‌ی بعدی چه تفاوتی دارد و چه قدر پیشرفت کرده است؟ در ادامه می‌خوانیم.

پهنای باند، مهم‌ترین ویژگی یک پورت ویدیویی

مطمئناً مهم‌ترین مشخصه‌ی یک پورت و کابل ویدیویی، پهنای باند آن است. نسخه‌ی ۱٫۲ استاندارد دیسپلی‌پورت اجازه‌ی انتقال ۵٫۴ گیگابیت داده در هر ثانیه و توسط یک مسیر را می‌داد. در نسخه‌ی ۱٫۳ حالتی به نام High Bit Rate 3 معرفی شده که به اختصار HBR3 گفته می‌شود و در این حالت پهنای باند یک مسیر به رقم ۸٫۱ گیگابیت در ثانیه می‌رسد، به عبارتی ۵۰ درصد بیشتر از نسخه‌ی ۱٫۲ یا در حقیقت HBR2 است.

پهنای باند سه نسخه‌ی اخیر دیسپلی‌پورت

پهنای باند سه نسخه‌ی اخیر دیسپلی‌پورت

اگر مقاله‌ی دانش‌نامه‌ای اینتوتک در خصوص پورت تاندربولت را مطالعه کرده باشید، حتماً به خاطر دارید که در حال حاضر دیسپلی‌پورت ۴ مسیر پی‌سی‌آی‌اکسپرس ۲٫۰ را برای انتقال سیگنال ویدیویی مورد استفاده قرار می‌دهد. با این تفاسیر پهنای باند کلی دیسپلی‌پورت از ۲۱٫۴ به ۳۲٫۴ گیگابیت در ثانیه ارتقا یافته است. البته اگر مقدار اضافی داده که در اینکد سیگنال مورد نیاز است را در نظر بگیریم، پهنای باند ۲۵٫۹ گیگابیت بر ثانیه خواهد بود. چیزی که در تصویر فوق هم ذکر شده است.

از این منظر تفاوت HDMI 1.4a با دیسپلی‌پورت ۱٫۲ بسیار زیاد است و با معرفی دیسپلی‌پورت ۱٫۳، بیش از پیش شده است. حتی HDMI 2.0 هم که برای تطابق با نمایشگرهای اولترا اچ‌دی استانداردسازی شده، به ازای هر کانال پهنای باند را از ۳٫۴ گیگابیت بر ثانیه به نهایتاً ۶ گیگابیت بر‌ ثانیه می‌رساند که در مجموع به ۱۸ گیگابایت بر ثانیه می‌رسد.

بد نیست مقایسه‌ی اجمالی بین این دو پورت با HD-SDI و DVI-D داشته باشیم و ببینیم پهنای باند و پشتیبانی از HDCP، فضای رنگ و رزولوشن به چه صورت است:

پورت DisplayPort را با دیگر پورت هایی ویدیویی مقایسه کنید

پورت DisplayPort را با دیگر پورت هایی ویدیویی مقایسه کنید

حداکثر رزولوشن پشتیبانی شده

دومین موضوع مهم در خصوص یک پورت ویدیویی، حداکثر رزولوشن و سرعت تصویری است که پشتیبانی می‌کند. حداکثر رزولوشن پشتیبانی شده در نسخه‌ی ۱٫۳ دیسپلی‌پورت بسته به اینکه فضای رنگ RGB باشد یا YUV4:2:0 متفاوت است.

 YUV نگاشتی از فضای رنگ معمولی RGB است. RGB با غلظت سه رنگ قرمز، سبز و آبی شکل می‌گیرد که مخفف سه واژه‌ی Red Green Blue است. YUV تبدیلی از این فضای رنگ است که دلایل خاصی برای معرفی آن وجود دارد که مهم‌ترین آن، تطابق بهتر با قدرت تفکیک رنگ چشم انسان و کاهش حجم تصاویر و ویدیوهاست.

در جدول زیر رزولوشن پشتیبانی شده در سه نسخه‌ی پیاپی دیسپلی‌پورت را بررسی کنید:

رزولوشن پشتیبانی شده در DisplayPort
استاندارد

حداکثر رزولوشن

فضای رنگ RGB

فرکانس ۶۰ هرتز

حداکثر رزولوشن

فضای رنگ YUV420

و فرکانس ۶۰ هرتز

دیسپلی‌پورت ۱٫۱ ۲۵۶۰ در ۱۶۰۰
دیسپلی‌پورت ۱٫۲ ۳۸۴۰ در ۲۱۶۰
دیسپلی‌پورت ۱٫۳ ۵۱۲۰ در ۲۸۸۰ ۷۶۸۰ در ۴۳۲۰

حالت RGB فشرده‌نشده به این معنی است که یک پیکسل تصویر با سه عدد بین ۰ تا ۲۵۵ برای سه رنگ اصلی، مشخص می‌شود. بنابراین ۳ عدد ۸ بیتی لازم است.

