كيف يعمل نطاق ترددي DisplayPort؟

DisplayPort هو واجهة عرض رقمية تنقل بيانات الفيديو عبر مجموعة من قنوات البيانات التسلسلية عالية السرعة تُعرف بالـ lanes. يستخدم اتصال DisplayPort القياسي ما يصل إلى 4 lanes، وتعمل كل lane بمعدل بت محدد يعتمد على إصدار DisplayPort ووضع معدل الارتباط. إجمالي النطاق الترددي المتاح هو مجموع جميع الـ lanes مجتمعةً.

لا تحمل جميع البتات المُرسَلة بيانات البكسل. يستخدم DisplayPort 1.0–1.4a ترميز 8b/10b، حيث تمثل كل 10 بتات مُرسَلة 8 بتات فقط من البيانات الفعلية — بكفاءة 80%. أما DisplayPort 2.0 والإصدارات الأحدث فتستخدم ترميز 128b/132b، وهو أكثر كفاءةً بشكل ملحوظ بنسبة تقارب 96.7%. بعد احتساب تكاليف الترميز، يحدد معدل البيانات المتبقي عدد البكسلات في الثانية التي يمكن إرسالها عبر الاتصال.

يعتمد النطاق الترددي المطلوب لإعداد شاشة معين على الدقة ومعدل التحديث وصيغة الألوان وعمق الألوان. على سبيل المثال، تتطلب شاشة 4K بمعدل 60 Hz مع ألوان RGB بعمق 8 بت نطاقاً ترددياً أقل بكثير مقارنةً بنفس الدقة عند 144 Hz مع ألوان HDR بعمق 10 بت. يساعد فهم هذه العلاقات في تحديد ما إذا كان إصدار DisplayPort معين والكابل المستخدم قادرَين على دعم تكوين الشاشة المطلوب.

وصف الأداة

تحدد هذه الآلة الحاسبة الحد الأقصى لمعدل التحديث القابل للتحقيق لأي مجموعة من إصدار DisplayPort ومعدل الارتباط وعدد الـ lanes والدقة وصيغة الألوان وعمق الألوان. كما تعرض جدول جدوى لمعدلات التحديث الشائعة (60 و120 و144 و165 و240 و360 Hz)، مع الإشارة إلى ما إذا كان كل معدل مدعوماً ومقدار النطاق الترددي المتاح الذي سيستهلكه. تستخدم جميع الحسابات المواصفات الرسمية لـ VESA بما في ذلك تكاليف الترميز الصحيحة وفترات التعتيم CVT-RBv2.

آلية العمل

تتبع الآلة الحاسبة الخطوات التالية:

  1. تحديد معدل البيانات المتاح: ضرب النطاق الترددي لكل lane في عدد الـ lanes، ثم تطبيق معامل كفاءة الترميز (80% لـ 8b/10b، و~96.7% لـ 128b/132b)
  2. حساب البتات لكل بكسل: ضرب عمق الألوان (بتات لكل مكوّن) في عدد المكوّنات لصيغة الألوان المختارة — 3 لـ RGB وYCbCr 4:4:4، و2 لـ YCbCr 4:2:2، و1.5 لـ YCbCr 4:2:0
  3. حساب إجمالي البكسلات لكل إطار: إضافة فترات التعتيم CVT-RBv2 (80 أفقياً، 58 رأسياً) إلى الدقة الفعلية للحصول على إجمالي عدد البكسلات بما في ذلك التعتيم
  4. حساب الحد الأقصى لمعدل التحديث: قسمة معدل البيانات المتاح على البتات المطلوبة لكل إطار (إجمالي البكسلات × البتات لكل بكسل)

$$\text{Max Hz} = \frac{\text{Lanes} \times \text{Rate per lane} \times \text{Encoding efficiency}}{(\text{Width} + 80) \times (\text{Height} + 58) \times \text{BPC} \times \text{Components}}$$

