By Sophie Lee – Senior Engineer, GRL
DSC(디스플레이 스트림 압축)는 VESA(비디오 전자 표준 협회)에서 초고화질 디스플레이용으로 개발한 시각적 무손실 압축 유형입니다. Blu-ray 플레이어, PC, 게임 콘솔, 디스플레이 등 비디오 소스 간의 연결에 대한 대역폭 요구를 줄이기 위해 이미지 데이터를 압축하고 콘텐츠를 고해상도로 출력합니다.
압축 후 지연이 적은 DSC는 DisplayPort ™, HDMI® 및 MIPI를 비롯한 다양한 비디오 인터페이스를 지원합니다 . 이 문서에서는 DP(DisplayPort) 인증을 위한 DSC 테스트에 대해 설명합니다.
Introduction
완전한 DSC 시스템에는 인코더와 디코더가 필요합니다. 인코더는 DP 송신기(DP TX) 끝에 위치하며 전송 전에 영상을 압축합니다. 디코더는 DP 수신기(DP RX) 끝에 장착되어 수신된 사진 데이터를 압축 해제, 복원 및 표시합니다(그림 1 참조). DP TX 끝과 DP RX 끝 모두 DSC를 지원해야 솔루션을 활성화할 수 있습니다.
그림 1
DSC는 예측 코딩을 사용하고 인덱스 색상 기록을 설정하여 이미지 데이터를 압축합니다. 예측 코딩은 DP TX 끝을 사용하여 대상 픽셀의 값을 예측하고 "오류"를 계산합니다. 그런 다음 해당 오류는 DP RX 끝에 데이터로 전송됩니다.
DP RX 끝은 동일한 예측 단계를 따르고 오류를 추가하므로 표시되는 픽셀은 원래 픽셀에 최대한 가깝습니다. 즉, 오류만 전송하면 되므로 데이터 양이 줄어듭니다.
ICH(Index Color History)는 자주 발생하는 픽셀의 세부 정보를 저장합니다. 전송 시 전체 데이터 양이 아닌 인덱스 데이터만 압축 목적으로 필요합니다.
DP TX 끝의 압축 흐름은 그림 2에 설명되어 있으며 그림 3은 DP RX 끝의 압축 해제 프로세스를 설명합니다.
그림 2: DP TX 엔드 DSC 압축 흐름
VESA DSC 사양(DSC v1.2a) 참조
그림 3: DP RX 엔드 DSC 감압 흐름
VESA DSC 사양(DSC v1.2a) 참조
예측 코딩에는 MMAP(중앙값 적응형 예측), BP(블록 예측), MP(중간점 예측)의 세 가지 유형이 있습니다.
블록 예측은 DP RX 끝에 있습니다. DisplayPort가 링크 트레이닝을 수행하면 DisplayPort 구성 데이터("DPCD")를 통해 DP TX 측에 알립니다.
DP TX 끝은 압축에 사용하는 예측 코딩 또는 ICH 방법의 DP RX 끝을 알리지 않습니다. 대신, 일반적인 메커니즘을 사용하여 사진의 픽셀 구성을 기반으로 결정합니다. 먼저 예측코딩을 사용할지, ICH를 사용할지 결정한다. 예측 코딩이 선택되면 DP TX 측에서는 먼저 MMAP 또는 BP를 사용하도록 선택한 다음 MP를 사용할지 여부를 결정합니다. 예측코딩을 사용하는 경우 코딩 후 최소오차도 선택해야 합니다.
코딩 프로세스를 가속화하고 압축 왜곡을 줄이기 위해 DSC 기술은 모든 사진 프레임을 자르고 동시에 잘라낸 슬라이스를 인코딩하는 Slice를 활용합니다. DSC는 1, 2, 4, 8개 이상의 슬라이스를 지원할 수 있습니다. 단, 단위는 슬라이스/라인이며, 라인은 화상 형성 과정에서 래스터 스캔 시퀀스를 라인으로 채택하는 픽셀을 의미합니다.
다양한 수의 슬라이스 외에도 DSC는 다양한 길이와 너비의 슬라이스를 사용할 수도 있습니다. 그림 4에서 모든 이미지에는 4개의 슬라이스/라인이 있습니다. 그러나 오른쪽 상단 모서리에 있는 그림은 스트립 조각으로 잘려진 반면, 오른쪽 하단 모서리에 있는 그림은 더 넓은 직사각형 조각으로 잘려져 있습니다. 사용되는 슬라이스의 길이와 너비는 DP TX 끝과 DP RX 끝에서 지원하는 슬라이스 수와 DSC 압축 또는 압축 해제 속도에 따라 달라집니다. Link Training이 수행되면 DP TX end와 DP RX end는 상호 지원되는 조합으로 DSC를 통신하고 실행합니다.
