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» 2008年11月01日 00時00分 UPDATE

HDMI/DVIへの変換の仕組みはどうあるべきなのか:DisplayPort活用の肝は「ブリッジ機能」の実現 (1/3)

高速デジタル映像信号規格であるDisplayPortが普及しようとしている。同種の既存規格であるHDMIやDVIなどとの共存は避けられない状況だ。これらの規格を効率良く共存させる設計技術が必要となる。

[Abdullah Raouf(米Pericom Semiconductor社),EDN]

共存する複数の規格

 パソコン用ディスプレイ関連の共通技術規格を策定している業界団体VESA(Video Electronics Standards Association)は、デジタルディスプレイ用の映像信号規格であるDisplayPortを策定した。これは、既存のデジタルディスプレイインターフェースであるHDMI(High-Definition Multimedia Interface)とDVI(Digital Video Interface)を置き換えることを狙ったものだ。

 実際、DisplayPortはHDMIやDVIの改良版として策定された。ただし、それだけではすでに利用されているHDMIやDVIなどを置き換えられるものとはならない。もちろん、一部の用途においては、DisplayPortは技術的にもコスト競争力の面でも優れたものだと言える。例えば、パソコンのモニターディスプレイでは、急速にDisplay Portへの移行が進むだろう。

 それに対し、デジタル家電分野では、HDMIが広範な採用実績を有する。従って、DisplayPortを採用する機器を設計するとしたら、HDMIを搭載した民生機器との接続性も確保しなければならないため、複数のディスプレイインターフェースをサポートしなければならないことになる。そうした機器では、システムを複雑にせず、コストをあまり上乗せしなくて済むように、ディスプレイインターフェースの変換機能、すなわちブリッジ機能を持たせることが重要である。

 では、具体的にはそのブリッジ機能はどのように実現するのがよいのだろうか。本稿では、この問いに対する1つの解を提示したいが、まずはそもそもDisplayPortを採用することで得られるメリットについて論じることにする。

仕様面での優位性

 DisplayPortにはいくつもの特徴がある。高いデータ伝送容量を備える、外部インターフェースとしてだけでなく機器内部のインターフェースとしても利用できる、コネクタが小さいといったことだ。また、HDMIの利用に当たっては知的財産権の使用料が発生するが、DisplayPortにはそれがない。コストの負担がディスプレイ側ではなく、ビデオ/グラフィックスのソース側に生じるところにも特徴がある。

 DisplayPortの物理的な仕様は、次のようなものになる。まず、1対の差動信号により、信号伝送の1レーンが構成される。1レーン当たりの伝送速度は最大2.7ギガビット/秒である。4レーンを1本のケーブルにまとめるので、ケーブル当たりの伝送速度は最大10.8ギガビット/秒となる。なお、クロックは信号に埋め込んで伝送される。

 色深度はRGB(赤、緑、青)の各チャンネルごとに最大16ビットである。ディスプレイ画面の最高解像度はWQXGA(Wide Quad Extended Graphics Array)、すなわち2560×1600画素をサポートする。リフレッシュ速度は最大120Hzである。

 DisplayPortの特徴の1つに、補助チャンネルのサポートがある。補助チャンネルは双方向の信号伝送チャンネルであり、伝送速度は最大1メガビット/秒。VESAのEDID(Extended Display Identification Data)規格およびMCCS(Monitor Control Command Set)規格に準拠したリンク管理とデバイス制御に利用する。この双方向信号チャンネルにより、ディスプレイ側は受信した信号のジッターや符号(シンボル)間干渉(ISI:Intersymbol Interference)が大きい場合に、ホストに対してより高い品質の信号出力を要求することができる。ディスプレイと信号源の間で直接フィードバックをかけるという、この独特な技術により、信号源側でプリエンファシスのかけ方を自動的に調整できる。また解像度、リフレッシュ速度、色深度に対して、システムが自動的に微調整を行うことが可能である。ビデオアプリケーションやゲームアプリケーションは絶えず進化しているが、DisplayPortはその進化に対応する余地を備えていると言える。

 DisplayPortは、ノート型パソコン内部のディスプレイインターフェースにも利用できる。従来のノート型パソコンでは、ディスプレイの物理インターフェースにTMDS(Transition Minimized Differential Signaling)を使っていることが少なくない。TMDSでは、例えば18ビットのカラーディスプレイの場合、データの伝送に6対の差動線、クロックの伝送に2対の差動線を使うので、ワイヤーの本数は16本になる。24ビットのカラーディスプレイでは、ワイヤーの数は20本に増える。それに対し、DisplayPortでは、1レーンだと補助チャンネルを含めてもワイヤーの数は4本しかない。4レーンでも補助チャンネルを含めて10本のワイヤーで済む。

コスト面での優位性

 DisplayPortにはコスト面の特徴もある。ディスプレイコストの低減を主眼に置き、VGA(Video Graphics Array)ディスプレイで利用されたのと同様の直接駆動方式を採用しているのである。ビデオ信号源回路にディスプレイの駆動回路を集積するので、ディスプレイ側にスケーリング回路を載せる必要がない。このことは、5〜10米ドルのコスト削減につながる。またスケーリング回路が存在しないということは、液晶モニターの薄型化に寄与できることを意味する。モニターの厚みを12.7mmにまで薄くできるのである。

 企業向けパソコンシステムではモニターよりもパソコン本体に予算を多く投じる。そのため、モニターのコスト削減には意味がある。パソコン市場では、グラフィックスICのベンダーがDisplayPortの採用に積極的だ。具体的には、米Intel社、米AMD(Advanced Micro Devices)社、米NVIDIA社などがDisplayPort対応のICを開発している。それに対し、家電製品では価格の高い液晶ディスプレイに需要が集まるので、HDMIのようなインターフェースを組み込みやすい。パソコンの場合とは逆に、本体側であるDVDレコーダやデジタルスチルカメラなどは、価格が抑えられる傾向にある。

 ディスプレイインターフェース対応ICを開発する立場で微細化との関係を見ると、DisplayPortにはもう1つの優位性がある。それは、微細化によって電源電圧の低下がもたらされることだ。

 例えば、45nmプロセスでは、I/O部の電源電圧は2.5V以下であることが望ましい。しかし、HDMIとDVIはTMDS技術を採用しているので、高速信号の伝送には3.6V、低速のサイドバンド信号の伝送には5.25Vの電源電圧を必要とする。すなわち、45nmプロセスのICにTMDS技術のインターフェースを搭載するには、独自の回路設計と製造プロセスを組み合わせねばならず、製造コストが増大してしまうのだ。

 それに対し、DisplayPortであれば、標準的な45nmプロセスを採用してICを開発することが可能である。DisplayPortでは、電源電圧が2Vを超えないからである。

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