VGA视频信号详解_maik

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青春励志歌曲 .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。

Introduction

VGA is a high-resolution video standard ud mostly for computer monitors,

where ability to transmit a sharp, detailed image is esntial. VGA us parate wires to

transmit the three color component signals and vertical and horizontal synchronization

signals.

VGA Signals

Like any video format, VGA video is a stream of frames: each frame is made up of a

ries of horizontal lines, and each line is made up of a ries of pixels. Th影响英语 e lines in each

frame are transmitted in order from top to bottom (VGA is not interlaced), and the pixels

in each line are transmitted from left to right. Separate horizontal and vertical

synchronization signals are ud to define the ends of each line and frame. A composite

synchronization signal (actually an XOR of the horizontal and vertical signals) is also

encoded on the green color channel.

The ADV7125 video DAC reads an 8-bit value for each of the red, green, and blue

channels on each cycle of the pixel clock. There is a two-cycle pipeline delay between

when the digital codes are read by the DAC and when the corresponding analog voltages

appear on the DAC outputs. The RGB input signals can be overridden by the sync and

blank signals: The active low blank signal forces all three DAC outputs to their black

level, while the active low sync signal forces the green DAC to a special sync level below

the normal black level.

Each line of 猕猴桃种植 video beg双鱼座的性格 ins with an active video region, in which RGB values are output for

each pixel in the line. The active region is followed by a blanking region, in which black

pixels are transmitted. In the middle of the blanking interval, a horizontal sync pul is

transmitted. The blanking interval before the sync pul is known as the "front porch",

and the blanking interval after the sync pul is known as the "back porch". Note that the

dedicated horizontal sync signal output from the FPGA directly to the VGA connector

must be delayed by two clock cycles relative to the composite sync signal pasd to the

DAC chip茅台古镇 , to account for the pipeline delay of the DAC.

Frames are constructed from lines in much the same way as lines are constructed from

pixels. The beginning of a frame contains all of the lines that will actually be displayed

on the screen, followed by a number of black lines that make up the front porch. Next

comes a vertical sync pul that lasts for veral lines, and then more black lines to make

up a back porch. Note that the composite sync signal embedded in the green channel

appears inverted during the vertical sync pul: remember that the composite sync is an

XOR of the horizontal and vertical sync signals.

其中讲述了绿同步的原理：其实就是在绿色模拟信号中复合了场行同步信号，下面我用真实

的示波器输出解释3线同步（绿同步）信号的波形。

实验视频源：开发板输出的1080P-60帧/秒 VGA信号（绿同步），硬件上仅用杜邦线连接

三基色信号和地到VGA接口：

为了方便观测，开发板输出彩条信号：

首先我们从总体的波形上观察：

从上面的线号波形上看，绿色信号和其他两个信号比不太一样，似乎上面罩这一层“雾”一

样的。其实这层“雾”就是叠加在上面的场行同步信号。

从一场的信号中，我们可以和显示器上的颜色对应上（这也是我为什么用简单彩条信

号的原因，有利于分析）：

大家都知道，视频数据的场、行同步信号都是场、行的消隐期发生变化的，所以我们要研

究场行同步信号就必须研究消隐期的波形。

下面先看行消隐波形：

将行消隐放大后，我们可以清楚地看到行同步信号的脉冲波形：

再来看看场消隐波形：

将场隐放大后，我们可以清楚地看到场同步信号的脉冲波形(下图较大，若没有显示出来请

刷新页面，或者点击图片位置可在新窗口打开)：

从中我们可以通过波形世界上牙齿最多的动物是什么 数出在场消隐期间（VBI）有多少行的数据（以上波形为45行）。在

这期间，3基色信号线上可以携带数据，所谓的VBI数据。有兴趣的朋友可以Google一下，

它在不同的场合可以有不同的应用。

从上面的波形采集时显示的时间，我们可以验证我们输出的是1080p的数据：

（场信号周期/行周期）— 场消隐期消防演习方案 的行数 =（16.7mS/14.8uS）-45=1083（其中包含了测

量误差，主要来源于场周期的测量）

而对于4线同步方式，也就是将场行同步信号放在了13脚的复合同步信号中；5线同

步方式就是把行同步信号放在了13脚，场同步信号放在了14脚中。

一般的显示器都可以接受5线同步方式；至于4线同步和3线同步，那就要看显示器硬

件方案中是否可以从绿信号或复合同步信号中分离出场行同步信号了，并不是所有显示器都

支持。比如我做实验的LG L179S就支持绿同步，但是NEC LCD192WG就不支持，但是他

们都不支持复合同步。（可以通过读取显示器的EDID数据得知显示器是否支持这些同步方

式，见下文）。理论上VGA接口只要接上了上面主要的信号线和地，就可以显示了。

与分量视频信号对比

通常我们在一些视频设备或高档影碟机等家电上看到有YUV、YcbCr、Y/B-Y/B-Y等标

记的接口标识：

这表示的是分量视频信号（Component Video）也叫色差信号，通常采用YPbPr 和YCbCr

两种标识，前者表示逐行扫描色差输出，后者表示隔行扫描色差输出。其实3线同步就是分

量视频的逐行RGB形式，它和YPbPr之间的差别仅在于颜色空间上，信号的同步方法是一

致的。口说无凭，下面是分量视频显示同一彩条视频的波形：

整体波形，由于颜色空间不同，三个信号线所携带的数据值肯定就不同了：

下图是行消隐波形:

下图是场消隐波形：

显示器信息（EDID）知识及实验

介绍完了主要的信号线，下面简单介绍下剩下的所谓“显示器标识信号”。这个是可选

的，不接也是可以显示的，但是不用这些信号就无法获取当前显示器的信息，无法实现比较

高级的管理功能。这些信号线遵循VESA（Video Electronics Standards Association：视频

电子标准协会）的DDC（Display Data C数学论文范文 hannel：显示数据通道）相关标准。

相关引脚总结如下（其实就是个IIC总线，具体可在百度查询使用）：

1.4脚显示器标识信号#2(Monitor ID Bit 2)

2.11脚显示器标识信号#0(Monitor ID Bit 0) 可能作为彩色与黑白的标志（color=GND，

Mono=NC）

3.12脚显示器标识信号#1/SDA (Monitor ID Bit 1 or SDA)

4.15脚显示器标识信号#3/SCL (Monitor ID Bit 3 or SCL)