视频信号基础知识(三)VGA视频信号
视频信号
VGA接口传输的仍然是模拟信号，对于以数字方式生成的显示图像信息，通过数字/模拟转换器转变为R、G、 B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号 被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相 应的A/D（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过D/A和A/D2次转换后，不可避免地造成了一 些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于数字电视之类的显示设备，则转换过程的图像损 失会使显示效果略微下降 。
DVI数字端子比标准VGA端子信号要好，数字接口保证了全部内容采用数字格式传输，保证了主机到监视器的 传输过程中数据的完整性（无干扰信号引入），可以得到更清晰的图像。
显示设备采用DVI接口具有主要有以下两大优点：
1.速度快
DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字 →模拟→数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数 据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真 。
DVI接口主要用于与具有数字显示输出功能的计算机显卡相连接，显示计算机的RGB信号。DVI（Digital Visual Interface）数字显示接口，是由1998年9月，在Intel开发者论坛上成立的数字显示工作小组 （Digital Display Working Group简称DDWG），所制定的数字显示接口标准。
视频信号基础常识
各种视频信号格式及端子介绍RF/AV/SVIDEO/YUV/VGA/RGB/RGBS/DVI/HDMI/视频信号是我们接触最多的显示信号，但您并不一定对各种视频信号有所了解。
因为国内用到的视频信号格式和端子非常有限，一般就是复合视频和S端子，稍高级一些的就是色差及VGA。
对于那些经常接触国外电器和二手设备的朋友，就会遇到各种希奇古怪的信号端子，我们也经常接到读者这方面的提问。
请读者注意：我们这里所说的视频信号并不是严格意义上的带宽只有5MHz的视频信号，而是泛指能作为输入输出的显示信号。
本文试图把常用视频信号做一简单叙述，有不全和不对的地方请读者朋友指出。
一、各种视频信号复合视频信号（Video）复合视频信号是我们日常生活中最为常见的视频信号，它在一个传输信号中包含了亮度、色度和同步信号。
由于彩色编码的不同，复合视频又有PAL、NTSV、SECAM制式之分。
复合视频信号本身的带宽只有5MHz （NTSC制式带宽仅4.5MHz），中间又加了彩色副载波信号（NTSC制为3.58MHz，PAL 和SECAM制为4.43MHz），正好落在亮度信号带宽之内，占去了一部分亮度信号，又造成亮度和色度的相互干扰，使得复合视频成为最差的视频信号。
复合视频信号一般用RCA插头连接，就是通常说的莲花插头，见图1。
欧洲也用SCART接口，老式的视频设备也有用BNC插头连接。
S视频信号（S-Video）S视频信号俗称S端子信号，它同时传送两路信号：亮度信号Y和色度信号C。
由于将亮度和色度分离，所以图象质量优于复合视频信号，色度对亮度的串扰现象也消失。
由于S视频信号亮度带宽没有改变，色度信号仍须解调，所以其图象质量的提高是有限的，但肯定解决了亮色串扰，消除图象的爬行现象。
S端子用四芯插头，见图2。
欧洲也用SCART插头，老式的视频设备也有用两个BNC插头连接，计算机显卡也有用七芯插头，其外形与S端子一样，只是又包含了复合视频信号。
视频信号的基础知识
