VGA、HDMI、DP和DVI这些视频接口你了解吗

　　最古老的接口—VGA

　　要说VGA接口的历史，最早可以追溯到1987年了，蓝色的插头也是最有辨识度的一个接口。VGA接口有3排针脚，每排5个，共有15针。VGA接口采用的是模拟信号，在早之前使用CRT显示器（俗称的大脑袋）时，使用的都是VGA接口，不过目前几乎已经被淘汰了，只有个别的投影设备或是一些仪器还在使用。

　　VGA接口传输的是模拟信号，抗干扰能力弱，而且目前的显示器的基本都为数字信号，模拟信号要经过多次信号间的转换，会导致部分信号丢失，造成画面质量下降，这也是它被淘汰的主要原因。

　　VGA原理：

　　显示与时序

　　通用VGA显示卡系统主要由控制电路、显示缓存区和视频BIOS（BasicInputOutputSystem即基本输入输出系统）程序三个部分组成。控制电路如图1所示。控制电路主要完成时序发生、显示缓冲区数据操作、主时钟选择和D/A（DigitaltoAnalog即将数字信号转换为模拟信号）转换等功能；显示缓冲区提供显示数据缓存空间；视频BIOS作为控制程序固化在显示卡的ROM（Read-OnlyMemory即只读存储器）中。

　　VGA时序分析

　　通过对VGA显示卡基本工作原理的分析可知，要实现VGA显示就要解决数据来源、数据存储、时序实现等问题，其中关键还是如何实现VGA时序。VGA的标准参考显示时序如图2所示。行时序和帧时序都需要产生同步脉冲（Synca）、显示后沿（Backporchb）、显示时序段（Displayintervalc）和显示前沿（Frontporchd）四个部分。几种常用模式的时序参数如表1所示。

　　VGA时序实现

　　首先，根据刷新频率确定主时钟频率，然后由主时钟频率和图像分辨率计算出行总周期数，再把表1中给出的a、b、c、d各时序段的时间按照主计数脉冲源频率折算成时钟周期数。在CPLD中利用计数器和RS触发器，以计算出的各时序段时钟周期数为基准，产生不同宽度和周期的脉冲信号，再利用它们的逻辑组合构成图2中的a、b、c、d各时序段以及D/A转换器的空白信号BLANK和同步信号SYNC。

　　SRAM地址

　　主时钟作为像素点计数脉冲信号，同时提供显存SRAM的读信号和D/A转换时钟，它所驱动的计数器的输出端作为读SRAM的低位地址。行同步信号作为行数计数脉冲信号，它所驱动的计数器的输出端作为读SRAM的高位地址。由于采用两片SRAM，所以最高位地址作为SRAM的片选使用。由于信号经过CPLD内部逻辑器件时存在一定的时间延迟，在CPLD产生地址和读信号读取数据时，读信号、地址信号和数据信号不能满足SRAM读数据的时序要求。可以利用硬件电路对读信号进行一定的时序调整，使各信号之间能够满足读SRAM和为DAC输入数据的时序要求。

　　数据

　　如果VGA显示真彩色BMP图像，则要R、G、B三个分量各8位，即24位表示一个像素值，很多情况下还采用32位表示一个像素值。为了节省显存的存储空间，可采用高彩色图像，即每个像素值由16位表示，R、G、B三个分量分别使用5位、6位、5位，比真彩色图像数据量减少一半，同时又能满足显示效果。

　　显示器使用率较高的接口——DVI

　　随着液晶显示器的飞速发展，传统的VGA接口已经不能满足，DVI接口也就此诞生，它可以实现长距离、高质量的数字信号传输，相信目前很多人的显示器都还在使用DVI接口。虽然白色的插头也很好分辨，但是具体的规格还是比较复杂的。

　　DVI接口共有三种规格，分别是DVI-I（Integrated混合），DVI-D（Digital数字）和DVI-A（Analog模拟），其中DVI-I和DVI-D还分为“单通道”和“双通道”两种类型。

　　DVI-A接口传递的仍是模拟信号，因此与VGA接口并没有本质的区别；DVI-I接口同时支持模拟信号和数字信号的传输，是一个过渡性的产品；DVI-D接口仅支持数字信号，也是目前最常见的DVI接口。其中，应用较多的是双通道的型号，它有着更大的带宽。

　　DVI接口的比较明显的缺点就是不支持传输音频信号，并且接口的体积很大，因此也慢慢地被淘汰了。

　　DVI接口规格：

　　DVI接口有3种类型5种规格，端子接口尺寸为39.5mm×15.13mm。

　　3大类包括：DVI－Analog（DVI-A）接口，DVI-Digital（DVI-D）接口，DVI-Integrated（DVI-I）接口。

　　5种规格包括DVI-A（12+5）、单连接DVI-D（18+1）、双连接DVI-D（24+1）、单连接DVI-I（18+5）、双连接DVI-I（24+5）。

　　DVI－Analog（DVI-A）接口（12+5）只传输模拟信号，实质就是VGA模拟传输接口规格。当要将模拟信号D-Sub接头连接在显卡的DVI－I插座时，必须使用转换接头。转换接头连接显卡的插头，就是DVI-A接口。早期的大屏幕专业CRT中也能看见这种插头。

　　DVI-Digital（DVI-D）接口（18+1和24+1）是纯数字的接口，只能传输数字信号，不兼容模拟信号。所以，DVI-D的插座有18个或24个数字插针的插孔+1个扁形插孔。

