帶寬飛躍的背後：DP 2.0標準深度解析

超高解析度時代已經到來，4k已經普及，8k也在路上了，比如NHK就已經宣布2020年的夏季奧林匹克運動會將會提供8k的視頻實時轉播。超高解析度對於目前的視頻介面標準就是意味著新的挑戰：之前版本的DP標準，每通道帶寬為8.1Gbps，四通道的DP標準最大僅能實現32.4Gbps的帶寬。而8位色深的8k@60fps所需的帶寬已經高達44.49Gbps，老版本的DP已經完全不能滿足高解析度的帶寬需求，即將落後於時代的需求，所以VESA（視頻電子標準組織）昨天正式公布了新一代的DisplayPort標準，簡稱DP 2.0，實現了比前代多達2.47倍的帶寬提升，如此誇張的提升背後究竟是採用了什麼技術？本文就來分析一番DP 2.0背後的技術提升。

物理層變動

採用雷電3的物理層設計

之前的DP標準的物理層一直沒有變動過，使用了超過十年的時間，已經跟不上時代的發展，在面對高解析度帶來的帶寬挑戰時力不從心。於是VESA組織在制定DP 2.0標準時參考了Intel近期開放出來的雷電3標準，它一共有4個數據傳輸通道，正巧DP也是設計了4個通道。雷電3標準一共能夠提供80Gbps的帶寬，在默認的雙向全雙工工作狀態下，帶寬為40Gbps，而視頻信號傳輸為單向，並不需要全雙工，所以可以利用上雷電3的最大帶寬——80Gbps。

物理層引入新的標準帶來變化首先體現的就是線纜的改變，不過好在雷電3採用的介面就是USB-C介面，而USB-C標準天生就支持DP替代模式來進行視頻信號的輸出，因此USB-C也正式成為了DP官方指定的介面標準之一，另外原來的DP介面繼續保留，不過需要新的線材才能支持DP 2.0。

線材分級

對於原有的DP介面，因為物理層的改變，老版本的線材無法兼容2.0標準，因此VESA一併制定了符合2.0新標準的DP線材標準——UHBR（Ultra High Bit Rate 超高比特率）標準，分為三檔，以每通道帶寬為名，分別命名為UHBR 10、13.5、20。最低一檔的UHBR 10線材擁有40Gbps的理論帶寬，滿足8k的傳輸要求，並且線材要求較低，普通的銅線即可滿足要求。而高檔的UHBR 13.5和UHBR 20就不一樣了，高帶寬頻來的副作用就是傳輸距離的下降，為了解決長距離通信信號衰減的問題，線材中需要加入相應的放大和控制晶元，成本自然也會上升。

編碼效率提升

在物理層上引入了雷電3的設計，那麼編碼方式也需要做出對應的改進才能達到相應的帶寬。之前版本的DP標準採用的是8b/10b的編碼方式，這種編碼方式的效率僅為80%，所以DP 2.0如同USB 3.1 Gen 2標準改變了USB原來的8b/10b編碼標準那樣，引入了同樣的128b/132b編碼方式，在編碼效率上從原來的8b/10b的80%提高到了97%，幾乎榨取乾淨了編碼方式的效率提升可能性。

同樣做出改變的還有在DP 1.4時引入的DSC（Display Stream Compression 顯示流壓縮技術）採用的前向糾錯技術。現在前向糾錯將默認對所有數據流開啟，包括未壓縮的和經過DSC壓縮的都會有前向糾錯技術加持。

其他改進

數據壓縮

DP 1.4引入的DSC在新版本中加強成為了核心標準，任何支持DP 2.0標準的設備都必須同時支持對DSC數據流的編解碼與傳輸，不過並不會強制使用DSC技術進行視頻流的傳輸。

電源效率改進

而在節能方面，DP 2.0同樣支持VESA新的「面板重放（Panel Replay）」技術，這項技術允許系統只傳輸有圖像更新部分的數據來達到節能的目的。對於小型電子設備，面板重放技術的節能效果可以延長續航時間，並且因為特性內置於DP 2.0標準中，不再需要額外的控制晶元來達成目的，變相達到了更加節能的目的。

多顯示流支持改進

DP 1.X時代的多顯示流特性需要顯示設備同時支持解碼DP數據流，對於一個超高帶寬的數據流來說，要去解碼它並不容易。而DP 2.0改進了這一點，現在只要求顯示設備支持DP數據流的傳遞即可使用多顯示流特性。

總結與展望

以上種種手段，最後帶來的成果便是DP 2.0帶寬的飛躍，最大理論帶寬從32.4Gbps進步了2.47倍達到了80Gbps，而最大有效帶寬從25.92Gbps提升到了77.4Gbps，接近提升了3倍之多。

作為一個無授權費用的開放標準，DP在顯示器端已經基本普及，而在高刷新率顯示器逐漸流行的今天，DP的使用率正在不斷上升。在筆記本領域，DP因為USB-C的普及與以蘋果為代表的一眾筆記本廠商的推動，已經有了非常高的使用率。從技術角度來看，DP標準擁有著目前市場上最先進的技術與最高的帶寬，其主要競爭對手HDMI最新版本的帶寬也僅有48Gbps，剛剛滿足8k@30fps的需求，對於更高解析度，就需要使用DSC來支持了。

未來終有一天採用電信號進行的數據傳輸將走到帶寬提升的盡頭，到那時，目前在網路傳輸上已經普及的光纖通信會走進PC主流市場成為桌面各種連接的物理基礎嗎？讓我們拭目以待。

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