VESA DSC: transfert d'images compressées vers l'écran

VESA et MIPI viennent d'annoncer la finalisation et l'adoption de la technologie de compression DSC, un nouveau standard destiné à faire face au challenge grandissant que représente le transfert vers les écrans de flux d'images en résolutions 4K et 8K. La solution passe par la compression.

Les résolutions d'affichage sont en progression constante avec les formats UHD 4K, et bientôt 8K, qui poussent les débits toujours plus haut, à respectivement 13 Gbps et 50 Gbps en 60 Hz. De quoi poser des problèmes en termes de connectique adaptée (le DisplayPort 1.2 plafonne à 17 Gbps utiles, le futur DP 1.3 à +/- 26 Gbps), de taille des buffers pour les écrans et de consommation, ce dernier point étant particulièrement important pour les périphériques mobiles. Sans solution technique idéale à l'horizon, le standard DSC, pour Display Stream Compression, propose d'avoir recours à la compression du flux vidéo destiné à l'affichage.

Une approche qui n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît. Pourquoi ne pas simplement transférer un flux H.264 vers l'écran ? Pour plusieurs raisons, les plus importantes étant la qualité insuffisante, le débit variable et la complexité trop élevée de l'encodage et du décodage. Les interfaces tant au niveau de l'envoi du flux vidéo que de sa réception doivent rester aussi simples que possible pour des raisons de coûts mais également pour ne pas annuler les gains en consommation.

A noter qu'en pratique, dans le cas de l'affichage d'une vidéo H.264 ou H.265, cela veut donc dire qu'elle sera décodée, traitée, réencodée en DSC, transférée à l'écran via une connectique standard et enfin décodée à nouveau en vue de l'affichage. Nous pouvons supposer qu'à terme, pour ces cas particuliers, une évolution logique sera de rendre possible de transférer directement le flux original aux écrans.

Pour le DSC, VESA indique avoir dû opter pour un compromis qui permette d'obtenir un rendu sans perte apparente (visually lossless) jusqu'à un résultat de 8 bits par pixel, un débit constant après compression, la possibilité de ne mettre à jour que des parties de l'image, le support de différents formats vidéo, un faible coût d'implémentation et la possibilité de supporter le décodage sur base d'anciennes technologies.


Schéma de l'encodeur DSC
L'algorithme retenu travaille sur base d'une seule ligne de pixels et est annoncé capable de réduire le débit par 3 dans sa version 1.0. A sa base, un moteur d'encodage DPCM (differential pulse-code modulation) avec buffer ICH (indexed color history), un codeur entropique et, en sortie, un buffer destiné à garantir le débit fixe. Le niveau de remplissage de ce dernier déterminera les paramètres qui régissent la qualité de la compression. Vous pourrez retrouver quelques détails de plus dans le whitepaper qui a été rendu public par VESA .

A noter en ce qui concerne la capacité de compression, que le support d'un des 3 modes de prédiction du DSC (par blocs) sera optionnel au niveau du décodeur. Cette information sera transmise au moteur d'affichage avec les autres informations liées à l'écran ou à la dalle. De quoi autoriser des contrôleurs plus simples pour les panneaux d'affichage mais avec un niveau de qualité ou de compression plus faible. Les écrans pourront ainsi être amenés à se différencier sur la qualité même de l'image.

Parmi les détails techniques, il y en a un qui n'est pas abordé : la latence d'affichage et son augmentation supposée. Cette hausse pourrait être insignifiante mais elle pourrait également être gênante dans le cadre du jeu vidéo. Là aussi, les contrôleurs et les écrans devraient pouvoir se différencier avec des décodeurs suffisamment rapides pour que le tout soit indolore dans le cas des "bons" écrans PC.

Le DSC est adopté conjointement par VESA et MIPI, organisme chargé de la définition de standards divers et variés liés au monde mobile. Le DSC pourra ainsi être utilisé à travers l'eDP 1.4 (embedded DisplayPort de VESA) et le DSI 1.2 (Display Serial Interface de MIPI). Dans un premier temps, les smartphones, tablettes et ordinateurs portables seront donc la cible principale, mais VESA précise que les écrans externes ne seront pas oubliés. Nous pouvons donc supposer que le DSC sera supporté à partir du futur DisplayPort 1.3.

A noter que d'autres initiatives dans ce sens ont été engagées dans l'industrie mais avec des résultats mitigés soit au niveau de la qualité soit au niveau de l'adoption suite à un format propriétaire. Qualcomm a par exemple mis au point une telle approche, qui était en démonstration au CES. A termes, si la compression DSC tient ses promesses de qualité, nous pouvons supposer que l'ensemble de l'industrie se concentrera sur ce format dont l'utilisation est gratuite pour les membres VESA et représente un coût négligeable pour les autres (350$).