تصویر زیر هم برای مقایسه‌ی گرافیکی رزولوشن‌های اشاره شده مفید است:

مقایسه‌ی رزولوشن‌های Fuul HD تا 5K از نظر تعداد پیکسل

مقایسه‌ی رزولوشن‌های Fuul HD تا ۵K از نظر تعداد پیکسل

شاید در اولین نگاه به نظر برسد که ۵K و ۴K تفاوت زیادی ندارد ولیکن به این موضوع دقت کنید که این دو عدد عرض نمایشگر را بر حسب تعداد پیکسل مشخص می‌کنند حال آنکه مساحت با توان دوم این دو عدد متناسب است و افزایش بیشتری دارد.

 ۵K حدود دو برابر ۴K دقت یا به عبارتی پیکسل دارد. ۱۵ مگاپیکسل در برابر ۸ مگاپیکسل، فول اچ‌دی تنها ۲ مگاپیکسل دقت دارد.

برای پشتیبانی از رزولوشن ۸K که فضای رنگ RGB 24 bit است، اگر فرکانس را ۶۰ هرتز در نظر بگیریم، پهنای باند مورد نیاز به صورت زیر محاسبه می‌شود:

۷۶۸۰ * ۴۳۲۰ (pixels) * 60 (frames) *24 (bit) = 47.7 گیگابیت در ثانیه

لذا واضح است که پهنای باند مفید ۲۵٫۹ گیگابایت بر ثانیه‌ای ارتباط ۴ مسیره‌ی دیسپلی‌پورت ۱٫۳ برای این روزولوشن مناسب نیست.

RGB در برابر YUV420

اگر از سه کمیت Y’CbCr 4:2:0 استفاده شود، میزان داده‌ی لازم برای مشخص کردن رنگ یک چهارم می‌شود و می‌توان از ۸K هم پشتیبانی کرد. در واقع ¼ شدن میزان داده‌ی مورد نیاز مشکل را حل می‌کند.

مشابه این اتفاق در مورد HDMI 1.4 رخ داده بود. در ابتدای عرضه‌ی نمایشگرهای ۴K با استفاده از YUV420 که میزان داده‌ی مورد نیاز را یک چهارم می‌کرد، امکان استفاده از نمایشگرهای ۴K با همان کابل و پورت‌ HDMI موجود فراهم شد. از طرفی بیشتر محتوای مالتی‌مدیا یعنی فیلم‌ها و عکس‌ها هم از این فضای رنگ استفاده می‌کنند و در واقع افت کیفیتی اتفاق نمی‌افتد. افت کیفیت تنها در مورد محتوای RGB 24 Bit رخ می‌دهد که آن هم محسوس نیست.

در تصویر زیر مشاهده می‌کنید که رزولوشن افقی و عمودی YUV420 با حالت کامل یعنی YUV444 چه رابطه‌ای دارد و چرا پهنای باند لازم ۱/۴ می‌شود.

مقایسه رزولوشن و میزان داده در فضای رنگ YUV420با YUV444 و RGB

مقایسه رزولوشن و میزان داده در فضای رنگ YUV420با YUV444 و RGB

کابل و پورت در استاندارد جدید

خوشبختانه HBR3 در سطح کنترلر تغییراتی ایجاد می‌کند تا انتقال اطلاعات با نرخ بیشتری صورت بگیرد. از این رو در ظاهر پورت و یا کابل تغییری ایجاد نشده است.

به بیان دیگر دیسپلی‌پورت ۱٫۳ با کابل و پورت‌های قدیمی‌تر سازگاری کامل دارد و تنها استثناء کابل‌های غیر استانداردی است که ممکن است در مواجهه با سرعت کلاک و پهنای باند بالاتر نسخه‌ی ۱٫۳ دچار مشکل شوند.

اخیراً کمپانی Dell یک مانیتور جالب با رزولوشن ۵K معرفی کرده است. با نگاهی به حداکثر رزولوشن پشتیبانی شده در دیسپلی‌پورت ۱٫۳ سریعاً متوجه می‌شویم که موسسه‌ی استانداردسازی VESA یک گام جلوتر است و پیشاپیش کنترلری معرفی کرده که برای نمایشگرهایی با رزولوشن بالاتر از ۴K هم کاربرد داشته باشد.