그림 4
DP TX 끝이 DP RX 끝과 연결되고 링크 트레이닝이 수행되면 DSC가 시작되어야 합니다. 그림 5는 DSC에서 링크 트레이닝을 활성화하는 프로세스를 보여줍니다. DP TX 측에서는 DP RX 측의 EDID(Extended Display Identification Data)를 읽은 다음 DPCD(DisplayPort Configuration Data)를 읽어 DP RX 측의 용량과 DSC 지원 여부를 확인합니다. DSC를 지원하는 경우 링크 트레이닝이 끝나기 전에 DPCD가 작성되어 DSC 기능을 활성화합니다. (DSC 관련 DPCD 주소는 표 1을 참조하세요)
그림 5
표 1
Link Training이 완료되고 사진 데이터가 전송되면 Main-Link Protocol을 통한 DSC 관련 용량의 추가 통신이 필요합니다.
메인 링크 프로토콜은 제어 VB-ID, 메타데이터, 오디오, 그림 매개변수 세트 및 청크 끝 등 여러 부분으로 구성됩니다. 이 중 Control VB-ID, Picture Parameter Set, End of Chunk에는 DSC 관련 정보가 포함되어 있으며 DP TX 끝에서 DP RX 끝으로 사진 데이터와 함께 전송됩니다.
링크 트레이닝 프로세스 중에 160h 주소가 기록되면 DP TX 쪽은 VB-ID(Compressed Stream Flag)에서 DSC 기능을 활성화하기 위한 요구 사항을 기록하고 Picture Parameter Set에 관련 DSC 기능 정보를 기록합니다. VESA 사양 에 따르면 DSC 기능 활성화 및 비활성화가 포함된 VB-ID는 사진 정보 앞 줄에 있어야 합니다(그림 6 참조). 그런 다음 DP TX 쪽은 DSC 버전, 사진 길이 및 너비, 사진에서 사용되는 색상 형식, 색상 심도를 포함하여 사진 매개변수 세트에 DSC 기능과 관련된 정보를 기록합니다. DP DSC 테스트에서 주의해야 할 정보는 표 2에 나열되어 있습니다.
그림 6
표 2
DP 인증의 DSC 테스트
DSC는 DPCD 및 메인 링크 프로토콜에 DSC 관련 정보를 추가하기 때문에 DSC 테스트의 목적 중 하나는 링크 트레이닝 및 메인 링크 프로토콜 프로세스를 확인하는 것입니다. DSC에는 해상도, 슬라이스, 색상 형식, 색상 심도, 인코딩 및 디코딩 방법을 비롯한 다양한 요소가 포함됩니다. 따라서 테스트는 다양한 조합에 대해 수행됩니다. 더욱이 DSC는 시각적 왜곡이 없기 때문에 테스트 링크에서 영상이 정상인지 육안 확인이 필요하다. 다음 표(표 3)에는 DP TX 측에서 테스트할 항목이 순서대로 나열되어 있습니다.
표 3
표의 처음 두 테스트 항목은 정상적인 조건과 BP를 사용할 때 DSC가 올바르게 활성화되는지 여부만 확인합니다. 링크 트레이닝 및 메인링크 프로토콜을 제외한 모든 항목은 육안으로 사진을 확인해야 합니다.
마지막 두 테스트 항목인 4.6.1.8 및 4.6.1.9에서는 DP RX 쪽이 DSC 1.1만 지원하는 시나리오에서 DSC도 성공적으로 활성화되는지 확인하기 위해 제품의 하위 호환성을 확인해야 합니다. DP RX 끝을 테스트하는 방법은 비슷하지만 더 복잡합니다. 컬러 포맷 및 색심도, 블록 예측, 압축률, 슬라이스 수, 컬러 포맷의 채널 수 등 총 26개의 테스트 항목이 있습니다.
해상도가 2K에서 8K로 증가하고 전송 속도가 증가함에 따라 DP는 진화하고 새 버전이 출시됩니다. 그러나 DP TX 끝과 DP RX 끝 모두 이러한 높은 해상도와 전송 속도를 지원할 수 있지만 연결 케이블은 하드웨어 제한에 직면할 수 있으며 높은 전송 속도에서 신호 손실 문제를 해결하지 못할 수 있습니다. 따라서 DP 인터페이스에 DSC를 도입하면 낮은 전송 속도에서도 미세한 해상도를 얻을 수 있습니다.
고해상도 콘텐츠에 대한 소비자 수요는 계속해서 증가할 것입니다. 하드웨어 장벽이 극복될 때까지 DSC는 계속해서 연구할 가치가 있습니다.
References
- VESA Display Stream Compression (DSC) Standard Version 1.2a – 18 January, 2017
- VESA DisplayPort (DP) Standard Version 1.4a – 19 April, 2018
VESA® DisplayPort® DSC Link Layer Compliance Test - Specification Version 1.4a Revision 1.1 Draft 6 – 18 November, 2019
Author
Sophie Lee – Senior Engineer, GRL Taiwan
국립대만대학교 기계공학과를 졸업한 Sophie Lee는 3년 이상의 테스트 경험이 있으며 DisplayPort, 이더넷 및 기타 테스트 사양에 전문입니다.
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Release date: 2021/04/29 AN-210429-TW
