VGA視頻信號(hào)詳解_maik

1、VGA視頻信號(hào)詳解 最近做了一些關(guān)于視頻的工作，稍微研究了一下V4L2和硬件上的視頻知識(shí)，其中包括了VGA、component、PAL等信號(hào)。在這里總結(jié)一下關(guān)于VGA信號(hào)波形方面的知識(shí)。 在學(xué)習(xí)VGA的視頻輸出的時(shí)候，很容易就可以從網(wǎng)上找到相關(guān)的引腳定義：1 紅色視頻信號(hào)(Red, 75 ohm, 0.7 V p-p)2 綠色視頻信號(hào)(Green, 75 ohm, 0.7 V p-p)3 藍(lán)色視頻信號(hào)(Blue, 75 ohm, 0.7 V p-p)4顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)#2(Monitor ID Bit 2)5地線(Gnd)6紅色視頻信號(hào)地線(Red Gnd)7綠色視頻信號(hào)地線

2、(Green Gnd)8藍(lán)色視頻信號(hào)地線(Blue Gnd)9未連接(No Pin)10 同步信號(hào)地線(Sync Gnd)11 顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)#0(Monitor ID Bit 0)12 顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)#1/SDA(Monitor ID Bit 1 or SDA)13  水平復(fù)合同步信號(hào)(Horizontal Sync or Composite Sync)14  垂直同步信號(hào)(Vertical Sync)15  顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)#3/SCL(Monitor ID Bit 3 or SCL)根據(jù)上面的定義，可

3、以看出VGA其實(shí)就是將我們平常的3基色數(shù)據(jù)放到了三根模擬信號(hào)線中傳輸。但是我以前錯(cuò)誤地認(rèn)為水平和垂直同步信號(hào)是必須的，但是在這次硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，一個(gè)TI的公板上的VGA只有3基色信號(hào)和地，并且在軟件調(diào)試的時(shí)候可以正常的讓液晶顯示器顯示高清畫(huà)面，所以上網(wǎng)搜索了一下，才發(fā)現(xiàn)了VGA的多種同步方式。VGA接口根據(jù)同步信號(hào)的不同可分為下列三種：1.3線同步（綠同步）2.4線同步（3基色信號(hào)+復(fù)合同步信號(hào)）3.5線同步（3基色信號(hào)+場(chǎng)行同步信號(hào)）首先我先找到了網(wǎng)上較為詳細(xì)的一篇英文資料：VGA Signal information，大家可以先看看。IntroductionVGA is a high-

4、resolution video standard used mostly for computer monitors, where ability to transmit a sharp, detailed image is essential. VGA uses separate wires to transmit the three color component signals and vertical and horizontal synchronization signals. VGA SignalsLike any video format, VGA video is a str

5、eam of frames: each frame is made up of a series of horizontal lines, and each line is made up of a series of pixels. The 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 v

6、ertical synchronization signals are used 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 c

7、hannels 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 fo

8、rces 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 video begins with an active video region, in which RGB values are output for each pixel in the line. The active region is followed

9、by a blanking region, in which black pixels are transmitted. In the middle of the blanking interval, a horizontal sync pulse is transmitted. The blanking interval before the sync pulse is known as the "front porch", and the blanking interval after the sync pulse is known as the "back

10、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 passed to the DAC chip, to account for the pipeline delay of the DAC.Frames are constructed from lines in much the

11、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 pulse that lasts for several lines, and then more black lines

12、to make up a back porch. Note that the composite sync signal embedded in the green channel appears inverted during the vertical sync pulse: remember that the composite sync is an XOR of the horizontal and vertical sync signals.其中講述了綠同步的原理：其實(shí)就是在綠色模擬信號(hào)中復(fù)合了場(chǎng)行同步信號(hào)，下面我用真實(shí)的示波器輸出解釋3線同步（綠同步）信號(hào)的波形。實(shí)驗(yàn)視頻源：開(kāi)發(fā)板輸

