DisplayPort: como funciona e suas versões

Ao buscar por uma placa de vídeo avançada ou um monitor sofisticado, é possível que você encontre uma conexão DisplayPort (DP) nas especificações do dispositivo. Mas para que serve esse conector? Qual a diferença entre DisplayPort e HDMI? Qual a relação entre DisplayPort e USB-C? Você encontrará as respostas para essas e outras dúvidas logo abaixo, além de conhecer os conectores e as versões da tecnologia do DisplayPort 1.0 ao DisplayPort 2.0.

O que é DisplayPort?

O DisplayPort é um padrão de interface para vídeo digital que conecta dispositivos que exibem imagens, como monitores e TVs, a computadores e outros equipamentos. A tecnologia foi apresentada oficialmente em 2006 pela Video Electronics Standards Association (VESA). A entidade é responsável pelas definições, padronização e promoção do DisplayPort.

Esse trabalho é importante porque é preciso garantir que a tecnologia atenda a parâmetros como desempenho incluindo a qualidade da transmissão, robustez e interoperabilidade entre dispositivos diferentes, do contrário, a existência do padrão não faria sentido. Além de imagens em alta resolução, uma conexão DisplayPort pode transmitir áudio simultaneamente sem a necessidade de existir um fio ou um conector para cada coisa.

Estamos falando de um padrão que surgiu para substituir tecnologias de conexão de vídeo antigas, como o VGA, o DVI e o S-Video. Para tanto, a tecnologia foi desenvolvida para ser royalty free, o que significa que fabricantes não precisam pagar nenhum tipo de licença para implementá-la em seus dispositivos. Como se não bastasse, o DisplayPort se destaca por sua integração com outras tecnologias ou especificações. O padrão suporta o HDCP para proteger o conteúdo transmitido contra a pirataria, e é possível associar uma conexão do tipo aos padrões USB e Thunderbolt.

Conector e cabo DisplayPort

O conector DisplayPort pode até se passar pelo conector USB-A (tradicional) ou pelo conector HDMI, mas eles são bem diferentes entre si. Para começar, o encaixe do DisplayPort tem um pequeno “corte” em uma lateral para evitar conexão incorreta. Internamente, o conector é formato por 20 pinos (ou contatos). Juntos, eles respondem pela transmissão de áudio, vídeo e dados auxiliares, onde não é preciso ter um cabo separado para cada coisa.

Por padrão, encontramos no conector quatro conjuntos de pistas (lanes) que respondem pela transmissões dos dados de áudio e vídeo, além de canais auxiliares que trafegam informações complementares à transmissão:
– Pino 1: pista 0 (positivo)
– Pino 2: terra
– Pino 3: pista 0 (negativo)
– Pino 4: pista 1 (positivo)
– Pino 5: terra
– Pino 6: pista 1 (negativo)
– Pino 7: pista 2 (positivo)
– Pino 8: terra
– Pino 9: pista 2 (negativo)
– Pino 10: pista 3 (positivo)
– Pino 11: terra
– Pino 12: pista 3 (negativo)
– Pino 13: config1 (ligado ao terra)
– Pino 14: config2 (ligado ao terra)
– Pino 15: auxiliar (positivo)
– Pino 16: terra
– Pino 17: auxiliar (negativo)
– Pino 18: detecção hot plug
– Pino 19: retorno energia
– Pino 20: energia (3,3 V, 500 mA)

Via de regra, todo cabo DisplayPort deve funcionar com dispositivos compatíveis com a tecnologia, independentemente da versão. Porém, o desempenho da transmissão pode ser limitado de acordo com a certificação que o cabo recebe. A certificação indica o bit rate máximo suportado, isto é, o fluxo de bits que pode ser alcançado na transmissão durante determinado período. Os certificados mais comuns são estes:
– RBR DisplayPort: RBR (Reduced Bit Rate) com 6,48 Gb/s
– Standard DisplayPort: HBR (High Bit Rate) com 10,8 Gb/s e HBR2 com 21,60 Gb/s
– DP8K DisplayPort: HBR3 com 32,4 Gb/s e UHBR 10 (Ultra High Bit Rate 10) com 40 Gb/s

Vale destacar que a VESA não faz nenhuma recomendação específica sobre o tamanho que um cabo DisplayPort pode ter, mas destaca que as dimensões mais comuns variam entre 1 m e 3 m.

