DisplayPort

Geschrieben von: WS Spalluto GmbH.

Logo DisplayPort++DisplayPort ist eine Schnittstelle zur Übertragung von Audio- und Videosignalen zwischen Computer und Bildschirm. Verantwortlich für den Standard ist die VESA (Video Electronics Standard Association).

Dahinter stehen rund 100 Firmen aus der PC-Industrie. Entwickelt wurde die Schnittstelle von AMD (ATI), Dell, Genesis, HP, Intel, Lenovo, Nvidia und Samsung.

Die Spezifikation von DisplayPort definiert ein digitales Übertragungsverfahren für Bild- und Audio-Signale, die dazugehörigen Stecker, Buchsen und Kabel. Außerdem gibt es eine Richtlinie für Adapter zu HDMI und DVI.

DisplayPort soll die Anschlüsse VGA und DVI abzulösen. Während analoges VGA höchstens noch für den Anschluss von Notebooks an Beamer oder von PCs an billigen Monitoren eine Rolle spielt, ist DVI auf 1.920 x 1.200 (Single Link ) bzw. 2.560 x 1.600 (Dual Link) Bildpunkte begrenzt. Mit DisplayPort sind Videobilder mit einer Auflösung von bis zu 3.840 x 2.160 Pixel bei einer Bildwiederholrate von 30 Vollbildern pro Sekunde ebenso möglich wie 3D-Anwendungen mit Full-HD-Bildern bei 120 Hertz.

Bei VGA, DVI und HDMI ist die nutzbare Auflösung immer auch von der Kabellänge anhängig. Beim DisplayPort ist es kein Problem Full-HD-Bilder über ein 15-Meter-Kabel zu schicken. HDMI und DVI sehen da einfach alt aus.

DisplayPort-Technik

Stecker - DisplayPortDisplayPort funktioniert ähnlich wie PCIe. PCIe ist nicht nur für Steckkarten, sondern auch für Kabelverbindungen spezifiziert. Da Intel bereits seit langer Zeit sehr viel Entwicklungsarbeit geleistet hat, sind viele Erkenntnisse in den DisplayPort eingeflossen.

DisplayPort basiert auf der Kodierung digitaler Daten ohne Taktleitung. Es ist eine serielle, skalierbare Punkt-zu-Punkt-Verbindung, die sich an die Eigenschaften des Übertragungskanals anpassen kann. Werden Sender (Grafikkarte) und Empfänger (Display) miteinander verbunden, dann synchronisieren sie sich und stellen die Signalpegel zwischen 200 und 600 mV ein.

DisplayPort verzichtet auf eine Festlegung von Datenleitung und Bildsignal. Stattdessen wird jeder Pixel nacheinander übertragen. Ein Bildsignal kann deshalb über nur einen einzigen Kanal übertragen werden. Insgesamt stehen 4 Kanäle zur Verfügung. Verbindungen über 2 Kanäle sind auch möglich. Wie bei DVI und HDMI hat jeder Kanal ein eigenes Leitungspaar.

Ein zusätzlicher AUX-Kanal beherbergt nicht nur den Display Data Channel (DDC) für die Übertragung der Monitor-Daten, sondern bietet mit fast 100 MBit/s genug Bandbreite um im Monitor Webcams, Mikrofon, Lautsprecher ohne zusätzliche Verkabelung mitzuversorgen.

Das Übertragungsverfahren arbeitet mit der 8-zu-10-Bit-Kodierung (ANSI8b/10b). Weil das Taktsignal in den Datenstrom eingebettet ist, reduziert sich der Störstrahlungspegel um bis zu 30 dB. Deshalb eignet sich das Übertragungsverfahren auch für die interne Verkabelung in den Geräten. Dadurch spart man sich die übliche LVDS-Ansteuerung und kann die Display-Panels über den DisplayPort direkt ansteuern (Direct Drive).

Übertragungsgeschwindigkeit und Leitungslänge

Für DisplayPort sind pro Kanal Übertragungsraten von 1,62, 2,7 und 5,4 GBit/s vorgesehen. Wobei für letztere kein Bedarf besteht. Welche Übertragungsrate verwendet wird, hängt maßgeblich von der Leitungslänge ab. Bei schlechter Verbindungsqualität schaltet der Sender von 2,7 GBit/s auf 1,62 GBit/s zurück. Zum Beispiel bei einer Leitungslänge von mehr als 2 m.

Geht man von einer Verbindung mit 4 Kanälen mit jeweils 2,7 GBit/s aus, dann erreicht man bis zu 10,8 GBit/s. Das sind netto 9,72 GBit/s. DisplayPort-Kabel gibt es für die volle Bandbreite von 10,8 GBit/s mit einer maximalen Länge von 2 Metern. Das reicht für ein WQXGA-Display mit 2.560 x 1.600 Bildpunkten bei 30 Bit Farbtiefe pro Pixel. Für Displays, die nahe am Computer stehen und nur eine Auflösung von 1.280 x 1.024 Bildpunkten haben, reicht schon ein billiges DisplayPort-Kabel, dass auch nur einen Kanal hat. Für Displays mit einer Auflösung bis zu 1.920 x 1.200 Bildpunkten reichen schon zwei Kanäle. Erst bei einer höheren Auflösung braucht man mehr als zwei Kanäle. Mit 4 Kanälen zu 5,4 GBit/s wäre eine maximale Gesamtbandbreite von 21,6 GBit/s möglich.

