DisplayPort界面對于兼容性測試問(wèn)題的研究

前言

在模擬的時(shí)代，由于多年不變的規格和較為單純的設備連結，以及使用者對影像質(zhì)量要求不高等因素，較單純的環(huán)境使得傳統家電的廠(chǎng)商在兼容性的要求上遠不如IT的業(yè)者。然而，當消費性影音隨著(zhù)整個(gè)大環(huán)境的演變進(jìn)入了數字時(shí)代后，對于家電產(chǎn)品的兼容性需求便需隨著(zhù)產(chǎn)品的多樣化而增加。

HDMI 是第一個(gè)統一整個(gè)影音市場(chǎng)的數字界面，過(guò)去幾年來(lái)攻城略地的幾乎廣被所有的廠(chǎng)商所采用，但由于在兼容性的配套上并沒(méi)有完善的處理，造成了在市場(chǎng)上采用HDMI的產(chǎn)品在兼容性上有著(zhù)質(zhì)量不一的情形，而此兼容性的問(wèn)題便為我們所要討論主題的開(kāi)端。

圖一 HDMI 曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的兼容性問(wèn)題
由左至右:屏幕雪花、錯誤訊息、訊號偵測錯誤…

不兼容的兼容性

DisplayPort！這個(gè)相信大家都耳熟能詳的一個(gè)全新的界面。是在2005年8月16日由VESA（Video Electronics Standards Association）協(xié)會(huì )提出的一套全新的數字視訊接口，雖說(shuō)其主要目的是用來(lái)取代DVI而成為PC的共通界面，不管是在內部Chips to Chipsor外部Box to Box 用內外通吃的方法整合在其規格書(shū)內。但是另一個(gè)可能的背后的目的，應該也是一些不堪HDMI權利金的廠(chǎng)商們想出來(lái)的解決方案，用來(lái)取代HDMI以節省成本。

要取代一個(gè)已經(jīng)普及的界面，不是一件容易的事，VESA很清楚的了解到目前市場(chǎng)上沒(méi)有太多的DisplayPort產(chǎn)品這一點(diǎn)，所以首重的工作是要能兼容于HDMI / DVI。并針對了這一點(diǎn)提出了“DisplayPort Interoperability Guideline”的規范書(shū)來(lái)協(xié)助廠(chǎng)商設計出相關(guān)的產(chǎn)品。在這一份Guideline中，將DisplayPort轉換至其它界面的重要工作分由二個(gè)重要的部份來(lái)介紹，第一個(gè)是Dual Mode Device，另一個(gè)則是Adapter。

Dual Mode Device不代表它是一個(gè)內建多界面的產(chǎn)品，它是一臺能夠偵測不同訊號而轉換模式的產(chǎn)品，可能是一個(gè)支持二種規格的電視，Monitor或者是一臺播放器或是顯示卡。當一個(gè)Dual Mode Device 被接上另一臺Device，它必須能夠正確對應進(jìn)來(lái)的訊號規格而切換他的模式，如下所示切換成DisplayPort mode 或是 DVI / HDMI mode。

圖二 Dual Mode Device的切換模式

為了使用者便于識別，協(xié)會(huì )制定了DisplayPort Dual Mode 的Logo，擁有此Logo的產(chǎn)品代表了俱備了雙模式的功能。

圖三 DisplayPort Dual Mode Logo

而除了訊號的兼容之外，也需要轉換器來(lái)轉換不同的針腳和電氣規格，這就是轉換器的主要功能。為了對應所有的可能上的連接方式，制定了如下圖的幾種產(chǎn)品形態(tài)，不脫公對公，公對母，母對母，再加上一邊是DisplayPort，另一邊是HDMI / DVI等不同變化組合起來(lái)的產(chǎn)品。

圖四 DVI to DisplayPort adapter

說(shuō)到這里，大家可以發(fā)現，Display Port其實(shí)不是一個(gè)可以用被動(dòng)式的組件就可以達到兼容于HDMI / DVI的規格，原則上他和HDMI / DVI 是不兼容的，只是當初在設計時(shí)有考慮到這一塊市場(chǎng)，所以有設計出相關(guān)的規范，下圖是一個(gè)典型的DisplayPort to HDMI / DVI的Adapter內部示意圖，從中可以發(fā)現它所需要做的事還真不少，如電壓位準的轉換，不同規格訊號的偵測，以及數據的共通互換等等。

