你追我赶,互不相让 HDMI和DisplayPort的同与异

家庭影院技术 2019-09-10 11:19:33

HDMI和DisplayPort是当前音视频设备上最常见的两个连接端口,而且功能接近,都能同时传输音视频内容,这也难怪HDMI和DisplayPort一直被当作竞争对手比较。2017年年底,当HDMI2.1标准正式公布时,众人看着还处于32.4Gbps的DisplayPort1.4标准,纷纷感慨,看来HDMI还是做好了应对8K时代的准备,那些说HDMI会被DisplayPort取代的人果然想太多了。当时大家可能都没料到,DisplayPort正在偷偷憋大招。今年6月份,VESA协会正式发布DisplayPort2.0标准,将近78Gbps的带宽宛如一颗炸弹,让之前对HDMI充满信心的人一下子懵了,DisplayPort居然这么强?说不定真的能干掉HDMI啊。于是乎,“HDMI和DisplayPort孰优孰劣”的话题再一次冒头。

不过说实话,经过这么多年的发展,HDMI和DisplayPort之间的“火药味”已经没有前几年那么重了,很多时候只是纯粹的传输性能的较量,为什么?因为这两个端口虽然性能相似,但从诞生之日起就有各自主攻的领域和用途,也有各自的优点和缺点。比如HDMI支持更多的消费级别设备,但是专为电脑与专业领域设计的DisplayPort具有一些技术上的优势。经过多年的攻城略地,不管是HDMI还是DisplayPort都早已成为该片市场当之无愧的王者,谁取代谁都不容易。当然,各自为王并不妨碍我们从各个方面来对比两者之间的同与不同。

机构和费用

HDMI论坛由世界领先的消费电子、个人电脑、移动设备、缆线和组件制造商组成。作为一个开放的行业协会,HDMI论坛的使命是促进业界更广泛地参与开发HDMI标准的未来版本,并进一步扩展可互操作、支持HDMI产品的生态系统。HDMI论坛目前拥有来自全球各地和多个行业的超过90家公司会员,实力强劲。支持HDMI的设备类型和范围也在逐年增加中,自 2003 年以来,全球具有HDMI功能的设备的发货量已经达到70亿件。在2017年,具有HDMI功能的设备的发货量可能就达到9亿台。

VESA协会,即Video Electronics Standards Association(视频电子标准协会),它是一个国际性、非牟利的标准协会,代表一个由超过280个硬件、软件、电脑、显示器及元件制造商组成的全球组织,于1989年由NEC及其他8家显卡制造商赞助成立。30年来,VESA一直致力于为当今的视频和电子行业创建并支持简单、通用和跨产品的解决方案,其中最具代表性的就是DisplayPort标准。

同样作为国际组织,成为HDMI论坛的会员、使用HDMI接口的产品都是需要缴纳费用的,而DisplayPort是完全免费的,这也是它能迅速获得支持和普及的重要原因之一。

外形和结构

HDMI和DisplayPort在物理构造上非常相似。HDMI使用19个脚位,而DisplayPort有20个。这两个端口从外形上看也非常相似,但是大多数DisplayPort端口都有一个锁扣,可以防止意外断开。HDMI端口则没有。

HDMI和DisplayPort在物理构造上很相似。HDMI有19个脚位,而DisplayPort有20个

主攻领域

HDMI标准起步更早,在DisplayPort面世之前,就已经占领了大片与家庭和个人娱乐相关的产品。现在几乎所有的家庭音频/视频设备都支持HDMI,包括电脑、家庭影院系统、游戏机等。目前市场上绝大多数显示器(从小型便携式显示器到最大的8K电视)也支持HDMI。尽管DisplayPort在传输带宽和性能方面堪称后来者居上,这几年也在逐渐扩展自己的产品版图,但在个人/家庭娱乐市场占有率和普及率方面,远不如抢占先机的HDMI。目前主要的游戏机都不支持DisplayPort,大多数流媒体设备也不支持。就像它开发的目的一样,DisplayPort现在主要还是用于各种个人电脑显示器或专业视频显示领域。

传输距离

得益于光纤“长距离传输无损耗”的特质,目前市面上的HDMI光纤线不仅非常纤细轻巧,而且往往能把长度做到100米,如果通过HDBaseT,超过300米的长度都有可能。而DisplayPort线材的最大传输长度约为10米左右,不排除可以做得更长,但最大分辨率和刷新率可能会随着长度的增加而降低,除非加入主动式放大,例如DisplayPort光纤线。

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HDMI2.0标准的18Gbps可以满足现在主流的4K超高清视频信号的传输,但面对将要到来的8K时代就显得有些捉襟见肘了

