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视频压缩和前向纠错显示接口

获得无故障的视觉体验,同时达到更高的分辨率和刷新率。

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来总结我们最近的系列文章VESA视频压缩编解码这个月,我们将以DisplayPort 1.4标准为例,研究视频压缩在数字显示接口上的使用。

DisplayPort (DP) 1.4于2016年发布,这是第一个用于外部显示器的显示接口标准,包括支持VESA显示流压缩(DSC),这是一种视觉无损、低延迟的压缩算法,在不改变链路速度的情况下增加DisplayPort数据传输容量。

DisplayPort 1.4使用不同的固定链接速度,最高可达8.1Gbps(称为HBR3)。使用DSC与HBR3传输速率,DisplayPort 1.4可以支持8K UHD (7680×4320)在60 Hz, 10位颜色和HDR。总的来说,有DSC的DisplayPort比没有DSC的更强大;它可以为许多不同类型的DisplayPort应用程序提供更高的分辨率和刷新率,包括显示器、集线器和电视。

由于DP 1.4采用同轴电缆,传输中存在固有的误码。在未压缩视频中使用DP 1.4电缆时的一点错误影响非常有限(1个像素1/60秒),用户不会注意到这一点。然而,当DP传输压缩视频流时,情况就不同了。比特错误对压缩视频流的影响要明显得多,这不是你在使用计算机时想要看到的!因此,DisplayPort标准规定了在DSC激活时强制使用前向纠错(Forward Error Correction, FEC)。

FEC已经使用了很多年,从卫星传输到移动电话。它是一种在有噪声的通信信道上控制数据传输错误的技术。一般的思想是向数据添加额外的信息(冗余或奇偶校验),以检测和纠正错误。DisplayPort指定使用一种称为Reed-Solomon的特定类型的FEC代码,或者更准确地说是RS(254,250)。FEC通过位流中的额外位增加了传输信息的冗余。接收端使用冗余信息来确定哪些位损坏,以及如何纠正它们。

是时候钻研一下古老的数学了!没有FEC, DP 1.4的误码率(BER)为109.误码率是给定位被损坏的概率。在1080p分辨率(1.58 gbps)下,我们预计每1.58秒就会出现一个比特错误,而且非常频繁。使用FEC时,误码率为10- - - - - -18.在同样的分辨率下,我们预计每50年就会出现一点误差!因此,使用FEC可显著降低误码率;它为最终用户确保了无故障的视觉体验,同时使制造商能够利用DSC实现更高的分辨率和刷新率。

带有DisplayPort 1.4的DSC和FEC只是在显示接口上使用视频压缩的一个例子。2017年发布的HDMI 2.1也规定了在使用DSC时使用FEC。VESA DSC可用于HDMI 2.1应用,实现8K60, 8K120,甚至10K120等显示分辨率!DisplayPort 2.0继续进一步提高显示分辨率,允许HDR分辨率高达16K。

Rambus提供经过硅验证的VESA DSC编码器和解码器IP核,以及用于DisplayPort 1.4和HDMI 2.1的Reed-Solomon FEC IP核。ASIL-B就绪的DisplayPort 1.4 FEC IP核也可用于安全关键的汽车应用。

额外的资源

Rambus VESA DSC和FEC IP核



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