VESA 介紹最新 DisplayPort 技術、 DisplayHDR 規範與測試計畫,為下一步視訊帶來高解析、色彩表現

2019.11.18 12:48PM
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隨著 8K 內容預計在 2020 東京奧運隨著轉播之際將陸續成為影像新趨勢,美國視訊電子標準協會 VESA 也已經為更下一步的視訊制定新技術規範,此次 VESA 也由合規計畫經理 Jim Choate 來台介紹三項來自 VESA 的最新標準規範版本、規格與趨勢,包括今年六月 DisplayPort 2.0 規範,九月甫發表的 DisplayHDR 1600 以及今年一月公布、針對自發光特性的 OLED 顯示器制定的 DisplayHDR True Black 等,同時也邀請合作夥伴百佳泰技術管理部經理李長宗針對相關測試規範進行分享。

VESA 預計支援 DisplayPort 2.0 的設備將在 2020 年後推出

▲ VESA 合規計畫經理 Jim Choate

DisplayPort 初始是由 PC 產業成員所推動的視訊標準,不同於 HDMI 規範有較多的規定與技術授權費用等,強調開放的 DisplayPort 則以免授權特性迅速成為 PC 產業廣泛的視訊連接標準,同時現在 DisplayPort 也不僅在 PC 顯示器發揮影響力,也陸續跨足嵌入式顯示、車載顯示等領域,亦有電視螢幕製造商看到基於 USB Type-C 規範的 DisplayPort 小巧同時可進行視訊、數據與為裝置供電的特性,以及使用 USB Type-C 的行動裝置、筆記型電腦的普及,也在考慮為下一代電視加入 DisplayPort 。

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▲ USB 4 規範把 DisplayPort Alt Mode 納入需求

DisplayPort 技術能夠進一步在 PC 產業之後影響到行動裝置的關鍵, USB 3.0 規範加入影像傳輸機能,藉由 DisplayPort Alt Mode 相容模式的導入,使不少基於 USB Type-C 的設備紛紛利用相容模式為行動裝置、超薄型筆記型電腦提供影像輸出功能;另外現在許多筆記型電腦的面板也利用 VESA 所制定的 eDP 技術作為系統到面板之間的傳輸協定,也促進 DisplayPort 在嵌入式領域的影響力, VESA 也陸續把 eDP 的功能帶到車載規範 VDP ,使車載顯示也能使用高效率、高頻寬的 DisplayPort 技術。

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▲ USB 4 使單一連接器提供全方位的影音、數據、充電等特性

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▲ USB 4 將囊擴 USB 、 DisplayPort 與 PCIe 

USB 4 規範的出現,對於 VESA 與 DisplayPort 相當重要,因為在 Intel 宣布將 Thunderbolt 3 實體層( PHY )後,不僅大幅提供 USB 4 的傳輸技術, USB IF 同時也在 USB 4 加入許多要求,除 USB Type-C 成為 USB 4 唯一介面外,也包括 DisplayPort Alt Mode 成為 USB 4 的強制規範,使未來 USB 4 都可作為 DisplayPort 視訊輸出介面。

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▲ DisplayPort 2.0 帶來更高的頻寬,使得同步進行影像與數據傳輸不須妥協

DisplayPort 2.0 在今年 6 月公布,是針對 8K HDR 以及之後的高品質視訊內容所制定的新一代標準,也強調在 Intel 為 USB 協會貢獻 Thunderbolt 3 實體層技術後提供 USB 4.0 更高的頻寬,使基於 USB Type-C 介面的 DisplayPort 可容納更高的頻寬,視訊頻寬效能較 DisplayPort 1.4a 提升 3 倍,可達 77.37Gbps ,最高可在典型 DisplayPort 介面達到 16K 60Hz 30bit 4:4:4 解析度,同時針對同樣使用 USB Type-C 介面的 VirtulLink 技術,亦可針對 VR 技術在 USB Type-C 提供最高 4K x 4K 120Hz 30bit 4:4:4 HDR 。

DisplayPort 2.0 具備向下相容特性,也囊括先前 DisplayPort 1.4a 規範的關鍵功能,諸如前項錯誤更正( FEC )的視覺無損顯示串流壓縮( DSC ), HDR metadata 傳輸等,也由於 USB 4 的頻寬升級, 基於 USB Type-C 介面的 DisplayPort 2.0 可在不犧牲視訊品質下同時提供高畫質影像與 USB 資料傳輸,助單一 USB Type-C I/O 成為更簡單且多功能的標準化介面。 

除了頻寬的提升, DisplayPort 2.0 規範也針對單介面連接多顯示器增加了新技術協定,基於 DisplayPort 2.0 的資料速率將附帶顯示串流資料映射協定( Data Mapping Protocol ),能夠在單流或是多流傳輸使用,這項規範能夠進一步使 DisplayPort 2.0 對多流傳輸( MST )支援,可藉單一介面藉由 Docking 、菊花鍊串接支援多顯示器,不過 MST 功能為選擇性機能,並非強制性規範,但 PC 上的 GPU 多半提供此項功能,主要取決在設備商與螢幕商是否支援 MST 模式。

