DisplayPort

デジタルRGB/DisplayPort

DPはピクセルクロックとは関係無い、162/270/540MHzの三種の基本クロックの10倍の頻度で動作する4組（レーン）の信号線を用いる。最大ビットレートは540M*4*10で21.6Gbpsになるが、TMDSと同様に10bitの内2bitはパリティとして使われるので、映像データの伝送として使えるのは最大17.28Gbps。
　4レーン全てが常時稼働しているわけではなく、実現したい画面モードやMultiStream出力、受け側到達時の信号品質、DPレシーバの仕様等に応じて、三種のクロックと有効レーン数が選択されうる。

基本クロック・レーン数と画面モードの例（概算）

	1 Lane	2 Lanes	4 Lanes
162MHz ReducedBitRate	800*600＠60Hz-24bpp	1280*1024＠60Hz-24bpp	1920*1200＠60Hz-24bpp
270MHz HighBitRate	1024*768＠60Hz-24bpp	1920*1200＠60Hz-24bpp	2560*2048＠60Hz-24bpp 2560*1600＠60Hz-30bpp
540MHz HighBitRate2	1920*1200＠60Hz-24bpp	2560*1600＠60Hz-30bpp	4096*2160＠60Hz-24bpp 2560*1600＠120Hz-30bpp

DP初登場時は、デュアルリンクDVIと同等の機能しかサポートしないディスプレイ製品ばかりだったので、さして注目されなかったが、AMDがRadeonHD5kシリーズにおいて「DP出力を使った場合のみ三画面以上の同時出力をサポートする」としたおかげで注目を浴び、自作ユーザーを中心にそこそこ普及するようになった。

だがホットプラグ周りの仕様が厳格で？、映像出力の出しっぱなしができず、ディスプレイ側の入力切り替えや電源ON/OFF等をきっかけとしてデスクトップ設定をやり直さなくてはならない状況に陥ることが多く、三画面以上のマルチディスプレイユーザー間では、使い勝手の評価は芳しくない。

しかし出し側一、受け側不特定複数のMultiStream接続を想定するなら、ディスプレイ切断後に出力が切れるのはむしろ合理的で、このDPの使い勝手の悪さは、デスクトップ状態を明示的に管理できないOSの責任だろう。

こちらは、Radeon-ControlCenterでのデスクトッププリセット機能。その時のデスクトップ配置を保存し、任意のホットキーでロードできます。DPを使うシステムでは、こういったデスクトッププロファイル管理機能のあるソフトを導入しないと運用が面倒。

DP対応開始時期

年	AMD	Intel	nVIDIA	他
2013		DP1.2? /Haswell
2012			DP1.2 /Kepler	Dell・U2913WMでのDPデイジーチェーン
2011
2010	DP1.2 HD6kSeries/NorthernIslands
2009		DP1.1 Intel5Series/Ibexpeak	DP1.1 GF200Series/Tesla	DP1.2策定・HBR2による帯域倍増
2008	DP1.1 HD4kSeries/R7xx	DP1.1? /Eaglelake	DP1.1 GF9600/G94	DP1.1a策定
2007	DP1.1 780G/RS780			DP1.1策定
2006				DP1.0策定

あまり知られていない能力として、AUXチャネルを利用したUSB伝送がある。まだ実装したメーカーは無いようだけど。

出し側としてありうる端子

DisplayPort

形状はHDMIに似ているが、凹んでいる角が一つだけなのと、抜け防止ノッチが付いている。

MiniDisplayPort

モバイル向け小型化版。もうレギュラーサイズDP廃止して、Miniに統一したほうがいいんじゃないですかね。

Thunderbolt

端子形状はMiniDisplayportと同じ。映像出力だけにしか使わないなら、DPと同じと考えていい。現状のTHコントローラチップはDP信号を直接生成する能力は持っていないので、THの映像出力仕様は、チップセットなりGPUなりのDP出力元に準じる。

受け側としてありうる端子

DisplayPort

MiniDisplayPort

DisplayPort関連用語

今年8月にVESAから、DisplayPort Marketing Guidelinesという、DP関連デバイス製造/販売業者に対して、消費者にDP製品をどう広報したら良いか、という事を説明するガイドラインが発表されました。そのなかでいくつか目新しい用語が出ていたので、簡単に紹介しておきます。

