Kiến thức cáp 101: Nén luồng hiển thị

Nén luồng hiển thị (DSC) là một công nghệ ngày càng quan trọng để truyền tải hình ảnh và video độ phân giải cao qua các giao diện như HDMI và DisplayPort. Khi độ phân giải màn hình tiếp tục cải thiện, DSC cho phép nén dữ liệu mà hầu như không làm giảm chất lượng hình ảnh, giảm đáng kể yêu cầu băng thông. Điều này cho phép đạt được độ phân giải cao hơn, tốc độ làm mới nhanh hơn và các tính năng hiển thị thế hệ tiếp theo.

Trong hướng dẫn toàn diện này, chúng tôi sẽ đề cập đến mọi thứ bạn cần biết về DSC—từ những kiến ​​thức cơ bản về cách thức hoạt động cho đến các ứng dụng, lợi ích, thách thức và triển vọng tương lai. Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn nhé!

Kiến thức cơ bản về DSC: DSC là gì và hoạt động như thế nào?

Trước khi tìm hiểu về những ưu điểm của DSC, chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem DSC là gì và tại sao nó lại hữu ích.

Giải mã định nghĩa và nguyên tắc của DSC

Về cơ bản, Display Stream Compression (DSC) là một thuật toán nén hình ảnh và video chuyên dụng cho giao diện hiển thị kỹ thuật số. Phương pháp nén này được thiết kế đặc biệt để truyền tải nội dung độ nét cực cao qua các giao diện hạn chế về băng thông, không thể xử lý tốc độ dữ liệu thô, chưa nén lớn như vậy.

Thuật toán DSC tận dụng các khái niệm của dự đoán, tương quan không gian, mã hóa entropy và tái tạo để giảm thiểu khối lượng dữ liệu theo cách thông minh, không mất dữ liệu trực quan, được thiết kế riêng cho màn hình.

Không giống như JPEG hay HEVC vốn nhắm đến mật độ nén tối đa, DSC ưu tiên chất lượng cảm nhận trên màn hình. Các phép toán bên dưới có vẻ phức tạp, nhưng giá trị nhận được từ phương pháp của DSC giúp độ phân giải màn hình thế hệ tiếp theo có thể sớm hơn dự kiến ​​nhiều năm.

Cơ chế giảm khối lượng dữ liệu của DSC

Lợi ích cốt lõi mà DSC mang lại là cắt giảm tải băng thông thô khi truyền hình ảnh chưa nén xuống kích thước mà giao diện liên kết có thể hỗ trợ.

Ví dụ, màn hình 8K ở tần số 60 Hz với màu 30 bit và không nén cần băng thông gần 100 Gbps mà các giao diện hiện tại không thể cung cấp. Với DSC, tốc độ này được giảm xuống còn khoảng 20 Gbps nhưng vẫn giữ nguyên được chất lượng cảm nhận.

Tiết kiệm băng thông đáng kể này đạt được nhờ khai thác cả sự dư thừa về không gian và thời gian thường thấy trong nội dung hiển thị được kết xuất. Vì phần lớn nội dung của mỗi khung hình đều lặp lại từ các khung hình trước đó, điều này có thể dự đoán được, nên chỉ dữ liệu khác biệt mới cần được truyền.

DSC loại bỏ các tương quan giữa các điểm ảnh và giữa các khung hình, cho phép nén entropy vi phân sâu hơn. Điều này chỉ cho phép entropy quan trọng đối với nhận thức đi qua các giao diện bị hạn chế.

Tại sao DSC lại quan trọng? Ưu điểm chính và trường hợp sử dụng

Bây giờ bạn đã biết cách DSC điều chỉnh độ phức tạp để nén hình ảnh có độ phân giải cao xuống tốc độ dữ liệu có thể quản lý được, hãy cùng khám phá lý do tại sao điều này lại quan trọng.

