DisplayPort
Versionen 1.0 / 1.4 / 2.0
DisplayPort, kurz DP, ist eine Schnittstelle zur Übertragung von Audio- und Videosignalen zwischen Computer und Bildschirm. Verantwortlich für den DisplayPort-Standard ist die VESA (Video Electronics Standard Association). Dahinter stehen über 100 Firmen aus der Computer-Industrie. Entwickelt wurde der DisplayPort ursprünglich von AMD, Dell, Genesis, HP, Intel, Lenovo, Nvidia und Samsung.
Die Spezifikation von DisplayPort definiert ein digitales Übertragungsverfahren für Bild- und Audio-Signale, die dazugehörigen Steckverbindungen und Kabel. Außerdem gibt es eine Richtlinie für Adapter zu HDMI und DVI.
DisplayPort sollte die Anschlüsse VGA und DVI ablösen. Das ist auch über einen langen Zeitraum gesehen gelungen. Es gibt aber insbesondere bei Notebooks und Beamer oft HDMI, was aus dem Bereich der Unterhaltungselektronik kommt und bei Fernsehern und auch Computer-Bildschirmen oft verwendet wird. Demzufolge konkurrieren DisplayPort und HDMI als Zulieferer von Bild- und Videodaten.
Auflösung: 4K (UHD, 2160p), 5K und 8K
Bei der Bezeichnung 4K handelt sich um eine Auflösung für TV und Video von 4.096 x 2.160 Pixel, die von der Digital Cinema Initiative (DCI) spezifiziert wurde. Es gibt allerdings auch Displays mit einer Auflösung von nur 3.840 x 2.160 Pixel, was man Ultra-HD (UHD) oder 2160p nennt. Das entspricht in etwa dem vierfachen einer Full-HD-Auflösung von 1080p bzw. 1.920 x 1.080 Pixel. Weitere typische Auflösungen sind 5K und 8K, sowie 16K.
DisplayPort Version 1.0
Während DVI auf 1.920 x 1.200 (Single Link ) bzw. 2.560 x 1.600 (Dual Link) Bildpunkte beschränkt war, hat sich DisplayPort mit einer Auflösung von bis zu 5.120 x 2.880 Pixeln (5K) bei einer Bildwiederholrate von 60 Vollbildern pro Sekunde bei Gamern schnell durchgesetzt. Alternativ waren auch Full-HD-Bilder bei 120 Hertz möglich.
DisplayPort Version 1.4
Mit der Version 1.4 wurde DisplayPort stark aufgebohrt. Es bietet eine Datentransferrate von 32,4 GBit/s, von denen wegen der 8b/10b-Kodierung nur 25,92 GBit/s nutzbar sind. Mit DSC (Display Stream Compression) ist es möglich, 8K (7.680 x 4.320) bei 60 Hz und 10 Bit Farbtiefe zu übertragen.
DisplayPort Version 2.0
Mit der Version 2.0 wurde bei DisplayPort die Maximalbandbreite auf 80 GBit/s angehoben, von der durch die 128b/132b-Kodierung nur 77,4 GBit/s nutzbar sind.
Standardmäßig unterstützt DisplayPort 2.0 eine Auflösung von 10K (10.240 x 4.320) mit 60 Hz und 8 Bit pro Farbkanal. Maximal möglich sind 16K (15.360 x 8.460) bei 60 Hz und 10 Bit pro Farbkanal, wenn der Datenstrom mit DSC (Display Stream Compression) komprimiert übertragen wird.
Alternativ lassen sich auch mehrere hochauflösende Displays hintereinander geschaltet über ein Kabel ansteuern. Beispielsweise zwei 8K-Bildschirme mit 120 Hz oder drei 4K-Monitore mit 90 Hz.
DisplayPort-Technik
DisplayPort funktioniert ähnlich wie PCIe. PCIe ist nicht nur für Steckkarten, sondern auch für Kabelverbindungen spezifiziert. Da Intel bereits 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. 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 auch Webcams, Mikrofon, Lautsprecher ohne zusätzliche Verkabelung mitzuversorgen.
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).