مانیتور جدید 5K کمپانی Dell

مانیتور جدید ۵K کمپانی Dell

در آینده‌ی نزدیک ۸K هم تدریجاً گسترش می‌یابد و تنها مشکل این است که دیسپلی‌پورت ۱٫۳ این روزولوشن را در فضای رنگ RGB پشتیبانی نمی‌کند بلکه باید به YUV420 روی آورد. شاید هم بتوان فرکانس ۶۰ هرتز که به معنی انتقال داده‌های مربوط به ۶۰ فریم در یک ثانیه است را نصف کرد و برای کاربردهایی که فرکانس ۳۰ هرتزی کفایت می‌کند، از همین استاندارد بهره گرفت.

با یک کابل دیسپلی‌پورت می‌توان دو نمایشگر ۴K با فرکانس ۶۰ هرتز را هم تغذیه کرد که این ویژگی به خاطر افزایش ۵۰ درصدی پهنای باند است. البته VESA هم زمان‌بندی بازه‌های تاریکی را بهینه کرده تا overhead یا سربار ارسال سیگنال کاهش یابد. می‌توان یک نمایشگر را هم با یک ارتباط دو مسیره متصل کرد و از دو مسیر دیگر در کاربردی دیگر مثل DockPort بهره‌مند شد.

با پهنای باند بیشتر می‌توان یک نمایشگر ۶۰ هرتزی ۴K را با عمق رنگ بالاتری مثل ۳۰ یا ۳۶ بیت تغذیه نمود که در حالت عادی RGB، تنها ۲۴ بیت عمق رنگ دارد.

24 بیت عمق رنگ همان عبارت آشنای ۱۶ میلیون رنگ است و ۳۰ یا ۳۶ بیت به ترتیب شامل ۱ و ۶۸ میلیارد رنگ خواهد بود.

HDCP، CEC و نسخه‌ی جدید دیسپلی‌پورت

ویدیوهای ۴K دارای DRM یا محدودیت‌های دیجیتال برای پخش به تجهیزاتی خاص نیازی دارند. در حقیقت سازگاری با استاندارد HDCP یکی از ملزومات است. دیسپلی‌پورت ۱٫۳ با استفاده از تبدیل دیسپلی‌پورت به HDMI نسخه‌ی دوم قرار است به HDMI هم تبدیل شود و برای پخش ویدیوهای ۴K حداقل مورد نیاز HDCP 2.2 است. از این رو دیسپلی‌پورت ۱٫۳ مطابق با این استاندارد طراحی شده است.

در ثانی برای کنترل محصولات صوتی تصویری از طریق CEC نیز به ارسال دستورات از طریق HDMI نیاز است و دیسپلی‌پورت هم باید همین ویژگی را داشته باشد تا با اکوسیستم‌های موجود هماهنگ شود.

دیسپلی‌پورت رو به تکامل

موسسه استانداردهای ویدیویی یا VESA در حال حاضر روی چند موضوع دیگر مشغول به کار است. اولین مورد پشتیبانی از DSC یا فشرده‌سازی استریم نمایشگر است. این روش کدینگ مثل MIPI برای فشرده کردن سیگنال ویدیویی در حد کم به منظور کاهش پهنای باند مورد نیاز کاربرد دارد و فعلاً در نسخه‌ی ۱٫۳ دیسپلی‌پورت پشتیبانی نشده است.

اینکدر و دیکدر برای فشرده کردن استریم نمایشگر

اینکدر و دیکدر برای فشرده کردن استریم نمایشگر

دومین مورد Active-Sync است که قبلاً در زومیت پیرامون آن بحث گسترده‌ای داشتیم. این ویژگی برای گیمرها بسیار مهم است و به کارت گرافیک و نمایشگر اجازه می‌دهد که با هم همگام‌سازی شوند و فریم تکراری یا فریم نصفه روی صفحه‌ی نمایشگر به چشم نخورد. به عبارتی دو پدیده‌ی وقفه یا مایکرو استاترینگ و همچنین بریدگی یا تیرینگ پیش نیاید.

زمان کاربرد و پیاده‌سازی استاندارد جدید در محصولات

دیسپلی‌پورت ۱٫۳ با ویژگی‌ها و مشخصه‌های جدید تصویب و معرفی شده است اما برای اینکه سازندگان نمایشگر و کارت گرافیک و حتی کنترلر پورت دیسپلی‌پورت به پیاده‌سازی و اعمال آن بپردازند، باید چند ماهی صبر کرد.

لذا احتمالاً محصولات پشتیبانی کننده از این نسخه‌ی دیسپلی‌پورت در سال ۲۰۱۵ یعنی در ابتدای سال جدید میلادی و هم‌زمان با نمایشگاه CES 2015 رونمایی می‌شوند و پس از آن هم باید کمی صبر کرد که به مرحله‌ی فروش در بازارها برسند.

بازگشت به دانش‌نامه
لينک کوتاه:

FacebookTwitterGoogle


تبلیغات

×