DisplayPort

Artiklis ei ole piisavalt viiteid. (Aprill 2020) Palun aita väiteid kontrollida ja viiteid lisada. (Kuidas ja millal see märkus eemaldada?)

DisplayPort on digitaalse kuvamisliidese standard, mille töötas välja Elektrooniliste Videostandardite Assotsiatsioon (VESA). Ühendus hõlmab nii videot kui ka heli. Liidest kasutatakse põhiliselt videoallika ühendamiseks ekraaniga, näiteks arvutikuvari või teleriga. Esimene versioon 1.0 kiideti VESA poolt heaks 3. mail 2006.^[1]

DisplayPort on mõeldud digitaalvideoliidese (DVI ja graafikaadapteri VGA asendamiseks. Samuti on eesmärk asendada kuvaris ja teleripaneelides asuvad madalapingelised diferentsiaalsignaale saatvad süsteemid (LVDS, ingl low-voltage differential signaling system). DisplayPortil on samasugused funktsioonid nagu HDMI-l (kõrglahutusega multimeediumliidesel), kuid ilmselt seda liidest ta siiski suure eraldusvõimega seadmetes ei asenda. Samas on DisplayPorti eelis HDMI ees see, et elektroonikatootjatel ei ole nii rangeid nõudmisi ja eeskirju seatud, nagu on HDMI puhul.^[2]

DisplayPort on esimene kuvamisliides, mis põhineb pakettidena saadetavatel andmetel; samamoodi toimivad teised infokommunikatsiooniprotokollid, näiteks Ethernet, USB ja PCI Express. See toetab nii välist (seadmest seadmeni) kui ka sisemist (sülearvuti LCD-paneel) ekraani ühendamist. Erinevalt DVI, HDMI ja LVDS-i standarditest, kus on kindlad diferentsiaalpaarid, et saata RGB piksleid ja taktsignaali, põhineb DisplayPorti protokoll väikestel andmepakettidel ja taktsignaal on juba lisatud. Andmepakettide kasutamine muudab DisplayPorti paindlikumaks, nii et erinevaid lisasid saab ka hiljem juurde panna, ilma et kasutajaliides ise väga palju muutuks.^[3]

DisplayPorti ühendus toetab ühte, kahte ja nelja diferentsiaalsete andmete paari, igaühel kiirus vastavalt 1,62 Gbit/s, 2,7 Gbit/s või 5,4 Gbit/s raja kohta ja takt vastavalt 162 MHz, 270 MHz või 540 MHz. Andmed on kodeeringus 8b/10bm, mis tähendab, et 8 bitti informatsiooni on kodeeritud kümnebitisteks sümboliteks. Seega on tegelik andmesidekiirus pärast kodeerimist hoopis 1,296 Gbit/s, 2,16 Gbit/s, või 4,32 Gbit/s raja kohta (seega 80% kogukiirusest).

DisplayPorti saab kasutada kas ainult heli-, ainult video- või nii video- kui ka helisignaali ülekandmiseks. Videosignaalirada võimaldab edastada 6–16 bitti ühe ekraanitõmmise üht värvi šablooni kohta. Helirada võimaldab üle kanda kuni kaheksal kanalil 24-bitist ja 192 kHz diskreetimissagedusega pakkimata helisignaali impulsskoodmoduleeritult (PCM, pulse-code modulation). Audiosignaal võib kokkupakitult olla erinevates helivormingutes.^[4] Üks kahesuunaline kanal kannab seadme juhtumis- ja seadeinformatsiooni. Lisaks on liides suuteline saatma ka kahesuunalist USB-signaali.^[5]

DisplayPort ei ole ühilduv HDMI-ga ega DVI-ga. Samas on siiski olemas DP++ logoga pordid, mis suudavad ühekordse ühendusega HDMI ja DVI signaale DisplayPorti kaabli kaudu saata. Selleks on vaja lisaks ühendada ka passiivne adapter, mis muundab DVI ja HDMI kõrgema sagedusega signaali DisplayPortile sobivaks. Kahekordse ühendusega DVI ja VGA ühendusi toetab DisplayPort siis, kui lisaks on ühendatud ka aktiivselt konverteeriv adapter.

DisplayPort 1.0 toetab kuni 8,64 Gbit/s andmekiirust kuni kahemeetrise kaabliga. DisplayPort 1.1 lubab kasutada ka seadmeid, mis töötavad alternatiivsetel ühendusliidestel, näiteks kiudoptikal, millega on võimalik signaali palju kaugemale edastada, ilma et see nõrgeneks. Samas ei ole alternatiivsed ühendused siiski veel standardiseeritud. 1.1 toetab ka kõrgel ülekandekiirusel toimuvat digitaalse sisu kaitset (HDCP, ingl High-bandwidth Digital Content Protection) ja DisplayPorti enda sisukaitset (DPCP).

