VGA接口

視頻圖形陣列（VGA，Video Graphic Array）是IBM于1987年提出的一個(gè)使用模擬信號(hào)的電腦顯示標(biāo)準(zhǔn)。VGA接口即采用VGA標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)的專用接口。VGA接口通常用于電腦顯卡、顯示器及其他設(shè)備之間傳送模擬信號(hào)。

VGA接口由IBM在1987年推出，隨著技術(shù)發(fā)展，VGA接口衍生出了多種分辨率標(biāo)準(zhǔn)。

VGA接口廣泛用于多種顯示設(shè)備，盡管逐漸被HDMI、DisplayPort等數(shù)字接口取代，但仍在特定領(lǐng)域和老舊設(shè)備上使用，此外可通過轉(zhuǎn)換器連接新一代的接口。

定義

VGA接口即采用VGA標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)的專用接口，常用于電腦顯卡與顯示器以及其他設(shè)備之間傳送模擬信號(hào)。當(dāng)用VGA來表示分辨率時(shí)，通常是指640×480。

發(fā)展歷史

VGA接口由IBM在1987年推出，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的VGA顯示模式為640*480*16色*60hz1。

隨著技術(shù)發(fā)展，VGA接口衍生出了多種分辨率標(biāo)準(zhǔn)，如SVGA（800x600）、QVGA（320x240）、WVGA（800x480）、XVGA（1280x960）等2。

基本原理

顯示原理

VGA顯示器在屏幕上顯示的彩色是由R，G，B（紅、綠、藍(lán)）三個(gè)基本色組成，陰極射線管（CRT）發(fā)出電子束，打在熒光屏上產(chǎn)生三基色。VGA圖像顯示是通過CRT逐行掃描或隔行掃描的方式實(shí)現(xiàn)的，即輸入信號(hào)在顯示器屏幕上方開始從左到右，從上到下逐行掃描。行掃描信號(hào)HS控制從左到右掃描、場(chǎng)掃描信號(hào)VS控制從上到下的掃描。電子束在掃描完一行后會(huì)回到下一行的起始位置，CRT對(duì)電子束消隱，用行同步信號(hào)HS進(jìn)行行同步；等所有行掃描結(jié)束，場(chǎng)同步信號(hào)VS進(jìn)行場(chǎng)同，同時(shí)進(jìn)行場(chǎng)消隱，使電子束回到屏幕左上方3。

管腳定義

VGA接口至少有四個(gè)版本，分別是原始版本和DDC15引腳的三排15針DE-15，功能較少且不太常見的9針VGA，以及用于筆記本電腦的Mini-VGA。下表是較新的15針VGA VESA DDC2 接口引腳布局，引腳定義如下：

|| || VGA引腳

VGA接口15個(gè)管腳中，3條基本色彩管腳（紅、綠、藍(lán)）以及水平、垂直2條控制管腳是其中最重要的。這 5條可以組成8種組合，顯示8種色彩3。

VGA線公頭和VGA母頭接口呈梯形，公頭兩邊各有2顆螺絲，對(duì)應(yīng)母頭上的2個(gè)螺絲孔，梯形內(nèi)有15個(gè)Pin，對(duì)應(yīng)母頭上的15個(gè)孔。

掃描時(shí)序

VGA的掃描時(shí)序可以分為四個(gè)階段：同步脈沖 a、顯示后沿 b、顯示時(shí)序段 c、顯示前沿 d。

同步脈沖a代表新一行像素掃描的開始，同時(shí)也是上一行掃描的結(jié)束。

顯示時(shí)序c是真正圖像的顯示區(qū)域，在此階段，像素逐個(gè)顯示出來，即在這一階段控制紅、綠、藍(lán)三基色信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)像素的 RGB 值。

顯示后沿b和顯示前沿d這兩個(gè)階段是消隱時(shí)刻，此時(shí)要求紅、綠、藍(lán)三基色信號(hào)都為 0。

由于電子束的行進(jìn)路徑是從圖像的左上角開始，由左到右逐點(diǎn)移動(dòng)，因此每一行掃描完畢后，電子束需要從最右邊回到最左邊開始下一行的掃描，這一移動(dòng)的時(shí)間即為同步脈沖 a。在同步脈沖 a 結(jié)束后，信號(hào)由 0變 1 迎來一個(gè)上升沿，進(jìn)入顯示信號(hào)。這段顯示信號(hào)包含顯示后沿b、顯示時(shí)序 c 和顯示前沿 d 三部分，其中只有顯示時(shí)序 c 是真正可以顯示像素的，即在這一段需要輸出有效的 RGB 的值，從而保證顯示效果4。

色彩表示

VGA色彩表示使用了基于寄存器的調(diào)色板，將各種位深的顏色映射到18位輸出色域。它向前兼容于彩色圖形適配器（Color Graphics Adapter,縮寫CGA）和增強(qiáng)圖形適配器（Enhanced Graphics Adapter,縮寫EGA），在這些模式下支持調(diào)色板的額外位深。例如，在EGA 16色模式下，VGA提供16個(gè)調(diào)色板寄存器，在256色模式下，它提供256個(gè)寄存器。每個(gè)調(diào)色板寄存器包含一個(gè)3×6位的RGB值，從數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（Digital to analog converter,縮寫DAC）的18位色域中選擇一種顏色。

這些顏色寄存器被初始化為IBM預(yù)期在每種模式下最有用默認(rèn)值。例如，EGA 16色模式初始化為默認(rèn)的CGA 16色調(diào)色板，而256色模式初始化為一個(gè)調(diào)色板，包含16種CGA顏色、16種灰度陰影，以及IBM為適應(yīng)預(yù)期用例選擇的216種顏色。初始化后，它們可以隨時(shí)重新定義，而不需要改變視頻RAM的內(nèi)容，并且允許調(diào)色板循環(huán)。

在256色模式下，DAC被設(shè)置為將四個(gè)2位顏色值組合起來，每個(gè)平面一個(gè)，形成一個(gè)8位值，代表256色調(diào)色板中的索引。CPU接口以相同的方式組合四個(gè)平面，使得每個(gè)像素對(duì)CPU來說是一個(gè)打包好的8位值，用來代表調(diào)色板索引。

技術(shù)特點(diǎn)

VGA接口使用模擬信號(hào)，因此對(duì)線纜的長(zhǎng)度和質(zhì)量有較高要求，一般不超過15米。

VGA接口簡(jiǎn)單易用，無(wú)需復(fù)雜的設(shè)置和驅(qū)動(dòng)安裝，即插即用。

應(yīng)用

VGA接口廣泛應(yīng)用于辦公、教育、家庭娛樂等領(lǐng)域。它適用于連接老式顯示設(shè)備，如CRT顯示器，以及許多現(xiàn)代液晶顯示器。VGA接口也常見于投影儀、電視等顯示設(shè)備。

發(fā)展

隨著技術(shù)的發(fā)展，VGA接口逐漸被數(shù)字接口如HDMI、DisplayPort等取代，但因其廣泛的兼容性和穩(wěn)定性，VGA接口在一些特定領(lǐng)域和老舊設(shè)備上仍然有其應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)代技術(shù)下，VGA接口也可以通過轉(zhuǎn)換器與新型數(shù)字接口相連接，拓展了其應(yīng)用場(chǎng)景。