Mở khóa tốc độ làm mới cao, màn hình độ phân giải cao

Lợi ích trực tiếp nhất mà DSC mang lại là cho phép hiển thị độ phân giải cao vượt xa giới hạn băng thông giao diện.

Khi việc sản xuất tấm nền tiếp tục phát triển, độ phân giải màn hình có thể vượt xa khả năng truyền tải dữ liệu của các giao diện như HDMI và DP. Nếu không có DSC tạo ra khoảng trống cho sự phát triển trong tương lai, những tiến bộ sẽ bị trì trệ do phải chờ đợi các thiết kế lại giao diện.

Ví dụ, nén DSC cho phép sản xuất hàng loạt các sản phẩm giá cả phải chăng Màn hình 8K 60 Hz thay vì giới hạn độ phân giải 8K phổ biến ở tốc độ khung hình thấp. Các nhà sản xuất tấm nền có thể vượt qua giới hạn với van xả DSC sẵn sàng giải nén dòng chảy ở phía màn hình.

Làm cho cấu hình đa màn hình trở nên thiết thực

Một ứng dụng quan trọng khác mà DSC tỏa sáng là đơn giản hóa cấu hình nhiều màn hình trải rộng trên không gian hình ảnh rộng lớn.

Các màn hình video lớn, bàn giao dịch tài chính, giám sát phòng điều khiển và biển báo kỹ thuật số đều cần các mảng hiển thị truyền dữ liệu khổng lồ. Bằng cách ngưng tụ các luồng video này bằng DSC, các cấu hình độ phân giải cao quy mô lớn có thể chạy trên các cáp tiêu chuẩn và đầu nối.

Hãy xem xét một công ty muốn lắp đặt màn hình ghép video 16K để phân tích. Nếu không có DSC, sẽ cần đến cơ sở hạ tầng chuyên dụng đắt tiền. DSC giúp khả năng hiển thị 16K trên các giao diện chính thống trở nên khả thi.

Lợi ích của DSC đối với chất lượng hình ảnh/video

Ngoài việc cho phép hiển thị và cấu hình không thực tế nếu không nén, DSC cũng tích cực cải thiện chất lượng hình ảnh cho một số khả năng hiển thị mới nổi.

Mở rộng khối lượng màu và độ sâu bit

Khả năng giảm lưu lượng giao diện của DSC cũng tạo ra không gian cho những tiến bộ như độ sâu bit màu cao hơn và gam màu mở rộng.

Màu sắc bị thiếu sẽ trở nên rõ ràng trong màu 8-bit truyền thống khi độ phân giải vượt quá ~1080p. DSC cung cấp không gian cho màu 10-bit và 12-bit ở độ phân giải cao hơn, tránh hiện tượng nhiễu dải màu. Độ sâu bit mở rộng này làm tăng khối lượng màu mã hóa và tránh hiện tượng chuyển màu.

Gam màu rộng như P3 và Rec. 2020 cũng yêu cầu độ sâu bit cao hơn nhờ được hưởng lợi từ DSC.Tính năng này cho phép hình ảnh HDR sống động, chân thực với độ phân giải 4K/8K.

Tăng cường truyền tải dải động cao (HDR)

Ngoài việc tăng cường chất lượng màu cơ bản, DSC còn giúp cải thiện dải động thông qua hiệu quả định dạng HDR tốt hơn.

Độ chính xác dữ liệu độ sáng bổ sung của HDR có thể tạo ra lưu lượng giao diện đáng kể. Tính năng phân phối lại entropy thông minh của DSC giúp kết hợp đồng thời độ phân giải cao, tốc độ khung hình cao và HDR với chất lượng cảm nhận đầy đủ. Việc phân phối HDR mà không nén đòi hỏi phải có sự đánh đổi.

DSC cũng cho phép truyền tải HDR qua các cổng HDMI 2.0b bị giới hạn băng thông. Giải nén chính xác đến từng pixel của DSC giúp việc chuyển đổi HDR liền mạch này diễn ra từ HDMI 2.1 xuống các phiên bản HDMI cũ.