Dual-Mode Source Device

DP端子からTMDSの信号形式を出力できる出し側デバイス(ビデオカード等)。AMDは、Llano/Trinityの関連資料内でDual-Mode対応を表記している。対義語はNative DisplayPort Source Deviceになるのかな？

VESAの定義するDP正規ロゴ。Dual-Mode対応の出し側デバイスはどっちのロゴも使って良いとされている。しかし実際これら正規DPロゴを、製品やWebページに表記しているPCパーツメーカーはあまり無い。VESAはわかりやすい接続図用意してくれているのだが・・・。

なお、Dual-ModeにはType1とType2があり、前者はTMDS165MHzまで、後者は300MHzまでの出力に対応していることを示す。後者のタイプのアダプタ製品流通はまだ先。

通常時とDual-Mode時の、出し側DPピン割り当て比較

Native DP	Pin Num	Dual-Mode DP
		for DVI		for HDMI
Lane0+	1		TMDS Clock+
Gnd	2		Gnd
Lane0-	3		TMDS Clock-
Lane1+	4	Blue	TMDS Data0+	Cb, Audio
Gnd	5		Gnd
Lane1-	6		TMDS Data0-
Lane2+	7	Green	TMDS Data1+	Y, Audio
Gnd	8		Gnd
Lane2-	9		TMDS Data1-
Lane3+	10	Red, H/V Sync	TMDS Data2+	Cr, H/V Sync
Gnd	11		Gnd
Lane3-	12		TMDS Data2-
Gnd	13	Cable Adapter Detect	Config1	Cable Adapter Detect
Gnd	14	No Connect	Config2	CEC
Aux+	15		DDC Clock
Gnd	16		Gnd
Aux-	17		DDC Data
Hot Plug Detect	18		Hot Plug Detect
Power Return	19
Power (3.3V/0.5A)	20		Power

Dual-Mode Cable Adapter

LevelShifter入りのDP変換アダプタ。このブログではパッシブアダプタと呼んできたもの。これ系のアダプタ製品は、上画像右側のDual-Mode DisplayPortロゴを使うことが推奨されている。Parade等が、既にTypes2のLevelShifterを発表済み。

Active Protocol Converter Adapter

DPの信号形式から、TMDSまたはVGA信号形式のへの変換を行うアダプタ。このブログではアクティブアダプタと呼んできたもの。Dual-Mode/Native両方のDP端子で使える。日本国内では、Sapphire/XFX/玄人志向がアクティブタイプと明示して、DP to SL-DVI/HDMIアダプタ製品を取り扱っている。

パッシブアダプタ同様に、次世代製品の準備も進んでおり、DP1.2-HBR2 to HDMI-TMDS297MHzコンバータチップを、STMicroが発表済み。実際のアダプタ製品としてはBizLinkがサンプル提供段階にある。
　to VGAコンバータはRAMDAC250MHz前後のチップばかりの模様。LCD全盛時代にアナログ伝送で、WUXGAより上の出力対応してもしゃーなしってところか。

なお変わり種として、デュアルリンクDVI to DPのコンバータもある。基本的にはMacユーザー向け（最近のApple製ディスプレイはDP受けしかできない）だが。

DisplayPort Active Cable

信号調整チップを入れ込み、銅線ケーブルで長距離（数十メートル級？）の伝送を可能にしたもの。HDMIでも似たようなケーブル製品がある。VESAがアクティブアダプタという言葉を使わずに、プロトコルコンバータと呼んでいるのは、これとの違いを明示するためと思われます。

VESAはガイドラインの中で、Dual-Modeアダプタなのかプロトコルコンバータなのかを明示するよう求めています。エ○コムとかサ○ワとか、リセラー企業さんたち頼んますよマヂで！

TMDS系 DVI・HDMI

TMDS系インターフェイスは、ピクセルクロック伝送用一組と、その10倍の頻度で動作するデータ伝送用三組の信号線を用いる。データ伝送一組では1クロックあたり10bitの伝送が可能ということになるが、10bitのうち2bitはパリティとして使われるので、三組で実際に伝送できるデータは1クロックあたり24bit。RGB各色8bitであれば、1クロックで1ピクセル分の伝送ができる。（各色10bitなら1.25倍、12bitなら1.5倍、16bitなら2倍のTMDSクロックが必要。）