DisplayPort-2.0-Technik und USB-C
Als Steckverbindung dient ein großer und breiter DisplayPort-Stecker. Dann gibt es noch den kleineren MiniDisplayport (mDP) und USB-C mit DisplayPort Alternate Mode. Die USB-C-Steckverbindung ermöglicht das gleichzeitige Übertragen von DisplayPort- und USB-Daten, was beispielsweise für Notebook-Docking-Stations wichtig ist.
Wie eng USB und DisplayPort verbunden sind, sieht man daran, dass für DisplayPort 2.0 der Thunderbolt-Standard übernommen wurde, wie das auch bei USB 4 der Fall war. Der Unterschied ist nur, dass die physikalische Übertragung von Thunderbolt mit dem etablierten Übertragungsprotokoll von DisplayPort kombiniert ist. Vermutlich um Abwärtskompatibilität zu gewährleisten.
Stecker und Steckverbindung
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| DVI, VGA und DisplayPort im Größenvergleich | DisplayPort-Stecker und Anschluss | Mini-DisplayPort-Stecker |
Der DisplayPort-Stecker hat leichte Ähnlichkeit zum USB-Stecker und hat ähnlich viele Kontakt wie der HDMI-Stecker. Um Wackelkontakte zu vermeiden haben manche 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).
Üblich ist es, dass der DisplayPort auch über USB-C-Steckverbindungen und -Kabel funktioniert, wenn der USB-Port am Compter den DisplayPort Alternate Mode beherrscht.
MyDP - Mobility DisplayPort
MyDP überträgt Video- und Audiodaten vom Smartphone oder Tablet an einen angeschlossenen Monitor. Dazu genügt ein passives Kabel, dass auf der einen Seite einen Micro-USB-Stecker und auf der anderen Seite einen DisplayPort-Stecker hat. Per Adapter funktioniert die Übertragung auch an Monitore mit DVI- oder VGA-Eingang.
Es gibt zwar für kleine und mobile Geräte den MiniDP-Anschluss, bei dem es sich um eine kleinere Steckverbindung handelt. Doch Smartphones besitzen üblicherweise keinen MiniDP-Anschluss. Ein Micro-USB-Anschluss kommt dagegen häufiger vor. MyDP nutzt nur 3 der 5 Pins im Micro-USB-Stecker. Über die 5V-Leitung (4. Pin) wird das Mobilgerät geladen. Über den fünften Pin werden zum Beispiel Tastatur und Maus-Befehle vom Smartphone übermittelt.
eDP - Embedded-DisplayPort
eDP ist ein Teil des DisplayPort-Standards, der die interne Display-Anbindungen in Notebooks oder All-in-One-PCs von LDVS (Low Voltage Differential Signaling) ablöst.
Zusätzlich enthält eDP den VESA-Standard DSC 1.1 (Display Stream Compression) zur Komprimierung des Datenstroms. Damit ist es möglich, Displays mit einer 8K-Auflösung von 7.680 × 4.320 Pixel mit 60 Bildern/s zu versorgen. Typischerweise verwenden Systeme mit integrierten Displays die Kompression des Videodatenstroms dazu, den Datendurchsatz in der Video-Schnittstelle, die Zahl der benötigten Kabel und damit die Komplexität der Hardware zu verringern, den Display Frame Buffer und den Formfaktor zu verkleinern und den Energiebedarf zu senken.
Kompatibilität zu VGA, DVI und HDMI
Obwohl VGA und DVI bestimmte Einschränkungen haben, war den Entwicklern des DisplayPorts bewusst, dass es kaum möglich ist, eine digitale Schnittstelle als industrieweiten Standard zu etablieren, ohne eine Kompatibilität zu anderen Schnittstellen zu gewährleisten. Um die Vorteile des DisplayPorts zu maximieren und den Wechsel von VGA, DVI und HDMI auf DisplayPort zu erleichtern, ist der DisplayPort elektrisch mit diesen anderen Schnittstellen kompatibel. Für den Anschluss von Geräten mit den Videoschnittstellen VGA, DVI oder HDMI genügt in der Regel 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.
Übersicht: Schnittstellen für Bildschirme/Monitor
- Bildschirm-Anschlüsse / Videoschnittstellen
- VGA-Anschluss
- DVI - Digital Visual Interface
- HDMI - High Definition Multimedia Interface
- MHL - Mobile High Definition Link
- UDI - Unified Display Interface
Übersicht: Endgeräte für den DisplayPort-Anschluss
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