DisplayPort界面對于兼容性測試問題的研究

前言

在模擬的時(shí)代，由于多年不變的規(guī)格和較為單純的設(shè)備連結(jié)，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(tǒng)家電的廠商在兼容性的要求上遠(yuǎn)不如IT的業(yè)者。然而，當(dāng)消費(fèi)性影音隨著整個(gè)大環(huán)境的演變進(jìn)入了數(shù)字時(shí)代后，對于家電產(chǎn)品的兼容性需求便需隨著產(chǎn)品的多樣化而增加。

HDMI 是第一個(gè)統(tǒng)一整個(gè)影音市場的數(shù)字界面，過去幾年來攻城略地的幾乎廣被所有的廠商所采用，但由于在兼容性的配套上并沒有完善的處理，造成了在市場上采用HDMI的產(chǎn)品在兼容性上有著質(zhì)量不一的情形，而此兼容性的問題便為我們所要討論主題的開端。

圖一 HDMI 曾經(jīng)發(fā)生過的兼容性問題
由左至右:屏幕雪花、錯(cuò)誤訊息、訊號(hào)偵測錯(cuò)誤…

不兼容的兼容性

DisplayPort！這個(gè)相信大家都耳熟能詳?shù)囊粋€(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(shù)字視訊接口，雖說其主要目的是用來取代DVI而成為PC的共通界面，不管是在內(nèi)部Chips to Chipsor外部Box to Box 用內(nèi)外通吃的方法整合在其規(guī)格書內(nèi)。但是另一個(gè)可能的背后的目的，應(yīng)該也是一些不堪HDMI權(quán)利金的廠商們想出來的解決方案，用來取代HDMI以節(jié)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上沒有太多的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(guī)范書來協(xié)助廠商設(shè)計(jì)出相關(guān)的產(chǎn)品。在這一份Guideline中，將DisplayPort轉(zhuǎn)換至其它界面的重要工作分由二個(gè)重要的部份來介紹，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(nèi)建多界面的產(chǎn)品，它是一臺(tái)能夠偵測不同訊號(hào)而轉(zhuǎn)換模式的產(chǎn)品，可能是一個(gè)支持二種規(guī)格的電視，Monitor或者是一臺(tái)播放器或是顯示卡。當(dāng)一個(gè)Dual Mode Device 被接上另一臺(tái)Device，它必須能夠正確對應(yīng)進(jìn)來的訊號(hào)規(guī)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(shí)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(hào)的兼容之外，也需要轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換不同的針腳和電氣規(guī)格，這就是轉(zhuǎn)換器的主要功能。為了對應(yīng)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的產(chǎn)品。

圖四 DVI to DisplayPort adapter

說到這里，大家可以發(fā)現(xiàn)，Display Port其實(shí)不是一個(gè)可以用被動(dòng)式的組件就可以達(dá)到兼容于HDMI / DVI的規(guī)格，原則上他和HDMI / DVI 是不兼容的，只是當(dāng)初在設(shè)計(jì)時(shí)有考慮到這一塊市場，所以有設(shè)計(jì)出相關(guān)的規(guī)范，下圖是一個(gè)典型的DisplayPort to HDMI / DVI的Adapter內(nèi)部示意圖，從中可以發(fā)現(xiàn)它所需要做的事還真不少，如電壓位準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，不同規(guī)格訊號(hào)的偵測，以及數(shù)據(jù)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(shù)

縱觀以上VESA規(guī)范文件中所提供的信息，大概可以想象出未來使用者實(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(shù)是Sink+Source

可以是DVI /HDMI Monitor + Display Port Source，這種情形應(yīng)該也會(huì)是消費(fèi)數(shù)量最大的一種組合。消費(fèi)者買一片DisplayPort顯示卡來配上原本家中已有的DVIorHDMI Sink，或者是DisplayPort Monitor + HDMI / DVI Source，也就是買一臺(tái)新的顯示器來搭配家中原有的計(jì)算機(jī)或是播放器。

第二個(gè)變數(shù)則是Cable+Adapter

在上述情形之下，使用者還會(huì)需要一條訊號(hào)線和一個(gè)轉(zhuǎn)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(shù)則是Repeater

在考慮客戶可能使用超過一個(gè)以上的Source，例如PC系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(yàn)比起以往任何一個(gè)界面都更為嚴(yán)峻，在測試上的組合也更為復(fù)雜，更何況它是要兼容于一個(gè)本來兼容問題就不少的界面-HDMI。

