DisplayPort

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DisplayPort-Steckverbinder mit Verriegelung
DisplayPort-Anschluss

DisplayPort ist ein durch die VESA genormter, universeller und lizenzfreier Verbindungsstandard für die Übertragung von Bild- und Tonsignalen. Anwendungsbereiche sind im Wesentlichen der Anschluss von Bildschirmen und Fernsehgeräten an Computer, DVD-Spieler und ähnliche Geräte.

Geschichte[Bearbeiten]

Die erste DisplayPort-Spezifikation wurde am 1. Mai 2006 veröffentlicht.

Im April 2007 verabschiedete die VESA die Version 1.1, die unter anderem die Unterstützung der Verschlüsselung mittels HDCP 1.3 beinhaltet. Dieser Kopierschutz (DRM) wird bereits bei DVI und HDMI verwendet. Neben HDCP wird auch DPCP (DisplayPort Content Protection) unterstützt.

Am 11. Januar 2008 wurde die Revision 1.1a veröffentlicht, welche zunächst hauptsächlich Korrekturen enthielt.

Version 1.2 wurde am 22. Dezember 2010 veröffentlicht,[1] Neuerungen sind unter anderem die Unterstützung für Multi Stream Transport (MST), Stereoskopie („3D“), die Farbräume xvYCC, scRGB sowie Adobe RGB 1998. Daneben wurde auch die Datenrate des AUX-Channels von 1 Mbit/s auf 720 Mbit/s erhöht, welches Einsatzzwecke mit höherem Bandbreitenbedarf erlaubt. Darüber hinaus ist die DisplayPort-Spezifikation seit Version 1.2 nicht mehr frei verfügbar, sondern nur noch gegen Bezahlung oder (ebenfalls kostenpflichtiger) Mitgliedschaft in der VESA-Group einsehbar.

Mini DisplayPort[Bearbeiten]

Mini DisplayPort an einem Apple MacBook

Im Oktober 2008 führte Apple eine kleinere, proprietäre Variante ein, den Mini DisplayPort, dessen Spezifikationen der Hersteller im November 2008 unter kostenloser Lizenz veröffentlichte, um seine Verbreitung zu fördern.[2] Dieser Mini DisplayPort wurde im November 2009 in die VESA-Spezifikation 1.1a übernommen.[3] Im Februar 2011 stellten Intel und Apple eine Erweiterung des Mini DisplayPorts namens Thunderbolt vor. Somit ist dies keine reine Displayschnittstelle mehr, sondern eine universelle Datenschnittstelle und steht zusätzlich in Konkurrenz zu USB 3.0.

Eigenschaften des DisplayPorts[Bearbeiten]

Der DisplayPort wurde ursprünglich entworfen, um den Umstieg auf digitale Schnittstellen, die eine Voraussetzung für eine höhere Anzeigequalität sind, zu beschleunigen. Darüber hinaus soll der Anschluss weniger Platz benötigen und ist daher besser für tragbare Anzeigegeräte, wie beispielsweise Notebooks, geeignet.

Technisch setzt der DisplayPort auf eine Hauptverbindung (englisch Main Link) mit hoher Bandbreite und geringer Latenz, die einen Datenfluss nur in einer Richtung erlaubt. Die Version 1.0 soll dabei einen Videostream samt Audio unterstützen, der DisplayPort-Standard wird aber leicht auf mehrere Videostreams erweiterbar sein.

DisplayPort 1.0 soll zudem einen Zusatzkanal unterstützen, der bei geringen Latenzen und konstanter Bandbreite eine bidirektionale Verbindung erlaubt, um unter anderem eine Gerätesteuerung nach den VESA-Standards E-DDC, E-EDID, DDC/CI und MCCS zu ermöglichen. Dadurch wird echtes Plug and Play möglich. Dieser Kanal wird AUX-Channel genannt (englisch auxiliary, in diesem Zusammenhang mit Hilfskanal übersetzbar).

Der AUX-Channel kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, dazu zählen unter anderem Consumer-Electronics-Control oder USB.

Der DisplayPort soll auch die häufig bei Notebooks für die interne Anbindung des Bildschirmes verwendete LVDS-Schnittstelle ersetzen.