DisplayPorti versioon 1.2 sai standardiks detsembris 2009. Kõige suurem uuendus oli efektiivse ülekandekiiruse kahekordistamine 17,28 Gbit/s peale, mis lubas suuremaid resolutsioone, värskendussagedusi ja sügavamaid värvitoone. Teiste uuenduste hulka kuuluvad iseseisvad videovood, kuvarite pärgühendus, stereoskoopilise 3D-toetus, erinevate värvisüsteemide toetus ja globaalne ajakood (GTC, ingl Global Time Code), mis aitab kaasa heli ja pildi sünkroonimisele. Lisandus ka Apple'i firma Mini DisplayPorti ühendusliides, mis on palju väiksem, sobides sülearvutitele ja muudele väikestele seadmetele.^[6]

Versioon1.3 avaldati septembris 2014. Standard pakub andmekiirust kuni 32,4 Gbit/s, mis võimaldab edastada ultrakõrglahutusega televisiooni (UHD) signaale järgmiste variantidena:

• üks 8K – 7680×4320 px (formaat 16:9, värvikompnentide diskreetimissüsteem 4:2:0)
• üks 5K – 5120×2880 px (24-bitine RGB,kaadrisagedus 60 Hz)
• kaks 4K – 3840×2160 px (24-bitine RGB, 60 Hz)
• 4K + USB 3.0 – DisplayPorti liideses vajalik DockPort

eDp (embedded DisplayPort) 1.4 avaldati veebruaris 2015 ja on suuteline edastama 8K UHD-signaali (7680×4320 px). VESA kiitis heaks selle liidese parandatud versiooni 1.4a jaanuaris 2015. Suurendatud on andmekiirust, värvisügavust ja värskendussagedust. VESA lisas ka enda väljatöötatud standardi Display Stream Compression (DSC) versiooni 1.1.

Videovorming				DisplayPorti versiooni suurim andmekiirus
Tähis	Eraldus- võime pikslites	Värskendus- sagedus Hz	Vajalik andmekiirus Gbit/s	1.0, 1.1a	1.2, 1.2a	1.3	1.4
				8,64 Gbit/s	17,28 Gbit/s	25,92 Gbit/s	32,4 Gbit/s
1080p	1920×1080	30	1,58	Jah	Jah	Jah	Jah
		60	3,20	Jah	Jah	Jah	Jah
		120	6,59	Jah	Jah	Jah	Jah
		144	8,00	Jah	Jah	Jah	Jah
		240	14,00	Ei	Jah	Jah	Jah
1440p	2560×1440	30	2,78	Jah	Jah	Jah	Jah
		60	5,63	Jah	Jah	Jah	Jah
		75	7,09	Jah	Jah	Jah	Jah
		120	11,59	Ei	Jah	Jah	Jah
		144	14,08	Ei	Jah	Jah	Jah
		165	16,30	Ei	Jah	Jah	Jah
		240	24,62	Ei	Ei	Jah	Jah
4K	3840×2160	30	6,18	Jah	Jah	Jah	Jah
		60	12,54	Ei	Jah	Jah	Jah
		75	15,79	Ei	Jah	Jah	Jah
		120	25,82	Ei	Ei	Jah	Jah
		144	31,35	Ei	Ei	Ei	Vajalik DSC (Display Stream Compression)
		240	54,84	Ei	Ei	Ei	Vajalik DSC
5K	5120×2880	30	10,94	Ei	Jah	Jah	Jah
		60	22,18	Ei	Ei	Jah	Jah
		120	45,66	Ei	Ei	Ei	Vajalik DSC
8K	7680×4320	30	24,48	Ei	Ei	Jah	Jah
		60	49,65	Ei	Ei	Ei	Vajalik DSC
				1.0, 1.1a	1.2, 1.2a	1.3	1.4
				DisplayPorti versioon

