上文我们介绍模拟视频接口中支持高清模拟视频信号的分量视频接口YPbPr, 接下来我们介绍另一种早期用于PC电脑领域的视频图像接口VGA接口。
说到VGA接口(Video Graphics Array),相信很多朋友都不会陌生,因为这种接口是电脑显示器上最主要的接口。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口,从块头巨大的CRT显示器时代开始,VGA接口就被使用,并且一直沿用至今。VGA(Video GraphicsArray)视频图形阵列是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准。VGA接口即电脑采用VGA标准输出数据的专用接口。另外VGA接口还被称为D-Sub接口。
显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上,显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁,它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT显示器因为设计制造上的原因,只能接受模拟信号输入,这就需要显卡能输入模拟信号。虽然液晶显示器可以直接接收数字信号,但很多产品为了兼容原来的电脑主机的VGA接口,与显卡VGA输出相匹配,因而会保留VGA接口,同时增加DVI等数字接口。
大多数早期的计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被显卡中的数字/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/D两次转换后,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,但用于连接液晶之类的显示设备,则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。
VGA接口是一种D型接口,上面共有15针空,分成三排,每排五个。其中,除了2根NC(Not Connect)信号、3根显示数据总线和5个GND信号,比较重要的是3根RGB彩色分量信号和2根扫描同步信号HSYNC和VSYNC针。VGA接口中彩色分量采用RS343电平标准。RS343电平标准的峰峰值电压为1V。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型,多数的显卡都带有此种接口。有些不带VGA接口而带有DVI(Digital Visual Interface数字视频接口)接口的显卡,也可以通过一个简单的转接头将DVI接口转成VGA接口,通常没有VGA接口的显卡会附赠这样的转接头。
下面是VGA显示器接口针脚定义及接法:
下图则是标着的VGA电缆连接线;
另外还有一种基于VGA接口而来的特殊的视频接口,通常用于工作站和同轴电缆连接的连接器,标准专业视频设备输入、输出端口等,投影机上也很常见。。如下图所示,称为BNC接口电缆。有别于普通15针D-SUB标准接头,支持VGA的BNC接口有5个连接头用于接收红、绿、蓝(RGB)三原色信号及水平同步和垂直同步信号五个独立信号接头组成。主要用于连接工作站等对扫描频率要求很高的系统。BNC接头可以隔绝视频输入信号,使信号相互间干扰减少,且信号频宽较普通D-SUB大,可达到最佳信号响应效果。可将数字信号传送至150/300M以上,模拟可传送300M以上。
下面先简单介绍一下BNC标准接口。BNC接头,是一种用于同轴电缆的连接器,全称是Bayonet Nut Connector(刺刀螺母连接器,或者卡扣配合型连接器,这个名称形象地描述了这种接头外形),又被称为BritishNaval Connector(英国海军连接器,可能是英国海军最早使用这种接头)或Bayonet NeillConselman(Neill Conselman刺刀,这种接头是一个名叫NeillConselman的人发明的),是一种很常见的RF端子同轴电缆终结器。BNC接口即常说的细同轴电缆接口,因为同轴电缆是一种屏蔽电缆,有传送距离长、信号稳定的优点。目前它还被大量用于通信系统中,如网络设备中的E1接口就是用两根BNC接头的同轴电缆来连接的,在高档的监视器、音响设备中也经常用来传送音频、视频信号。BNC接口可以隔绝视频输入信号,使信号间互相干扰减少,且信号带宽要比普通15针的D型接口大,可达到更佳的信号响应效果。
下面一些是标准的BNC插座和接头的示意图, 可以帮助大家了解这种接口:
为了方便使用,日本一些厂商将RGBHV接口的接线柱做成了色差常用的RCA接头(俗称“莲花头”的接头),而不是RGBHV常用的BNC接头(螺旋锁自锁紧形式)。有别于普通15针D-SUB标准接头的显示器接口口,也称为RGB端子、5RCA(Red/Green/Blue/H-sync/V-sync,由RGB三原色信号及行同步、场同步五个独立信号接头组成)。
传统上, 电脑显示的分辨率复合VESA标准。视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association, VESA)是由代表来自世界各地的、享有投票权利的140多家成员公司的董事会领导的非盈利国际组织,总部设立于加利福尼亚州的Milpitas,自1989年创立以来,一直致力于制订并推广显示相关标准。
在数字多媒体类产品说明书或产品规格里常常可以看到VGA、SVGA、XGA、SXGA、UXGA等等名词,实际上这是一组关于图形图像显示设备(监视器、显示器、投影仪等)的清晰度(分辨率)和色彩的标准,除了最早的CGA、MCGA、EGA和VGA由IBM推出之外,后面的SVGA、XGA、UXGA等等都是由VESA(VideoEletronics Standard Association,视频电子标准协会)在VGA基础上推出的扩展标准。下面是典型的VESA分辨率标准一览表:
下面是主要的VESA分辨率标准对比图
早期的VGA接口只支持VESA分辨率的电脑显卡输出, 随着电视和电脑显示的融合,就像电视显示上面增加了VGA接口兼容电脑显卡的输出。最新的显卡输出也会支持原来数字电视的分辨率,比如720P, 1080P, 所以VGA接口也会支持这些分辨率的输入输出。
VGA由于是模拟信号传输,所以容易受干扰,信号转换容易带来信号的损失。理论上能够支持2048x1536分辨率画面传输。在1080P分辨率下,用户就可以通过肉眼明显感受到画面的损失。一般我们建议1080P分辨率以下,可以采用VGA连接显示器来显示。
一般现在在视频系统中,使用VGA接口的时候, 需要把数字视频(数字RGB信号)转化成VGA(模拟RGB)输出, 比如ADI公司的ADV7123和ADV7125芯片就实现这样的功能。
而VGA接口输入信号(模拟RGB)需要转换成数字视频, 才可以进行数字视频处理以及显示,可以选用ADI公司的AD998X系列芯片或者集成了HDMI接收和模拟视频接收的一体化芯片ADV7441或者ADV784X来实现。
关于视频接口的基础知识,可以参考前文
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