一、视频信号的结构与使用•图象采集卡是对模拟视频信号采样并作A/D转换而成为数字信号的，为了获得正确的数字信号，对模拟视频信号有一个大概的了解是十分重要的，尤其在一些特殊的应用领域，例如：•实时处理•多路视频输入•非标准视频采集•立体视觉•序列图象分析•运动图象•等都对摄象机的同步连接；多路切换；图象处理与视频信号的同步配合；图象窗口的选择；亮度与对比度的调节有着特殊的要求，为了满足这些要求，把视频信号的结构了解清楚后，会对用户很快构成并调试好自己的图象处理系统；设计好自己的软件；充分提高CPU处理图象的效率等带来很大的好处1-1、视频信号的概述•视频信号最初是用于广播电视的，也就是说是要经过传输，尤其是无线传输而送到观众接收机上，由于图象的信息量是如此巨大，如果不对视频信号作一定的处理，就会占据无线通讯很宽的宝贵频带，为此对全电视信号在清晰度、闪烁性、叠加彩色后的与黑白图象的兼容性、所占用的带宽等方方面面作了精心的权衡与安排，研究设计出目前的黑白/彩色全电视信号标准。
例如隔行扫描就是考虑到带宽、抗闪烁、清晰度等方面而巧妙设计的；PAL或NTSC的彩色图象制式就是考虑到人眼对颜色的着色特性，与原黑白视频的兼容性，在不影响黑白灰度信息的前提下，而将彩色信息调制后插入黑白全电视信号频谱的缝隙之中的。
而所谓的不影响仅仅是理论上的，由于技术上的局限性，在接收端将黑白信息与彩色信息分离时，在大多数情况下会大大影响黑白信息的分辨率。
视频信号的这些特性在广播电视中带来了巨大的好处，但在图象处理的使用场合又会带来很大的不便与缺陷。
1-2、黑白全电视信号及采集•摄象机获取图象形成视频信号是用扫描的方式逐行顺序进行的，从景物的左上角开始扫描第一行，然后向下移动扫描第二行，直至这场扫描完312行（PAL制），到第313行的一半时，这一场结束，形成了一幅奇场图象；从图象的最上部中间开始第313行的后半部扫描，见图一，开始第二场即偶场的扫描，第二场的每一行夹在第一场的相邻行中间，直至625行结束，第二场图象结束，形成了一幅偶场图象，同时相邻行由奇场和偶场图象交叉形成了一帧图象。
vga工作原理
vga工作原理VGA工作原理VGA（Video Graphics Array）是一种常用的视频接口标准，广泛应用于计算机、监视器和投影仪等显示设备中。
它的工作原理主要包括图像生成、信号传输和显示三个方面。
一、图像生成VGA图像的生成是通过计算机显卡来实现的。
显卡中的图形处理器（GPU）负责处理计算机的图形数据，并将其转化为VGA信号。
在图像生成的过程中，GPU会根据计算机中应用程序的需求，对图形数据进行处理和计算，然后生成相应的像素点信息。
这些像素点信息包括每个像素点的颜色、亮度、位置等，并以一定的格式存储在显存中。
二、信号传输一旦图像数据生成完毕，显卡会将其以VGA信号的形式发送出去。
VGA信号是一种模拟信号，由红、绿、蓝三个颜色分量和水平、垂直同步信号组成。
红、绿、蓝三个颜色分量分别控制显示器中相应颜色的亮度，而水平、垂直同步信号则用于同步显示器扫描线和帧的刷新。
在信号传输的过程中，显卡会将图像数据转换为相应的电压信号，并通过VGA接口的引脚传递给显示器。
三、显示显示器接收到来自显卡的VGA信号后，会根据信号的电压变化来显示相应的图像。
首先，显示器会解析VGA信号中的红、绿、蓝三个颜色分量，并根据各个颜色分量的亮度值来调整显示器屏幕上相应颜色的亮度。
其次，显示器会根据水平、垂直同步信号来控制屏幕上扫描线的刷新和帧的切换，从而实现显示器屏幕上图像的稳定显示。
在VGA工作的整个过程中，信号的稳定性和传输质量对于图像的显示起着至关重要的作用。
如果信号传输中出现干扰或失真，可能会导致显示器屏幕上出现花屏、闪屏等问题。
因此，在实际应用中，我们需要确保VGA接口的连接牢固可靠，信号线路的质量良好，并且避免与其他电磁干扰源的接触。
总结起来，VGA的工作原理主要包括图像生成、信号传输和显示三个方面。
图像生成是通过计算机显卡将图形数据转化为像素点信息；信号传输是将图像数据转换为VGA信号并传递给显示器；显示是显示器根据接收到的信号来显示相应的图像。
VGA视频信号详解_maik资料
VGA视频信号详解最近做了一些关于视频的工作，稍微研究了一下V4L2和硬件上的视频知识，其中包括了VGA、component、PAL等信号。
在这里总结一下关于VGA信号波形方面的知识。