13、出的1080P-60幀/秒 VGA信號(hào)（綠同步），硬件上僅用杜邦線連接三基色信號(hào)和地到VGA接口：為了方便觀測(cè)，開(kāi)發(fā)板輸出彩條信號(hào)：首先我們從總體的波形上觀察：從上面的線號(hào)波形上看，綠色信號(hào)和其他兩個(gè)信號(hào)比不太一樣，似乎上面罩這一層“霧”一樣的。其實(shí)這層“霧”就是疊加在上面的場(chǎng)行同步信號(hào)。 從一場(chǎng)的信號(hào)中，我們可以和顯示器上的顏色對(duì)應(yīng)上（這也是我為什么用簡(jiǎn)單彩條信號(hào)的原因，有利于分析）：大家都知道，視頻數(shù)據(jù)的場(chǎng)、行同步信號(hào)都是場(chǎng)、行的消隱期發(fā)生變化的，所以我們要研究場(chǎng)行同步信號(hào)就必須研究消隱期的波形。下面先看行消隱波形：將行消隱放大后，我們可以清楚地看到行同步信號(hào)的脈沖波形：再來(lái)看看場(chǎng)消隱波形

14、：將場(chǎng)隱放大后，我們可以清楚地看到場(chǎng)同步信號(hào)的脈沖波形(下圖較大，若沒(méi)有顯示出來(lái)請(qǐng)刷新頁(yè)面，或者點(diǎn)擊圖片位置可在新窗口打開(kāi))：從中我們可以通過(guò)波形數(shù)出在場(chǎng)消隱期間（VBI）有多少行的數(shù)據(jù)（以上波形為45行）。在這期間，3基色信號(hào)線上可以攜帶數(shù)據(jù)，所謂的VBI數(shù)據(jù)。有興趣的朋友可以Google一下，它在不同的場(chǎng)合可以有不同的應(yīng)用。從上面的波形采集時(shí)顯示的時(shí)間，我們可以驗(yàn)證我們輸出的是1080p的數(shù)據(jù)：（場(chǎng)信號(hào)周期/行周期） 場(chǎng)消隱期的行數(shù) =（16.7mS/14.8uS）-45=1083（其中包含了測(cè)量誤差，主要來(lái)源于場(chǎng)周期的測(cè)量）而對(duì)于4線同步方式，也就是將場(chǎng)行同步信號(hào)放在了13腳的復(fù)合同步信

15、號(hào)中；5線同步方式就是把行同步信號(hào)放在了13腳，場(chǎng)同步信號(hào)放在了14腳中。 一般的顯示器都可以接受5線同步方式；至于4線同步和3線同步，那就要看顯示器硬件方案中是否可以從綠信號(hào)或復(fù)合同步信號(hào)中分離出場(chǎng)行同步信號(hào)了，并不是所有顯示器都支持。比如我做實(shí)驗(yàn)的LG L179S就支持綠同步，但是NEC LCD192WG就不支持，但是他們都不支持復(fù)合同步。（可以通過(guò)讀取顯示器的EDID數(shù)據(jù)得知顯示器是否支持這些同步方式，見(jiàn)下文）。理論上VGA接口只要接上了上面主要的信號(hào)線和地，就可以顯示了。與分量視頻信號(hào)對(duì)比 通常我們?cè)谝恍┮曨l設(shè)備或高檔影碟機(jī)等家電上看到有YUV、YcbCr、Y/B-Y/B-Y等標(biāo)記的接

16、口標(biāo)識(shí)： 這表示的是分量視頻信號(hào)（Component Video）也叫色差信號(hào)，通常采用YPbPr 和YCbCr兩種標(biāo)識(shí)，前者表示逐行掃描色差輸出，后者表示隔行掃描色差輸出。其實(shí)3線同步就是分量視頻的逐行RGB形式，它和YPbPr之間的差別僅在于顏色空間上，信號(hào)的同步方法是一致的?？谡f(shuō)無(wú)憑，下面是分量視頻顯示同一彩條視頻的波形：整體波形，由于顏色空間不同，三個(gè)信號(hào)線所攜帶的數(shù)據(jù)值肯定就不同了：下圖是行消隱波形:下圖是場(chǎng)消隱波形：顯示器信息（EDID）知識(shí)及實(shí)驗(yàn) 介紹完了主要的信號(hào)線，下面簡(jiǎn)單介紹下剩下的所謂“顯示器標(biāo)識(shí)信號(hào)”。這個(gè)是可選的，不接也是可以顯示的，但是不用這些信號(hào)就無(wú)法獲取當(dāng)前顯示器的信息，無(wú)法實(shí)現(xiàn)比較高級(jí)的管理功能。這些信號(hào)線遵循VESA（Video Electronics Standards Association：視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）的DDC（Display Data Channel：顯示數(shù)據(jù)通道）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 你可以去VESA 注冊(cè)下就可以下載。/VGA_(VESA_DDC)