VバイワンHS

V-by-One HS は、安価なツイストペア銅線上で低電圧差動信号(LVDS) よりも高速で動作できる電気デジタル信号規格です。もともとは2007 年にザインエレクトロニクス社によって高解像度テレビ向けに開発されましたが、2010 年以降、V-by-One HS は文書処理、自動車インフォテインメント システム、産業用カメラおよびマシン ビジョン、ロボット工学、アミューズメント機器 など、さまざまな市場で広く採用されています。

高解像度テレビでは、これまでピクセル データの転送に LVDS を使用していましたが、高解像度と色深度のニーズを満たすためにデータ レートが増加すると、導体間のタイミング スキューの問題が生じました。V-by-One HS は、SerDesと CDR (クロック リカバリ) テクノロジによって、導体のペアごとに 3.75 Gbit/s の高速を実現し、導体の数を減らして、ケーブルとコネクタを含む総コストを削減します。これにより、スキューの問題が解決され、電磁干渉(EMI) と消費電力が削減されます。

V-by-One HS の後継はV-by-One USで、レーンあたりのデータ信号速度が 4 倍 (16 Gb/s) になります。

V-by-One HS は、ザインエレクトロニクスが開発したオープン規格です。歴史的に、フラットパネルテレビは LVDS を使用してピクセルデータをディスプレイパネルに送信していましたが、解像度が高くなり、色深度が拡張されたため、テレビはツイストペアケーブルの数の増加やタイミングスキューの問題に直面しました。V-by-One HS は、CDR とイコライゼーションを導入した高速 SerDes 規格で、3.75 Gbit/s (ギガビット/秒) を実現し、スキューの問題を解決し、消費電力と EMI を削減します。これらの機能により、V-by-One HS はケーブルとコネクタのコストを含むインターフェイスシステムの総コストを削減します。

V-by-One HS のイコライザーは、LVDS インターフェースと比較してデータ伝送品質を向上させます。この仕様により、より長い距離間でのデータ伝送を拡張できます。

さらに、クロック データ リカバリ (CDR) により、LVDS インターフェイスでこれまで以上に顕著であったスキューの問題が解決されます。CDR テクノロジにより、LVDS で特定の固定周波数クロックに必要なクロック ケーブルが不要になり、EMI ノイズが低減されます。V-by-One HS は、600 Mbit/s から最大 3.75 Gbit/s までの広範囲の速度をサポートし、固定レートのインターフェイスよりもエネルギー消費を抑えます。

LVDS を採用している企業は、製品の設計に大きな変更を加えることなく、LVDS から V-by-One HS にスムーズに切り替えることができます。

V-by-One HS は、もともとデジタル ピクセル ディスプレイの内部インターフェイスを置き換えるために開発されました。

LCD は、ブラウン管 (CRT) ディスプレイとは異なり、各ピクセルを表示するためにデジタル信号を使用する必要があります。ノート PC が CRT ディスプレイを LCD に置き換え始めたとき、ピクセル データはパラレル データとして送信されましたが、インターフェイス システムでは、6 ビット RGB カラーごとに 18 ビットの色深度でデータを送信するために 20 本以上のケーブルが必要であること、ケーブル用のスペースがないこと、スキューを調整するのが難しいことなどの問題が見つかりました。

これらの問題を解決するために、低電圧差動信号（LVDS）を使用するFPD-LinkがLCDに採用されました。ANSI / TIA / EIA-644-A規格で定義されたLVDSは、高速で実行できる差動信号システムです。LVDSはシリアルデータ転送で機能します。FPD-Linkの初期の採用時には、主なアプリケーションが18ビットの色深度であったため、3つのチャネルごとに7ビット幅の差動ケーブルペアとクロック用の別のチャネルが使用されました。このFPD-Linkの採用により、LCDの内部インターフェイスシステムは、高速シリアル転送により22ペアのケーブルを8ペアに削減できました。ビデオエ​​レクトロニクス規格協会（VESA）はこれをビデオ標準仕様として採用し、FPD-LinkはLCDインターフェイスとして広く普及しました。

しかし、LCD の解像度と色深度、フレーム レートの大幅な向上に伴い、FPD-Link では LCD の入力ピクセル データが飛躍的に増加し、LVDS ケーブルの数も急増するという問題に直面しました。たとえば、10 ビットの色深度と 2 倍のフレーム レートを備えたフル HD テレビ (1920 x 1080 ピクセル) には、24 の FPD-Link 差動ペアが必要です。このような場合、クロックとデータ レートが大幅に高速化されるため、数百ピコ秒のレベルでスキューを調整する必要があります。さらに、LVDS ではスペクトルが集中する固定クロック周波数が必要なため、インターフェイス システムでは電磁干渉を最小限に抑える必要があります。

