DP vs HDMI 谁才是游戏玩家最佳选择?

avatar 2020-09-2922:27:24来源: 太平洋电脑网 1 1,460

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在目前市面上显示器接口中,VGA和DVI已经逐渐退出了历史舞台,Type-C还算是小众,而DP(DisplayPort)与HDMI则成为了主流产品的标配,目前的主流级显卡也是以这两个输出接口为主,而新的问题也随之诞生了:当这两个接口都可以使用的时候,选择哪个会更好?

对于大部分普通的消费者来说,显示器能跟主机正常连接就行,随便哪个接口都无所谓,反正能正常使用,但是对于DIY玩家来说,这个问题就显得非常重要,但是跟显卡和显示器的性能参数相比,这又是一个很容易被忽视的问题。

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尤其是在配备了FreeS、HDR、高分辨率(4K以上)、高刷(144Hz以上)等特性高端显示器中,这两种接口连接同一设备通常都会存在差异,如果不能选择最佳的连接方式,可能会出现各种兼容性问题,导致无法发挥显卡和显示器的最佳表现。

而要知道如何作出适合自己的选择,我们首先得重新认识一下DP与HDMI两种接口。

DP和HDMI的发展历史

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从发展历史来看,HDMI算是前辈,首个标准早在2002年已经问世,目前最新的标准协议版本是HDMI2.1,而DP接口算是后来者,首个标准出现在2006年,目前最新的标准协议版本是DP2.0,这两款接口是视频传输接口全面进入数字时代的标志,之前的DVI接口接口虽然也采用数字信号进行传输,但是不能承载音频和数据流

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而雷电和USB3.*协议的Type-C接口中,它们传输视频信号也是是通过DP协议通道进行数字画面传输的,严格来说也算是DP协议的一种特殊接口形式。雷电2支持DisplayPort 1.2,而雷电3和遵循USB3.1规范的全功能Type-C则支持到最新的DP3.0协议,但是两者在带宽上有区别(雷电为40GB/s、USB3.1为10GB/s),单纯考虑视频传输能力的也存在一定差异,这个我们之后有机会再聊。

经过多年的发展,虽然DP接口和HDMI接口的基本形态几乎没有任何改变,但不同协议版本的接口在传输能力上却存在巨大的差异,因此我们在考虑着两者哪个更适合的情况下,也必须考虑到具体的版本。

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DP和HDMI标准都是向后兼容的,你在十年购买的HDMI1.0线材现在仍可以与最新的RTX30系列显卡搭配使用。但是由于显示器、线材和显卡之间进行连接的木桶效应,最大显示分能力上限只能是两者之间较低的那一方。

这样连接这可能意味着支持144 Hz和HDR的4K游戏显示器搭配RTX3080,最终只能以4K和24Hz的模式下运行,完全无法释放两个硬件的真实能力。这个例子可能比较极端,但是却直接反映了选HDMI还是选DP的关键:能否完美发挥硬件的性能表现。

下面图是历代DP接口和HDMI的相关信息,要避免上述提到的这种尴尬状况,可以在这个表格中快速找到所支持的显示模式。

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这两种接口在每一代接口中最重要的参数就是传输速率和数据速率。在早期的DP和HDMI标注中,数字信号大多使用8b/10b的比特率编码进行传输。在8b/10b编码模式下,意味着每8位数据在实际传输中需要10位的传输带宽,而这些多出来的冗余用来确保信号的完整性,这意味着他们只有80%的理论带宽可以用来传输数据。

而在最新的协议下,DP 2.0采用128b/132b进行传输,编码效率效率提升到97%,而HDMI 2.1则采用16b/18b进行传输,编码效率为88.9%,虽然HDMI上还配备辅助通道来传输其他数据,但是对数据速率的影响并不大,加上同代的DP接口一般都拥有更高的传输速率,所以最新一代DP接口相对HDMI的拥有更高的数据速率,要理解这一点,我们需要更好地l理解传输带宽的意义。