デジタルRGB/TMDSシングルリンクDVI

データ伝送はTMDSを基本とし、DDC/EDIDでディスプレイ情報の取得と、ホットプラグを可能にしたもの。TMDSクロック上限は165MHz。1999年DVI1.0策定当時の技術では、それ以上クロックを上げるのが難しかったらしい。

2000年あたりからDVI出力機能のGPU統合が始まり、2002年にはMatrox、ATi、nVIDIAの三社が最低一系統のDVIを実装するに至った。しかし、LCDパネルがSXGA→UXGAと高解像度化・・・より高クロックな伝送が要求されるに従って、各社内蔵DVI出力の品質のばらつきが指摘されるように。(ちと長いけど参考に→Tom's hardware ExtremeTech AnandTech)
　対応策として各社は、グラフィックスドライバ側でDVIの出力解像度を制限したり、ビデオカード基板上により高品質な外部トランスミッタを載せる等の処置を取った。

RadeonX800（製品名失念）の基板上に実装されていたSiI1162。R420はRAMDAC二系統、TMDSトランスミッタ一系統を内蔵。セカンダリDVI出力には、このような外部チップを用いた。

またこの時期、VESAにより非CRTを前提としたモニタタイミングの見直しが行われている。

「今までは、CRTの電子ビーム移動待ち時間を含めてピクセルクロック計算してたけど、LCDなら電子ビーム使わないから、帰線期間もっと短くできるよね」ってことで、タイミング規格CVTにReduced Blankingが含まれることに。
　これによって、DVI1.0策定時点のモニタタイミング規格では、デュアルリンクが必要だったWUXGA＠60Hzの、シングルリンクでの利用が標準化された。

帰線期間削減はDVI1.0規格の中で既に言及されており、CVT-RB策定前から各社適当にReduced Blankingを適用していたようではある。これは、Asus V9520 VideoSuiteのDVI-UXGA出力時のビデオタイミング。左側が基板上のSiI162トランスミッタ、右側がNV34内蔵トランスミッタのもの。ActivePixelsは変わらないものの、水平同期信号のFrontPorch/SyncWidth/BackPorchは大きく異なる。

結局のところ、主要GPUベンダーの内蔵トランスミッタがUXGA/WUXGAを出力するに十分な品質を得るようになるのは2004年以降。Apple等はUXGA/WUXGAを60Hz-24bppで出力可能なDVIを、便宜上フルシングルリンクと呼んだ。

シングルリンクDVI出力機能内蔵開始時期とフルシングルリンク対応時期

年	AMD(ATi)	Intel	Matrox	nVIDIA	他
2008		フルシングルリンク・以降最低一系統のHDCP対応 G45/Eaglelake		以降最低一系統のHDCP対応 GF9Series/G9x
2007	以降最低一系統のHDCP対応 HD3k/R6xx
2006	X1950XTX等ハイエンドからシングルリンクHDCP対応開始
2005				ハイエンドからHDCP対応開始 GF7Series/G7x
2004				フルシングルリンク GF6Series/NV4x
2003			外部チップによる？フルシングルリンク P650/ParheliaLX	UXGAまで GFFXSeries/NV3x	SiliconImage・シングルリンク225MHzトランスミッタ発表　VESA・CVT Reduced Blankingの標準化
2002				SXGAまで? GF4Ti,MX Series /NV2x, NV1x	Apple・CinemaDisplayHD(WUXGA)ディスプレイ登場
2001	フルシングルリンク？ RadeonVE/RV100
2000			SXGAまで G450	SXGA未満？ GF2GTS /NV15	SiliconImage・HDCP対応PanelLinkトランスミッタ発表
1999					DVI1.0策定　SiliconImage・165MHzDVIレシーバ発表
1998					SiliconImage・112MHzDVIレシーバ発表