圖五 Source端的Cable Adapter 插入Dual Mode 的Source 示意圖

生活中的變數

縱觀(guān)以上VESA規范文件中所提供的信息，大概可以想象出未來(lái)使用者實(shí)際使用上的情境，在討論像這樣產(chǎn)品的兼容性之前，必須先了解使用者可能會(huì )產(chǎn)生的產(chǎn)品使用組合。

第一個(gè)變數是Sink+Source

可以是DVI /HDMI Monitor + Display Port Source，這種情形應該也會(huì )是消費數量最大的一種組合。消費者買(mǎi)一片DisplayPort顯示卡來(lái)配上原本家中已有的DVIorHDMI Sink，或者是DisplayPort Monitor + HDMI / DVI Source，也就是買(mǎi)一臺新的顯示器來(lái)搭配家中原有的計算機或是播放器。

第二個(gè)變數則是Cable+Adapter

在上述情形之下，使用者還會(huì )需要一條訊號線(xiàn)和一個(gè)轉換器。而在這里又會(huì )有幾種不同的組合，使用者面臨的第一個(gè)抉擇的是使用DisplayPort Cable + HDMI / DVI to DisplayPort adapter 或者 使用HDMI Cable + DisplayPort to HDMI / DVI adapter，這里又會(huì )產(chǎn)生二種不同的組合。

第三個(gè)變數則是Repeater

在考慮客戶(hù)可能使用超過(guò)一個(gè)以上的Source，例如PC系統或是播放器，一個(gè)Switcher是有被使用的必要，在此時(shí)一個(gè)Switcher是很有可能同時(shí)接上DisplayPort source and HDMI / DVI source.

綜合以上種種數據和變量，其實(shí)我們可以很清楚的了解，一個(gè)DisplayPort的產(chǎn)品在兼容性上面臨的考驗比起以往任何一個(gè)界面都更為嚴峻，在測試上的組合也更為復雜，更何況它是要兼容于一個(gè)本來(lái)兼容問(wèn)題就不少的界面-HDMI。

如何規劃適當的兼容性測試

有過(guò)兼容性測試經(jīng)驗的人可能可以了解，兼容性的檢驗或許無(wú)法做到完全的質(zhì)量保證，但確是影響產(chǎn)品受歡迎程度的主要因素。如何在成本和時(shí)間的考慮下，針對此產(chǎn)品規劃出適當的兼容性測試，則是本節討論的重點(diǎn)。

由于受限于DisplayPort產(chǎn)品數量的推出，在本文中我們便略過(guò)DisplayPort to DisplayPort本身的兼容性測試，而著(zhù)重于DisplayPort和HDMI / DVI間的兼容性討論。

第一個(gè)最基本重點(diǎn)是針對DisplayPort 的SourceorSink 去選擇適當搭配的HDMI SinkorSource 來(lái)做為測試對像，從以往的經(jīng)驗來(lái)看，適當的搭配HDMI SinkorSource會(huì )先以知名廠(chǎng)牌的產(chǎn)品做為考慮，原因之一是因為當產(chǎn)品本身處于不穏定狀態(tài)之下，穏定的器材搭配，可以減少變量找出問(wèn)題的發(fā)生點(diǎn)，同時(shí)兼容于名牌器材也會(huì )是一個(gè)基本要俱備的條件。

我們以一臺DisplayPort Sink做為討論的范例，當以＂區域＂，＂品牌＂，＂產(chǎn)品種類(lèi)＂做為考慮的選好適當數量的搭配器材后（依經(jīng)驗設定為十臺），我們必須要選擇二條主測使用的Cable and Adapter，當然在這里指的是HDMI Cable + to DisplayPort Adapter 和DisplayPort Cable + to HDMI adapter當準備這樣的設備組合去做兼容性?huà)邫C測試時(shí)，我們也應該準備一臺參考用的DisplayPort Sink，畢竟使用Adapter變量較多，當問(wèn)題發(fā)生時(shí)，有參考機做為Verify是比較客觀(guān)的作法。

