Dual Mode (DP++)

Dual Mode ist die Fähigkeit eines Quellgeräts, aus seiner DisplayPort-Buchse wahlweise auch ein HDMI- oder DVI-Signal auszugeben. Am Anschluss steht dafür die Kurzform DP++. Die Fähigkeit sitzt im Gerät, und sie ist optional: VESA nennt sie ausdrücklich als Bedingung dafür, dass ein DVI- oder HDMI-Adapter an einem DisplayPort-Ausgang überhaupt arbeitet.

Damit ist die Frage beantwortet, die in der Beratung am häufigsten kommt. Der Adapter, der am Notebook des Kollegen ein Bild bringt und am eigenen Rechner nicht, ist an beiden Enden derselbe. Verschieden sind die Quellen.

Ausführliche Erklärung

DisplayPort und HDMI übertragen ein Bild auf verschiedene Weise. HDMI benutzt in seinen älteren Betriebsarten TMDS, ein Verfahren mit drei Datenkanälen und einem eigenen Taktkanal, beschrieben unter FRL und TMDS. DisplayPort zerlegt das Bild stattdessen in Pakete und schickt sie über bis zu vier gleichberechtigte Spuren. Zwei Verfahren auf derselben Bauform lassen sich nicht ineinander stecken — es muss jemand umsetzen.

Die Quelle spricht, der Adapter passt an

Genau hier wird der Beratungsfall meist falsch erzählt. Ein passiver Dual-Mode-Adapter setzt den Steckverbinder um und passt die elektrischen Verhältnisse an, damit ein DVI- oder HDMI-Kabel dahinterpasst. Das Signal selbst kommt aus der Quelle: Erkennt sie den Adapter, schaltet sie ihren Ausgang von der DisplayPort-Betriebsart auf TMDS um und liefert von sich aus DVI oder HDMI. In VESAs eigener Formulierung erkennt eine Dual-Mode-Quelle den eingesteckten Adapter selbsttätig und stellt das geforderte DVI- oder HDMI-Signal bereit.

Beherrscht die Quelle diese zweite Betriebsart nicht, bleibt ihr Ausgang in der DisplayPort-Betriebsart, und am Ende der Strecke sitzt ein Empfänger, der Pakete nicht lesen kann. Das Bild bleibt schwarz, und zwar unabhängig davon, wie hochwertig der Adapter ist. Ein zweiter, teurerer passiver Adapter ändert an dieser Lage nichts.

Die Umschaltung erfasst nur die Bildübertragung. Was um das Bild herum passiert, bleibt Aufgabe der jeweiligen Schnittstelle: Der Fähigkeitsabgleich über EDID und die Berechtigungsprüfung HDCP laufen weiter, nun eben in der HDMI-Welt und mit deren Fehlerbildern.

Woran die Quelle den Adapter erkennt

Der Anstoß kommt vom Adapter, und er kommt über die Konfigurationskontakte des Steckverbinders — die Kontakte 13 und 14, die in einem gewöhnlichen Kabel schlicht auf Masse liegen. Wie ihre Beschaltung im Dual-Mode-Betrieb genau aussieht, steht im Dual-Mode-Standard von VESA, und der ist Mitgliedern vorbehalten. Die Kontaktbelegung selbst behandelt der DisplayPort-Steckverbinder; dort steht auch, dass die Quelle über Pin 20 eine kleine Versorgung bereitstellt, aus der ein angesteckter Adapter lebt.

Daran hängt ein Fehlerbild, das mit Dual Mode selbst nichts zu tun hat und trotzdem regelmäßig damit verwechselt wird: Ein Kabel, dessen Konfigurationskontakte nicht durchverbunden sind, wirkt auf die Quelle wie gar kein Kabel. Wer in dieser Lage den Adapter tauscht, tauscht das falsche Teil.

Typ 1 und Typ 2: die Decke des passiven Wegs

Auch mit Dual Mode ist der passive Weg begrenzt, denn die Quelle erzeugt ihr TMDS-Signal in einer festgelegten Höchstrate. VESA hat diese Grenze einmal angehoben und dabei zwei Adaptertypen eingeführt — angekündigt am 31. Januar 2013 mit dem DisplayPort Dual-Mode Standard, Fassung 1.1:

Die zweite Zeile hat einen Haken, den VESA in derselben Mitteilung nennt: Ein Typ-2-Adapter arbeitet auch an einer älteren Dual-Mode-Quelle, kommt dort aber über 165 MHz nicht hinaus. Die höhere Rate gibt es nur, wenn die Quelle selbst für Typ 2 ausgelegt ist. Eine Adapterpackung sagt also die obere Hälfte der Wahrheit; die untere steht im Handbuch des Rechners.