DVI規格は1999年以来更新されておらず、現在に至るまでシングルリンク165MHzの上限は変わっていない。

出し側としてありうる端子

DVI-I/D

最近ではDVI/HDMI受け側回路の1チップ化が進んでいるおかげか、DVI端子受けで音声が出せるディスプレイ製品もあるようで。

HDMI

HDMIプラグケーブルにネジやノッチなどの装置に固定する仕組みが無いのは、子どもがケーブルに足を引っかけてもすぐに抜けるように、との配慮からきているらしい。

MiniHDMI

HDMI端子のモバイル向け小型化版。GeForce400シリーズ以降で採用された。1スロットビデオカードでDVI*2+HDMIの端子構成だと、プラグが物理的に干渉して差し込めないのでな。
　なお似た名前でMicroHDMIがあるが、それはMiniよりもっと小型な端子で、スマートフォンやタブレット系製品の出し側端子として用いられている。

DisplayPort

パッシブアダプタでDP to DVI/HDMI接続可能な製品にはDP++ロゴを付けるべきなのだが、ロゴ表示が全然普及していないのが現状。AMDやnVIDIAは最初からデュアルモード対応済み？　

DMS-59

高密度型DVI端子。通常のDVI端子一つ分の面積で、DVI-I二つ分の役割を果たす。LowProfile等ハーフハイトの1スロットカードでは、DVI端子を二つ並べることができないので開発されたもの。QuadroやFireGLなど、主に業務用カード系で採用されていた。なお、デュアルリンクDVI出力には対応しない。

受け側としてありうる端子

DVI-I/D

UXGAパネル時代までは、DVI-I端子を採用するディスプレイ製品も普通にあったが、近年ではDVI-DとD-Subに端子を別けて実装するディスプレイ製品が多い。

HDMI

POST時はともかく、正規(標準VGAドライバ等の汎用ドライバではなく)のディスプレイドライバをインストールした後なら、出し側HDMI端子→受け側DVI端子でも、特に問題なく映せるはずだが・・・。

デジタルRGB/TMDSデュアルリンクDVI

「クロックを上げられないなら信号線を増やせばいいじゃない。」ということでデータ信号線を倍にする(シングルリンクTMDSトランスミッタをペアで用いる)ことで帯域を倍にしたもの。DVI1.0策定当時はDVI受けのCRTディスプレイを想定していたようだが、一般に普及するようになったのは、WQXGAパネルを使ったLCD製品が登場した2004年以降。

WQXGAやWQHDそしてFullHD＠120Hzなどが、デュアルリンク接続を必要とする画面モードになる。

デュアルリンクDVIとしての動作が期待できるのは、出し側/ケーブル/受け側ともデュアルリンク対応の場合で、いずれかがシングルリンクの場合、シングルリンクDVIの範囲内で動作する。

デュアルリンクDVI対応開始時期

年	AMD(ATi)	nVIDIA	他
2008		GF9x00Series /G9x　以降最低一系統対応・HDCPのデュアルリンク対応
2007	HD3kSeries /R6xx　以降最低一系統対応・HDCPのデュアルリンク対応？
2006
2005
2004	X850XT /R480　ハイエンド品から対応開始	GF6800Ultra/NV48　ハイエンド品から対応開始	Apple・CinemaHD Display(WQXGA)登場

Intelは今のところデュアルリンクDVI対応は行っていない。

出し側としてありうる端子

DVI-I/D

レセプタクル側においては、デュアルリンク/シングルリンクとも端子の見た目は同じ。ピン数が異なるのはケーブル(プラグ)側端子だ。

メーカーがそれと明示していない場合、出し側DVI端子がデュアルリンク対応なのかどうかは、実際にデュアルリンクケーブルを接続して起動してみないと分からない。今からでも遅くないから、DVI端子のデュアルリンク/シングルリンク色分けを標準化して欲しいところ。

受け側としてありうる端子

DVI-D

デュアルリンク接続を必要とする、WQXGA/WQHDクラスのLCD製品が、DVI-I端子をレセプタクルとして用いることはまず無い。

デジタル色差/TMDSシングルリンクHDMI

2002年バージョン1.0が策定された、DVIの上位規格インターフェイス。
　映像と音声をケーブル一本で送れる/HDCPという伝送データのコピー保護機能を実装できる、これらの点が評価され、最初は家庭用TV等家電系を中心に採用。PCに採用されたのは、RGBフォーマットが採り入れられたVer1.2から。2006年頃から徐々に独自にHDMI端子を実装したビデオカード製品が現れ始め、製品族として対応が始まったのは2007年のRadeonHD2kシリーズが最初。
　自作PC板でも2005-6年あたりは、PCでHDMIなんて流行るわけねーよ、と冷ややかな雰囲気だったが、HDMIがPS3に採用されて以降、PC向けとして販売されるディスプレイにもHDMI端子採用製品が増加。2009年のアナログ色差（S端子）出力廃止により、DVIに次ぐディスプレイインターフェイスの地位を確立した。