数据传输带宽的意义

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所有采用数字传方式(包括DP,HDMI和DVI接口)进行传输的视频数据都需要一定的数据带带宽,显示屏上的每个像素都拥有红色,绿色和蓝色(RGB)这三个数据点,或者使用亮度,蓝色色度差和红色色度差(YCbCr / YPbPr)三个数据点的形式进行数据传输。

而在输出端,无论显卡内部进行什么运算,最后生成的数据都会转换为用于显示的信号,这些现实信号一般包含一个16位的RGBA信息(其中A是alpha意为透明度信息)。

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目前最常见的标准采用的是24位颜色,这种模式下每个像素点的红色,绿色和蓝色分量数据分别占用8位数据,这个也是我们电脑显示数据中位深度数据的来源。而在HDR和高色深显示器中,为了显示更丰富的颜色数据,每种颜色的数据占用提高到10位数据,这意味着每个像素点采用30位颜色可以带来更出色的显示效果。

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而在部分顶级专业显示器中,位深度甚至提升到12位和16位,不过目前还非常小众,我们普通消费能接触的产品大都是以8bit为主,小部分高色准和HDR显示器为10bit,在这种情况下,显示信号使用的是每像素24位或30位数据,我们将这个数字乘以像素数和屏幕刷新率,就可以快速计算出要实现这种传输画面所需的最小带宽。

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以上面这款显示器为例,要实现3440 * 1440 @ 100 Hz的显示效果所需的带宽:8bit模式下需要的带宽(每秒数据量)为24*3440*1440*100Hz=118886450000bps≈13.8Gbps,而在10bit模式下需要的带宽为为30*3440*1440*100Hz=14860800000bps≈17.3Gbps。

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当线材或输出端接口不能满足该需求时,只能在降低分辨率、降低刷新率和关闭HDR下做选择,以我使用笔记本电脑进行连接的情况下,采用HDMI2.0接口(14.4Gbps)进行连接时可以顺利开启3440*1440@100 Hz模式,但换成用全功能Type-C(USB3.1协议)进行连接时,受接口带宽(10Gbps)限制,只能开启3440*1440@ 60Hz的显示模式

而且在实际应用中,满足这个最低理论传输带宽还不够严谨,实际应用中还需要留有一定冗余,需要通过更加复杂的计算才能确定所需要的带宽,为了可以直观地体现出带宽需求,视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association, VESA)推出了一套直观的参考标准。

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只要将这个表与上文中出现的接口规范带宽进行校对,即可快速确认适用分辨率,如果所需的数据带宽小于标准支持的最大数据速率,这个分辨率和帧率即可正常使用。

需要注意的是,上图所制定的标准是基于未压缩信号,而为了在受限的硬件带宽条件下输出更高分辨率的画面,HDMI和DP接口还加入了对显示串流压缩技术(Display Stream Compression ,简称DSC)的支持,这项技术可以帮助设备更好地克服接口带宽带来的物理限制。DP这边早在1.4版本就加入了对DSC1.2的支持,HDMI这边也在最新的2.1版本中加入了对这一技术的支持。

在8K和60Hz时,基本的8bit模式下,需要49.65 Gbps的数据带宽,当开启10bit的HDR模式时则需要62.06 Gbps的带宽,而当开启8K+120 Hz+10bit HDR时,在无压缩状态下传输需要高达127.75 Gbps的传输带宽,这在目前根本没有接口可以满足这一需求。

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而通过转换为4:2:2或4:2:0 YCgCo并使用增量PCM编码,DSC最高可以提供高达3:1的压缩比,宣称可以提供了“视觉无损”的效果,使用DSC让8K+120Hz+HDR的所需带宽仅为42.58 Gbps,得以在现有的HDMI2.1和DP2.0接口下下实现这种极致的显示效果。

除了传输视频,HDMI和DP还需要预留带宽来传输数字音频数据,目前的标准下,他们当前最多将36.86 Mbps(0.037 Gbps)的带宽音频用于音频,虽然会占用整体带宽,但是整体影响并不大。

