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。