Bạn có nên bật DSC không? Những cân nhắc chính

Hy vọng những lợi ích mà DSC mang lại cho màn hình tiên tiến nhất có vẻ rõ ràng là có lợi. Tuy nhiên, như bất kỳ công nghệ mới nào, cũng có một vài nhược điểm cần được đánh giá:

Chi phí độ trễ: Mã hóa/giải mã DSC có làm tăng thêm một chút độ trễ điểm-điểm do cần phải đệm quá trình tái tạo hình ảnh đầy đủ. Đối với một số ứng dụng thời gian thực, độ trễ có thể gây ra sự cố.

Hiện vật trực quan: Mức nén cao có thể khiến hình ảnh bị suy giảm chất lượng để đáp ứng các hạn chế về dữ liệu. Tuy nhiên, DSC hướng đến mức "không mất dữ liệu hình ảnh" để tránh điều này. Tỷ lệ nén bảo thủ giúp đảm bảo tính toàn vẹn.

Giới hạn khả năng tương thích: DSC yêu cầu hỗ trợ phần cứng phía bộ giải mã trong màn hình để tái tạo. Do đó, phần cứng màn hình cũ không thể giải nén sẽ vẫn bị giới hạn ở độ phân giải thấp hơn, bỏ qua nhu cầu nén.

Đối với hầu hết người dùng, việc bật DSC mang lại hiệu suất nâng cấp trực tiếp, cho phép màn hình của bạn tỏa sáng ở mức tối đa. Tuy nhiên, trong một số trường hợp sử dụng đặc thù, nhạy cảm với độ trễ hoặc chạy phần cứng cũ, việc tắt DSC một cách có chọn lọc có thể là điều thận trọng.

Thế hệ hiện tại và triển vọng tương lai

Giờ đây, khi bạn đã nắm được những lợi ích và cân nhắc khi sử dụng DSC, hãy cùng khám phá quá trình phát triển liên tục của DSC. Những nâng cấp thú vị tiếp tục mở rộng tiềm năng của DSC thông qua các phiên bản mới hơn và tích hợp giao diện.

Chi tiết và tính năng của DSC 1.2a

Tiêu chuẩn DSC 1.2a thế hệ hiện tại mang lại tính linh hoạt tuyệt vời trong việc triển khai hình ảnh độ phân giải cao. Dưới đây là tổng quan nhanh:

• Độ sâu bit màu cao:10-bit và 12-bit với 16-bit cho độ sáng HDR
• Tỷ số nén:Lên đến 3:1 ultra HD và 6:1 cho 8K cho phép chất lượng "không mất dữ liệu hình ảnh"
• Định dạng Chroma:Lấy mẫu phụ sắc độ 4:4:4, 4:2:2 và 4:2:0
• Độ phân giải tối đa:8K 60Hz với HDR qua kết nối DisplayPort một cáp

Sự kết hợp giữa độ chính xác màu sắc, hiệu suất nén và hiệu suất tái tạo cho phép hiển thị hình ảnh tiên tiến với độ trung thực đáng kinh ngạc. DSC mang đến cho cáp một "van thoát hiểm" khi độ phân giải ngày càng tăng nhanh hơn tốc độ cải tiến giao diện.

DSC 2.0 mang lại những gì?

Để mở rộng hơn nữa khả năng của DSC, bản sửa đổi DSC 2.0 sắp tới đang gần hoàn thiện và dự kiến ​​sẽ sớm ra mắt. Mục tiêu của DSC 2.0 trung tâm xung quanh:

• Độ phân giải màn hình thậm chí còn cao hơn 8K
• Mở rộng tỷ lệ nén thời gian thực theo hướng cực đoan hơn
• Giảm hình phạt độ trễ của sự chậm trễ đường ống đệm
• Cho phép hỗ trợ HFR tốt hơn cho các điểm sáng nổi bật và chuyển động nhanh

Bằng cách phát triển thiết kế DSC, những cải tiến liên tục giúp sơ đồ nén này mở rộng linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu hiển thị ngày càng cao. Nhiều cột mốc hiển thị hơn sẽ trở nên khả thi nhờ việc liên tục cải tiến DSC.