Mini DisplayPort on standard, mille Apple avalikustas 2008. aasta lõpus. Apple teatas ka, et nad ei maksusta seda ühendusliidese tehnoloogiat. Kodeeritud DisplayPort 1.0 standard hakkas kehtima 2008. aasta detsembris. See on mõeldud sisemiseks kuvari ja seadme ühendamiseks (näiteks graafikakaart sülearvuti LCD-ga). Kodeerituse eesmärk on energiasäästlikkus. 1.1 ja 1.1a standard kodeeritud DisplayPortist said teoks 2009. aasta lõpus. 1.2 standard võeti vastu 2010. aasta mais ja see toetab DisplayPort 1.2 andmesidekiirust, 120 Hz kuvareid ja AUX-kanalil (abikanalil, kõrvalkanalil) töötavat paneelide kontrolli protokolli. Versioon 1.3 avalikustati 2011. aasta veebruaris ja see sisaldab uut paneelivärskendustehnoloogiat, mis vähendab energiakulu.^[7] Standard Direct Drive Monitor 1.0 kiideti heaks detsembris 2008. Selle liidesega saab ühendada kuvareid, kus paneeli juhitakse otse DisplayPorti signaali pealt. Resolutsioon ja värvisügavus pole aga kuigi head.

Sisemine DisplayPort (iDP, ingl internal DisplayPort) 1.0 kiideti heaks 2010. aasta aprillis. See seob omavahel digitaaltelevisiooni kontrolleri ja ekraani paneeli ajastuskontrolleri. Selle standardi eesmärk on asendada praegu kasutuses olevad LVDS-i rajad DisplayPorti ühendusega. iDP omadusteks on spetsiaalne füüsiline liides ja protokollid, mis ei ole otse ühilduvad DisplayPortiga ja ei ole ka rakendatavad välise ühenduse jaoks. Küll aga pakub see standard väga kõrget resolutsiooni ja värskendussagedust, samal ajal olles lihtne ja muudetav. iDP taktsagedus on konstantne 2,7 GHz ja andmekiirus on 3,24 Gbit/s raja kohta. Korraga saavad ühenduses olla kuni 16 rada, mis tähendab üle kuuekordset kiiruse suurenemist võrreldes LVDS-iga. iDP on lihtsa ehitusega, seega ta ei toeta AUX-kanaleid, sisu kaitset, mitut samaaegset andmevoogu, kuid toetab kaadrite järjestikustamist ja sektsioniseeritud 3D-heli.^[8] Kaasaskantav digitaalmeedialiides (PDMI, ingl Portable Digital Media Interface) on ühendusliides dokkimisaluste või kuvarite ja kantavate meediaseadmete vahel. Tegemist on kaherajalise DisplayPort v1.1a ühendusega. See võeti vastu 2010. aasta veebruaris ANSI/CEA-2017-A protkollina.

Juhtmeta DisplayPort (ingl Wireless DisplayPort) on standard, millega saab DisplayPort 1.2 versiooni ühendada 60 GHz sagedusel juhtmeta rakendustega.

• Võimalik ühendada ja eemaldada seadmeid restarti tegemata
• Helisignaal
  • valikuline
  • 1–8 kanalit
  • 16- või 24-bitine LPCM (digitaalne helikodeering)
  • 32–192 kHz diskreetimissagedus (ingl sampling rate)
  • maksimaalne andmekiirus ehk bitikiirus (ingl bit rate) 49152 kbit/s (6 MB/s)
• Videosignaal
  • valikuline
  • maksimaalne resolutsioon on piiritletud ülekandekiirusega
• Kaabel
  • passiivse kaabli puhul on maksimaalne pikkus 3 meetrit täieliku ülekandekiiruse puhul
  • aktiivse kaabli puhul on maksimaalne pikkus 33 meetrit
• Kontaktid
  • 20 kontakti väliseks ühendamiseks lauaarvutite, sülearvutite, graafikakaartide, kuvarite jm jaoks
  • 30/20 kontakti paneeli sisemiseks ühendamiseks
• Signaal +3,3 V
• Maksimaalne pinge 16,0 V
• Maksimaalne vool 500 mA
• Suudab kanda edasi andmesidesignaali
  • maksimaalne andmekiirus 1,62 Gbit/s, 2,7 Gbit/s või 5,4 Gbit/s raja kohta, 1,2 või 4 rada, efektiivne kogusumma 5,184 Gbit/s, 8,64 Gbit/s või 17,84 Gbit/s, lisakanalis 1 Mbit/s või 720 Mbit/s
• Minipakettide protokoll

Kontakt 1 – ML_Lane 0 (p)

Kontakt 2 – Maandus

Kontakt 3 – ML_Lane 0 (n)

Kontakt 4 – ML_Lane 1 (p)

Kontakt 5 – Maandus

Kontakt 6 – ML_Lane 1 (n)

Kontakt 7 – ML_Lane 2 (p)

Kontakt 8 – Maandus

Kontakt 9 – ML_Lane 2 (n)

