Miten DisplayPort-kaistanleveys toimii?

DisplayPort on digitaalinen näyttöliitäntä, joka siirtää videodataa joukon nopeiden sarjatietokanavien kautta, joita kutsutaan laneiksi. Tavallinen DisplayPort-yhteys käyttää enintään 4 lanea, ja jokainen lane toimii tietyllä bittinopeudella DisplayPort-version ja linkkinopeustilan mukaan. Kokonaiskaistanleveys on kaikkien laneiden yhteenlaskettu kapasiteetti.

Kaikki siirretyt bitit eivät kanna pikselidataa. DisplayPort 1.0–1.4a käyttää 8b/10b-koodausta, jossa jokaista 10 siirrettyä bittiä kohden vain 8 bittiä on varsinaista dataa — hyötysuhde on 80 %. DisplayPort 2.0 ja sitä uudemmat versiot käyttävät 128b/132b-koodausta, joka on huomattavasti tehokkaampi noin 96,7 %:n hyötysuhteella. Koodauksen ylikuorman huomioimisen jälkeen jäljelle jäävä datanopeus määrittää, kuinka monta pikseliä sekunnissa yhteyden kautta voidaan siirtää.

Tietyn näyttökokoonpanon vaatima kaistanleveys riippuu resoluutiosta, virkistystaajuudesta, värimuodosta ja värisyvyydestä. Esimerkiksi 4K-näyttö 60 Hz:llä ja 8-bittisellä RGB-värillä vaatii huomattavasti vähemmän kaistanleveyttä kuin sama resoluutio 144 Hz:llä ja 10-bittisellä HDR-värillä. Näiden suhteiden ymmärtäminen auttaa selvittämään, tukeeko tietty DisplayPort-versio ja kaapeli haluttua näyttökokoonpanoa.

Työkalun kuvaus

Tämä laskin määrittää maksimivirkistystaajuuden mille tahansa DisplayPort-version, linkkinopeuden, lane-määrän, resoluution, värimuodon ja värisyvyyden yhdistelmälle. Se näyttää myös toteutettavuustaulukon yleisille virkistystaajuuksille (60, 120, 144, 165, 240 ja 360 Hz) osoittaen, tukeeko yhteys kutakin taajuutta ja kuinka suuren osan käytettävissä olevasta kaistanleveydestä se kuluttaisi. Kaikki laskelmat käyttävät virallisia VESA-spesifikaatioita, mukaan lukien asianmukainen koodauksen ylikuorma ja CVT-RBv2-tyhjennysvälit.

Miten se toimii

Laskin noudattaa seuraavia vaiheita:

  1. Määritä käytettävissä oleva datanopeus: Kerro lane-kohtainen kaistanleveys laneiden määrällä ja sovella koodauksen hyötysuhdekerroin (80 % 8b/10b:lle, ~96,7 % 128b/132b:lle)
  2. Laske bitit pikseliä kohden: Kerro värisyvyys (bittiä komponenttia kohden) valitun värimuodon komponenttien määrällä — 3 RGB:lle ja YCbCr 4:4:4:lle, 2 YCbCr 4:2:2:lle, 1,5 YCbCr 4:2:0:lle
  3. Laske kehyksen kokonaispikselimäärä: Lisää CVT-RBv2-tyhjennysvälit (80 vaakasuunnassa, 58 pystysuunnassa) aktiiviseen resoluutioon saadaksesi kokonaispikselimäärän tyhjennys mukaan lukien
  4. Laske maksimivirkistystaajuus: Jaa käytettävissä oleva datanopeus kehystä kohden vaadittavilla biteillä (kokonaispikselit × bittiä pikseliä kohden)

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

Vaihtoehtojen selitykset

  • DisplayPort-versio — Valitsee käytettävissä olevat linkkinopeustilat. DP 1.0–1.1a tukee enintään HBR:ää, DP 1.2 lisää HBR2:n, DP 1.3–1.4a lisää HBR3:n ja DP 2.0–2.1a lisää UHBR 10/13.5/20:n
  • Linkkinopeus — Lane-kohtainen siirtonopeus. Vaihtelee RBR:stä (1,62 Gbit/s) UHBR 20:een (20 Gbit/s). Suuremmat linkkinopeudet tukevat korkeampia resoluutioita ja virkistystaajuuksia
  • Lanejen määrä — Tietolaneiden määrä (1, 2 tai 4). Tavallinen DisplayPort käyttää 4 lanea. Joitakin kokoonpanoja, kuten yhden tai kahden lanen versioita, käytetään sulautetuissa tai Thunderbolt-järjestelmissä
  • Resoluutio — Valitse yleisistä esiasetuksista (720p–8K, mukaan lukien ultralaajakuva) tai syötä mukautettu resoluutio
  • Värimuoto — RGB ja YCbCr 4:4:4 käyttävät täyden kaistanleveyden; YCbCr 4:2:2 käyttää ~33 % vähemmän; YCbCr 4:2:0 käyttää ~50 % vähemmän
  • Värisyvyys — Bittiä värikomponenttia kohden, 6 bpc:stä (perus) 16 bpc:hen (syväväri). Suurempi syvyys tarkoittaa enemmän kaistanleveyttä pikseliä kohden

Tuetut linkkinopeudet

Linkkinopeus Lane-kohtainen Koodaus DP-versio 4-lane-datanopeus
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

Esimerkit

4K 144 Hz 10-bittisellä HDR:llä (RGB):

  • DisplayPort 1.4 HBR3:lla (4 lanea) tarjoaa 25,92 Gbit/s datanopeuden
  • 4K 144 Hz:llä ja 10 bpc RGB:llä vaatii ~29,01 Gbit/s — ylittää HBR3:n kapasiteetin
  • Ratkaisu: Käytä DP 2.0:aa UHBR 10:llä tai vaihda YCbCr 4:2:2:een kaistanleveyden vähentämiseksi 33 %:lla

1440p 240 Hz -pelaaminen:

  • 8 bpc RGB:llä tämä vaatii ~17,76 Gbit/s
  • HBR2 (17,28 Gbit/s) jää juuri vajaaksi — HBR3 tai korkeampi tarvitaan

Ominaisuudet

  • Kattaa kaikki DisplayPort-versiot 1.0:sta 2.1a:han tarkalla versiokohtaisella linkkinopeuden saatavuudella
  • Laskee toteutettavuuden kuudelle yleiselle virkistystaajuudelle (60, 120, 144, 165, 240, 360 Hz) kaistanleveyden käyttöprosentteineen
  • Tukee mukautettuja resoluutioita ja 10 sisäänrakennettua esiasetusta, mukaan lukien ultralaajakuvamuodot
  • Ottaa huomioon CVT-RBv2-tyhjennyksen ylikuorman kaikissa laskelmissa
  • Käyttää virallisia VESA-koodauksen hyötysuhteita: 80 % 8b/10b:lle ja ~96,7 % 128b/132b:lle

Käyttötapaukset

  • Näytön ostaminen: Tarkista, pystyykö näytönohjaimesi tietty DisplayPort-versio ajamaan korkean virkistystaajuuden tai korkean resoluution näyttöä ennen ostamista
  • Kaapelin tarkistus: Selvitä, tukeeko nykyinen DisplayPort-kaapelisi ja porttiversiosi haluamaasi resoluution ja virkistystaajuuden yhdistelmää
  • Väritarkkuuden suunnittelu: Ymmärrä kaistanleveyden kompromissit valittaessa 8-bittisen ja 10-bittisen värisyvyyden välillä HDR-sisällöntuotannossa