DisplayPort 1.3 bude přenášet obraz se ztrátovou kompresí, formát DSC je hotov

0

Rozlišení obrazovek stoupá, kvůli fyzikálním zákonům ale s rostoucími požadavky na datový tok nedrží úplně krok rozhraní pro připojení panelů či monitorů samotných k počítači. Zatímco 4K na 60 snímcích za vteřinu ještě stále ustojí DisplayPort 1.2 a nové HDMI 2.0, další zvýšení rozlišení už narazí. Kvůli tomuto problému vyvinuly organizace VESA a MIPI standard DSC (Display Stream Compression) pro komprimovaný přenos obrazu, který má umožnit připojení obrazovek například s budoucím rozlišeními 8K (8192 bodů na šířku), ale také zlevnění a nižší spotřebu pro mobilní zařízení.

Specifikace DSC 1.0 byla oběma iniciátory ratifikována 22. dubna a je připravená k použití. Technologie komprimování obrazového signálu bude nejprve nasazena v rozhraních MIPI DSI 1.2 a eDP 1.4 pro obrazovky zabudované přímo do zařízení, poté se stane i součástí standardního DisplayPortu 1.3. Komprimovaný přenos obrazu tak umožní vyšší rozlišení jak u stolních monitorů a notebooků, tak i na obrazovkách tabletů a mobilů.

Konektor rozhraní DisplayPort
Dnešní DisplayPort 1.2 nabízí přenosovou kapacitu 17 Gb/s. V budoucnu bude potřeba mnohem víc…

Systém DSC je nutný proto, že ani DisplayPort 1.3 nepřinese dostatečnou kapacitu pro budoucí navýšení rozlišení (končí u 30 Gb/s a pro 7680 × 4320 bodů potřebuje kapacitu přes 50 Gb/s). Výrobcům mobilního hardwaru zase leží v žaludku, že transport vysokých objemů nekomprimovaných dat zvyšuje spotřebu. Komprese DSC bude použita na cestě mezi grafickým adaptérem (v němž bude integrován enkodér) a LCD (v jehož elektronice bude dekodér). Starat se o ni bude přímo hardware, který pro DSC bude muset mít explicitní podporu. Nebude tedy možné funkci zpětně přidat například ovladačem GPU. Do grafických adaptérů by se DSC mohlo dostat s podporou pro zmiňovaný DisplayPort 1.3.

 

Dvoutřetinová komprese beze ztráty kvality?

Bohužel, komprese DSC bude ztrátová, protože při použití bezeztrátové metody by nebylo možné garantovat, že se zkomprimovaný obraz vždy vejde do absolutního stropu daného přenosovou kapacitou. Je prý vyladěná tak, aby nebyla prostým okem poznatelná, a to jak při zobrazení fotografií, videa, programů/plochy, tak i v případě problematického obsahu (šum či hustý text se subpixelovým vykreslováním, například ClearType ve Windows). Vizuálně bezchybné to prý může být až zhruba do kompresního poměru 1:3, čili 24bitový obraz se má smrsknout do 8 bitů na pixel. Jak bezproblémové to bude ve skutečnosti, to ale teprve uvidíme.

Schéma fungování komprimovaného přenosu obrazu DSC 1.0
Schéma fungování komprimovaného přenosu obrazu DSC 1.0 

 

Kompresní formát DSC

Komprese samotná nebude používat standardní kodeky typu H.264, nýbrž speciálně vyvinutý formát, u nějž se tvůrci zaměřili na jednoduchost (implementace musí být levná) a pak zejména na nízkou latenci, neboť komprese nesmí obraz významně zpožďovat.

DSC převádí obrazová data (obvykle RGB) do formátu YCoCg. Ten by měl být podobný známějšímu YUV (YCbCr), dekoreluje tedy jasovou a barevnou složku, čímž se využije rozdílné citlivosti lidského oka na tyto informace. Zatímco v kódování RGB obsahuje každý kanál mnoho redundantní informace, kódování stylu YUV zhutní většinu informace do jasového kanálu (luminance) a kanály s barevnou informací pak obsahují mnohem méně komplexity. Lze je tím pádem i více zkomprimovat. Již konverze do YCoCg tedy může velmi snížit datový tok (i to i pokud bychom pak nepoužili ztrátovou kompresi).

Použitý kompresní formát je navržen na míru. Má být jednoduchý a s nízkou latencí
Použitý kompresní formát je navržen na míru. Má být jednoduchý a s nízkou latencí

Poté DSC 1.0 využívá adaptivní mediánovou predikci obsahu (z kodeku JPEG-LS) a také predikci obsahu bloku na základě bloků předchozích, což zase snižuje množství dat, které je nakonec třeba kódovat. Dále systém používá index dříve použitých barev, na které enkodér může odkazovat. Finální kódování (tzv. entropy coding) probíhá také speciální metodou na bázi tzv. variable-length codes a má být nenáročné na hardware. DSC je stavěn na konstantní datový tok, takže musí použít kvantizaci (zahození části informace), aby se do limitu rozhraní vešel.

Řízení datového toku není úplně primitivní, kodek by například měl detekovat barevné přechody a omezit u nich kvantizaci, aby nevznikly viditelné artefakty (tzv. banding či také posterizace). Používá také určitý buffer, v stručném dokumentu ale není nikde uvedeno, jakého rozsahu, ani jakou průměrnou latenci kódování a dekódování způsobuje.

 

V nejbližší době se se ztrátově komprimovaným přenosem asi ještě nesetkáme. Monitory s rozlišením 4K se sotva začínají prosazovat a vyčerpání nekomprimované přenosové kapacity DisplayPortu 1.3 tedy ještě není na pořadu dne. Je možné, že se tato novinka objeví nejprve v mobilní oblasti, kde se zřejmě co nevidět setkáme s tablety a mobily o rozlišení 4K, pokud ne větším.

Zdroje: VESA, AnandTech

DisplayPort 1.3 bude přenášet obraz se ztrátovou kompresí, formát DSC je hotov
Ohodnoťte tento článek!