DSC trong Giao diện Hiển thị: Tiêu chuẩn DP và HDMI

Một yếu tố quan trọng thúc đẩy sự phổ biến ngày càng tăng của DSC đến từ việc áp dụng trực tiếp vào các thông số kỹ thuật giao diện hiển thị cốt lõi. Cả giao thức DisplayPort và HDMI đều áp dụng công nghệ nén DSC, cho phép tích hợp dễ dàng.

DSC trong DisplayPort: Cho phép độ phân giải cao hơn

DisplayPort nhanh chóng tích hợp hiệu suất nén DSC khi những lợi ích về mặt hình ảnh không mất dữ liệu trở nên rõ ràng. Sự kết hợp này cho phép độ phân giải và hiệu suất màu sắc cao hơn nhiều so với DP so với trước đây.

Ví dụ, DisplayPort 1.4 hỗ trợ:

• 8K 60 Hz HDR với nén DSC
• Hỗ trợ độ phân giải 10K
• Gam màu rộng năm 2020

Bằng cách cô đọng nhu cầu dữ liệu cực lớn xuống mức có thể thực hiện được, DSC ngăn chặn băng thông giao diện bị tụt hậu so với các cải tiến hiển thị khác. Dự kiến ​​điều này sẽ tiếp tục được cải thiện thông qua DP 2.0.

Nén DSC trong HDMI 2.1

Ngoài DP, DSC hiện đã có mặt trên toàn cầu thông qua việc tích hợp vào thông số kỹ thuật HDMI 2.1. Mặc dù ít quan trọng hơn do cần hỗ trợ độ phân giải thấp hơn so với thiết bị DP tiên tiến, DSC vẫn cho phép nâng cấp HDMI 2.1 quan trọng.

Các ví dụ chính bao gồm HDR 4K 120 Hz không nén và HDR 8K 60 Hz. DSC đảm bảo chất lượng sắc độ/độ sáng đầy đủ mà không có hiện tượng nhiễu do nén. Điều này đảm bảo tính toàn vẹn hình ảnh tuyệt vời thông qua hệ sinh thái HDMI có thể truy cập rộng rãi.

Phân tích HDMI DSC cũng làm cho việc kết nối màn hình HDMI 2.1 mới hơn với đầu ra HDMI 2.0/1.4 cũ hơn trở nên khả thi bằng cách giới hạn tốc độ dữ liệu thành cáp cũ giới hạn động.

Những thách thức và hạn chế chính của DSC

Mặc dù có nhiều ưu điểm trong việc truyền video độ trung thực cao tới các màn hình tiên tiến, DSC vẫn có một số hạn chế đáng chú ý cần lưu ý:

Độ trễ được thêm vào: DSC yêu cầu toàn bộ khung hình ảnh được đệm trước khi nén và truyền, làm tăng thêm độ trễ đầu cuối 10-20ms. Độ trễ này có thể làm gián đoạn các ứng dụng nhạy cảm với độ trễ.

Khả năng tương thích liền mạch: Mạch mã hóa/giải mã DSC phải khớp nhau. Các thiết bị đầu ra không có khả năng giải mã sẽ bị giới hạn ở độ phân giải thấp hơn mà không có khả năng nén không mất dữ liệu hình ảnh.

Chi phí thuật toán: Việc nén/giải nén dữ liệu hình ảnh dung lượng nhiều Gbps đòi hỏi phải xử lý đáng kể. Việc triển khai DSC sẽ nảy sinh những thách thức về dung lượng silicon, mức tiêu thụ điện năng và chi phí.

Phân mảnh thông số kỹ thuật luồng bit: Việc nhiều thông số kỹ thuật luồng bit DSC riêng biệt của từng nhà cung cấp làm giảm khả năng tương tác. Việc hội tụ các tiêu chuẩn công nghiệp có thể giúp ích nhưng vẫn là một mối lo ngại đáng lưu ý.