Jim Choate 強調, DisplayPort 自 1.2 規範後,就持續透過介面技術最佳化的方式進行技術升級,使得 DisplayPort 提供絕佳的相容性與延續性,對設備開發商而言不需要擔心規範更迭帶來大幅度的協定或是介面改換,也使得 DisplayPort 規範可立足 PC 領域成為當前 PC 產業最廣泛支持的技術標準,此外 VESA 與組織成員也將持續針對業界所需的標準持續更新內容。

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▲ PlugTest 大會使會員能進行設備的相容測試

另一個 Jim Choate 想傳達的重點則是合規測試 Compliance Testing , VESA 的合規測試最重要的大型活動就是 VESA PlugTest 大會,此項活動使為促使 VESA 會員透過活動進行設備之間的互通性測試,包括測試原生 DP 與 USB Type-C 的 DisplayPort Alt Mode 傳輸,以及 HBR3 、 DSSC 、 FEC 、 DisplayHDR 與其它機能的驗證,在 2019 年於台灣與美國舉辦過兩場,預計也會在 2020 年舉辦至少兩場 PlugTest 大會。

除了 PlugTest 大會之外,  VESA 也與認證實驗室合作提供認證計畫,此次邀請的百佳泰就是 VESA 重要的認證合作夥伴,通過測試認證計畫的設備與周邊將會取得認證標記,而在 8K 纜線規格加入 DisplayPort 1.4a 後,當前市場已經有數十款 DisplayPort 纜線通過 DisplayPort 8K 的認證。

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▲ DisplayHDR 認證可協助消費者理解購買的顯示器性能

此外,針對顯示器效能的 DisplayHDR 認證計畫也相當重要,尤其是 HDR 技術漸漸在影音內容發酵, VESA 針對螢幕面板性能制定了多項層級的效能等級,這也仰賴測試認證計畫確保性能,當前針對傳統顯示器提供最低 DisplayHDR 400 到 DisplayHDR 1400 層級,差異在於背光面板的亮度,另外針對 OLED 顯示特性提供 DisplayHDR TrueBlack ,當前有 DisplayHDR TrueBlack 400 與 DisplayHDR TrueBlack 500 兩種規格,顯示器在完成認證可獲得認證標章,助消費者更容易識別顯示器的性能層級,目前有超過 125 款顯示器已經取得標章。

Jim Choate 也分享 VESA 在其它 DisplayPort 相關技術的進展,其中在嵌入式領域預計在 2020 年初宣布 1.5 版的 eDP ,此項版本將加入 DisplayPort 2.0 功能與改良 Panel Self Refresh 與機能改良;另外針對車載的 VDP 以 DisplayPort 與 eDP 為標準,然而針對車載的穩定、安全、防盜與常聚力 SERDES 傳輸相容性進行強化,不過仍將維持 VDP 與 DisplayPort 、 eDP 的相容。

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▲百佳泰技術管理部經理李長宗

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▲當前顯示業界有兩大 HDR 規範

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▲ UHD HDR 僅有單一層級,而 DisplayHDR 則提供從平價到頂規等多元的層級

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▲ DiasplayHDR 藉多元的層級使業者得以推出自平價到頂級的 HDR 顯示器

百佳泰技術管理部經理李長宗接著針對 DisplayHDR 的測試進行分享,當前顯示器業界有兩大通用 HDR 規範,其一是由電視產業制定、以 UHD 聯盟的 UHD HDR ,另一種則是在顯示器產業、由 VESA 所制定的 DisplayHDR ,而針對顯示器的 HDR 除了需要符合廣色域特色外,也要針對內容輸出資訊的特徵進行背光的控制,使其可呈現更高的動態;李長宗表示, HDR 將是業界在推廣高解析度後的下一個重點,因為高解析度目前已經達到一個高峰,而能讓消費者視覺持續有感,就需要仰賴 HDR 。

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▲ DisplayHDR 認證不限於電腦顯示器,也包括筆記型電腦螢幕、智慧手機等

李長宗表示,百佳泰是許多組織核可的認證實驗室,其中也與 VESA 進行合作,為 VESA 核可之 DisplayPort 官方實驗室,相較 UHD HDR 的規範層級當前僅有單一標準,且設定的對比與亮度也僅有單一規範,導致取得認證的成本門檻較高,故僅有高階電視能取得認證,而 VESA 則設立廣泛的層級,最入門的 DisplayHDR 400 的要求不高,並且 DisplayHDR 不僅限電腦螢幕,包括行動裝置、筆記型電腦面板甚至電視都可進行認證,使 DisplayHDR 迅速在業界產生影響,尤其不少電競遊戲與電競顯示器也紛紛開始支援 HDR 做為賣點。

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▲市場上已有數款通過 DisplayHDR 1000 規範的顯示器產品

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▲ VESA 的認證機制在產品上市後還會進行抽驗確保零售產品與送測產品品質相同

當前 VESA 所設立的認證有完整的程序,設備商可透過如百佳泰的 ATC 認證實驗室或是自行進行測試,當設備通過測試後,即可申請 VESA DisplayPort CPM 審核,後續完成 VESA 認證即可列到官網,但較特殊的是 VESA 在產品上市後,會進行市場的隨機抽查,避免設備商送測設備為 Golden Sample 、零售版本未達到認證時宣稱的性能,為消費者進行把關。

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