關(guān)于對(duì)VGA、DVI、HDMI的三大誤解匯總和區(qū)別介紹

一、VGA原理

VGA（Video Graphics Array）是IBM在1987年隨PS/2機(jī)一起推出的一種視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，在彩色顯示器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。不支持熱插拔，不支持音頻傳輸。

顯示與時(shí)序：

通用VGA顯示卡系統(tǒng)主要由控制電路、顯示緩存區(qū)和視頻BIOS（Basic Input Output System即基本輸入輸出系統(tǒng)）程序三個(gè)部分組成?？刂齐娐啡鐖D1所示?？刂齐娐分饕瓿蓵r(shí)序發(fā)生、顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)操作、主時(shí)鐘選擇和D/A（Digital to Analog即將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)）轉(zhuǎn)換等功能；顯示緩沖區(qū)提供顯示數(shù)據(jù)緩存空間；視頻BIOS作為控制程序固化在顯示卡的ROM（Read-Only Memory即只讀存儲(chǔ)器）中。

VGA時(shí)序分析：

通過對(duì)VGA顯示卡基本工作原理的分析可知，要實(shí)現(xiàn)VGA顯示就要解決數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、時(shí)序?qū)崿F(xiàn)等問題，其中關(guān)鍵還是如何實(shí)現(xiàn)VGA時(shí)序。 VGA的標(biāo)準(zhǔn)參考顯示時(shí)序如圖2所示。行時(shí)序和幀時(shí)序都需要產(chǎn)生同步脈沖（Sync a）、顯示后沿（Back porch b）、顯示時(shí)序段（Display interval c）和顯示前沿（Front porch d）四個(gè)部分。幾種常用模式的時(shí)序參數(shù)如表1所示。

VGA時(shí)序?qū)崿F(xiàn)：

首先，根據(jù)刷新頻率確定主時(shí)鐘頻率，然后由主時(shí)鐘頻率和圖像分辨率計(jì)算出行總周期數(shù)，再把表1中給出的a、b、c、d各時(shí)序段的時(shí)間按照主計(jì)數(shù)脈沖源頻率折算成時(shí)鐘周期數(shù)。在CPLD中利用計(jì)數(shù)器和RS觸發(fā)器，以計(jì)算出的各時(shí)序段時(shí)鐘周期數(shù)為基準(zhǔn)，產(chǎn)生不同寬度和周期的脈沖信號(hào)，再利用它們的邏輯組合構(gòu)成圖2中的a、b、c、d各時(shí)序段以及D/A轉(zhuǎn)換器的空白信號(hào)BLANK和同步信號(hào)SYNC。

SRAM地址：

主時(shí)鐘作為像素點(diǎn)計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，同時(shí)提供顯存SRAM的讀信號(hào)和D/A轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，它所驅(qū)動(dòng)的計(jì)數(shù)器的輸出端作為讀SRAM的低位地址。行同步信號(hào)作為行數(shù)計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，它所驅(qū)動(dòng)的計(jì)數(shù)器的輸出端作為讀SRAM的高位地址。由于采用兩片SRAM，所以最高位地址作為SRAM的片選使用。由于信號(hào)經(jīng)過CPLD內(nèi)部邏輯器件時(shí)存在一定的時(shí)間延遲，在CPLD產(chǎn)生地址和讀信號(hào)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，讀信號(hào)、地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)不能滿足SRAM讀數(shù)據(jù)的時(shí)序要求?？梢岳?a target="_blank">硬件電路對(duì)讀信號(hào)進(jìn)行一定的時(shí)序調(diào)整，使各信號(hào)之間能夠滿足讀SRAM和為DAC輸入數(shù)據(jù)的時(shí)序要求。

數(shù)據(jù)：

如果VGA顯示真彩色BMP圖像，則要R、G、B三個(gè)分量各8位，即24位表示一個(gè)像素值，很多情況下還采用32位表示一個(gè)像素值。為了節(jié)省顯存的存儲(chǔ)空間，可采用高彩色圖像，即每個(gè)像素值由16位表示，R、G、B三個(gè)分量分別使用5位、6位、5位，比真彩色圖像數(shù)據(jù)量減少一半，同時(shí)又能滿足顯示效果。

二、DVI原理

DVI是基于TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling），轉(zhuǎn)換最小差分信號(hào)技術(shù)來傳輸數(shù)字信號(hào)，TMDS運(yùn)用先進(jìn)的編碼算法把8bit數(shù)據(jù)（R、G、B中的每路基色信號(hào)）通過最小轉(zhuǎn)換編碼為10bit數(shù)據(jù)（包含行場(chǎng)同步信息、時(shí)鐘信息、數(shù)據(jù)DE、糾錯(cuò)等），經(jīng)過DC平衡后，采用差分信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，它和LVDS、TTL相比有較好的電磁兼容性能，可以用低成本的專用電纜實(shí)現(xiàn)長距離、高質(zhì)量的數(shù)字信號(hào)傳輸。TMDS技術(shù)的連接傳輸結(jié)構(gòu)如圖1所示。數(shù)字視頻接口（DVI）是一種國際開放的接口標(biāo)準(zhǔn)，在PC、DVD、高清晰電視（HDTV）、高清晰投影儀等設(shè)備上有廣泛的應(yīng)用。

