带宽可以简单理解为传输的数据量大小,大小为(位/秒)。
假设传输的是数字信号(下文所说的都为数字信号),这个数据量包括画面、声音、其他(HDR、Sync)、还有些附加协议
显示器视频带宽计算公式 = 分辨率 x 色深 x 3 x 刷新率 (单位:Gib/s)
- 分辨率:一幅画面像素点个数
- 色深:每种颜色信息。8bit就是8位二进制代码,10bit就是10位二进制代码
- 3:RGB三种子像素
- 刷新率: 一秒刷新多少张画面
举例:
1080p 60Hz 8bit = 1920 x 1080 x 8 x 3 x 60= 2,985,984,000 约等于2.99Gib,也就是视频传输带宽为 2.99Gib/S
2k 144Hz 8bit = 2560 x 1440 x 8 x 3 x 144 = 12,740,198,400Gib 约等于12.74Gib,也就是视频传输带宽为 12.74Gib/S
4k 60Hz 8bit = 3840 x 2160 x 8 x 3 x 60= 11,943,936,000Gib 约等于11.94Gib,也就是视频传输带宽为 11.94Gib/S
显示器在显示的过程基本都是逐行扫描:
从左上角到右下角一个像素一个像素的扫描,扫描一行换下一行,速度极快。当一幅画面扫描完时,才算一帧的完成。
为了避免信号干扰,显示器在显示时为了对齐与时钟同步(CVT协调视频时间),会额外扫描一部分,这一部分也会占用带宽。
也就是显示器的边框部分,实际上显卡也渲染了这部分像素,只不过没显示罢了
而为了对齐与时钟同步的这部分带宽,不同的分辨率、刷新率的显示器不一样
因此总的视频带宽计算需要参考VESA官网提供的《cvt参数计算表与显示带宽接口相容性资料》完成计算:
填入分辨率与刷新率后,得到Pixel Clock(像素时钟),再乘色深,再乘3,就是加上CVT(时钟同步)后真正的视频带宽
1080p 60Hz 8bit真正带宽为:0.133187 x 8 x 3 = 3.196488 Gib/s
2k 144Hz 8bit 真正带宽为:0.586000 x 8 x 3 = 14.064 Gib/s
4k 60Hz 8bit真正带宽为:0.522092 x 8 x 3 = 12.530208 Gib/s
常见的显示器带宽表:
注:HDMI与DP只是两种不同的视频规格,应用场景不同:DP常见于显示器,HDMI常见于电视。
2019年以后的显卡基本是3 个 DP + 1个 HDMI接口
- HDMI标准
显卡输出图像信号经过TMDS芯片转换后,逐行扫描传输到显示器中。设计主要参与者是电视厂商(常见于电视接口)
- DP标准
显卡输出的图像信号打包成一个个小小的数据包,直接传输到显示器。数据包不仅可以放入视频信号,也可以放入其他视频信号。可以在不改变接口线材的情况下,拓展新功能。设计主要参与者是电脑显示器厂商(常见于显卡与电脑显示器接口)
DP标准为了保证数据的准确性,采用8b:10b的编码格式,也就是20%的带宽用于数据校验(图中带宽已乘80%,为实际带宽)
- DSC(显示流压缩技术)
DP1.4协议未更新前,DP1.3带宽不足,无法无损带动4k144,需要双DP线(不能显示HDR,且有很多莫名其妙的bug)或色度抽样(色彩信息有损失的压缩)。为此,DP1.4协议更新DSC技术:在显卡端将数据以极快的速度进行压缩打包,传输到显示器后再以极快的速度解压,这样就解决了带宽不足的需求。打包 + 传输 + 解压速度极快,延迟极低;打包解压确实会损失一部分数据,但实际观感并不影响
VESA官网描述:一种视觉无损的降低带宽技术
- 4:2:2或4:2:0色度抽样
将亮度信息与色彩信息分开,利用人眼对亮度敏感,对色彩不敏感的特点,保持亮度不变,压缩色彩信息,来达到降低带宽的目的
(详见之前博客:此处点击链接:像素格式(色彩采样))是画面色彩信息有损失的压缩,但能显著降低视频带宽
注意事项:
1.HDMI与DP向下兼容,DP1.4的线材也可适用于DP1.2的显示器上,HDMI同理
2.开启HDR或者色彩抖动技术,带宽需求会增加
3.DP1.4与DP1.3带宽相同,但DP1.4支持DSC技术(视觉无损降低带宽技术)
依据带宽表,可以轻易看出:
这也就是为什么2k144以下的显示器基本是DP1.2居多,因为带宽已经够用;而4k144以上要想画面不压缩,就必须上HDMI2.1或是DP1.4(DSC);8K电视用的是HDMI2.1(带宽需求)
参考文案:b站@硬件茶谈、VESA官网、百度图片
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