Die an USB-Stecker erinnernde Steckverbindung ist wesentlich kleiner als D-Sub- sowie DVI-Stecker und erlaubt daher die einfache Integration von mehr als zwei Verbindungsanschlüssen auf dem Slotblech von Grafikkarten. Zudem ist im Gegensatz zum konkurrierenden HDMI-Stecker eine optionale Verriegelung vorgesehen.

DisplayPort 1.1 erlaubt Kompatibilität zu DVI und HDMI, so dass ein Anschluss über preisgünstige Adapter möglich ist, die nur noch eine Anpassung der elektrischen Signalisierungsebene von TMDS auf LVDS vornehmen müssen.[4] Dies erreichen die Grafikchiphersteller Intel, AMD und Nvidia mit einem Trick, der bereits auf der Grafikkarte ansetzt und nicht erst hinter dem eigentlichen Ausgang: Erkennt die Grafikkarte, dass es sich bei dem angeschlossenen Gerät um ein Modell mit DisplayPort handelt, werden die Signale auch in diesem Format ausgegeben. Wird hingegen z. B. ein Adapter auf HDMI verwendet, so signalisiert dies der Karte, intern auf das HDMI-Protokoll umzuschalten. Die Anpassung der unterschiedlichen Signalpegel und Impedanzen der Signalisierungsverfahren LVDS (DisplayPort) und TMDS (DVI/HDMI) auf elektrischer Ebene erfolgt dann im nachgeschalteten Impedanzwandler/Level-Shifter, der die Signalflanken unverändert durchleitet, jedoch Signalpegel und Impedanz an die Zielschnittstelle anpasst. Diese Unterstützung ist jedoch optional, so dass die Unterstützung der einzelnen Anschlüsse vom Hersteller abhängig ist. Auch Dual-Link DVI und analoges VGA kann man anschließen, benötigt in diesen Fällen aber aktive Adapter, die sich gegenüber dem bildgebenden Gerät als Signalsenke (Monitor) und gegenüber dem bildempfangenden Gerät als Signalquelle ausgeben.

Weiterentwicklung[Bearbeiten]

DisplayPort 1.3 wird die Kompatibilität zu Ultra-HD in der 8k-Auflösung aufweisen. Sowohl die 8k-Auflösungen von 7680×4320 Pixel als auch 8192×4320 Pixel werden unterstützt. Für dieses extrem hohe Datenvolumen wird eine Steigerung der Bitrate auf 8,1 Gbps je Kanal erfolgen. Im Vergleich zu DisplayPort 1.2 erhöht sich die Bitrate damit um 2,7 Gbps.[5]

Vorteile gegenüber DVI[Bearbeiten]

  1. Basiert auf einem Mikropaket-Protokoll:
    • Erlaubt eine einfache Erweiterung des Standards
  2. Design zur Unterstützung einer internen „chip-to-chip“-Kommunikation:
    • Kann ein Displaypanel direkt ansteuern. Damit entfallen Skalierungs- und Kontrollschaltungen, preiswertere und dünnere Bildschirme sind möglich. Latenzen werden verringert.
    • Ersatz für interne LVDS-Verbindungen zu Notebookpanels durch eine allgemeine standardisierte Schnittstelle
    • Kompatibel mit low voltage-Signalumgebung, die in der 45-Nanometer-CMOS-Fertigung Anwendung findet
  3. Unterstützt sowohl RGB- als auch YCbCr-kodierte Formate
  4. Zusatzkanal kann für berührungsempfindliche Bildschirme, USB-Verbindungen, Kamera, Mikrofon etc. verwendet werden
  5. Weniger Leitungen mit eingebettetem Taktsignal, dadurch reduzierte RFI (Funkstörungen)
  6. Kleinerer Stecker mit optionaler Verriegelung, die keine Verschraubung benötigt

Nachteile[Bearbeiten]

  1. keine direkte elektrische Kompatibilität mit DVI (allerdings durch automatische Erkennung des Verbindungstyps und Umschaltung der Leitungstreiber emulierbar)

Datenübertragungsraten[Bearbeiten]