DVI原理上是將待顯示的R.G.B數(shù)字信號(hào)與H.V信號(hào)進(jìn)行組合編碼，每個(gè)像素點(diǎn)按10bit的數(shù)字信號(hào)按最小非歸零編碼方式進(jìn)行并→串轉(zhuǎn)換，把編碼后的R.G..B數(shù)字串行碼流與像素時(shí)鐘等4個(gè)信號(hào)按照平衡方式進(jìn)行傳輸，其每路碼流速率為原像素點(diǎn)時(shí)鐘的10倍，以1024×768×70的分辨率為例，碼流時(shí)鐘為70Mbps×10，折合為0.7Gbps。一般DVI1.0的碼流在0.24Gbps到1.65Gbps之間。

三、HDMI原理

HDMI是（High Definition Multimedia Interface）的縮寫，意思是高清晰度多媒體接口，是一種數(shù)字化視頻/音頻接口技術(shù)，適合影像傳輸?shù)膶Ｓ眯蛿?shù)字化接口，可同時(shí)傳送音頻和影像信號(hào)，最高數(shù)據(jù)傳輸速度為48Gbps（2.1版）。同時(shí)無需在信號(hào)傳送前進(jìn)行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換。HDMI可搭配寬帶數(shù)字內(nèi)容保護(hù)（HDCP），以防止具有著作權(quán)的影音內(nèi)容遭到未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制。

這張圖是HDMI接口的架構(gòu)示意圖。從左邊的信號(hào)源中你可以看到，HDMI接口的信源可以是任何支持HDMI輸出的設(shè)備，而接入端也可以是任何帶有HDMI輸 入接口的設(shè)備。無論他們是音頻設(shè)備、視頻設(shè)備還是控制設(shè)備，HDMI接口都可以應(yīng)用其中。

在HDMI接口中的數(shù)據(jù)信號(hào)采用的是TMDS最小化傳輸差分信號(hào)協(xié)議。這種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議曾經(jīng)在DVI接口上得到廣泛的應(yīng)用。而HDMI接口上的數(shù)據(jù)信號(hào)也沿用了這種協(xié)議。這種協(xié)議會(huì)將標(biāo)準(zhǔn)8bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為10bit信號(hào)，并且在轉(zhuǎn)換過程中使用微分傳送。微分傳送這種技術(shù)也曾經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸中。

在HDMI接口中音頻、視頻數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)可以使用三條TMDS數(shù)據(jù)通道。視頻信息在傳送時(shí)被轉(zhuǎn)換城連續(xù)的24bit像素?cái)?shù)據(jù)，每個(gè)時(shí)鐘周期可以傳送10bit的數(shù)據(jù)。像素時(shí)鐘周期傳輸比率大約在25MHz至165MHz之間。一般來說標(biāo)準(zhǔn)的NTSC 480i隔行信號(hào)的像素時(shí)鐘傳輸比率大約為13.5MHz。若傳輸信號(hào)的比率小于25MHz，HDMI會(huì)采用自動(dòng)循環(huán)技術(shù)填補(bǔ)碼率，將信號(hào)的碼率提升到25MHz的水平。而HDMI接口最高每秒可以傳輸165M像素的數(shù)據(jù)量，這個(gè)數(shù)據(jù)吞吐能力是相當(dāng)驚人的。在未來一段時(shí)間內(nèi)足以應(yīng)付高碼率，高數(shù)據(jù)流家用電器的信號(hào)傳輸任務(wù)。

HDTV最高的標(biāo)準(zhǔn)是1080p，它每屏的分辨率為1920X1080，若每秒傳輸60幀圖像（1080p@60），那么最終的像素時(shí)鐘傳輸比率為124.4MHz。由此看來HDMI接口完全可以從容應(yīng)付當(dāng)今的消費(fèi)電子產(chǎn)品的各項(xiàng)應(yīng)用。

四、VGA、DVI、HDMI的三大誤解

誤解一：HDMI是高清，VGA不是。

這三者不是等同關(guān)系，HDMI和VGA均是是信號(hào)傳輸方式，而高清是指一種視頻分辨率。HDMI支持高清，VGA也同樣支持。HDMI目前最高支持1920*1080P的高清格式，VGA支持從640*480一直到高達(dá)2560*1600的各種分辨率，但VGA極容易受其它信號(hào)干擾，所以高清分辨率顯得有點(diǎn)虛，為了避免畫面受干擾，在1920*1080P分辨率以下，可以使用VGA接口。