在基本的兼容性設備之外，也必須準備不同品牌的Cable 和Adapter做這類(lèi)型的產(chǎn)品兼容性測試，建議在HDMI Cable + to DisplayPort Adapter 的組合數量要多過(guò)于DisplayPort Cable + to HDMI Adapter的組合，畢竟兼容于市面上已有的產(chǎn)品才是我們的目的，同時(shí)也要準備相當數量的HDMI SwitchorAV Center 做為Repeater的兼容性測試，因為不同的Cable+Adapter+Repeater做出來(lái)的組合可能會(huì )超過(guò)上佰種，所以一般兼容性實(shí)驗室多是使用Matrix的方式來(lái)做為規劃組合的重點(diǎn)，以考慮成本和時(shí)間上的實(shí)質(zhì)效益。

圖六 典型的Matrix 規劃

準備好相關(guān)的設備之后的重點(diǎn)就是測試的內容。測試的內容主要就是以訊號的連接和斷連做為重點(diǎn)，在消費性電子或是計算機上，其連接或斷連的發(fā)生時(shí)機主要分為，連結端子的插入和拔出、省電功能、開(kāi)關(guān)機，以及切換動(dòng)作中的頻道。

雖然說(shuō)看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是要在前述的產(chǎn)品數量和變化組合下通過(guò)的還真不是一件容易的事，怎么說(shuō)呢？首先DisplayPort Dual Mode 就是要偵測不同的訊號來(lái)源做為切換模式的依據，誤判訊號就是一個(gè)叫人擔心的可能性因素，再來(lái)另一個(gè)必要因素就屬HDCP了，大家都知道HDCP的機碼是隨機有時(shí)間性的產(chǎn)生方式，在聯(lián)機斷線(xiàn)的測試過(guò)程中最容易有誤判的情形產(chǎn)生，如圖一可以看到，當誤判產(chǎn)生時(shí)，它會(huì )以為對方是一個(gè)不支持HDCP的裝置。在直接HDMI to HDMI 時(shí)都常有這個(gè)問(wèn)題發(fā)生，何況使用轉換接口的連結方式。

除了上述的二個(gè)可能產(chǎn)生問(wèn)題的原因之外，還有一個(gè)重要產(chǎn)生問(wèn)題的原因，也時(shí)常發(fā)生在HDMI to HDMI的兼容性測試中，那就是Clock的不同步，在這里當然也值得叫人擔心，尤其看過(guò)圖五Adapter內部的電路示意圖后，可以料想的到，以后在這樣的測試當中，雪花處處飛的影像是可以預見(jiàn)的。

除了以上的基本連結測試外，還有一些更為細步的測試，例如Screen Ratio的切換，分辨率的切換，都有可能是問(wèn)題的發(fā)生點(diǎn)。

成本與效率的考慮

因應不同的時(shí)期配合不同的支持程度是較建議的研發(fā)方式，以目前的環(huán)境來(lái)說(shuō)，要考慮的因素與無(wú)法達成的功能繁多，例如＂CEC＂在DisplayPort 上就尚未有完善的測試方式，有支持此規格的廠(chǎng)商勢必也會(huì )遇到不少兼容性的客服問(wèn)題，所以在這個(gè)時(shí)點(diǎn)產(chǎn)品要支持多少功能也考慮到廠(chǎng)商的智能。

況且投資和規劃一個(gè)有效的兼容性測試相信也讓不少廠(chǎng)商傷透腦筋，要做多少設備投資，要投入多少人力，完全左右到產(chǎn)品的成本。廠(chǎng)商想要專(zhuān)心和投資在研發(fā)上，又想要節省成本的做好兼容性測試，選擇一間設備齊全而有公信力的實(shí)驗室，相信反而更能兼顧成本和產(chǎn)品的兼容性質(zhì)量質(zhì)量。