Mögliche Auflösungen: Die Geraden kennzeichnen Bildschirm-Auflösungen mit gegebenen Seitenverhältnissen, die Hyperbeln die theoretischen Grenzen verschiedener Interconnects
DisplayPort 1.3 (15. September 2014) mit 810 MHz Symbolrate
  • 1 Leitung: 810 MByte/s (6,48 GBit/s): ausreichend für 1600×1200 oder 1920×1200
  • 2 Leitungen: 1620 MByte/s (12,96 GBit/s): ausreichend für 3072×1920 oder 2560×1600
  • 4 Leitungen: 3240 MByte/s (25,92 GBit/s): ausreichend für 3840×2400 oder 4096×2560
DisplayPort 1.2 (August 2009) mit 540 MHz Symbolrate
  • 1 Leitung: 540 MByte/s (4,32 GBit/s): ausreichend für 1600×1200 oder 1920×1200
  • 2 Leitungen: 1080 MByte/s (8,64 GBit/s): ausreichend für 3072×1920 oder 2560×1600
  • 4 Leitungen: 2160 MByte/s (17,28 GBit/s): ausreichend für 3840×2400 oder 4096×2560
DisplayPort 1.1 mit 270 MHz Symbolrate
  • 1 Leitung: 270 MByte/s (2,16 GBit/s): ausreichend für 1400×1050 oder 1440×900
  • 2 Leitungen: 540 MByte/s (4,32 GBit/s): ausreichend für 1600×1200 oder 1920×1200
  • 4 Leitungen: 1080 MByte/s (8,64 GBit/s): ausreichend für 3072×1920 oder 2560×1600
DisplayPort 1.1 mit 162 MHz Symbolrate
  • 1 Leitung: 162 MByte/s (1,296 GBit/s): ausreichend für 1024×768
  • 2 Leitungen: 324 MByte/s (2,592 GBit/s): ausreichend für 1680×1050
  • 4 Leitungen: 648 MByte/s (5,184 GBit/s): ausreichend für 2048×1280
Zum Vergleich DVI/HDMI
  • 3 Leitungen/DVI-D: 495 MByte/s (3,96 GBit/s): ausreichend für 1920×1200
  • 6 Leitungen/DVI-D: 990 MByte/s (7,92 GBit/s): ausreichend für 2560×1600
  • 3 Leitungen/HDMI 1.0–1.2: 495 MByte/s (3,96 GBit/s): ausreichend für 1920×1200
  • 3 Leitungen/HDMI 1.3+: 1020 MByte/s (8,16 GBit/s): ausreichend für 2560×1600
Bemerkungen
  • Alle Auflösungsangaben beziehen sich auf 60 Hz Bildrate und 3×8 bit Farbtiefe (ohne Sub-Sampling).
  • In der Literatur werden Symbolraten als Bitraten angegeben. Man kann allerdings mit 10 Symbolen nur 8 Bit (ANSI-8B10B-Modulation) übertragen, insofern sind solche Angaben falsch. Das gleiche Problem findet man aber auch bei anderen Schnittstellen, wie Serial-ATA (1,5/3 GBit/s) und HDMI (4,95/10,2 GBit/s), selbst bei der klassischen RS-232-Schnittstelle (300 Bit/s bis 115.200 Bit/s).

Alternative Multimediaschnittstellen[Bearbeiten]

  • SDI (Serial Digital Interface) – Video-Bildübertragung inkl. Audio in Studios
  • HDSDI (High Definition Serial Digital Interface) – Video-Bildübertragung inkl. Audio in Studios
  • DVI (Digital Visual Interface) – erste erfolgreiche Digitalschnittstelle für Computerbildschirme ohne Audio (Verschlüsselung optional), in Variante DVI-A und DVI-I auch für analogen Monitoranschluss geeignet (abwärtskompatibel zu VGA)
  • HDMI (High Definition Multimedia Interface) – erweitert für Video (neben Bild- auch Audio-Daten sowie Verschlüsselung und alternative Video-Modi), rein digital, inkl. DVI-Kompatibilitätsmodus
  • UDI (Unified Display Interface) – gescheiterter digitaler Videostandard von Samsung, Intel und Apple, der VGA ablösen sollte
  • MHL (Mobile High-Definition Link) – HD Video und Audio Schnittstelle, optimiert für die Verbindung von Mobiltelefonen und portablen Geräten an HDTVs

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. DisplayPort Ver.1.2 Overview (PDF-Datei; 1,7 MB)
  2. MacTechNews: [1]
  3. heise online: Mini DisplayPort ist VESA-Standard
  4. Maxim: MAX9406 DisplayPort to DVI/HDMI Level Shifter
  5. Ben Mueller: DisplayPort 1.3: 4k-3D und Ultra-HD in 8k werden unterstützt

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: DisplayPort – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien