DisplayPort

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DisplayPort ist ein durch die Video Electronics Standards Association (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.

DisplayPort-Steckverbinder mit Verriegelung

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Logo DisplayPort

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

Am 11. Januar 2007 wurde die Revision 1.1a veröffentlicht, welche zunächst hauptsächlich Korrekturen enthielt. Im April 2007 verabschiedete die VESA die finale 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.

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.

Eigenschaften des DisplayPorts[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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 und im Gegensatz zum konkurrierenden HDMI-Stecker ist eine mechanische Verriegelung der Steckverbindung vorgesehen.

Technisch setzt der DisplayPort auf eine Hauptverbindung (englisch Main Link) bestehend aus vier sogenannten Lanes (Lane 0 bis Lane 3) mit hoher Bandbreite und geringer Latenz, die einen Datenfluss nur in einer Richtung erlaubt. Die Version 1.0 unterstützt einen Videostream samt Audio.

DisplayPort 1.0 umfasst einen Zusatzkanal (AUX-Channel), 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.

Steckerbelegung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Folgenden ist die Steckerbelegung des DisplayPort von der Videoquelle (PC, Laptop) angegeben. Auf der Monitorseite sind die Lanes 0-3 vertauscht, d.h. Lane 0 ist mit Lane 3 ausgekreuzt, Lane 1 mit Lane 2.

Pinbelegung DisplayPort Stecker (PC-Seite)
Kontakt Signal Kontakt Signal
Pin 1 LVDS - Lane 0+ Pin 2 Masse
Pin 3 LVDS - Lane 0- Pin 4 LVDS - Lane 1+
Pin 5 Masse Pin 6 LVDS - Lane 1-
Pin 7 LVDS - Lane 2+ Pin 8 Masse
Pin 9 LVDS - Lane 2- Pin 10 LVDS - Lane 3+
Pin 11 Masse Pin 12 LVDS - Lane 3-
Pin 13 Config 1 Pin 14 Config 2
Pin 15 AUX-Channel (positiv) Pin 16 Masse
Pin 17 AUX-Channel (negativ) Pin 18 Hot Plug Detektion
Pin 19 Masse, Stromversorgung Pin 20 Stromversorgung
+3,3 V, max. 500 mA

Weiterentwicklungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

DisplayPort 1.1[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dual-mode DisplayPort

DisplayPort 1.1, auch bekannt unter den Bezeichnungen Dual-mode DisplayPort und DisplayPort++,[2] 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.[3] 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, technisch funktioniert das genau so wie beim Anschluss eines HDMI-Gerätes. DVI nutzt dabei das gleiche Signal wie HDMI, während die Grafikkarte für VGA ein Analogsignal erzeugen muss.

In folgender Tabelle ist die Umschaltung der Kontakte am Display-Port im Dual-mode DisplayPort zusammengefasst:

Dual-mode Kontaktzuordnung
DisplayPort Kontakt DVI 1.0/HDMI mode
LVDS Lane 0 TMDS Channel 2
LVDS Lane 1 TMDS Channel 1
LVDS Lane 2 TMDS Channel 0
LVDS Lane 3 TMDS Clock
AUX Channel+ DDC Clock
AUX Channel− DDC Data
Hot Plug Detektion Hot Plug Detektion
Config 1 Detektion DVI/HDMI Kabeladapter
Config 2 Consumer Electronics Control (CEC), nur bei HDMI

DisplayPort 1.2[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

DisplayPort 1.2 wurde am 22. Dezember 2009 vorgestellt. Die wesentliche Verbesserung war die Steigerung der Bitrate auf 540 MByte/s pro Lane für die Darstellung mit höherer Auflösung. Weitere Änderungen sind die Option mehrere unabhängige Videoströme übertragen zu können um damit mehrere Monitore nach dem Prinzip der Daisy Chain zu verbinden.

Displayport 1.3[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gegenüber DisplayPort 1.2 erhöht DisplayPort 1.3 die maximale Datenrate um 50 Prozent auf 810 MByte/s pro Lane. Damit können über die verfügbaren vier Lanes bis zu 3,24 GByte/s übertragen werden, was ohne Kompression eine maximale Auflösung von 5K (5120×2880) bei 60 fps und 8 bit Farbtiefe erlaubt. Daneben beinhaltet der DisplayPort-Standard in Version 1.3 erstmals eine Kompression durch 4:2:0 Farbunterabtastung, so dass zukünftige UHD-2-Displays mit einer Auflösung von 8K (7680×4320) bei 60 fps und 8 bit Farbtiefe unterstützt werden.[4]

Mini DisplayPort[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mini DisplayPort an einem Apple MacBook (2008)

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.[5] Dieser Mini DisplayPort wurde im November 2009 in die VESA-Spezifikation 1.1a übernommen.[6] Im Februar 2011 stellten Intel und Apple eine mechanisch und elektrisch mit Mini DisplayPort abwärtskompatible Anschlussbauform namens Thunderbolt vor. Dies ist kein reiner Monitoranschluss mehr, sondern eine universelle Datenschnittstelle in der Art von USB.

Vorteile gegenüber DVI[Bearbeiten | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]

  1. keine direkte elektrische Kompatibilität mit DVI - allerdings durch automatische Erkennung des Verbindungstyps und Umschaltung der Leitungstreiber ab DisplayPort 1.1 emulierbar.

Datenübertragungsraten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mögliche Auflösungen: Die Geraden kennzeichnen Bildschirm-Auflösungen mit gegebenen Seitenverhältnissen, die Hyperbeln die theoretischen Grenzen verschiedener Interconnects
DisplayPort 1.4 (1. März 2016)[7]
  • Dank verlustbehafteter Video-Kompression ausreichend für 7680×4320
DisplayPort 1.3 (15. September 2014) mit 810 MHz Symbolrate
  • 1 Leitung: 810 MByte/s (6,48 GBit/s): ausreichend für 2560×1600
  • 2 Leitungen: 1620 MByte/s (12,96 GBit/s): ausreichend für 3840×2160
  • 4 Leitungen: 3240 MByte/s (25,92 GBit/s): ausreichend für 5120×2880
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 (50 Bit/s bis 115.200 Bit/s).

Alternative Multimediaschnittstellen[Bearbeiten | Quelltext 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

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. DisplayPort Ver.1.2 Overview (PDF-Datei; 1,7 MB)
  2. FAQ – Display Port. VESA, archiviert vom Original am 27. März 2014, abgerufen am 4. November 2012.
  3. Maxim: MAX9406 DisplayPort to DVI/HDMI Level Shifter
  4. Vesa: VESA Releases DisplayPort™ 1.3 Standard
  5. MacTechNews: [1]
  6. heise online: Mini DisplayPort ist VESA-Standard
  7. Vesa: VESA Publishes DisplayPort™ Standard Version 1.4

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: DisplayPort – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien