视频信号基础知识(三)VGA视频信号

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)。