带宽飞跃的背后：DP 2.0标准深度解析
超高分辨率时代已经到来，4k已经普及，8k也在路上了，比如NHK就已经宣布2020年的夏季奥林匹克运动会将会提供8k的视频实时转播。超高分辨率对于目前的视频接口标准就是意味着新的挑战：之前版本的DP标准，每通道带宽为8.1Gbps，四通道的DP标准最大仅能实现32.4Gbps的带宽。而8位色深的8k@60fps所需的带宽已经高达44.49Gbps，老版本的DP已经完全不能满足高分辨率的带宽需求，即将落后于时代的需求，所以VESA（视频电子标准组织）昨天正式公布了新一代的DisplayPort标准，简称DP 2.0，实现了比前代多达2.47倍的带宽提升，如此夸张的提升背后究竟是采用了什么技术？本文就来分析一番DP 2.0背后的技术提升。
物理层变动
采用雷电3的物理层设计
之前的DP标准的物理层一直没有变动过，使用了超过十年的时间，已经跟不上时代的发展，在面对高分辨率带来的带宽挑战时力不从心。于是VESA组织在制定DP 2.0标准时参考了Intel近期开放出来的雷电3标准，它一共有4个数据传输通道，正巧DP也是设计了4个通道。雷电3标准一共能够提供80Gbps的带宽，在默认的双向全双工工作状态下，带宽为40Gbps，而视频信号传输为单向，并不需要全双工，所以可以利用上雷电3的最大带宽——80Gbps。
物理层引入新的标准带来变化首先体现的就是线缆的改变，不过好在雷电3采用的接口就是USB-C接口，而USB-C标准天生就支持DP替代模式来进行视频信号的输出，因此USB-C也正式成为了DP官方指定的接口标准之一，另外原来的DP接口继续保留，不过需要新的线材才能支持DP 2.0。
线材分级
对于原有的DP接口，因为物理层的改变，老版本的线材无法兼容2.0标准，因此VESA一并制定了符合2.0新标准的DP线材标准——UHBR（Ultra High Bit Rate 超高比特率）标准，分为三档，以每通道带宽为名，分别命名为UHBR 10、13.5、20。最低一档的UHBR 10线材拥有40Gbps的理论带宽，满足8k的传输要求，并且线材要求较低，普通的铜线即可满足要求。而高档的UHBR 13.5和UHBR 20就不一样了，高带宽带来的副作用就是传输距离的下降，为了解决长距离通信信号衰减的问题，线材中需要加入相应的放大和控制芯片，成本自然也会上升。
UHBR 线材等级
等级理论带宽实际有效带宽线材类型UHBR 1040 Gbps38.69 Gbps被动UHBR 1054 Gbps52.22 Gbps主动UHBR 1080 Gbps77.37 Gbps主动
编码效率提升
在物理层上引入了雷电3的设计，那么编码方式也需要做出对应的改进才能达到相应的带宽。之前版本的DP标准采用的是8b/10b的编码方式，这种编码方式的效率仅为80%，所以DP 2.0如同USB 3.1 Gen 2标准改变了USB原来的8b/10b编码标准那样，引入了同样的128b/132b编码方式，在编码效率上从原来的8b/10b的80%提高到了97%，几乎榨取干净了编码方式的效率提升可能性。
雷电3与DP 2.0
雷电3DP 2.0最大带宽80 Gbps80 Gbps物理层雷电3雷电3DP流支持2x DP 1.42x DP 2.0被动模式线缆最大带宽20 Gbps40 Gbps接口USB-CUSB-C、DP接口
同样做出改变的还有在DP 1.4时引入的DSC（Display Stream Compression 显示流压缩技术）采用的前向纠错技术。现在前向纠错将默认对所有数据流开启，包括未压缩的和经过DSC压缩的都会有前向纠错技术加持。
其他改进
数据压缩
DP 1.4引入的DSC在新版本中加强成为了核心标准，任何支持DP 2.0标准的设备都必须同时支持对DSC数据流的编解码与传输，不过并不会强制使用DSC技术进行视频流的传输。
电源效率改进
而在节能方面，DP 2.0同样支持VESA新的“面板重放（Panel Replay）”技术，这项技术允许系统只传输有图像更新部分的数据来达到节能的目的。对于小型电子设备，面板重放技术的节能效果可以延长续航时间，并且因为特性内置于DP 2.0标准中，不再需要额外的控制芯片来达成目的，变相达到了更加节能的目的。
多显示流支持改进
DP 1.X时代的多显示流特性需要显示设备同时支持解码DP数据流，对于一个超高带宽的数据流来说，要去解码它并不容易。而DP 2.0改进了这一点，现在只要求显示设备支持DP数据流的传递即可使用多显示流特性。
总结与展望
以上种种手段，最后带来的成果便是DP 2.0带宽的飞跃，最大理论带宽从32.4Gbps进步了2.47倍达到了80Gbps，而最大有效带宽从25.92Gbps提升到了77.4Gbps，接近提升了3倍之多。
作为一个无授权费用的开放标准，DP在显示器端已经基本普及，而在高刷新率显示器逐渐流行的今天，DP的使用率正在不断上升。在笔记本领域，DP因为USB-C的普及与以苹果为代表的一众笔记本厂商的推动，已经有了非常高的使用率。从技术角度来看，DP标准拥有着目前市场上最先进的技术与最高的带宽，其主要竞争对手HDMI最新版本的带宽也仅有48Gbps，刚刚满足8k@30fps的需求，对于更高分辨率，就需要使用DSC来支持了。
HDMI 2.1对比DP 2.0
HDMI 2.1DP 2.0最大带宽48 Gbps80 Gbps无压缩下最高支持分辨率8K@30Hz10K@60Hz线材兼容性需要新线材需要新线材接口HDMIUSB-C、DisplayPort
未来终有一天采用电信号进行的数据传输将走到带宽提升的尽头，到那时，目前在网络传输上已经普及的光纤通信会走进PC主流市场成为桌面各种连接的物理基础吗？让我们拭目以待。