HDMI関連の流れ

年	AMD(ATi)	Intel	nVIDIA	他
2012	HDMIビットレート3Gbpsを明示 /SouthernIslands		HDMIビットレート3Gbpsを明示 /Kepler	3840*2160　TV発売
2011	HDMI1.4a-TMDS225MHz /Llano			SiliconImage・TMDS300MHzポートプロセッサ発表 AnalogDevices・TMDS297MHzレシーバ発表
2010				HDMI1.4a策定
2009				HDMI1.4策定
2008	HDMI1.3b /RS780	HDMI1.3 /Eaglelake	HDMI1.3a /GT21x	HDMI1.3c策定　SiliconImage・225MHzHDMI-PHYチップ
2007
2006				HDMI1.3a策定・シングルリンクで165MHz以上のTMDSクロック　Sony・PS3発売
2005				HDMI1.2a策定・PC系との互換性
2004				HDMI1.1策定　フルハイビジョン(1080p)TV登場
2003
2002				HDMI1.0策定

本来ならそれぞれのGPU世代別にHDMIで使える機能を列挙したかったんですけど・・・。ディスクリートGPUの詳細資料がないので、GPUベンダーの列内がスカスカに。しかたないね！

現状、GPUベンダー達がサポートしていないHDMIの諸機能

名称	採用Ver	概要と具体例
Consumer Electronics Control	1.0	HDMIで接続された相手機器の操作。　（海外ではPCのHDMI出力にCEC信号を付加できる機器が売っているみたいね。　ちなみにHDMI19ピンプラグとSL-DVI18ピンプラグ、一本足りないピンはこのCEC用ピン。）
HDMI Ethernet Channel	1.4	最大100MbpsでのLAN通信。　録画機能付きTVとビデオレコーダ間の録画データ転送、HDMI機器間のネット接続共有など。
Audio Return Channel	1.4	音声データの双方向通信。　レコーダ　→　AVアンプ　→　TV　の様な接続形態においてTV側で受信した放送音声をAVアンプで再生する場合など。

出し側としてありうる端子

DVI-I/D

SouthernIslands/Keplerクラスは、もうDVI端子出しでもHDMI端子出しでも（シングルリンク165MHzの範囲でなら）できることは一緒と考えていいんじゃないでしょうかね。音声もHDCPも、D-Sub以外全端子有効みたいだし。

HDMI

nVIDIAコンパネでのフォーマット選択。HDMI端子受けなら、RGBか色差かのフォーマット選択ができるはずだ。

こちらはRadeonのフォーマット選択。これもHDMI端子受けでなければ設定項目は出てこない。

MiniHDMI

to HDMIの変換アダプタを別途購入しなければいけない場合は、隣のプラグケーブルとのクリアランスに注意しよう。ビデオカード以外を前提としてデザインされた変換アダプタ製品には、そういった面が全く考慮されていないものもある。

DisplayPort

受け側としてありうる端子

HDMI

家庭用TVの一部には、色差フォーマット固定な製品もあるとか。

SiliconImage、TexasInstruments、AnalogDevices等の提供しているHDMIトランスミッタ/レシーバのスペックを見ていくと、明示しているTMDSクロックはだいたい以下の四つ。参考までに、そのクロックで対応しうる画面モードを挙げておきます。