Kontakt 10 – ML_Lane 3 (p)

Kontakt 11 – Maandus

Kontakt 12 – ML_Lane 3 (n)

Kontakt 13 – CONFIG1 (ühendus maandusega)

Kontakt 14 – CONFIG2 (ühendus maandusega)

Kontakt 15 – AUX CH (p) (abikanal)

Kontakt 16 – Maandus

Kontakt 17 – AUX CH (n) (abikanal)

Kontakt 18 – Hot Plug (võimaldab ühendust ja eemaldamist restardita)

Kontakt 19 – Vooluühendus

Kontakt 20 – DP_PWR (konnektorite toide 3,3 V, 500 mA)

ML_Lane=rada, (p)=positiivne, (n)=negatiivne, CH=kanal

DisplayPort on suuteline edasi kandma ühepoolset DVI/HDMI-signaali kahesüsteemses režiimis (ingl dual-mode). See on heaks kiidetud VESA poolt. Selleks on vaja üsna lihtsat passiivset adapterit, mis vähendab pinge DisplayPortile sobivaks. Kahesüsteemses režiimis DisplayPorti kiibistik tunneb ära selle adapteri ja lülitub DVI/HDMI-režiimi, kus töötavad neli DisplayPorti põhirada ja AUX-kanali ühendus, millega saadetakse kolm TMDS-signaali ja taktsagedus. Sellised kahesüsteemses režiimis DisplayPortid on märgitud logoga DP++; enamik DisplayPortiga graafikakaarte ja kuvareid toetab seda režiimi. Põhjus, miks DisplayPort toetab ainult ühepoolset ühendumist, on see, et kahepoolse ühenduse jaoks pole piisavalt kontakte, samuti ei ole aktiivset konverterit videosignaali muutmiseks.^[9]

DisplayPortil on mitmeid eeliseid VGA, DVI ja LVDSi ees:

• tasuta, muudetav ja mugandatav, et paljudele sobiks
• vähem radu, madalam sisetaktsagedus, vähem elektromagnetilist müra
• põhineb mikropakettide saatmise protokollil
  • paindlikum ülekandekiiruse jaotamine heli ja video vahel
  • mitu videovoogu ühe ühenduse abil
  • valguskaabli abil saatmine suure vahemaa taha
• ühe kaabliga saab ühendada mitu kõrgresolutsioonilist ekraani
• toetab ka arvutisisest, kiipidevahelist ühendust eesmärgiga asendada LVDS standard; ei vaja juhtlülitust ega skaleerimist, tulemuseks õhemad ja odavamad paneelid
• kaabli pikkus ei mõjuta oluliselt kvaliteeti
• ülikiire abikanal DDC, EDID, MCCS, DPMS, HDCP jt jaoks; tänu sellele suudab esitada kahesuunalist USB-ühendust, puutepaneele jm.

Pärast liidese turuletoomist aastal 2006 on DisplayPorti populaarsus aina kasvanud ning nüüd on see paljudel graafikakaartidel, kuvaritel ja sülearvutitel. Detsembris 2010 teatasid mitmed arvutifirmad, nagu Intel, AMD, Dell, Lenovo, Samsung ja LG, et 2013. aastal lõpetatakse LVDS-i ning 2015. aastal DVI ja VGA kasutamine standardina. Asemele tulevad HDMI ja DisplayPort.

AMD/ATI oli esimene firma, mille toodetel oli väline DisplayPorti liides. See oli 790G kiibistikul ja Radeon HD 2000 seeria graafikakaartidel, mis avalikustati 2007. aasta juulis. Seejärel said DisplayPorti vastuvõtja Radeon HD 3600 ja HD 3400. DisplayPorti heli võimalusi tutvustati esimest korda AMD Catalyst 9.12 versioonil. 2011. aasta veebruarist saadi HD 6000 seeria graafikakaartidega ühendada kuvarid ringikujuliselt samast liidesest (DisplayPort 1.2 liides).^[10]

2008. aastal tutvustas Apple mitut toodet, kus mini DisplayPort oli ainuke liides. Tol ajal oli see liides veel firmasisene, alles 1.1a ja 1.2 versioonid muutusid standardiks. Oktoobrist 2009 kuni veebruarini 2011 oli kõikidel Mac’i mudelitel peale Mac mini ja Mac Pro mini DisplayPort ainukeseks videoliideseks. Veebruarist 2011 tuli nende asemele mõne mudeli puhul Thunderbolt, mis suudab ühe pordina ühenduda nii DisplayPortiga kui ka PCI Expressiga.^[11]