通过上面的介绍不难看出,通过简单的分辨率*刷新率*颜色深度的带宽计算方式显然不够全面,因为具体的性能表现还要考虑到时序标准、编码方式和音频占用带宽等因素,虽然占用带宽仍然是越大越好,但是显然不是影响视频信号传输能力的唯一参考标准。

DP与HDMI接口优劣

在目前的主流市场中,DP1.4是目前DisplayPort标准中功能最强大且普遍的版本,虽然DP2.0规范已经在去年(2019年)6月发布,但至今人仍没有支持该接口的消费级显卡和显示器被推出。

而前段时间推出RTX30系列显卡上搭载的仍是DP1.4接口,虽然可用带宽不如同时搭载的HDMI 2.1,但是最高达8K@65Hz的性能表现已经能满足当前的需求。

不过8K显示设备目前主要都是以电视为足,基本也是利用HDMI 2.1接口来实现8K信号传输,而且参考以往DP在电视市场的表现,短期内也不太可能会有使用DP2.0的产品推出,换句话讲,在DP2.0大规模科普之前,DP的极限传输表现暂时都无法与HDMI2.1媲美。

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DP的优势之一是原生支持可变刷新率(VRR),这像技术在DP1.2a后就成为DP标准的一部分,这也是FreeSync技术(兼容G-Sync)近年来大规模普及的基础,要使用这一技术就必须使用DP接口。

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此外,由于加入了固定卡扣开关,DP接口和线材的稳定性都要优于HDMI,像HDMI那种不小心拉扯就会把“断头”的风险几乎不存在。

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而且DP还可以通过多流传输(MST)将多个屏幕连接到单个端口,部分显示器还支持基于该技术的DP串联功能(显示器间通过DP接口直连),在拓展性上会更加出色。

由于HDMI需要认证的标准协议,而DP则是一项开放的标准协议,许多显示技术上的创新(例如DSC,G-Sync和FreeSync)都会优先出现在DP上,之后才会慢慢出现在HDMI上的重要原因。

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而DP线缆上还有一个限制它使用场景的关键参数:它的最大长度在目前标准下被限制在3m以内,这个因素导致它不太可能应用在家庭影院、长距离传输信号等应用场景,99%的情况下它只能用在台式主机和显示器之间,这也间接限制了这种接口在电视和投影仪等设备上的应用。

在最重要的传输带宽上,由于DP协议拥有后发优势,HDMI在同期的带宽表现上一直稍逊于DP,HDMI2.1这次抢先面市算是扳回了一城。虽然一直在纸面参数上一直“落后”,但是在非极高分辨率+刷新率运行的情况下,目前最主流的DP1.4和HDMI2.0其实不会有可感知的区别。

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自2013年HDMI 2.0发布以来,HDMI接口已经可以在8bit颜色的情况下实现4K@60 Hz传输效果,并且4:2:0 YCbCr输出模式下实现最高8K@30Hz的显示效果,不过会存在边缘看起来模糊。

而对于可变刷新率技术的缺失,HDMI从2.0b开始也通过AMD的扩展芯片添加对FreeSync和G-Sync技术的支持,而且在HDMI 2.1协议中把该技术列入到新标准当中。

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到目前为止,只有部分英伟达的RTX20系列和最新的RTX30系列显卡会支持HDMI2.1接口(部分非公显卡只配备了HDMI2.0接口),而且大部分显示器配备的仍为HDMI2.0接口。因此在考虑功能全面性的情况下,使用台式机连接显示器是,目前最佳的使用方式仍会是DP。

虽然在理论性能上长期不占优势,但是HDMI规范拥有极高的普及度和兼容性,在2004年标准刚推出时,已经有数百万台带有HDMI的设备出货,而来到2020年,带HDMI的设备更是随处可见,主流的现实设备都会配备该接口。

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虽然显卡上尚未有支持完整规格HDMI2.1接口的产品,但是在电视、蓝光播放器、家庭影院等消费级设备上率先发售了大量HDMI 2.1设备,普及前景和通用性短期内仍会比DP更强。