Diese Zahlen sind der Stand von 2013 und beschreiben die letzte öffentlich benannte Fassung. Für heutige Anforderungen — 4K bei 60 Hz, hohe Bildraten, HDR mit erweiterter Farbtiefe — reichen sie nicht, und der passive Weg endet damit weit unterhalb dessen, was die beteiligten Geräte sonst können.

Der aktive Wandler als Gegenstück

Ein aktiver Wandler geht den anderen Weg. Er nimmt den DisplayPort-Datenstrom entgegen, liest ihn aus und erzeugt daraus ein neues HDMI-Signal mit eigener Elektronik. Ob die Quelle Dual Mode beherrscht, spielt für ihn keine Rolle, und die Ratengrenze der passiven Typen gilt für ihn ebenfalls nicht — an ihre Stelle tritt das, was dieser eine Baustein verarbeiten kann.

In der Fachpraxis ist das der Regelweg. CEDIA und CTA halten in ihrer Empfehlung zur HDMI-Systemplanung fest, dass ein Rechner über DVI, DisplayPort oder USB-C an HDMI angebunden wird — entweder mit HDMI-Signalen über ein passives Kabel in begrenztem Umfang oder, häufiger, über einen aktiven Adapter am Rechner. Dieselbe Empfehlung verlangt in ihren Entwurfsrichtlinien, Kabel- und Adapterkandidaten vorher auf Verträglichkeit zu prüfen, sobald am Rechner ein anderer Ausgang als HDMI benutzt wird.

Häufiges Missverständnis

„Der Adapter wandelt das Signal um." Bei einem passiven Adapter erledigt das die Quelle. Der Adapter stellt den Steckverbinder und die elektrischen Verhältnisse um; das HDMI-Signal, das durch ihn hindurchgeht, hat die Quelle bereits als HDMI-Signal erzeugt. Wer das einmal auseinanderhält, versteht sofort, warum derselbe Adapter an zwei Rechnern zwei Ergebnisse liefert.

„Dann kaufe ich einen besseren Adapter." Am fehlenden Dual Mode ändert kein passiver Adapter etwas, gleich welcher Preisklasse. Was hilft, ist ein Baustein mit eigener Wandlung — erkennbar daran, dass er eine Signalumsetzung ausweist und meist eine eigene Stromversorgung mitbringt.

„Mein Rechner hat DisplayPort, also hat er DP++." Dual Mode ist eine Eigenschaft des einzelnen Ausgangs. An einer Grafikkarte mit mehreren DisplayPort-Buchsen können sich die Ausgänge unterscheiden, und an einem Gerät mit einer einzigen Buchse ist die Fähigkeit trotzdem nicht gesetzt. Die Auskunft steht im Handbuch, nicht am Gehäuse.

„Der Adapter ist Typ 2, also läuft 4K." Die 300 MHz stehen erst zur Verfügung, wenn die Quelle für Typ 2 ausgelegt ist. An einer älteren Dual-Mode-Quelle fällt derselbe Adapter auf 165 MHz zurück — ohne Meldung, sichtbar nur daran, dass die hohe Auflösung nicht angeboten wird.

Nicht zu verwechseln mit

• DisplayPort als Schnittstelle: die Betriebsart, aus der Dual Mode heraus umschaltet, mit Paketen, Spuren und den UHBR-Raten. Sie steht bei DisplayPort.
• DisplayPort Alt Mode: DisplayPort-Inhalt über den USB-C-Stecker. Dort wird kein Signalverfahren gewechselt, sondern ein anderer Steckverbinder benutzt; die Regeln stehen bei USB-C: Alt Mode, Power Delivery, E-Marker.
• Aktiver Wandler: ein Baustein mit eigener Elektronik, der den Datenstrom umsetzt. Er braucht kein Dual Mode an der Quelle.
• AOC und DAC: aktive Kabel für lange Strecken, beschrieben unter AOC und DAC. Sie verlängern eine Schnittstelle und wechseln sie nicht.
• DP40, DP54, DP80: Kabelzertifizierungen für eine Datenrate. Sie sagen nichts darüber, ob eine Quelle Dual Mode beherrscht.
• Dual-Link DVI: trotz des ähnlichen Namens ein anderer Gegenstand — zwei nebeneinander betriebene TMDS-Links innerhalb von DVI, um über dessen Taktgrenze hinauszukommen. Dual Mode wechselt das Signalverfahren an einer DisplayPort-Buchse, Dual Link verdoppelt die Leitungen einer DVI-Verbindung.

