DisplayPort帯域幅計算ツール

DisplayPort の帯域幅はどのように機能しますか？

DisplayPort は、レーンと呼ばれる高速シリアルデータチャンネルのセットを通じて映像データを伝送するデジタルディスプレイインターフェースです。標準的な DisplayPort 接続は最大4レーンを使用し、各レーンは DisplayPort のバージョンとリンクレートモードに応じた特定のビットレートで動作します。利用可能な総帯域幅は、すべてのレーンを合算したものです。

伝送されるビットのすべてがピクセルデータを運ぶわけではありません。DisplayPort 1.0〜1.4a は 8b/10b エンコーディングを使用しており、伝送される10ビットごとに実際のデータは8ビットのみを表します（効率は80%）。DisplayPort 2.0 以降のバージョンでは 128b/132b エンコーディングを使用しており、約96.7%と大幅に効率が向上しています。エンコーディングのオーバーヘッドを考慮した後の残りのデータレートが、接続を通じて1秒間に転送できるピクセル数を決定します。

特定のディスプレイ構成に必要な帯域幅は、解像度、リフレッシュレート、カラーフォーマット、および色深度によって異なります。たとえば、8ビット RGB カラーで60 Hz の 4K ディスプレイは、10ビット HDR カラーで144 Hz の同じ解像度よりもはるかに少ない帯域幅しか必要としません。これらの関係を理解することで、特定の DisplayPort バージョンとケーブルが目的のモニター構成をサポートできるかどうかを判断するのに役立ちます。

ツールの説明

このカリキュレーターは、DisplayPort のバージョン、リンクレート、レーン数、解像度、カラーフォーマット、および色深度の任意の組み合わせに対して達成可能な最大リフレッシュレートを算出します。また、一般的なリフレッシュレート（60、120、144、165、240、360 Hz）の実現可能性テーブルも表示し、各レートがサポートされているかどうか、および利用可能な帯域幅のどれだけを消費するかを示します。すべての計算は、適切なエンコーディングオーバーヘッドと CVT-RBv2 ブランキング間隔を含む公式 VESA 仕様を使用しています。

動作の仕組み

カリキュレーターは以下の手順に従います：

1. 利用可能なデータレートの決定：レーンごとの帯域幅にレーン数を掛け、エンコーディング効率係数（8b/10b の場合は80%、128b/132b の場合は約96.7%）を適用します
2. ピクセルあたりのビット数の計算：選択したカラーフォーマットのコンポーネント数に色深度（コンポーネントあたりのビット数）を掛けます — RGB および YCbCr 4:4:4 は3、YCbCr 4:2:2 は2、YCbCr 4:2:0 は1.5
3. フレームあたりの総ピクセル数の計算：CVT-RBv2 ブランキング間隔（水平80、垂直58）をアクティブ解像度に加算し、ブランキングを含む総ピクセル数を求めます
4. 最大リフレッシュレートの計算：利用可能なデータレートをフレームあたりに必要なビット数（総ピクセル数 × ピクセルあたりのビット数）で割ります

$$\text{最大 Hz} = \frac{\text{レーン数} \times \text{レーンあたりのレート} \times \text{エンコーディング効率}}{(\text{幅} + 80) \times (\text{高さ} + 58) \times \text{BPC} \times \text{コンポーネント数}}$$

オプションの説明

• DisplayPort バージョン — 利用可能なリンクレートモードを選択します。DP 1.0〜1.1a は HBR まで対応、DP 1.2 は HBR2 を追加、DP 1.3〜1.4a は HBR3 を追加、DP 2.0〜2.1a は UHBR 10/13.5/20 を追加します
• リンクレート — レーンごとの伝送速度。RBR（1.62 Gbit/s）から UHBR 20（20 Gbit/s）までの範囲です。リンクレートが高いほど、より高い解像度とリフレッシュレートをサポートします
• レーン数 — データレーンの数（1、2、または4）。標準的な DisplayPort は4レーンを使用します。シングルレーンやデュアルレーンなどの一部の構成は、組み込みシステムや Thunderbolt セットアップで使用されます
• 解像度 — 一般的なプリセット（720p〜8K、ウルトラワイドを含む）から選択するか、カスタム解像度を入力します
• カラーフォーマット — RGB および YCbCr 4:4:4 は全帯域幅を使用します。YCbCr 4:2:2 は約33%少なく、YCbCr 4:2:0 は約50%少なくなります
• 色深度 — カラーコンポーネントあたりのビット数。6 bpc（基本）から16 bpc（ディープカラー）まで。深度が高いほど、ピクセルあたりの帯域幅が増加します

サポートされているリンクレート

使用例

10ビット HDR（RGB）での 4K 144 Hz：

• HBR3（4レーン）を使用した DisplayPort 1.4 は 25.92 Gbit/s のデータレートを提供します
• 10 bpc RGB での 4K 144 Hz は約29.01 Gbit/s を必要とし、HBR3 の容量を超えます
• 解決策：DP 2.0 と UHBR 10 を使用するか、YCbCr 4:2:2 に切り替えて帯域幅を33%削減します

1440p 240 Hz ゲーミング：

• 8 bpc RGB では、約17.76 Gbit/s が必要です
• HBR2（17.28 Gbit/s）はわずかに不足するため、HBR3 以上が必要です

機能

• DisplayPort 1.0 から 2.1a までのすべてのバージョンをカバーし、バージョンごとの正確なリンクレート対応状況を提供
• 帯域幅使用率のパーセンテージとともに、6つの一般的なリフレッシュレート（60、120、144、165、240、360 Hz）の実現可能性を計算
• カスタム解像度およびウルトラワイドフォーマットを含む10種類の組み込みプリセットをサポート
• すべての計算において CVT-RBv2 ブランキングオーバーヘッドを考慮
• 公式 VESA エンコーディング効率を使用：8b/10b は80%、128b/132b は約96.7%

ユースケース

• モニター購入時の確認：購入前に GPU の特定の DisplayPort バージョンが高リフレッシュレートまたは高解像度モニターを駆動できるかどうかを確認
• ケーブルの検証：既存の DisplayPort ケーブルとポートのバージョンが、目的の解像度とリフレッシュレートの組み合わせをサポートしているかどうかを確認
• 色精度の計画：HDR コンテンツ制作において8ビットと10ビットの色深度を選択する際の帯域幅トレードオフを理解