Mini DisplayPort

O conector DisplayPort (convencional) é prático e funcional, mas suas dimensões podem não ser adequadas para dispositivos compactos, como notebooks. Foi por isso que, em 2008, a Apple apresentou um conector que recebeu o nome de Mini DisplayPort, por motivos óbvios, trata-se de um encaixe com tamanho reduzido. O Mini DisplayPort (chamado apenas de mDP) tem somente 7,5 mm de largura por 4,6 mm de altura. Apesar disso, esse padrão preserva o esquema de pinagem com 20 contatos. É por isso que ele foi levado a linhas de laptops como MacBook Pro e MacBook Air.

Em 2009, a VESA reconheceu o Mini DisplayPort como padrão, o que possibilitou o seu uso por outros fabricantes além da Apple.

Em 2010, junto com o anúncio do DisplayPort 1.2, o mDP passou a ser efetivamente reconhecido como um padrão de conexão.

Qual a diferença entre DisplayPort e HDMI?

Há quem confunda HDMI com DisplayPort, ambos os padrões têm a finalidade de permitir transmissão de vídeo e áudio de um dispositivo para outro, podendo fazê-lo em alta definição. Mas, as duas tecnologias são diferentes entre si. Começa pelo conector, que tem formato físico e estrutura diferentes no HDMI. Além disso, o HDMI conta com conectores menores, como o Mini-HDMI, embora este não seja comum no mercado.

Levemos em conta também que as especificações técnicas de cada padrão fazem ambos terem focos diferentes. Essencialmente, o HDMI é direcionado a dispositivos para uso doméstico, enquanto o DisplayPort é, frequentemente, destinado a aplicações de vídeo e áudio focados em alto desempenho. É por isso que o HDMI se tornou um conector comum em TVs e notebooks. O DisplayPort também pode ser encontrado nesses equipamentos, mas naqueles que são mais sofisticados ou direcionados a atividades profissionais.

Dispositivos de realidade aumentada, workstations, placas de vídeo para edição gráfica (como a já mencionada AMD Radeon Pro VII) e monitores profissionais são exemplos de equipamentos que costumam ter portas DisplayPort.

Versões do DisplayPort

Se uma tecnologia não é atualizada, deixa de atender a requisitos e necessidades que surgem com o passar do tempo. É por isso que encontramos várias versões do DisplayPort. Via de regra, cada nova versão é compatível com todas as anteriores, mas traz recursos adicionais ou melhorados. Você conhecerá as principais versões a seguir, mas antes, é importante saber o significado dos seguintes termos:
– Largura de banda: indica a quantidade de dados que pode ser transmitida dentro de determinado período de tempo
– Resolução: indica quantos pixels podem ser exibidos na tela. Saiba tudo sobre resolução de vídeo aqui
– Taxa de atualização: indica quantas vezes o conteúdo é atualizado na tela

DisplayPort 1.0, 1.1 e 1.1a

Anunciado pela VESA em maio de 2006, o DisplayPort 1.0 é a primeira versão oficial do padrão. Suas características incluem:
– Largura de banda máxima: 10,8 Gb/s, equivalente a 2,7 Gb/s por pista (lane)
– Largura de banda efetiva: 8,64 Gb/s
– Resolução: até 3840×2160 pixels em 30 Hz (taxa de atualização) ou 2560×1600 pixels em 60 Hz
– Outros: suporte ao HDCP

O DisplayPort 1.1 foi anunciado em abril de 2007 e consiste em uma atualização que preserva as características da versão 1.0, mas adiciona alguns atributos, em especial, o DPCP, que também serve para proteção de conteúdo, e o Dual-mode DisplayPort (DP++), especificação que garante a interoperabilidade do DisplayPort com padrões como HDMI e DVI. No início de 2008, a VESA apresentou o DisplayPort 1.1a, que traz apenas uma revisão das especificações.

DisplayPort 1.2 e 1.2a

O DisplayPort 1.2 teve suas especificações apresentadas pela VESA em dezembro de 2009 e oficializada no mês seguinte. Sua principal característica é a largura de banda, que praticamente dobrou em relação às versões 1.0 e 1.1. Outros atributos incluem o suporte ao MST, aumento da largura de banda do canal auxiliar (de 1 Mb/s para 720 Mb/s) e suporte a uma gama maior de cores, além do reconhecimento pela VESA do conector Mini DisplayPort. As principais características são:
– Largura de banda máxima: 21,6 Gb/s, equivalente a 5,4 Gb/s por lane
– Largura de banda efetiva: 17,28 Gb/s
– Resolução: até 3840×2160 pixels em 60 Hz
– Outros: suporte ao MST, compatibilidade com formatos de áudio em alta definição como DTS HD e Dolby MAT, além do já mencionado reconhecimento do conector Mini DisplayPort

Em janeiro de 2013, o DisplayPort 1.2a foi apresentado. Essa versão mantém as características anteriores, mas tem como grande diferencial o suporte ao VESA Adaptive Sync, padrão que ajuda a sincronizar a taxa de atualização da GPU com a do monitor para evitar falhas na exibição de imagens, especialmente durante a reprodução de jogos. O VESA Adaptive Sync é a base da tecnologia AMD FreeSync, que tem o mesmo propósito.