Aus der Praxis

Ein Medienraum mit fest verlegter HDMI-Strecke zum Projektor. Der Kunde bringt für Präsentationen ein Notebook mit, das nur einen DisplayPort-Ausgang hat, und hat sich dafür bereits einen Adapter gekauft. Bei der Einweisung bleibt die Leinwand dunkel.

Die erste Frage gilt weder dem Adapter noch dem Notebook, sondern dem Anspruch an diese Verbindung: Soll der mitgebrachte Rechner dauerhaft und verlässlich funktionieren, auch wenn er einmal gegen ein anderes Gerät getauscht wird? Wer das bejaht, hat damit entschieden, dass die Verbindung von einer Eigenschaft des jeweiligen Notebooks unabhängig sein soll — und Dual Mode ist genau eine solche Eigenschaft.

Die Verfahrenswahl fällt danach kurz aus. Entweder wird für dieses eine Notebook geprüft, ob sein Ausgang Dual Mode beherrscht und in welcher Typstufe, und die Anlage lebt mit dieser Bindung. Oder am Rechnerende sitzt künftig ein aktiver Wandler, und die HDMI-Strecke beginnt an einem definierten Punkt der Installation. Die zweite Variante überlebt den nächsten Gerätewechsel, die erste ist billiger.

Über Geräte wird zuletzt gesprochen, und dort zählen drei Angaben, die kein Ladentext zusammenstellt: Welche Höchstrate setzt der Wandler tatsächlich um, und in welcher Kombination aus Auflösung, Bildrate und Farbtiefe? Reicht sie für das Format, das die HDMI-Kabelklasse der verlegten Strecke ohnehin begrenzt? Und gibt der Wandler HDCP sauber weiter, damit geschützte Inhalte über denselben Weg laufen?

Verknüpfte Inhalte

Was DisplayPort als Schnittstelle ausmacht, steht bei DisplayPort; die Kontakte, über die Dual Mode erkannt wird, behandelt der DisplayPort-Steckverbinder. Auf der Gegenseite stehen HDMI mit seinem Steckverbinder HDMI Type A und den Übertragungsverfahren FRL und TMDS — dort steht, warum die TMDS-Taktrate überhaupt eine Grenze setzt. Die zweite Schnittstelle, auf die Dual Mode umschalten kann, führt DVI.

Warum ein Bild trotz passender Strecke ausbleibt, klären EDID und HDCP. Dass eine Buchse, eine Schnittstelle und ein Signalverfahren drei verschiedene Dinge sind, ist der Gegenstand von Signalart, Schnittstelle, Medium, Steckverbinder und Port; Dual Mode ist der Fall, an dem diese Trennung am deutlichsten wird — eine Buchse, zwei Signalverfahren. Für den Weg über USB-C führt USB-C: Alt Mode, Power Delivery, E-Marker weiter, für lange Strecken AOC und DAC.

Quellen

Dass Dual Mode eine Fähigkeit der Quelle und Voraussetzung für DVI- und HDMI-Adapter ist, steht in VESAs eigener Merkmalsliste zu DisplayPort 1.2; dort steht auch, dass VGA einen eigenen Wandler verlangt und dass an Fremdgeräten die volle DisplayPort-Auflösung ausfällt. Die Adaptertypen 1 und 2, die Taktraten 165 MHz und 300 MHz, die jeweils genannten Formate und der Rückfall eines Typ-2-Adapters an einer älteren Quelle stammen aus der VESA-Mitteilung vom 31. Januar 2013 zur Dual-Mode-Fassung 1.1. Die Arbeitsteilung zwischen Quelle und Adapter — der Adapter setzt Steckverbinder und elektrische Verhältnisse um, die Quelle liefert das DVI- oder HDMI-Signal — ist im Wortlaut auf der von VESA betriebenen Verbraucherseite belegt.

Dass ein Rechner in der Systemplanung entweder über ein passives Kabel in begrenztem Umfang oder häufiger über einen aktiven Adapter an HDMI kommt und dass Adapterkandidaten vorab zu prüfen sind, steht in der Empfehlung CEDIA/CTA-RP28 vom Januar 2021, die im eigenen Quellenarchiv im Volltext vorliegt.