上文我們介紹模擬視頻接口中支持高清模擬視頻信號的分量視頻接口YPbPr, 接下來我們介紹另一種早期用于PC電腦領(lǐng)域的視頻圖像接口VGA接口。
說到VGA接口(Video Graphics Array),相信很多朋友都不會陌生,因?yàn)檫@種接口是電腦顯示器上最主要的接口。VGA接口就是顯卡上輸出模擬信號的接口,從塊頭巨大的CRT顯示器時代開始,VGA接口就被使用,并且一直沿用至今。VGA(Video GraphicsArray)視頻圖形陣列是IBM于1987年提出的一個使用模擬信號的電腦顯示標(biāo)準(zhǔn)。VGA接口即電腦采用VGA標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)的專用接口。另外VGA接口還被稱為D-Sub接口。
顯卡所處理的信息最終都要輸出到顯示器上,顯卡的輸出接口就是電腦與顯示器之間的橋梁,它負(fù)責(zé)向顯示器輸出相應(yīng)的圖像信號。CRT顯示器因?yàn)樵O(shè)計(jì)制造上的原因,只能接受模擬信號輸入,這就需要顯卡能輸入模擬信號。雖然液晶顯示器可以直接接收數(shù)字信號,但很多產(chǎn)品為了兼容原來的電腦主機(jī)的VGA接口,與顯卡VGA輸出相匹配,因而會保留VGA接口,同時增加DVI等數(shù)字接口。
大多數(shù)早期的計(jì)算機(jī)與外部顯示設(shè)備之間都是通過模擬VGA接口連接,計(jì)算機(jī)內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息,被顯卡中的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號和行、場同步信號,信號通過電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。對于模擬顯示設(shè)備,如模擬CRT顯示器,信號被直接送到相應(yīng)的處理電路,驅(qū)動控制顯像管生成圖像。而對于LCD、DLP等數(shù)字顯示設(shè)備,顯示設(shè)備中需配置相應(yīng)的A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器,將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。在經(jīng)過D/A和A/D兩次轉(zhuǎn)換后,不可避免地造成了一些圖像細(xì)節(jié)的損失。VGA接口應(yīng)用于CRT顯示器無可厚非,但用于連接液晶之類的顯示設(shè)備,則轉(zhuǎn)換過程的圖像損失會使顯示效果略微下降。
VGA接口是一種D型接口,上面共有15針空,分成三排,每排五個。其中,除了2根NC(Not Connect)信號、3根顯示數(shù)據(jù)總線和5個GND信號,比較重要的是3根RGB彩色分量信號和2根掃描同步信號HSYNC和VSYNC針。VGA接口中彩色分量采用RS343電平標(biāo)準(zhǔn)。RS343電平標(biāo)準(zhǔn)的峰峰值電壓為1V。VGA接口是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型,多數(shù)的顯卡都帶有此種接口。有些不帶VGA接口而帶有DVI(Digital Visual Interface數(shù)字視頻接口)接口的顯卡,也可以通過一個簡單的轉(zhuǎn)接頭將DVI接口轉(zhuǎn)成VGA接口,通常沒有VGA接口的顯卡會附贈這樣的轉(zhuǎn)接頭。
下面是VGA顯示器接口針腳定義及接法:
下圖則是標(biāo)著的VGA電纜連接線;
另外還有一種基于VGA接口而來的特殊的視頻接口,通常用于工作站和同軸電纜連接的連接器,標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)視頻設(shè)備輸入、輸出端口等,投影機(jī)上也很常見。。如下圖所示,稱為BNC接口電纜。有別于普通15針D-SUB標(biāo)準(zhǔn)接頭,支持VGA的BNC接口有5個連接頭用于接收紅、綠、藍(lán)(RGB)三原色信號及水平同步和垂直同步信號五個獨(dú)立信號接頭組成。主要用于連接工作站等對掃描頻率要求很高的系統(tǒng)。BNC接頭可以隔絕視頻輸入信號,使信號相互間干擾減少,且信號頻寬較普通D-SUB大,可達(dá)到最佳信號響應(yīng)效果??蓪?shù)字信號傳送至150/300M以上,模擬可傳送300M以上。