在学习VGA的视频输出的时候，很容易就可以从网上找到相关的引脚定义：1 红色视频信号(Red, 75 ohm, 0.7 V p-p)2 绿色视频信号(Green, 75 ohm, 0.7 V p-p)3 蓝色视频信号(Blue, 75 ohm, 0.7 V p-p)4显示器标识信号#2(Monitor ID Bit 2)5地线(Gnd)6红色视频信号地线(Red Gnd)7绿色视频信号地线(Green Gnd)8蓝色视频信号地线(Blue Gnd)9未连接(No Pin)10 同步信号地线(Sync Gnd)11 显示器标识信号#0(Monitor ID Bit 0)12 显示器标识信号#1/SDA(Monitor ID Bit 1 or SDA)13 水平／复合同步信号(Horizontal Sync or Composite Sync)14 垂直同步信号(Vertical Sync)15 显示器标识信号#3/SCL(Monitor ID Bit 3 or SCL)根据上面的定义，可以看出VGA其实就是将我们平常的3基色数据放到了三根模拟信号线中传输。
但是我以前错误地认为水平和垂直同步信号是必须的，但是在这次硬件设计的时候发现，一个TI的公板上的VGA只有3基色信号和地，并且在软件调试的时候可以正常的让液晶显示器显示高清画面，所以上网搜索了一下，才发现了VGA的多种同步方式。
VGA接口根据同步信号的不同可分为下列三种：1.3线同步（绿同步）2.4线同步（3基色信号+复合同步信号）3.5线同步（3基色信号+场行同步信号）首先我先找到了网上较为详细的一篇英文资料：VGA Signal information，大家可以先看看。
VGA
VGA一. VGA 的定义及发展过程.二. VGA的原理及优缺点三. VSIS规范解读四. EVOC VGA 设计及线材.五. 一个水波纹的案例.一． VGA 的定义及发展过程VGA视频图形阵列（Video Graphics Array）的显示标准由IBM提出.并由VESA视频电子标准协会（Video Electronics Standards Association）的VSIS (Video signal standard)规范制定.VGA是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准。
在性能上，VGA将16色模式的分辨率提高到了640×480，同时VGA新提供了一种具有320×200分辨率、256种颜色的图形模式，且所显示的每一种颜色都可从262144(18位)种颜色中选择，VGA的这种色彩显示能力对微机图形/图象软件的发展起到了很大的促进作用。
先后分别经历了EGA,EGA,VGA,SVGA,XGA,SXGA,UXGA,QXGA, WQXGA, QSXGA, WQSXGA, QUXGA, WQUXGA,1080P.对应的分辨率如下:EGA: 320×200EGA: 640x350VGA: 640×480SVGA: 800x600XGA: 1024x768SXGA: 1280x1024UXGA: 1600x1200QXGA: 2048x1536WQXGA: 2560x1600QSXGA: 2560x2048WQSXGA: 3200x2048QUXGA: 3200x2400WQUXGA: 3840x24001080P: 1920*10801920*1080分辨率是美国电影电视工程师协会(SMPTE)制定的最高等级高清数字电视的格式标准，有效显示格式为：1920*1080，像素数达到207.36万。
美国电影电视协会将数字电视扫描线的不同分为：1080p、1080i和720p。
详解VGA、DVI、HDMI、DP、miniDP
详解VGA、DVI、HDMI、DP、miniDPVGA接⼝（即D-Sub接⼝）共15针，分为3排，每排5针，接⼝为D字型，⽤于传送模拟信号。
VGA有着成熟的制造⼯艺、较宽的使⽤范围，它是模拟信号传输中最常见到的⼀种端⼝，占据了所有显⽰器、电视和投影机等产品必配备的接⼝份额，因此它的受众⾯⾮常⼴泛，拥有绝⼤部分视频设备的⽀持。
VGA是IBM在1987年随PS/2机⼀起推出的⼀种视频传输标准，具有分辨率⾼、显⽰速率快、颜⾊丰富等优点。
提起这款接⼝，还要追溯到CRT时代。
由于设计制造上的原因，CRT显⽰器只能接受模拟信号输⼊，最基本的包含R\G\B\H\V（分别为红、绿、蓝、⾏、场）5个分量，不管以何种类型的接⼝接⼊，其信号中⾄少包含以上这5个分量。
DVI全称为Digital Visual Interface，它是1999年由SILICon Image、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富⼠通）等公司共同组成DDWG（Digital Display Working Group，数字显⽰⼯作组）推出的接⼝标准。