Die maximale Leitungslänge liegt bei 7 bis 10 Meter. Um größere Kabelstrecken zu überbrücken hat der DisplayPort eine Versorgungsspannung von 3,3V mit 500 mA bzw. 1,5 W mitgeführt, mit denen man aktive DisplayPort-Repeater speisen kann.

Direct Drive

DisplayPort hat noch einen weiteren Vorteil. Jedes Display-Panel, egal ob intern im Notebook oder extern im Monitor, kann über den DisplayPort direkt angesteuert werden. Das bedeutet, dass ein Schnittstellen-Controller im Display entfallen kann. Denkbar wären reine digitale Monitore. Diese Monitore enthalten außer dem Netzteil und dem Display-Controller keinerlei Elektronik mehr. Der Controller erhält das Bildsignale direkt von der Grafikkarte aus dem DisplayPort. Diese Monitore sind günstiger und erlauben eine flachere Bauweise.

Stecker / Steckverbindung

Der DisplayPort-Stecker hat leichte Ähnlichkeit zum USB-Stecker und hat ähnlich viele Kontakt wie der HDMI-Stecker. Um Wackelkontakte zu vermeiden hat der Stecker zusätzlich eine mechanische Verriegelung, damit der Stecker fester mit der Buchse verbunden ist und nicht einfach so herausrutschen kann. Der mechanisch instabile HDMI-Stecker hat sich in dieser Beziehung bereits als Nachteil erwiesen.

Der Anschluss des DisplayPorts braucht wesentlich weniger Platz als alle anderen Grafikschnittstellen und ist so besser für tragbare Geräte geeignet. Zum Beispiel Notebooks oder auch Grafikkarten, mit mehr als einem digitalen Ausgang.

Beide Kabelenden haben einen identischen Stecker und passen deshalb sowohl in den Ausgang (Grafikkarte), wie auch in den Eingang (Monitor).

Mini-DisplayPort

Stecker - Mini-DisplayPortMini-DisplayPort wurde von Apple für seine Notebooks und PCs eingeführt. Die Stecker und Buchsen fallen beim Mini-DisplayPort kleiner aus, sind aber zum normalen DisplayPort elektrisch kompatibel. Das bedeutet, es reicht ein Adapter, um normale DisplayPort-Kabel verwenden zu können.

Der Mini-DisplayPort wurde von der VESA (Video Electronics Standard Association) als Standard abgesegnet und in die DisplayPort-Spezifikation 1.1a aufgenommen. Den Mini-DisplayPort findet man immer öfter bei Notebooks.

Kompatibilität

Auch wenn VGA und DVI bestimmter Einschränkungen unterliegen, war den Entwicklern des DisplayPorts klar, dass es kaum möglich ist eine digitale Schnittstelle, ohne Kompatibilität zu anderen Schnittstellen, als industrieweiten Standard zu etablieren. Damit die Attraktivität von DisplayPort voll zum Tragen kommt und ein Umschwenken von VGA, DVI und HDMI auf DisplayPort leichter ist, ist DisplayPort elektrisch kompatibel zu den anderen Schnittstellen. Zum Anschluss von Geräten mit den Videoschnittstellen VGA, DVI oder HDMI an den DisplayPort reicht ein einfacher (fast) passiver Adapter!

Technisch wird das relativ einfach erreicht: Erkennt die Grafikkarte am DisplayPort-Ausgang ein Gerät mit einem DisplayPort-Eingang, dann werden die Signale im DisplayPort-Format gesendet. Wird auf dem Weg zum Endgerät ein Adapter zwischengeschaltet erkennt die Grafikkarte eine andere Schnittstelle. Zum Beispiel VGA, DVI oder HDMI. Intern erzeugt die Grafikkarte dann ein Signal im richtigen Format und schickt es an den DisplayPort-Ausgang. Der Adapter sorgt dafür, dass die Signale zu den richtigen Kontakten geleitet wird. Speziell bei HDMI hebt er die Spannungspegel auf die richtigen Werte an. Hierbei nutzt er die Spannung, die zusätzlich über das DisplayPort-Kabel übertragen wird.

HDCP-Unterstützung

Ab der Version 1.1 von DisplayPort wird das Verschlüsselungsverfahren HDCP (High Bandwidth Digital Content Protection) unterstützt. Das wird von den Filmstudios gefordert, wenn von einem Blu-ray oder DVD-Player digitale Video-Signale an einen Bildschirm übertragen werden sollen. Ab DisplayPort mit der Version 2.0 wird die HDCP-Version 1.3 unterstützt, die die gleichen HDCP-Schlüssel wie DVI und HDMI hat. Darüber hinaus ist in DisplayPort ein eigenes Verschlüsselungsverfahren mit dem Namen DisplayPort Content Protection (DPCP) integriert. Wie HDCP kann DPCP Video- und Audiosignale verschlüsselt übertragen. Die maximale Bandbreite ist mit 10,8 GBit sogar höher als bei HDMI 1.3 mit 10,2 GBit/s.

Quelle: externer Weblinkwww.elektronik-kompendium.de/sites/com/1205051.htm