Mặc dù DSC giải quyết các hạn chế về giao diện, khai thác tiềm năng nội dung vượt xa khả năng xử lý của hệ thống, nhưng nó vẫn hoạt động trong điều kiện thực tế không hoàn hảo. Độ trễ, khả năng tương thích ngược và khó khăn trong tích hợp chéo phải được giải quyết thông qua quá trình tối ưu hóa liên tục.

Quỹ đạo tương lai: DSC sẽ hướng tới đâu?

Nếu lịch sử gần đây có thể chỉ ra điều gì, chúng ta nên kỳ vọng sự tinh chỉnh và áp dụng DSC sẽ được đẩy nhanh trên khắp các giao diện hiển thị. Điểm chung giữa nhu cầu của người dùng và các tiêu chuẩn kết nối chỉ ra những cải tiến DSC sau đây trong tương lai:

Độ phân giải cao hơn: Mã hóa 16K cần nén thời gian thực để phát trực tuyến phải tận dụng DSC để có thể thực hiện trên các giao diện hiện tại.

Mở rộng sang mạng không dây: Các codec nén như DSC gần như chắc chắn sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện tham vọng về giao thức không dây của các thiết bị VR/AR không dây. Độ trễ và chi phí gói tin đòi hỏi phải được cải thiện.

Tính khả dụng của HDR: Việc truyền DSC liền mạch các cấu hình HDR cơ bản/mở rộng sẽ mở rộng khả năng truy cập thông qua khả năng tương thích ngược. Dải động không phụ thuộc vào giao diện rất hấp dẫn.

Giáo dục người tiêu dùng: Việc làm rõ giá trị của DSC đối với người mua rạp hát tại nhà sẽ thúc đẩy sự thâm nhập thị trường. Logo HDMI 2.1 và DisplayPort bao gồm DSC truyền tải thông điệp hiện đại một cách ý nghĩa.

Mặc dù những thách thức nêu trên chắc chắn cần được giải quyết, nhưng xu hướng băng thông rộng bao trùm khiến DSC luôn có giá trị. Tầm quan trọng của nó sẽ ngày càng tăng theo thời gian.

Thực hành tốt nhất để sử dụng DSC

Đối với cả những người đam mê rạp hát tại nhà và người dùng chuyên nghiệp đang đánh giá màn hình hỗ trợ DSC, hướng dẫn sử dụng nào giúp khai thác tối đa lợi ích? Dưới đây là một vài điểm chính:

So sánh các thế hệ DSC: Ưu tiên tuân thủ DSC 1.2/1.2a so với các phiên bản trước khi lựa chọn thiết bị AV. Đảm bảo xử lý toàn bộ dải màu/độ sâu HDR.

Giao diện Synergy: Kết hợp card đồ họa HDMI 2.1 với màn hình HDMI 2.1 và DisplayPort 1.4 với màn hình DP 1.4 để đồng bộ hóa DSC HFR lý tưởng.

Quy tắc giải quyết: Có thể cần phải cân nhắc giữa độ phân giải và tốc độ làm mới trên các thiết bị cũ không có DSC. Nếu có thể, hãy ưu tiên độ rõ nét hình ảnh cao hơn thông qua DSC.

Kích hoạt nhận biết nội dung: Bật DSC khi xuất hoặc chơi game ở tốc độ khung hình cao. Tắt DSC khi cần độ trễ cao như hội nghị truyền hình hoặc ghi hình.

Trên lý thuyết thì đơn giản, nhưng việc cố gắng đồng thời đạt độ phân giải cao, chất lượng màu sắc, tốc độ khung hình và dải động lại trở nên phức tạp. Hãy cân bằng cẩn thận nhu cầu của DSC với những hạn chế về phần cứng. Hãy tìm kiếm thiết bị cho phép chuyển đổi DSC bằng phần mềm cho từng trường hợp sử dụng nếu có thể.