它是以Silicon Image公司的PanalLink接⼝技术为基础，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最⼩化传输差分信号）电⼦协议作为基本电⽓连接。
TMDS是⼀种微分信号机制，可以将像素数据编码，并通过串⾏连接传递。
显卡产⽣的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显⽰设备。
HDMI英⽂全称High Definition Multimedia Interface，它是是⼀种数字化视频/⾳频接⼝技术，是适合影像传输的专⽤型数字化接⼝，其可同时传送⾳频和影像信号，最⾼数据传输速度为18Gbps，同时⽆需在信号传送前进⾏数/模或者模/数转换。
VGA知识
VGA相关知识一、VGA显示标准VGA（Video Graphics Array）即视频图形阵列，是IBM在1987年随PS/2机（PS/2 原是“Personal System 2”的意思，“个人系统2”），是IBM公司在1987年推出的一种个人电脑。
PS/2电脑上使用的键盘鼠标接口就是现在的PS/2接口。
因为标准不开放，PS/2电脑在市场中失败了。
只有PS/2接口一直沿用到今天。
）一起推出的使用模拟信号的一种视频传输标准，在当时具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。
这个标准对于现今的个人电脑市场已经十分过时。
即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程序之前，都必须支持VGA的标准。
二、VGA分辨率1.VGA (Video Graphics Array，视频图形阵列)：是IBM于1987年提出的一个使用类比讯号的电脑显示标准。
这个标准已对于现今的个人电脑市场已经十分过时。
即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支援的一个低标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程式之前，都必须支援VGA的标准。
例如，微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式，这也说明其分辨率和载色数的不足。
VGA这个术语常常不论其图形装置，而直接用于指称640×480的分辨率。
2.XGA (Extended Graphics Array，扩展图形阵列)：是IBM于1990年发明的，XGA 较新的版本XGA-2以真彩色提供800×600象素的分辨率或以65536种色彩提供1024×768象素的分辨率，这两种图像分辨水平可能是个人和小企业当今最常用的。
3.UVGA(Ultra Video Graphics Array，极速扩展图形阵列)：支持最大1600×1200分辨率。
一般用于15英寸的笔记本电脑。
由于对制造工艺要求较高所以价格也是比较昂贵。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
视频信号基础知识（三）VGA视频信号
1. VGA显示原理
VGA(Video Graphics Array)作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用。
VGA在任何时刻都必须工作在某一显示模式下，其显示模式分为字符显示模式和图形显示模式，而在应用中讨论的都是图形显示模式。
VGA的图形模式分为三类：CGA，EGA兼容的图形模式；标准VGA图形模式；VGA扩展图形模式，后两种图形模式统称为VGA图形模式。
文中基于标准VGA模式来实现。
工业标准的VGA显示模式为：640×480×16×60。
常见的彩色显示器一般由阴极射线管(CRT)构成，彩色由GRB(Green Red Blue)基色组成。
显示采用逐行扫描的方式解决，阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生GRB基色，合成一个彩色像素。
扫描从屏幕的左上方开始，从左到右，从上到下，逐行扫描，每扫完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT、对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行行同步；扫描完所有行，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同时进行场消隐，并预备进行下一次的扫描。