DisplayPort 1.3

Setembro de 2014 foi o mês escolhido pela VESA para a apresentação do DisplayPort 1.3. Essa versão trouxe uma largura de banda ainda mais generosa com 8,1 Gb/s por pista. Isso permitiu à versão transmitir conteúdo em resolução 4K com taxa de atualização de 120 Hz, 5K em 60 Hz ou, ainda, 8K em 30 Hz.
– Largura de banda máxima: 32,4 Gb/s, equivalente a 8,1 Gb/s por lane
– Largura de banda efetiva: 25,92 Gb/s
– Resolução: até 5120×2880 pixels em 60 Hz ou 7680×4320 em 30 Hz
– Outros: suporte ao MST e a adaptadores para comunicação com portas DVI e HDMI 2.0

Graças à tecnologia MST, uma única porta DisplayPort 1.3 pode enviar vídeo para duas telas 4K com 60Hz ou quatro displays WQXGA (2560×1600 pixels) também em 60 Hz, simultaneamente.

DisplayPort 1.4 e 1.4a

Foi em março de 2016 que a VESA apresentou o DisplayPort 1.4. Mas o foco da nova versão não esteve no aumento da largura de banda, pois esta permanece tendo taxa máxima teórica de 32,4 Gb/s. O grande diferencial dessa versão é a implementação do Display Stream Compression 1.2 (DSC). E o que isso faz? Basicamente, o DSC aplica compressão aos dados usados na transmissão, mas de modo “visually lossless”, ou seja, sem que esse procedimento cause perda da qualidade da imagem.

Estima-se que, graças ao DSC, o DisplayPort 1.4 possa suportar até três vezes mais compressão de dados que as versões anteriores do padrão. Em função disso, a transmissão do vídeo pode alcançar a resolução 8K em 60 Hz. Outro destaque do DisplayPort 1.4 é o suporte ao HDR10, o High Dynamic Video (HDR) é um padrão que melhora a qualidade da imagem otimizando o contraste e exibindo cores mais intensas.
– Largura de banda máxima: 32,4 Gb/s
– Largura de banda efetiva: 25,92 Gb/s
– Resolução: até 3840×2160 pixels em 120 Hz ou 7680×4320 em 60 Hz
– Outros: DSC, HDR / HDR10 e Forward Error Correction (técnica para controle de erro de transmissão)

Em abril de 2018, a VESA apresentou o DisplayPort 1.4a, versão que, basicamente, atualiza o DSC da versão 1.2 para a ligeiramente melhorada versão 1.2a.

DisplayPort 2.0 (com Thunderbolt)

A expectativa era a de que a VESA anunciasse o DisplayPort 2.0 em algum momento de 2017, mas essa versão só acabou sendo revelada oficialmente em junho de 2019. A espera valeu a pena, pois o DP 2.0 pode trabalhar com a incrível largura de banda de 80 Gb/s — 77,37 Gb/s, efetivamente. Graças à generosa largura de banda, o DisplayPort 2.0 permite transmissões simultâneas para três telas 4K com 90 Hz ou duas telas 8K em 120 Hz. Teoricamente, é possível fazer uma conexão DisplayPort 2.0 trabalhar com uma transmissão em 10K (10240×4320 pixels) com 60 Hz e compressão de dados ou em 16K (15360×8460 pixels) com 60 Hz, mas sem compressão.

Mas qual é o truque para a largura de banda ter aumentado tanto? Pois bem, um dos atributos do DisplayPort 2.0 é o uso da avançada codificação 128b/132b, que indica que cada grupo de 128 bits é codificado em sinal de 132 bits nas transferências. Esse aspecto nos leva ao detalhe mais importante, pois o DisplayPort 2.0 é baseado no Thunderbolt 3 (que usa a mesma codificação), tecnologia que pode alcançar taxas de até 40 Gb/s na transferência de dados.