如何規(guī)劃適當(dāng)?shù)募嫒菪?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/測試">測試

有過兼容性測試經(jīng)驗(yàn)的人可能可以了解，兼容性的檢驗(yàn)或許無法做到完全的質(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(guī)劃出適當(dāng)?shù)募嫒菪詼y試，則是本節(jié)討論的重點(diǎn)。

由于受限于DisplayPort產(chǎn)品數(shù)量的推出，在本文中我們便略過DisplayPort to DisplayPort本身的兼容性測試，而著重于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(dāng)搭配的HDMI SinkorSource 來做為測試對像，從以往的經(jīng)驗(yàn)來看，適當(dāng)?shù)拇钆銱DMI SinkorSource會(huì)先以知名廠牌的產(chǎn)品做為考慮，原因之一是因?yàn)楫?dāng)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(tái)DisplayPort Sink做為討論的范例，當(dāng)以＂區(qū)域＂，＂品牌＂，＂產(chǎn)品種類＂做為考慮的選好適當(dāng)數(shù)量的搭配器材后（依經(jīng)驗(yàn)設(shè)定為十臺(tái)），我們必須要選擇二條主測使用的Cable and Adapter，當(dāng)然在這里指的是HDMI Cable + to DisplayPort Adapter 和DisplayPort Cable + to HDMI adapter當(dāng)準(zhǔn)備這樣的設(shè)備組合去做兼容性掃機(jī)測試時(shí)，我們也應(yīng)該準(zhǔn)備一臺(tái)參考用的DisplayPort Sink，畢竟使用Adapter變量較多，當(dāng)問題發(fā)生時(shí)，有參考機(jī)做為Verify是比較客觀的作法。

在基本的兼容性設(shè)備之外，也必須準(zhǔn)備不同品牌的Cable 和Adapter做這類型的產(chǎn)品兼容性測試，建議在HDMI Cable + to DisplayPort Adapter 的組合數(shù)量要多過于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(zhǔn)備相當(dāng)數(shù)量的HDMI SwitchorAV Center 做為Repeater的兼容性測試，因?yàn)椴煌腃able+Adapter+Repeater做出來的組合可能會(huì)超過上佰種，所以一般兼容性實(shí)驗(yàn)室多是使用Matrix的方式來做為規(guī)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(guī)劃

準(zhǔn)備好相關(guān)的設(shè)備之后的重點(diǎn)就是測試的內(nèi)容。測試的內(nèi)容主要就是以訊號(hào)的連接和斷連做為重點(diǎn)，在消費(fèi)性電子或是計(jì)算機(jī)上，其連接或斷連的發(fā)生時(shí)機(jī)主要分為，連結(jié)端子的插入和拔出、省電功能、開關(guān)機(jī)，以及切換動(dòng)作中的頻道。

雖然說看起來很簡單，但是要在前述的產(chǎn)品數(shù)量和變化組合下通過的還真不是一件容易的事，怎么說呢？首先DisplayPort Dual Mode 就是要偵測不同的訊號(hào)來源做為切換模式的依據(jù)，誤判訊號(hào)就是一個(gè)叫人擔(dān)心的可能性因素，再來另一個(gè)必要因素就屬HDCP了，大家都知道HDCP的機(jī)碼是隨機(jī)有時(shí)間性的產(chǎn)生方式，在聯(lián)機(jī)斷線的測試過程中最容易有誤判的情形產(chǎn)生，如圖一可以看到，當(dāng)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)問題發(fā)生，何況使用轉(zhuǎn)換接口的連結(jié)方式。

除了上述的二個(gè)可能產(chǎn)生問題的原因之外，還有一個(gè)重要產(chǎn)生問題的原因，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(dāng)然也值得叫人擔(dān)心，尤其看過圖五Adapter內(nèi)部的電路示意圖后，可以料想的到，以后在這樣的測試當(dāng)中，雪花處處飛的影像是可以預(yù)見的。

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

成本與效率的考慮

因應(yīng)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)境來說，要考慮的因素與無法達(dá)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(guī)格的廠商勢必也會(huì)遇到不少兼容性的客服問題，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商的智能。

況且投資和規(guī)劃一個(gè)有效的兼容性測試相信也讓不少廠商傷透腦筋，要做多少設(shè)備投資，要投入多少人力，完全左右到產(chǎn)品的成本。廠商想要專心和投資在研發(fā)上，又想要節(jié)省成本的做好兼容性測試，選擇一間設(shè)備齊全而有公信力的實(shí)驗(yàn)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。