شرح الخيارات

  • إصدار DisplayPort — يحدد أوضاع معدل الارتباط المتاحة. يدعم DP 1.0–1.1a ما يصل إلى HBR، ويضيف DP 1.2 دعم HBR2، ويضيف DP 1.3–1.4a دعم HBR3، ويضيف DP 2.0–2.1a دعم UHBR 10/13.5/20
  • معدل الارتباط — سرعة الإرسال لكل lane. يتراوح من RBR (1.62 Gbit/s) إلى UHBR 20 (20 Gbit/s). تدعم معدلات الارتباط الأعلى دقات وأعلى ومعدلات تحديث أكبر
  • الـ Lanes — عدد lanes البيانات (1 أو 2 أو 4). يستخدم DisplayPort القياسي 4 lanes. تُستخدم بعض التكوينات كـ lane واحدة أو lane مزدوجة في الإعدادات المدمجة أو إعدادات Thunderbolt
  • الدقة — اختر من الإعدادات المسبقة الشائعة (من 720p حتى 8K، بما في ذلك الشاشات العريضة جداً) أو أدخل دقة مخصصة
  • صيغة الألوان — يستخدم RGB وYCbCr 4:4:4 النطاق الترددي الكامل؛ ويستخدم YCbCr 4:2:2 نحو 33% أقل؛ ويستخدم YCbCr 4:2:0 نحو 50% أقل
  • عمق الألوان — البتات لكل مكوّن لوني، من 6 bpc (أساسي) إلى 16 bpc (ألوان عميقة). يعني العمق الأكبر نطاقاً ترددياً أعلى لكل بكسل

معدلات الارتباط المدعومة

معدل الارتباط لكل Lane الترميز إصدار DP معدل بيانات 4 Lanes
RBR 1.62 Gbit/s 8b/10b (80%) 1.0+ 5.18 Gbit/s
HBR 2.70 Gbit/s 8b/10b (80%) 1.0+ 8.64 Gbit/s
HBR2 5.40 Gbit/s 8b/10b (80%) 1.2+ 17.28 Gbit/s
HBR3 8.10 Gbit/s 8b/10b (80%) 1.3+ 25.92 Gbit/s
UHBR 10 10.0 Gbit/s 128b/132b (~96.7%) 2.0+ 38.69 Gbit/s
UHBR 13.5 13.5 Gbit/s 128b/132b (~96.7%) 2.0+ 52.22 Gbit/s
UHBR 20 20.0 Gbit/s 128b/132b (~96.7%) 2.0+ 77.37 Gbit/s

أمثلة

4K بمعدل 144 Hz مع HDR بعمق 10 بت (RGB):

  • يوفر DisplayPort 1.4 مع HBR3 (4 lanes) معدل بيانات يبلغ 25.92 Gbit/s
  • تتطلب دقة 4K عند 144 Hz مع RGB بعمق 10 bpc نحو 29.01 Gbit/s — وهو ما يتجاوز سعة HBR3
  • الحل: استخدام DP 2.0 مع UHBR 10، أو التبديل إلى YCbCr 4:2:2 لتقليل النطاق الترددي بنسبة 33%

ألعاب 1440p بمعدل 240 Hz:

  • عند 8 bpc RGB، يتطلب ذلك نحو 17.76 Gbit/s
  • يقل HBR2 (17.28 Gbit/s) قليلاً عن المطلوب — يلزم HBR3 أو أعلى

المميزات

  • يغطي جميع إصدارات DisplayPort من 1.0 حتى 2.1a مع توافر دقيق لمعدلات الارتباط لكل إصدار
  • يحسب الجدوى لستة معدلات تحديث شائعة (60 و120 و144 و165 و240 و360 Hz) مع نسب استخدام النطاق الترددي
  • يدعم الدقات المخصصة و10 إعدادات مسبقة مدمجة تشمل صيغ الشاشات العريضة جداً
  • يأخذ في الاعتبار تكاليف التعتيم CVT-RBv2 في جميع الحسابات
  • يستخدم كفاءات الترميز الرسمية لـ VESA: 80% لـ 8b/10b و~96.7% لـ 128b/132b

حالات الاستخدام

  • التسوق للشاشات: تحقق مما إذا كان إصدار DisplayPort المحدد في بطاقة الرسومات لديك قادراً على تشغيل شاشة بمعدل تحديث عالٍ أو دقة عالية قبل الشراء
  • التحقق من الكابل: تحديد ما إذا كان كابل DisplayPort الحالي وإصدار المنفذ لديك يدعمان مجموعة الدقة ومعدل التحديث المطلوبة
  • التخطيط لدقة الألوان: فهم المقايضات في النطاق الترددي عند الاختيار بين عمق ألوان 8 بت و10 بت لإنتاج محتوى HDR