关于Multi-Stream Transport(MST)

多流传输技术

多流传输技术首次出现是在DisplayPort1.2标准中,它允许将多个显示器串联,并连接到计算机上的一个DisplayPort端口。虽然总带宽不能超过正在使用的端口的最大带宽,但是理论上,该技术允许在一个端口上运行最多63个单独的显示器。这种技术称为“菊花链”,也可以通过外部连接器实现。HDMI本身不支持MST,但是可以使用DisplayPort和HDMI的转换器来实现类似的结果。也就是说,还是需要源设备上有DisplayPort连接端口。

关于垂直同步技术

HDMI:只支持FreeSync

DisplayPort:同时支持G-SYNC和FreeSync

从本质上来说,G-SYNC跟FreeSync均属于垂直同步技术,其目的都是为了使显卡的帧数与显示器的刷新率相配,进而提升高速运动影像、比如竞技游戏中的体验度。虽然目的相同,但两者的作用方式却存在很大区别,而且它们也各自归属不同的显卡阵营,FreeSync为AMD主导,G-SYNC则属NVIDIA的专利技术。如果你用的是AMD显卡,那么需要的是就支持FreeSync的显示器,上面有HDMI或DisplayPort端口都可以。但要是你用的是NVIDIA的显卡,那么显示器至少要支持DisplayPort1.2端口,这样才能使用G-SYNC技术。

从本质上来说,G-SYNC跟FreeSync均属于垂直同步技术,但它们分属不同的阵营,如果你用的是AMD显卡,那么需要的是就支持FreeSync的显示器,上面有HDMI或DisplayPort端口都可以。但要是你用的是NVIDIA的显卡,那么显示器至少要支持DisplayPort1.2端口,这样才能使用G-SYNC技术

最重要的带宽性能

回顾HDMI和DisplayPort 的带宽发展史,堪称你追我赶,互不相让。HDMI 1.0标准发布于2002年12月,传输带宽为4.95Gbps,而DisplayPort 1.0标准直到2006年5月才发布,带宽为10.8Gbps,同年6月,HDMI 1.3标准面世,10.2Gbps带宽与DisplayPort 1.0版本相差不大。令人没想到的是在2009年12月,当DisplayPort信心满满地推出最大传输速度达到21.6Gbit/s的1.2标准时,比它提前大概半年发布的HDMI1.4标准,最大传输速度还停留在8.16Gbit/s,虽然这两个标准都支持4K分辨率,但是DisplayPort 1.2能同时支持60Hz的帧率,而HDMI1.4还不行。也就是说,在传输带宽上,DisplayPort战胜HDMI只用了不到四年的时间,而且在此之后,DisplayPort也没有放慢发展的速度,2014年,DisplayPort1.3的支持带宽已经达到32.4Gbps,支持4K/120Hz和8K/30Hz。相较而言,HDMI的升级就显得有些不温不火了,直到2017年年底,HDMI2.1标准才将18Gbps带宽提升至48Gbps,算是稍微压了一下DisplayPort的风头,不过“好景不长”,今年6月份,DisplayPort2.0标准正式公布,传输带宽一下子达到惊人的77.37Gbps。

其实DisplayPort和HDMI的较量来到今天,纯粹以带宽来论输赢已经不太妥当,但带宽是衡量传输性能的硬性指标,48Gbps和77.37Gbps之间,差距可不小。DisplayPort2.0将近78Gbps的带宽不仅让它成为首个支持单个8K(7680 x4320)显示器@60Hz/4:4:4/30bppHDR的标准,而且可以轻松支持10K甚至16K分辨率的画面,在“多屏显示”方面的优势也更加突出:

单个16K(15360×8460)显示器@60Hz/30bpp 4:4:4 HDR (带DSC)

单个10K (10240×4320)显示器@60Hz/24bpp 4:4:4 (无压缩)

两个8K (7680×4320)显示器@120Hz/30bpp 4:4:4 HDR (带DSC)

两个4K (3840×2160)显示器@144Hz/24bpp 4:4:4 (无压缩)

三个10K (10240×4320)显示器@60Hz/30bpp 4:4:4 HDR (带DSC)

三个4K (3840×2160)显示器@90Hz /30bpp 4:4:4 HDR (无压缩)

而HDMI2.1标准最高只支持单个8K(7680 x 4320)显示器@60Hz/4:2:0/12bit,如果是4K分辨率的话,刷新率有机会提升至144Hz。音频规格部分,HDMI2.1最多支持32声道和24bit/192kHz采样率,DisplayPort2.0虽然没有特别强调这部分,但DisplayPort1.4标准所支持的音频规格已经和HDMI2.1一样高了,2.0标准自然只会更高。

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DisplayPort 2.0是自2016年3月以来对DisplayPort标准的第一个主要更新,提供了高达3倍的带宽性能

尽管DisplayPort这几年也在逐渐扩展自己的产品版图,但现在主要还是用于各种个人电脑显示器或专业视频显示领域

相较前一代,各有哪些显著升级?

