DisplayPort — один из двух современных разъемов для передачи видео- и аудиосигнала. Он менее распространен, чем популярный HDMI, но нередко превосходит его по своим характеристикам и возможностям. Как устроен DisplayPort, что он умеет и где используется?

Немного истории

В прошлом веке для передачи изображения от источника к монитору или ТВ использовались аналоговые видеоинтерфейсы, которые хорошо подходили для экранов на основе электронно-лучевых трубок. Но с появлением жидкокристаллических панелей становились все более явными их недостатки, главными из которых была размытость изображения и повышенная чувствительность к помехам.

Поэтому уже в 1999 году был разработан первый компьютерный интерфейс, который обзавелся поддержкой и цифровой, и аналоговой передачи данных — DVI. Благодаря цифровому режиму изображение стало возможным передавать «точка-в-точку»: именно это требовалось для получения идеальной четкости на жидкокристаллических экранах. Спустя четыре года логическим продолжением DVI стал новый интерфейс HDMI. Он отказался от аналоговых линий, но взамен получил более компактный разъем, поддержку передачи звука и сигналов управления бытовой техникой.

Наш герой — DisplayPort — самый молодой из интерфейсов для мониторов, который был разработан и представлен в 2006 году ассоциацией по стандартам видеоэлектроники (VESA). Аналогично HDMI он получил компактный разъем, а также возможность транслировать картинку со звуком.

Уже со старта DisplayPort обогнал конкурента по пропускной способности — это позволило ему передавать изображение с более высоким разрешением и частотой обновления. К сегодняшнему дню актуальными остались только эти два видеоинтерфейса, но борьба за технологическое лидерство между ними все также продолжается.

Как устроен разъем DisplayPort

Интерфейс имеет два вида разъемов и коннекторов: полноразмерный DisplayPort и уменьшенный mini DisplayPort.

Внутри каждого из разъемов скрываются 20 контактов. Восемь из них образуют основную линию связи (Main Link) — это четыре высокоскоростных канала, передающие пакеты с видео- и аудиосигналом от источника к приемнику. Еще два контакта обеспечивают работу дополнительного канала (Auxillary Channel), который отвечает за обмен служебной информацией между источником и приемником. С его помощью дисплей передает данные о поддерживаемых режимах и протоколах, а устройство-источник может управлять параметрами его работы.

Каждый из пяти каналов имеет собственную линию заземления, благодаря которой обеспечивается эффективное экранирование и защита от помех. Помимо этого, в разъеме присутствуют еще пять контактов:

• Два контакта конфигурации (Config 1/Config 2). Используются для определения типа кабеля или активного адаптера с DisplayPort на другой интерфейс. С переходником на HDMI один из этих контактов передает данные CEC (управление бытовой электроникой).

• Контакт горячего подключения (Hot Plug Detect). Позволяет устройствам обнаруживать подключение и отключение кабеля DisplayPort.

• Контакт передачи питания (Power). Снабжает электричеством микросхемы внутри активных кабелей DisplayPort и переходников на другие интерфейсы. Напряжение — 3.3 В, ток — до 500 мА.

• Контакт обратного питания (Power Return). «Земля» контакта передачи питания.

С 2007 года интерфейс поддерживает альтернативный режим DisplayPort Dual-Mode (DP++). В нем контакты разъема переназначаются для того, чтобы источник изображения мог отправить по ним сигналы HDMI или DVI при подключении пассивных переходников на соответствующие интерфейсы.

Впрочем, у такого решения есть ограничения. Во-первых, переход в режим DP++ должен поддерживать выходной разъем видеокарты. Во-вторых, скорость альтернативного режима передачи HDMI по сравнению с «родным» DisplayPort может быть ограничена. В-третьих, в обратную сторону альтернативный режим не работает — то есть, монитор со входом DisplayPort получать по нему cигнал HDMI/DVI не может.