誤解二：HDMI帶寬高，VGA帶寬低。所以HDMI比VGA好。

HDMI的帶寬是數(shù)字信號(hào)帶寬，VGA是模擬信號(hào)帶寬，這是兩種不同技術(shù)的傳輸方式。如果要比較的話，可以在傳輸同樣的分辨率的情況下進(jìn)行比較，比如高清，HDMI需要2.2GHz帶寬，而VGA僅僅需要172MHz帶寬。但是帶寬高并不等于HDMI傳輸了更多的視頻信號(hào)，這僅僅是因?yàn)閭鬏敿夹g(shù)的不同而已。

誤解三：HDMI信號(hào)不需要數(shù)模轉(zhuǎn)換，沒有信號(hào)損失；VGA信號(hào)需要數(shù)模轉(zhuǎn)換，信號(hào)損失大。

HDMI雖然不需要數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，但是還是要經(jīng)過數(shù)字對(duì)數(shù)字的轉(zhuǎn)換。無論它是怎么樣的轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換成什么，終究是對(duì)模擬電信號(hào)的描述。他們的關(guān)系如下圖：

數(shù)字信號(hào)描述的信號(hào)是由一個(gè)個(gè)點(diǎn)組成的，在信號(hào)的變化中是不連貫的，而模擬信號(hào)的變化是一個(gè)連續(xù)的曲線，所以模擬信號(hào)的給人的真實(shí)感更好。當(dāng)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換至模擬信號(hào)的時(shí)候，直接出來的也是一個(gè)個(gè)的點(diǎn)（數(shù)字信號(hào)的采樣點(diǎn)），而沒有描述的部分會(huì)由轉(zhuǎn)換程序自動(dòng)生成（類似與3D的抗鋸齒技術(shù)）以形成連續(xù)的模擬信號(hào)波形。模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號(hào)的時(shí)候，連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為描述一個(gè)個(gè)點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)，信號(hào)變得不完整。從這個(gè)過程看，數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)是有增強(qiáng)而不是有損失，而模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)才會(huì)有損失。

而在VGA傳輸過程中，VGA轉(zhuǎn)LVDS驅(qū)動(dòng)液晶面板的信號(hào)損失可以忽略，因?yàn)樵谇昂蠖藬?shù)字采樣率相同的情況下，這些損失的信號(hào)本來就是（將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的時(shí)候）程序自動(dòng)填補(bǔ)的部分，不是數(shù)字信號(hào)源原本信號(hào)的損失。如圖：

五、VGA、DVI、HDMI的區(qū)別

1、VGA接頭：針數(shù)為15的視頻接口，主要用于老式的電腦輸出。VGA輸出和傳遞的是模擬信號(hào)。大家都知道計(jì)算機(jī)顯卡產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，顯示器使用的也是數(shù)字信號(hào)。所以使用VGA的視頻接口相當(dāng)于是經(jīng)歷了一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換和一次模數(shù)轉(zhuǎn)換。信號(hào)損失，顯示較為模糊。

2、DVI接口：DVI接口有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，25針和29針，如下圖所示。直觀來說，這兩種接口沒有區(qū)別。DVI接口傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，可以傳輸大分辨率的視頻信號(hào)。DVI連接計(jì)算機(jī)顯卡和顯示器時(shí)不用發(fā)生轉(zhuǎn)換，所以信號(hào)沒有損失。

3、HDMI接口：HDMI接口傳輸?shù)囊彩菙?shù)字信號(hào)，所以在視頻質(zhì)量上和DVI接口傳輸所實(shí)現(xiàn)的效果基本相同。HDMI接口還能夠傳送音頻信號(hào)。假如顯示器除了有顯示功能，還帶有音響時(shí)，HDMI的接口可以同時(shí)將電腦視頻和音頻的信號(hào)傳遞給顯示器。HDMI有三個(gè)接口。主要考慮到設(shè)備的需要。如數(shù)碼相機(jī)的體積小，需要小的接口，就使用microHDMI。三種接口只是在體積上有區(qū)別，功能相同。

六、VGA、DVI、HDMI相互轉(zhuǎn)換說明

1、VGA和DVI互轉(zhuǎn)：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，視頻信號(hào)損失，造成失真。最好不要這樣轉(zhuǎn)換。

2、DVI和HDMI互轉(zhuǎn)：都是數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換不會(huì)發(fā)生是真?？梢赞D(zhuǎn)換。但是從HDMI轉(zhuǎn)換成DVI時(shí)會(huì)自動(dòng)舍去音頻信號(hào)