TMDSクロックとHDMIの画面モード例

MHz	画面モード	注釈
～80	1366*768＠60Hz-24bpp 1920*1080＠30Hz-24bpp	HDMI登場初期、DVD-Video時代の家電系機器。Standard HDMIケーブル(想定～74.25MHz)で対応できる範囲。フルでないハイビジョン。
～165	1920*1080＠60Hz-24bpp 1920*1080＠30Hz-48bpp	一般的な1080pフルハイビジョンTV。HighSpeed HDMIケーブル(想定～340MHz)が必要な範囲。視差立体視/DeepColorも、1080iまたは720p解像度ならこのクロックの範囲内で可能。HDMI1.3/1.4だからといって、必ずしも165MHz以上のTMDSクロックで駆動してるわけじゃーない。
～225	4096*2160＠24Hz-24bpp 3840*2160＠25Hz-24bpp 1920*1080＠60Hz-36bpp	HDMI1.4策定時に追加された画面モード。4k入力はともかく、FullHD＠60HzにおいてDeepColorサポートしてる家庭用TVってどれだけあるんでしょうか。
～300	4096*2160＠30Hz-24bpp 1920*1080＠60Hz-48bpp 1920*1080＠120Hz-24bpp	ここ1-2年で実用の目処がついたらしいシングルリンク300MHz駆動。氾濫しているバルクHDMIケーブルは、このクロック駆動に堪えられるのだろうか。

アナログRGB/VGA

アナログRGB/VGA

1980年代後半から、RAMDACクロックの向上、実装VRAM量/VRAMクロックの増加と共に、画面モードの拡張を続けてきたインターフェイス。RAMDACはRGBそれぞれに一つずつ計三つのDACで構成され、1クロックで1ピクセル分のデータを伝送できる。（8bitDACなら、電圧を256段階で調節して、RGBそれぞれの色の値を伝えていることになる）

メインのRGBデータを送る信号線の他に、水平同期信号線と垂直同期信号線があり、これらはそれぞれ一ライン分の/全ラインのRGBデータ伝送の区切りを、電圧の変化によってディスプレイに知らせている。VGAの場合、受け側に到達した時点で2V以上あれば+、0.8V以下であれば-と判定されるが、+-どっちがRGBデータ伝送の区切りを示しているのかは、ハードウェア構造の都合に依り異なる。これが同期極性と呼ばれるものだ。

メジャーベンダーがGPUに内蔵するRAMDACクロックは400MHz（2048*1536＠85Hzの出力が可能な値。GTFでピクセルクロック388MHz）で進化が止まっている。2014-15年にかけて廃止予定。

モニタタイミング規格で要求されるピクセルクロックを、RAMDACクロックが上回るのなら、その画面モードが利用可能だ。

ビデオカードの性能と言えば、今では3D描画性能がまず第一に注目されるが、2000年前後まではどれだけ多くの画面モードに対応できるかが製品のアピールポイントになりえた。

主要GPUベンダーの内蔵RAMDAC400MHz到達時期

年	ベンダ	製品族名
2001	AMD(ATi)	Radeon8500 /R200
2002	Matrox	Parheria
2003	nVIDIA	GeForceFXシリーズ /NV3x(NV34除く)系
2005	Intel	945G /Lakeport系 (これ以降の製品族では350MHz前後)

出し側としてありうる端子

(ミニ)D-Sub15

1987年Video Graphics Array規格の登場以来、使われ続けている端子。そのままVGA端子と呼ぶ場合の方が多いかもしれない。昔は太く(抵抗が少なく)て堅い(断線しにくい)ケーブルが良いとされていたが、現在ではノートPC等のモバイル機器が主流になっていることもあって、取り回し重視の細くて柔らかいケーブルがウケているようだ。

DVI-I

アナログRGB/DVI共用端子。アナログRGB出力ができないのに、この端子を採用する製品も多々ある。基本的には、一つのDVI-I端子からはアナログRGB/DVIいずれかしか出力できないが、Matrox系など一部には、二股分岐ケーブルを用いることで、アナログRGBとDVIの二系統同時出力を可能とした製品もあった。

受け側としてありうる端子

(ミニ)D-Sub15

DVI-I

UXGAパネル時代までは、レセプタクルとしてこの端子を採用するディスプレイ製品も普通にあったが、近年ではDVI-DとD-Subに端子を別けて実装するディスプレイ製品が多い。

BNC5

D-Subより伝送品質が良いとされ、高価格帯のCRTディスプレイを中心に採用されていた端子。DVIの普及と共に一般市場から消えていった。
　D-Subと違ってDDC用の信号線を持たないため、ディスプレイの自動認識が出来ず、グラフィックスドライバの仕様によっては、高解像度設定にディスプレイ定義ファイル（拡張子inf）のインストールが必要。