Kết luận: DSC quan trọng để mở rộng ranh giới hiển thị

Tóm lại, công nghệ Nén Luồng Hiển Thị đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc khắc phục những hạn chế về băng thông giao diện vốn kìm hãm sự đổi mới trong lĩnh vực hiển thị. Thông qua tối ưu hóa thông minh "không mất dữ liệu hình ảnh", DSC giúp đạt được độ phân giải, tốc độ khung hình, độ sâu màu và dải động thế hệ mới trước nhiều năm so với các chu kỳ nâng cấp tiêu chuẩn cơ bản.

Như đã đề cập trong các phần của hướng dẫn này, khả năng tiết kiệm DSC vượt xa việc hỗ trợ các TV hiện đại nhất bằng cách giúp việc lắp đặt tường video mật độ điểm ảnh cao trở nên khả thi nhờ cơ sở hạ tầng kết nối chính thống. Lợi ích này trải dài từ nhà ở, văn phòng đến các địa điểm công cộng.

DSC đã chứng minh được tính toàn diện của mình thông qua việc nhanh chóng tích hợp vào các chuẩn DisplayPort và HDMI, vốn là những tiêu chuẩn cốt lõi của ngành công nghiệp AV. Sự tích hợp này sẽ tiếp tục được cải thiện theo thời gian khi các chipset mã hóa/giải mã mới thâm nhập vào các hệ sinh thái thiết bị ngoại vi. Hãy kỳ vọng vào sự cải tiến liên tục thông qua các thông số kỹ thuật được cập nhật như DSC 2.0.

Mặc dù chưa hoàn thiện và vẫn đang phải đối mặt với những khó khăn ban đầu, bao gồm độ trễ tăng thêm, khả năng tương thích ngược, tích hợp chéo và việc thúc đẩy áp dụng, vai trò trung tâm của DSC trong các tiêu chuẩn giao diện hiển thị trong tương lai vẫn chắc chắn. Giá trị cốt lõi của việc cô đọng dữ liệu độ phân giải, màu sắc và tốc độ khung hình cực cao xuống dung lượng giao diện thực tế sẽ ngày càng trở nên thiết yếu hơn theo thời gian.

Chúng tôi hy vọng hướng dẫn này sẽ cung cấp mọi thông tin cần thiết để bạn có được hiểu biết sâu sắc về công nghệ Nén Luồng Hiển Thị. Vui lòng liên hệ nếu có bất kỳ thắc mắc nào! Những tiến bộ vượt bậc đang chờ đón bạn nhờ DSC.

Mọi người cũng hỏi

Nén luồng hiển thị có ảnh hưởng đến chất lượng không?

Không, DSC là định dạng nén không mất dữ liệu hình ảnh. Mặc dù có mất dữ liệu về mặt toán học, mắt người không thể nhận thấy bất kỳ sự khác biệt nào về chất lượng khi bật DSC.

DisplayPort 1.4 hoặc cao hơn có tương thích với DSC không?

Đúng vậy, DisplayPort 1.4 là thế hệ đầu tiên hỗ trợ DSC và kể từ đó đã được áp dụng trong các tiêu chuẩn mới hơn như HDMI 2.1, USB4 và Thunderbolt 4.

Nén luồng hiển thị có tự động không?

Có, DSC có thể được tự động kích hoạt bởi các thiết bị tương thích mà người dùng không hề hay biết. Đây là công nghệ trong suốt giúp cải thiện băng thông mà không làm giảm chất lượng hình ảnh.

Làm sao tôi có thể kiểm tra xem DSC có đang được sử dụng không?

Người dùng không thể dễ dàng kiểm tra trực tiếp xem DSC có đang được sử dụng hay không, vì nó hoạt động hoàn toàn trong suốt. Tuy nhiên, nếu màn hình của bạn có thể hỗ trợ độ phân giải và tần số quét rất cao, thì rất có thể DSC đang được sử dụng.