HDMI在实用性上相对DP的最大优势,就是最长可达15m的线缆长度,足足是DP线缆的五倍。这个特性对于使用台式电脑连接显示器的玩家,但对于家庭影院等需要长距离连接场景却非常重要,让这种线缆拥有更丰富的应用场景。

DP与HDMI:游戏玩家怎么选

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我们已经介绍了DisplayPort和HDMI的技术参数,大家对这两种传输协议都有了充分的了解,那么回到最初的问题吗,但是哪一种连接方式在实际上更适合游戏玩家?

其中一些取决于您已经拥有或打算购买的硬件。这两种标准协议都能够提供出色的游戏体验,但是如果您想获得出色的游戏体验,在目前市场上可以购买的产品中,HDMI 2.1>DP 1.4>DP 1.3>HDMI 2.0,而目前已发布的协议中,DP 2.0的理论性能应该最为出色,但是该协议的普及前景尚不明朗。

在一些高刷+高分辨率的应用场景下,游戏玩家需要根据自己的平台进行选择。

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对于使用N卡的游戏玩家来说,目前最佳的方案仍是是使用DP 1.4接口连接到配备G-Sync功能的显示器,只有在连接电视使用时全新的HDMI才有实用意义,因为目前通过HDMI 2.1兼容G-Sync的显示器只有电视,而在普通显示器上,使用DP才可以完整发挥N卡的特性。

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而A卡游戏玩家的选择则比较宽松,因为目前带FreeSync功能的显示器可以通过HDMI接口来开启,因此A卡在搭配DP 1.4和HDMI 2.0使用时在功能实用性上没有太大区别。不过DP仍然会是PC显示器的首选标准,因为许多HDMI FreeSync显示器只能在较低的分辨率或刷新率下运作,在144Hz以上的产品较少。

如果你已经拥有一台刷新率在144hz以下,不支持G-Sync或FreeSync功能,并且显示器同时支持HDMI和DP输入的时候,而且显卡也同时也配备这两者接口的情况下,这个连接方式的选择就显得没那么重要了。

2560 * 1440(1440P)@144 Hz的分辨率和8bit色深的情况下,DP1.2和HDMI 2.0以上的协议都可以正常运作,低于此值的任何一种连接类型都将正常工作,日常使用上这两种接口的确没有实际区别(理论能传输的信号一致)。

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在台式机搭配显示器的使用场景中,DP接口显然是最佳选择,能完整地发挥输出端的性能,因此目前的显卡都会配备更多的DP接口,全新的RTX 30系列显卡虽然支持HDMI 2.1接口,但普遍只会配备两个以内。

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而在将主机连接到电视、投影仪等大屏幕使用场景中,HDMI在很长一段时间内仍是最佳选择,因为它拥有更长的传输距离,布线也更加方便,最重要的是HDMI拥有远超DP接口的设备兼容性,目前屏幕在50寸以上的设备极少会配备DP接口,未来很长一段时间里HDMI仍然是首选接口。

最终,尽管DP具有规范上的优势,但是HDMI出色的兼容性和便捷性可以帮助它拥有更丰富的应用场景,而且这两个标准在许多领域和技术上都重叠。

负责制定DisplayPort标准的VESA组织主要考虑的是PC领域的应用场景,而由消费电子联盟制定HDMI协议,肯定会优先考虑电视、投影仪等消费级设备,他们的关注点不同最终也导致这两种协议拥有细分的不同应用场景。

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要高分高手高色域和全面功能体验就用DP、需要大屏强兼容性就使用HDMI,发烧游戏用户们根据使用场景选择即可,而对于90%以上的普通用户来说,影响显示效果的瓶颈可能在显卡和显示器上,不用过于纠结这两者之间的选择。

weinxin
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    • 哈哈哈01 哈哈哈01 Google Chrome 87.0.4259.3 Windows 10 x64 Edition

      说得很详细,我想要DP。