下面先簡單介紹一下BNC標(biāo)準(zhǔn)接口。BNC接頭,是一種用于同軸電纜的連接器,全稱是Bayonet Nut Connector(刺刀螺母連接器,或者卡扣配合型連接器,這個名稱形象地描述了這種接頭外形),又被稱為BritishNaval Connector(英國海軍連接器,可能是英國海軍最早使用這種接頭)或Bayonet NeillConselman(Neill Conselman刺刀,這種接頭是一個名叫NeillConselman的人發(fā)明的),是一種很常見的RF端子同軸電纜終結(jié)器。BNC接口即常說的細(xì)同軸電纜接口,因?yàn)橥S電纜是一種屏蔽電纜,有傳送距離長、信號穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。目前它還被大量用于通信系統(tǒng)中,如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的E1接口就是用兩根BNC接頭的同軸電纜來連接的,在高檔的監(jiān)視器、音響設(shè)備中也經(jīng)常用來傳送音頻、視頻信號。BNC接口可以隔絕視頻輸入信號,使信號間互相干擾減少,且信號帶寬要比普通15針的D型接口大,可達(dá)到更佳的信號響應(yīng)效果。
下面一些是標(biāo)準(zhǔn)的BNC插座和接頭的示意圖, 可以幫助大家了解這種接口:
為了方便使用,日本一些廠商將RGBHV接口的接線柱做成了色差常用的RCA接頭(俗稱“蓮花頭”的接頭),而不是RGBHV常用的BNC接頭(螺旋鎖自鎖緊形式)。有別于普通15針D-SUB標(biāo)準(zhǔn)接頭的顯示器接口口,也稱為RGB端子、5RCA(Red/Green/Blue/H-sync/V-sync,由RGB三原色信號及行同步、場同步五個獨(dú)立信號接頭組成)。
傳統(tǒng)上, 電腦顯示的分辨率復(fù)合VESA標(biāo)準(zhǔn)。視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(Video Electronics Standards Association, VESA)是由代表來自世界各地的、享有投票權(quán)利的140多家成員公司的董事會領(lǐng)導(dǎo)的非盈利國際組織,總部設(shè)立于加利福尼亞州的Milpitas,自1989年創(chuàng)立以來,一直致力于制訂并推廣顯示相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
在數(shù)字多媒體類產(chǎn)品說明書或產(chǎn)品規(guī)格里常常可以看到VGA、SVGA、XGA、SXGA、UXGA等等名詞,實(shí)際上這是一組關(guān)于圖形圖像顯示設(shè)備(監(jiān)視器、顯示器、投影儀等)的清晰度(分辨率)和色彩的標(biāo)準(zhǔn),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,視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)在VGA基礎(chǔ)上推出的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)。下面是典型的VESA分辨率標(biāo)準(zhǔn)一覽表:
下面是主要的VESA分辨率標(biāo)準(zhǔn)對比圖
早期的VGA接口只支持VESA分辨率的電腦顯卡輸出, 隨著電視和電腦顯示的融合,就像電視顯示上面增加了VGA接口兼容電腦顯卡的輸出。最新的顯卡輸出也會支持原來數(shù)字電視的分辨率,比如720P, 1080P, 所以VGA接口也會支持這些分辨率的輸入輸出。
VGA由于是模擬信號傳輸,所以容易受干擾,信號轉(zhuǎn)換容易帶來信號的損失。理論上能夠支持2048x1536分辨率畫面?zhèn)鬏?。?080P分辨率下,用戶就可以通過肉眼明顯感受到畫面的損失。一般我們建議1080P分辨率以下,可以采用VGA連接顯示器來顯示。
一般現(xiàn)在在視頻系統(tǒng)中,使用VGA接口的時候, 需要把數(shù)字視頻(數(shù)字RGB信號)轉(zhuǎn)化成VGA(模擬RGB)輸出, 比如ADI公司的ADV7123和ADV7125芯片就實(shí)現(xiàn)這樣的功能。
而VGA接口輸入信號(模擬RGB)需要轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻, 才可以進(jìn)行數(shù)字視頻處理以及顯示,可以選用ADI公司的AD998X系列芯片或者集成了HDMI接收和模擬視頻接收的一體化芯片ADV7441或者ADV784X來實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于視頻接口的基礎(chǔ)知識,可以參考前文