Perceba que o DisplayPort 2.0 chega ao dobro disso, pois o Thunderbolt 3 permite transferências de 40 Gb/s em cada direção, ou seja, dados podem ser recebidos e enviados a essa taxa simultaneamente. Já o DP 2.0 usa todas as vias de transmissão em uma direção, isto é, apenas para envio de dados. É como se o DisplayPort 2.0 transformasse uma rodovia de mão dupla em outra de mão única.
– Largura de banda máxima: 80 Gb/s
– Largura de banda efetiva: 77,37 Gb/s
– Resolução: até três telas em 3840×2160 pixels com 90 Hz ou uma tela de 15360×8640 pixels (16K) em 60 Hz com compressão (DSC)
– Outros: DSC, HDR / HDR10, USB4 (via conexão USB-C).

DisplayPort Alt Mode 2.0: suporte ao USB4

Não é só o DisplayPort 2.0 que tem o Thunderbolt 3 como base, o USB4 também. Isso significa que podemos combinar ambas as tecnologias, certo? Certo, pois estamos falando de uma solução batizada pela VESA de DisplayPort Alt Mode 2.0 e anunciada em abril de 2020. Essencialmente, o que essa especificação faz é permitir que uma conexão USB4 seja usada em conjunto com o DisplayPort para possibilitar transmissões a partir de uma porta do tipo USB-C.

Graças a isso, se você tiver um computador com porta USB-C baseada no USB4, poderá usá-la para conectar o equipamento a um monitor de vídeo que tem o mesmo conector. Neste caso, a comunicação é feita entre conectores USB-C, mas a tecnologia por trás da transmissão do vídeo é o DisplayPort 2.0. Como as duas tecnologias atuam em conjunto, o DisplayPort Alt Mode 2.0 possibilita que a conexão, mesmo quando baseada em USB, alcance todo o potencial de largura de banda do DP 2.0.

MST (Multi-Stream Transport)

Tome como exemplo o DisplayPort 2.0. Reparou que a descrição dessa versão menciona o suporte a até “três telas”? Isso significa que, a partir de uma única conexão DP, é possível fornecer transmissões simultâneas para até três equipamentos. Essa funcionalidade é possível graças à especificação Multi-Stream Transport (MST). O MST é útil para que você possa conectar dois ou mais monitores de vídeo a um único computador. Como esse recurso funciona? Para começar, você precisa ter um computador (ou outro equipamento transmissor) com DisplayPort 1.2 ou superior; em seguida, é necessário se certificar de que o equipamento tem suporte ao MST.

A conexão pode ser estabelecida por meio de um hub MST ou via encadeamento. No primeiro caso, o dispositivo de origem é conectado via cabo DisplayPort ao hub que, por sua vez, distribuirá o sinal para cada tela ligada a ele. No modo de encadeamento, um cabo DisplayPort conecta o equipamento de origem a uma tela. Na sequência, um cabo do mesmo tipo liga esta tela a outra. Para tanto, as telas intermediárias precisam ser compatíveis com o MST para que possam, além de receber sinal, transmiti-lo.

Teoricamente, uma única conexão pode suportar até 63 telas, mas esse número costuma ser bem menor devido a limitações técnicas, como o fato de cada monitor conectado ter que dividir a largura de banda disponível — se houver muitos equipamentos conectados, a qualidade de imagem para cada um deles pode ser seriamente afetada.

HDCP e DPCP

O High-Bandwidth Digital Copy Protection (HDCP) é um protocolo desenvolvido pela Digital Content Protection para impedir que o conteúdo transmitido via DisplayPort seja interceptado e utilizado para fins ilegais. Trata-se de uma proteção antipirataria para conteúdo protegido por direitos autorais, como filmes e séries. Basicamente, o HDCP funciona com o dispositivo emissor do conteúdo (source) se comunica com o aparelho receptor (sink) por meio de um canal chamado Display Data Channel (DDC) para conhecer a sua configuração e obter um código de autenticação. Se o código de ambos os aparelhos forem compatíveis, o source obtém um novo código e o envia ao sink. O envio e recebido das informações de um dispositivo para o outro é feito com base nesse código. A partir daí, o código é checado e atualizado regularmente. Se alguma anormalidade surgir nesse processo, a transmissão é interrompida. Isso pode ocorrer se um dispositivo não autorizado interceptar os dados da conexão.

Opcionalmente, conexões DisplayPort podem contar com o DisplayPort Content Protection (DPCP), especificação desenvolvida pela Philips que usa criptografia AES de 128 bits para proteger a transmissão de interceptações. Um esquema de códigos também é usado com o DPCP. Esse padrão conta ainda com uma técnica que analisa a proximidade entre emissor e receptor para garantir que a transmissão não esteja sendo enviada a outro local remotamente.