据官方介绍,支持DisplayPort 2.0显示端口的产品最快要2020年才面世,HDMI2.1标准也远不到普及的阶段。目前市面上仍然以DisplayPort1.4和HDMI2.0标准为主流。那么,相较于前一代,HDMI 2.1和DisplayPort 2.0各有哪些显著的升级?

HDMI2.0标准于2013年9月份推出,支持18Gbps的带宽,虽然在之后的两三年也陆续有2.0a和2.0b标准发布,但都只涉及一些小更新,真正的带宽并没有得到提升。18Gbps可以满足现在主流的4K/60Hz/4:2:2/10bit的4K超高清视频信号的传输,但面对将要到来的8K时代,就显得有些捉襟见肘了。这也是HDMI2.1标准公布之前,HDMI一度遭受质疑的原因。毕竟同时期的DisplayPort1.4标准已经坐拥32.4Gbps的带宽了。

因此,HDMI2.1标准的公布相当于给众人吃了一颗定心丸。尽管48Gbps带宽不算很高,想传输8K/120Hz规格的内容时,仍然需要经过DSC显示流压缩技术,但是传输8K/60Hz/4:2:0/12bit规格的超高清信号基本可以胜任了。在官方给出的对比图中,还能看到HDMI2.1标准的几个明显的改进,比如支持动态HDR技术、eARC增强型音频回传讯道功能、VRR可变刷新频率等等。值得注意的是,在HDMI2.1标准公布的同时,HDMI论坛还同时推出了崭新的Ultra High Speed HDMI线材规范,特别强调全面适配2.1标准的特性,并拥有超低的EMI(电磁干扰)功能。

而DisplayPort 2.0是自2016年3月以来对DisplayPort标准的第一个主要更新,与上一个版本的DisplayPort 1.4a相比,它提供了高达3倍的带宽性能,将近78Gbps的带宽真的可以“为所欲为”!在分辨率和刷新率上具有无可比拟的优势。除此之外,利用了Thunderbolt 3物理接口层、支持新的Panel Replay功能以优化具有更高分辨率显示器的小型终端设备(如一体机和笔记本电脑等)的功率电路和热力性能等等都是DisplayPort 2.0标准的升级之处。

可以看到,不管是HDMI2.1还是DisplayPort 2.0标准,都较前一代有了显著的改进,其中HDMI2.1标准主要是为了迎合即将到来的8K时代,而DisplayPort 2.0则走的更快更远。

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在官方给出的对比图中,还能看到HDMI2.1标准的几个明显的改进,比如支持动态HDR技术、eARC增强型音频回传讯道功能、VRR可变刷新频率等等

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虽然HDMI2.1标准支持48Gbps带宽,基本可以胜任8K信号的传输,但不可避免还是要使用DSC显示流压缩技术(表格中标红的规格)

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eARC增强型音频回传讯道功能,支持前沿的基于对象的音频规格,包括Dolby Atmos与DTS:X,以及未压缩的5.1、7.1以及最高32通道的未压缩音频信号的回传

总结

“DisplayPort和HDMI有什么不同?它们不是很相似吗?”这个问题可能从DisplayPort诞生之日起就一直存在。在这篇文章中,我们尝试从各个方面进行说明,而DisplayPort官方也在官网上正式给出了回复,在此提供给各位参考。

“DisplayPort和HDMI在技术上是非常不同的,它们聚焦于不同的产品。十多年来,HDMI一直是家庭娱乐系统的实际连接接口,并被广泛用于高清电视作为AV接口。一些个人电脑和显示器也会配置HDMI以支持和电视或其它电子设备的连接。而DisplayPort是一种较新的标准,最初是为了支持个人电脑更高的性能要求而开发的,它基于更新的信号和协议技术,类似于今天计算机系统中已经使用的技术,从而提高了性能和集成能力。由于DisplayPort使用数据通信中常用的信令技术和分组数据结构,通过一个公共连接器,它可以与USB和Thunderbolt等标准相结合。与数据通信中的链路质量监控一样,DisplayPort提供了更稳健的AV链路。” 

编辑:杜晓文

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