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today&tomorrow

What's New in DesignWare IP?

2018 vol.111

4Kのスマートフォン、AR/VR機器に向けたシノプシスとArmのディスプレイIPソリューション

WQHDから4Kディスプレイへの移行

システム・インテグレータが4Kエンベデッド・ディスプレイで使用するDPUおよびDSIソリューションを選択する際には、帯域幅、速度、消費電力の要件だけでなく、DPUおよびDSIソリューションとDSIのシームレスなインターオペラビリティも検討する必要があります。図2は、60 Hz/24 bpp(bits per pixel)のWQHD+ディスプレイの例を示したもので、アプリケーション・プロセッサからディスプレイ装置へのデータ転送には6.3 Gbpsが必要です。

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図2:WQHD解像度ディスプレイのスマートフォン・アプリケーション

この例では、DPUの出力をシングルリンクでMIPI DSIホスト・コントローラに接続した後、4レーンMIPI D-PHY経由でディスプレイ装置に接続しています。DSIホスト・コントローラはDSCエンコーダを内蔵しており、視覚的な品質劣化なしに2:1または3:1の圧縮を実行し、必要な帯域幅を3.16 Gbpsに抑えることができます。圧縮されたストリームはMIPI DSIパケットに変換された後、D-PHYリンクに送信されます。1 Gbpsのレーンを4本束ねると全体で4 Gbpsの帯域幅を利用できるため、圧縮後のストリームを十分に送信できます。ディスプレイ装置側ではこれと逆の処理が実行されます。レシーバ・コントローラでDSIパケットがリカバリされ、VESA DSCデコーダでデータを復号してからイメージをパネルに表示します。

4Kディスプレイの場合は、これとは異なるアーキテクチャが必要です(図3)。4K解像度、90Hz/30 bppのディスプレイの場合、ディスプレイ・ドライバとMIPIディスプレイ・インターフェイスを2つずつ使用して26.6 Gbpsの帯域幅をサポートする必要があります。これら2つのディスプレイ・ドライバを同期することにより、1つのイメージとして正しく表示します。

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図3:4K解像度ディスプレイのスマートフォン、AR/VRアプリケーション

この例では、DPUの出力をデュアルリンクで2つのMIPI DSIホスト・コントローラに接続した後、2組の4レーンMIPI D-PHY経由でディスプレイ装置に接続しています。DSCで3:1の圧縮が実行されるため、各DSIリンクに必要な帯域幅は4.4 Gbpsに抑えられます。圧縮されたストリームはMIPI DSIパケットに変換された後、D-PHYリンクに送信されます。1.5 Gbpsのレーンを4本束ねるとDSI 1リンクにつき全体で6 Gbpsの帯域幅を利用できるため、圧縮後のストリームを各ディスプレイ ポートに十分に送信できます。

どちらの例も、DSIコントローラIPに内蔵されたVESA DSCエンコーダが重要な役割を果たしています。このエンコーダにより、ディスプレイ装置に送信されるデータの量、D-PHYの動作周波数、D-PHYレーン数、ディスプレイのフレーム・バッファ・サイズが抑えられます。これにより、消費電力、面積、コストを大幅に削減できます。

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