さらに、FPD-Linkは規格上、主に0ボルト（グランドレベル）から1.2ボルト間の電気デジタル信号を使用するため、高密度LSIの設計において大きな制約となっていました。このような状況下で、DVI、HDMI、DisplayPort、V-by-One HSなど、多くの代替可能なインターフェースが提供され、広く採用されています。

DVI や HDMI はスキュー調整が可能なことから、機器間の外部インターフェースとして広く普及している。HDMI はコンテンツ保護方式であるHDCPのハードウェア実装も必要となる。一方で、ライセンス料が必要、内部データ伝送に不要な機能がある、高電圧差動信号のためチップ設計や製造が困難などから、FPD-Link を置き換える内部インターフェースとしては採用されていなかった。FPD-Link を置き換えるため VESA が標準化した DisplayPort は、広く普及すると見込まれている。DisplayPort は PCI Express とバイアス仕様が似ており、設計障壁は小さいと見込まれる。しかし、DisplayPort は 1 つのソースデバイスで複数のモニターを駆動できるように設計されているため、標準化されたリンク速度とパケット化されたデータ転送が使用され、複雑さが増す。このため、DisplayPort シンクデバイスには、他のシンクデバイス宛のパケットを破棄したり、自分宛のパケットからデータを抽出したりするための回路や、標準化されたリンク速度とディスプレイが要求する速度の不一致に対処するためのメモリバッファが必要となる。複数のモニターが同時にデータを必要とする場合がありますが、DisplayPort は一度に 1 つの差動ペアで 1 つのモニターに 1 つのマイクロパケットしか送信できません。これは、一部のマイクロパケットが必要になる前にモニターに早めに送信し、各モニターのディスプレイ コントローラーがデータを必要とするまで、そのデータをターゲット モニターにバッファリングすることで解決されます。

このような状況下で、V-by-One HS が開発されました。V-by-One HS と他のインターフェースとの最大の違いは、イコライザーとクロック/データ リカバリ (CDR) テクノロジにあります。V-by-One HS は、受信側でイコライザーを使用して受信側が受信信号をクリーンアップできるようにし、信号の整合性を高めます。この信号の整合性の向上により、V-by-One HS は 3.75 Gbit/s の速度を達成できます。これは、FPD-Link が許容する速度よりも高速です。さらに、その CDR テクノロジは、FPD-Link のスキュー問題を解決し、より多くの電磁干渉を生成する別のクロック信号の必要性を排除します。

V-by-One HSは、その高速データ伝送能力により、ケーブルやコネクタの数、機器内の関連スペース、そして最終的には総コストを削減することが期待されています。たとえば、超高精細パネル（UHDパネル、3840×2160ピクセル）では、一般的なLVDSケーブルでは96本または80本（36ビットRGBの場合は48ペア、24ビットRGBの場合は40ペア）必要ですが、V-by-One HSテクノロジーでは16本のケーブル（8ペア）しか必要ありません。V-by-One HSは、幅広い伝送速度をサポートしています。セットメーカーのエンジニアは、既存のLVDSインターフェースから大きな変更を加えることなく、スムーズに導入できます。

• タブレットやテレビなどのフラットパネルディスプレイ
• 文書処理および多機能プリンタ
• 自動車インフォテインメントシステム
• 産業用カメラとマシンビジョン
• ロボット工学
• 娯楽機器

V-by-One HS Standardは、ザインエレクトロニクスが提供しているオープン規格です。2018年9月現在^{[アップデート]}、最新バージョンは「V-by-One HS Standard バージョン1.52」です。

• FPD-Link - よく誤って LVDS と呼ばれます。これは、V-by-One HS が置き換えようとしている標準です。
• DisplayPort - 内部 DisplayPort (iDP) は、フラット スクリーン テレビの内部使用向けに DisplayPort を改良したものです。これは、Video Electronics Standards Associationが推進する V-by-One HS の現代的な競合製品です。この規格では、すべての DRM (補助データ チャネル) が削除され、設計者は通常の DisplayPort よりも多くのレーンを使用してより高い帯域幅のニーズに対応できます。また、入力ピクセル レートに関連付けられたクロック速度ではなく、1 つの信号速度 (3.24 GHz) が必要です。このインターフェイスでは、最大 4 レーンに制限されている通常の DisplayPort とは異なり、設計者は 1 レーンから無制限の数のレーンを使用できます。各 iDP レーンは 3.24 GHz で動作します。個別のクロック信号レーンなしでクロック回復を可能にする 8b/10b オーバーヘッドにより、オーバーヘッドを除いた各レーンの伝送速度は 2.592 ギガビット/秒になります。iDP によって提供されるスループットと生のビデオ スループットの差に対処するためにパディングが使用されます。
• THine Electronics - V-by-One HS の設計者および保守者。