Принцип передачи и используемые технологии

DVI и HDMI (вплоть до версии 2.1) передают по отдельности сигналы каждого из трех основных цветов изображения и тактовый сигнал синхронизации. В отличие от них, DisplayPort изначально основан на пакетной передаче данных аналогично таким интерфейсам, как USB или PCI-Express. Это позволяет более гибко использовать пропускную способность соединения, а также заметно проще внедрять различные технологии, которые появляются у конкурента позже или вовсе не имеют аналогов.

Первой из таких технологий в 2010 году стала Multi-Stream Transport (MST). Она позволяет подключать несколько независимых дисплеев к одному разъему DisplayPort посредством специальных хабов — аналогично тому, как подключается USB-хаб с несколькими устройствами в один родительский порт на материнской плате.

Помимо отдельных MST-хабов, можно использовать встроенную микросхему для реализации «сквозного» разъема DisplayPort MST на мониторе. Такие модели можно подключать друг к другу по цепочке до тех пор, пока пропускной способности одного порта источника хватает для их работы (обычно до четырех, ограничено видеокартой).

Второй уникальной технологией, появившейся в 2013 году, стала VESA Adaptive Sync. За счет нее интерфейс получил поддержку передачи изображения с переменной частотой обновления (VRR).

В 2015 году на основе Adaptive Sync компания AMD представила собственную технологию синхронизации FreeSync. И хотя вскоре она стала доступна не только по DisplayPort, но и по HDMI, в последнем интерфейсе собственная реализация переменной частоты обновления появилась только в 2017 году с выходом версии 2.1.

Третьей ключевой технологией, дебютировавшей в DisplayPort в 2014 году, стало сжатие видеопотока Display Stream Compression (DSC). Данные сжимаются «визуально без потерь»: при таком алгоритме потеря качества на глаз неотличима, а артефакты отсутствуют. С помощью DSC интерфейс способен уместить в ту же пропускную способность большее разрешение, частоту или глубину цвета — например, вместо предельных 4К/60 Гц передать 4К/120 Гц. Но для работы технологии у монитора должен быть аппаратный декодер DSC c микросхемой буфера для временного хранения распакованных кадров. Как правило, ими оснащаются только модели верхнего ценового сегмента.

Аналогично переменной частоте обновления, DSC появилась в конкурирующем HDMI только в 2017 году.

Отличия версий интерфейса

С развитием DisplayPort планомерно наращивал пропускную способность линий, обзаводился поддержкой новых функций и технологий. Сравнение различных версий интерфейса представлено в таблице ниже.

Отличия кабелей DisplayPort

Кабели различных версий DisplayPort содержат одинаковое количество жил для передачи данных. Но, как и у HDMI, затухание сигнала определяется материалами их проводников. Поэтому качественные кабели способны стабильно работать с высокими скоростями передачи, а для более простых гарантируется работа только в базовых режимах.

Сертификации различных кабелей DisplayPort, их предельные режимы работы и допустимая длина указаны в таблице ниже.

Если необходимо подключение DisplayPort на больших расстояниях, то нужно использовать активные или оптические кабели cо встроенными усилителями. Их реализация ложится на плечи производителей кабелей, так как VESA предлагает свою сертификацию только для пассивных медных решений (за исключением нового стандарта DP80LL).

Итоги

DisplayPort — прогрессивный интерфейс для передачи изображения и звука. Его практически не встретить у телевизоров и другой бытовой техники, но на любой современной видеокарте и в большинстве компьютерных мониторов разъем DisplayPort всегда есть.

Несмотря на свою относительно узкую нишу, этот интерфейс незаменим для использования в ПК. В первую очередь потому, что у некоторых мониторов предельная частота обновления по HDMI бывает ограничена, а по DisplayPort — нет. К тому же, продвинутая технология синхронизации NVIDIA G-Sync Ultimate тоже работает только через DisplayPort. Поэтому именно данный интерфейс практически всегда является лучшим выбором для соединения компьютера с игровым монитором — что с бюджетным, что с топовым.