VGA显示控制器控制 CRT显示图象的过程如图1所示。
2. VGA信号时序
图2所示是计算机VGA(640×480，60 Hz)图像格式的信号时序图。
图2中，V_sync为场同步信号，场周期TVSYNC=16．683 ms，每场有525行，其中480行为有效显示行，45行为场消隐期。
场同步信号Vs中每场有1个脉冲，该脉冲的低电平宽度tWV=63μs(2
行)。
场消隐期包括场同步时间tWH、场消隐前肩tHV(13行)、场消隐后肩tVH(30行)，共45行。
行周期THSYNC=31．78μs，每显示行包括 800点。
其中，640点为有效显示区，160点为行消隐期(非显示区)。
行同步信号Hs中每行有一个脉冲，该脉冲的低电平宽度tWV=3．81 μs(即96个DCK)；行消隐期包括行同步时间tWH，行消隐前肩tHC(19个DCLK)和行消隐后肩tCH(45个DCLK)，共160个点时钟。
复合消隐信号是行消隐信号和场消隐信号的逻辑与，在有效显示期复合消隐信号为高电平，在非显示区域它是低电平。
图2：VGA时序
3. 实际使用
图3：VGA信号示意图
如上图，是我制作的实际的一帧VGA图像示意图，比上述信号时序图更加形象。
4.结合EDID进行实际说明
以下是从我本地Linux中获取到的EDID片断(位于/var/log/Xorg.*.log中)：
(II) NVIDIA(0): Validating Mode "1024x768":
(II) NVIDIA(0): 1024 x 768 @ 75 Hz
(II) NVIDIA(0): Mode Source: X Server
(II) NVIDIA(0): Pixel Clock : 78.75 MHz
(II) NVIDIA(0): HRes, HSyncStart: 1024, 1040
(II) NVIDIA(0): HSyncEnd, HTotal : 1136, 1312
(II) NVIDIA(0): VRes, VSyncStart : 768, 769
(II) NVIDIA(0): VSyncEnd, VTotal : 772, 800
(II) NVIDIA(0): H/V Polarity : +/+
(II) NVIDIA(0): Mode is valid.
其中的参数说明如下：
Pixel Clock：一秒钟可产生多少个像素点；
HRes: 行分辨率，对应于图3中的“有效图像区域”的宽；
HSyncStart：行同步开始标记，对应于图3中的“行同步信号”的左侧，意思是从“有效图像区域”的左侧开始，数多少个像素开始同步；
HSynEnd：行同步结束标记，对应于图3中的“行同步信号”的右侧，意思是从“有效图像区域”的左侧开始，数多少个像素同步结束；
HTotal：一帧VGA画面一共宽多少个像素，其包含“行同步信号”的宽、“行消隐前肩”、“行消隐后肩”和“有效图像区域”的宽。
计算关系：
行消隐后肩宽 = HSyncStart – Hres；
行同步信号宽 = HSyncEnd – HsyncStart；
行消隐前肩宽 = HTotal–HSyncEnd；
类似于“行”的机制，“场”的参数说明如下：
VRes: 高分辨率，对应于图3中的“有效图像区域”的高；
VSyncStart：场同步开始标记，对应于图3中的“场同步信号”的上部，意思是从“有效图像区域”的顶部开始，数多少个像素开始同步；
VSynEnd：场同步结束标记，对应于图3中的“场同步信号”的底部，意思是从“有效图像区域”的底部开始，数多少个像素同步结束；
VTotal：一帧VGA画面一共高多少个像素，其包含“场同步信号”的宽、“场消隐前肩”、“场消隐后肩”和“有效图像区域”的高。
计算关系：
略。
刷新率的计算：
FrameRate = (int)( fPixelClock / (fHTotal * fVTotal) )
音视频VGA信号采集卡自动检测VGA分辨率，能够很好的适应常见的4:3屏或宽屏显示分辨率、刷新率，并能自动将画面调整到最清晰的程度，逐行采集1920 x 1440 x60HZ的VGA信号，采集VGA信号分辨率可达逐行高清效果(1920×1080P)。