　　DVI-Integrated（DVI-I）接口（18+5和24+5）是兼容数字和模拟接口的，所以，DVI-I的插座就有18个或24个数字插针的插孔+5个模拟插针的插孔（就是旁边那个四针孔和一个十字花）。比DVI-D多出来的4根线用于兼容传统VGA模拟信号。基于这样的结构，DVI-I插座可以插DVI-I和DVI-D的插头，而DVI-D插座只能插DVI-D的插头。DVI-I兼容模拟接口并不意味着模拟信号的接口D-Sub插头可以直接连接在DVI-I插座上，它必须通过一个转换接头才能连接使用。一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。考虑到兼容性问题，目前显卡一般会采用DVI-I接口，这样可以通过转换接头连接到普通的VGA接口。而带有两个DVI接口的显示器一般使用DVI-D类型。而带有一个DVI接口和一个VGA接口的显示器，DVI接口一般使用带有模拟信号的DVI-I接口。

　　DVI接口相对于传统VGA接口的优缺点：

　　传统的VGA接口在传输信号的时候很容易受到干扰，因为它来回的转换信号，所以衰减是在所难免的。但是DVI数字接口传输的是数字信号，支持的分辨率可以达到1920x1200，画面看起来更加的细腻清晰。虽然VGA接口可以的支持的分辨率还能往上，但是由于工作原理的限制，所以高分辨率下会出现画面的有瑕疵，抖动，字体没有厚重感等问题。

　　但是DVI接口不支持热插拔，VGA接口却可以，就像我们使用的电脑一样，电源线在通电的状态下拔了就会自动关机，也不会有什么影响的。但是DVI接口就不行了，如果也是这样操作的话，就会很容易烧坏设备内部的元器件。

　　当下比较主流的接口—HDMI

　　HDMI相比DVI接口支持了音频的输出，并且有着更高的带宽，它可以算是目前最主流的视频输出接口，由于接口变得更小，也被广泛应用于电视机、显示器、笔记本电脑等设备上。HDMI接口虽然在规范上没有DVI那么复杂，但是却有着不同的形态。

　　其中我们最常见，使用最多的是HDMIAType，共有19针；HDMIBType可以看做是A类的双通道版，拥有29针，可传输双倍的数据量，但是它没有应用于任何的产品当中；HDMICType和HDMIDType在尺寸上进行缩小，更多应用于便携式产品中。

　　HDMI接口传输的也是数字信号，所以在视频质量上和DVI接口传输所实现的效果基本相同。HDMI接口还能够传送音频信号。假如显示器除了有显示功能，还带有音响时，HDMI的接口可以同时将电脑视频和音频的信号传递给显示器。HDMI有三个接口。主要考虑到设备的需要。如数码相机的体积小，需要小的接口，就使用microHDMI。

　　HDMI技术优势：

　　HDMI不仅可以满足1080P的分辨率，还能支持DVD Audio等数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视机。HDMI可以同时传送音频和影像信号。

　　HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。

　　与DVI相比HDMI接口的体积更小，HDMI/DVI的线缆长度最佳距离均不超过8米。只要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模拟传输线，能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。

　　规格最强的接口—DP

　　在目前的显示器中几乎都标配了DP接口，它可以看做是HDMI接口的升级版，但是内部数据的传输方式与DVI和HDMI完全不同，有着更高的带宽。得益于它良好的性能和先进的技术，DP接口已经逐渐成为了高端显示器必不可少的接口。

　　DP接口还有一种衍生的形式—MiniDP接口，它是由苹果公司推出的，尺寸更小巧的DP接口。

　　DP特点：

　　在高清晰视频即将流行之际，没有高带宽的显示接口是无法立足的。DisplayPort问世之初，它可提供的带宽就高达10.8Gb/s。要知道，HDMI 1.2a的带宽仅为4.95Gb/s，即便最新发布的HDMI 1.3所提供的带宽（10.2Gb/s）也稍逊于DisplayPort 1.0。DisplayPort可支持WQXGA+（2560×1600）、QXGA（2048×1536）等分辨率及30/36bit（每原色10/12bit）的色深，充足的带宽保证了今后大尺寸显示设备对更高分辨率的需求。

　　和HDMI一样，DisplayPort也允许音频与视频信号共用一条线缆传输，支持多种高质量数字音频。但比HDMI更先进的是，DisplayPort在一条线缆上还可实现更多的功能。在四条主传输通道之外，DisplayPort还提供了一条功能强大的辅助通道。该辅助通道的传输带宽为1Mbps，最高延迟仅为500μs，可以直接作为语音、视频等低带宽数据的传输通道，另外也可用于无延迟的游戏控制。可见，DisplayPort可以实现对周边设备最大程度的整合、控制。

　　DP接口类型：

　　目前DisplayPort的外接型接头有两种：一种是标准型，类似USB、HDMI等接头;另一种是低矮型，主要针对连接面积有限的应用，比如超薄笔记型电脑。两种接头的最长外接距离都可以达到15米，虽然这个距离比HDMI要逊色一些，不过接头和接线的相关规格已为日后升级做好了准备，即便未来DisplayPort采用新的2X速率标准（21.6Gbps），接头和接线也不必重新进行设计。

　　除实现设备与设备之间的连接外，DisplayPort还可用作设备内部的接口，甚至是芯片与芯片之间的数据接口。比如，DisplayPort就“图谋”取代LCD中液晶面板与驱动电路板之间主流接口——LVDS（Low Voltage Differential Signaling，低压差分信号）接口的位置。DisplayPort的内接型接头仅有26.3mm宽、1.1mm高，比LVDS接口小30%，但传输率却是LVDS的3.8倍。

　　接口互转

　　VGA和DVI互转：模拟信号和数字信号的转换，视频信号损失，造成失真。最好不要这样转换。

　　DVI和HDMI互转：都是数字信号，转换不会发生是真。可以转换。但是从HDMI转换成DVI时会自动舍去音频信号。