深入解析:DisplayLink 是如何把“视频”变成 USB 数据再还原成显示信号的?

前言

DisplayLink 技术近年来成为突破设备原生视频输出限制的重要方案。它依靠软件驱动配合硬件芯片,在 USB 通信通道中实现对视频信号的传输和解码,从而让原本无法多屏输出的电脑也能实现更多显示器扩展。本文将从技术层面深入解析 DisplayLink 的工作原理、传输机制、性能特点,并结合实际应用场景,说明其与多显示器系统、USB-C 扩展设备以及 KVM 切换器之间的协作方式。在分析示例中,将以 TESmart 的双显示器 USB-C KVM(如 HDC203-PM24)作为典型应用环境进行说明。


  1. USB 通道传输视频信号的基础
    传统情况下,视频信号需要使用 GPU 的原生接口输出(如 HDMI、DP)。DisplayLink 的突破在于:
  • 它并不依赖 GPU 的额外物理接口数量;
  • 而是在主机端通过软件驱动捕获渲染后的图像帧,将其压缩为数据流;
  • 再通过 USB(包括 USB-A、USB-C、Thunderbolt)将这些数据传输至外部设备。

这使得"USB 线传输视频"成为可能,也使轻薄本、M 系列 Mac 等设备在有限接口条件下完成多屏输出。

  1. 编码、压缩与传输流程
    DisplayLink 的数据通道可抽象为三阶段:
    (1)主机端:帧捕获与压缩
    驱动会截取 GPU 输出的 framebuffer,将其通过 DisplayLink 的专用编码算法进行压缩。
    压缩目标包括:
  • 降低带宽占用
  • 保持文字/界面元素清晰
  • 适应 USB 带宽限制
    压缩完成后,图像被封装为数据包。
    (2)传输端:USB 总线传输
    压缩后数据通过 USB2.0 / USB3.x / USB-C / Thunderbolt 传输,其中 USB3.x 与 USB-C 可以提供更高的吞吐量,适合高分辨率和多显示器场景。
    (3)外部设备:DisplayLink 芯片解码并输出
    扩展设备内置的 DisplayLink 芯片负责解码,还原为正常的视频信号(HDMI/DP)。
    这类设备可能是:
  • USB-C 扩展坞
  • 视频转接器
  • 多屏扩展器
  • 带 DisplayLink 模块的 KVM 切换器(如 HDC203-PM24
    解码后的信号再输出到显示器,实现实际的画面显示。
    TESmart碲视:HDC203-PM24

二、DisplayLink 的关键特性与技术优势

  1. 跨平台兼容性

    DisplayLink 支持:

    Windows

    macOS

    Linux

    ChromeOS

    特别是在 macOS 上,M1/M2/M3 系列 SoC 对外接显示器数量有严格限制,而 DisplayLink 提供了突破这一限制的解决途径。

  2. 视频输出数量不依赖主机原生接口

    这是其最重要的意义之一。

    只要 USB 带宽允许,即使电脑只有一个 USB-C 口,也可以通过外接设备获得多路输出。

    例如:

    在使用带 DisplayLink 模块的双显示器 KVM(如 HDC203-PM24)时,即使主机本身只支持单屏输出,通过 DisplayLink 通道仍可提供额外显示器画面。

  3. 对主机 CPU / Bandwidth 的负载

    由于需要压缩 / 解码,DisplayLink 方案会对主机造成一定 CPU 占用。

    常见负载:

    文档、网页、办公用途 → 占用低,体验影响非常小

    高动态视频、高码率内容 → 压缩量增加,可能出现轻微质量损失

    这也是为什么 DisplayLink 技术主要用于办公和多窗口场景,而不是用于高帧率游戏或专业视频输出。


三、DisplayLink 在多屏系统中的应用模式
1. 多显示器扩展

DisplayLink 最典型用途是"增加额外显示器"。

例如使用 HDC203-PM24 的三显示器配置时:

  • 一路为原生 USB-C DP Alt Mode 输出
  • 另两路为 DisplayLink 解码后的输出
    在 Mac 上尤为常见:
  • MacBook Air M1/M2/M3 只能原生支持 1 个外接显示器
  • macOS不支持MST
  • 通过 DisplayLink 只需要一根线即可扩展到 3 个显示器
    这使得多屏生产力场景成为可能。

2. 混合原生信号与 DisplayLink 信号

许多设备(包括 KVM)会同时提供:

  • 1 路原生 HDMI/DP 视频
  • 1-2 路由 DisplayLink 解码的视频
    这样可以保证:
  • 至少一块屏幕是 GPU 原生输出(画质更稳定)
  • 另外 1-2 块屏幕由 DisplayLink 提供,扩展性更强
    在 HDC203-PM24 的环境下,这种组合体现得非常明显。

3. 在 KVM 切换器中的角色

DisplayLink 的加入,使得 KVM 能在以下情况下仍然维持多屏切换体验:

  • 主机接口受限(如只有 USB-C)
  • 主机原生不支持多屏
  • 多系统混合使用(特别是macOS)
    因此,DisplayLink 已成为许多现代多显示器 KVM 的关键组成部分。

  1. 不适合高帧率 / 高动态内容
    由于需要压缩 → 解码 → 还原,
    因此它不适用于:
    竞争类游戏
    高帧率视频输出
    色彩要求非常严格的专业场景
  2. 需要安装驱动
    尤其在 macOS 上,需要:
    安装 DisplayLink Manager
    开启"屏幕录制"权限
    有时需要重启设备
  3. 画质受 USB 带宽限制
    USB2.0 或劣质适配器会影响画质或导致延迟。
    这些限制说明:DisplayLink 的定位更适合办公、文档、代码、网页、多窗口生产力,而非媒体或游戏场景。

五、总结

DisplayLink 的核心价值在于其"将 USB 通道变成多屏输出"的能力。它并不依赖主机原生视频接口,也不受系统视频输出限制的约束,因此天然适合轻薄本、M 系列 Mac、多主机环境等场景。

当 DisplayLink 技术与 USB-C 多显示器 KVM(如 TESmart HDC203-PM24)结合时,用户可以在多电脑之间共享键鼠与双显示器,并在主机接口有限的情况下维持完整的多屏工作流程。这使得 DisplayLink 成为现代多屏办公生态中最具灵活性与兼容性的技术之一。

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