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VGA显示

news 2025/4/16 15:50:54

在回扫的过程中，电子枪不能发射电子，否则会影响荧光屏上既有图像的颜色，所以
回扫期间，需要进行行消隐，简单来说就是关闭电子枪。每行结束时，用行同步信号进行行
同步，图中从右上方向左下方的斜向虚线就是其回行扫示意图。

当整个屏幕的所有行都扫描完后，使用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方。同样的，为了避免电子枪在回到左上方的过程中发出的电子破坏荧光屏上既有的图像内容，这个回扫的过程也需要关闭电子枪，即场消隐。
随着显示技术的发展，出现了液晶显示器，液晶显示器让显示设备彻底摆脱了厚重的机身，也为便携式计算机的出现创造了可能。

        液晶显示器的成像原理与CRT不同。液晶显示器是通过改变对液晶像素点单元施加电压的电压大小，来改变液晶单元的透光性。在液晶单元背后发射白光，并添加三色滤光片，分别使R、G、B这3种光线透过滤光片，最后通过3个像素点合成一个彩色像素点，从而实现彩色显示。
        由于液晶技术晚于CRT显示技术诞生，在液晶显示器出现的时候，计算机显示接口已经确定，很难再突然改变。所以为了能够兼容传统的显示接口，液晶显示器通过内部电路实现了对VGA接口的完全兼容。因此，在使用显示器时，只要该显示器带有标准的VGA接口，就不用去关注其成像原理，直接使用标准的VGA时序即可驱动。
        当使用VGA接口传输图像时，显示驱动芯片（如显卡）输出的RGB数据先要经过DAC转换为3路分别代表R、G、B颜色分量的模拟信号，送到VGA接口，这些模拟信号经由VGA线缆到达显示器的VGA接口，对于模拟的CRT显示器，这些信号会直接被放大后用于驱动电子枪发射电子，而对于液晶显示器，则需要显示器使用专门的模拟数字转换芯片将模拟信号再转换为数字信号后，去驱动RGB接口的液晶显示屏显示图像。

VGA详解

下图中，白底的卡通人物图像就是我们希望显示的图像内容。我们的目的就是要让该图像恰好完全显示在显示器上。而CRT显示器是基于电子枪的，通过电子轰击荧光粉来产生明暗不同的亮度，从而实现图像线索。所以这一幅图像，可以理解为横向的很多行图像向下依次平铺构成的，而每一行图像，又可以理解为由多个像素点从左向右依次平铺构成的。电子枪每次只能点亮一个点上的荧光粉，所以需要像我们人眼看文章一样，从左向右一个字一个字的看，看完一行内容后，再把视线回到左侧，另起一行开始看，这也就是CRT的成像方式。

CRT 行扫描过程

对于CRT 显示器，虽然扫描的时候是按照一行一行的方式进行的，但不是扫描完一行
有效数据段之后就立马返回，而是会继续向右扫描一段区域，这个区域称为右边界区域
（horizontal right border），该区域已经不在有效的显示范围内，如果从物理结构的角度来说，
这一段对应的荧光屏玻璃上就不再有荧光粉了，但是电子枪还在继续向右走，大家可以形象
理解为显示器右边的黑边。同样的，显示器左边也有这样一段黑边，在开始显示有效数据之
前，电子枪扫描到的这段区域同样也是没有荧光粉的，不会显示图像, 这个区域称为左边界
区域（horizontal left border）。

那么，电子枪什么时候会到最左侧准备开始新一行图像的扫描呢？当电子枪扫描一行
图像到达荧光屏的最右端后，其并不会自动回到最左边准备下一行，而是需要有一个通知信
号，通知其回去，这个通知信号就是行同步信号脉冲（horizontal sync pulse）。行同步信号是
一个脉冲，当该脉冲出现后，电子枪的指向会在一定时间内从最右侧回到显示屏的最左侧。而这个回去的过程需要耗费一定的时间，这个时间就称为horizontal back porch。这也是这个
名词中back 的意义所在，即出现行同步信号后，电子枪从显示屏最右侧回到最左侧的时间。

当电子枪扫描过了右侧没有荧光粉的区域后，还没有收到回到最左侧的命令（行同步信号脉冲）之前，电子枪需要关闭以实现消隐，这个消隐的时间段就称为horizontal front porch，直观一点理解就是完成了一行图像的扫描，但还没收到回到最左侧命令之前的一段时间。这也是这个名词中front的意义所在。

CRT场扫描过程

        一幅完整的图像可以看作是多行图像平铺构成的，所以理解了行扫描的过程中每个时间段对应的时间参数名称之后，再来理解场扫描中的名词就非常简单了。
        首先来讲，CRT在扫描一行图像的时候，电子枪的水平位置是保持稳定不变的，而当一行图像扫描完成，开始扫描下一行图像的时候，电子枪的水平位置会向下调整一定的值。因此，我们可以认为，场时序就是在垂直方向上从上往下依次扫描。
        其次来说，对于CRT显示器来说，其不是扫描完所有行的图像后就立马返回最上方，而是会继续向下扫描一段区域，这个区域称为下边界区域（vertical bottom border），该区域已经不在有效的显示范围内，如果从物理结构的角度来说，这一段对应的荧光屏玻璃上就不再有荧光粉了，但是电子枪还在继续向下走，大家可以形象理解为显示器下边的黑边。同样的，显示器上边也有这样一段黑边，在开始显示有效数据之前，电子枪扫描到的这段区域同样也是没有荧光粉的，不会显示图像, 这个区域称为上边界区域（vertical top border）。
        再来说说，电子枪什么时候会到最上方准备开始新一场图像的扫描。当电子枪扫描一场图像到达荧光屏的最下方后，其并不会自动回到最上边准备下一场，而是需要有一个通知信号，通知其回去，这个通知信号就是场同步信号脉冲（vertical sync pulse）。场同步信号是一个脉冲，当该脉冲出现后，电子枪的指向会在一定时间内从最下方回到显示屏的最上方。而这个回去的过程需要耗费一定的时间，这个时间就称为vertical back porch。这也是这个名词中back的意义所在，即出现场同步信号后，电子枪从显示屏最下方回到最上方的时间。
        当电子枪扫描过了下方没有荧光粉的区域后，还没有收到回到最上方的命令（场同步信号脉冲）之前，电子枪需要关闭以实现消隐，这个消隐的时间段就称为vertical front porch，直观一点理解就是完成了一场图像的扫描，但还没收到回到最上方命令之前的一段时间。这也是这个名词中front的意义所在。