关于对VGA、DVI、HDMI的三大误解汇总和区别介绍

一、VGA原理

VGA（Video Graphics Array）是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。不支持热插拔，不支持音频传输。

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（Basic Input Output System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（Digital to Analog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-Only Memory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（Sync a）、显示后沿（Back porch b）、显示时序段（Display interval c）和显示前沿（Front porch d）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。

二、DVI原理

DVI是基于TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling），转换最小差分信号技术来传输数字信号，TMDS运用先进的编码算法把8bit数据（R、G、B中的每路基色信号）通过最小转换编码为10bit数据（包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等），经过DC平衡后，采用差分信号传输数据，它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼容性能，可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。TMDS技术的连接传输结构如图1所示。数字视频接口（DVI）是一种国际开放的接口标准，在PC、DVD、高清晰电视（HDTV）、高清晰投影仪等设备上有广泛的应用。

DVI原理上是将待显示的R.G.B数字信号与H.V信号进行组合编码，每个像素点按10bit的数字信号按最小非归零编码方式进行并→串转换，把编码后的R.G..B数字串行码流与像素时钟等4个信号按照平衡方式进行传输，其每路码流速率为原像素点时钟的10倍，以1024×768×70的分辨率为例，码流时钟为70Mbps×10，折合为0.7Gbps。一般DVI1.0的码流在0.24Gbps到1.65Gbps之间。

三、HDMI原理

HDMI是（High Definition Multimedia Interface）的缩写，意思是高清晰度多媒体接口，是一种数字化视频/音频接口技术，适合影像传输的专用型数字化接口，可同时传送音频和影像信号，最高数据传输速度为48Gbps（2.1版）。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI可搭配宽带数字内容保护（HDCP），以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制。

这张图是HDMI接口的架构示意图。从左边的信号源中你可以看到，HDMI接口的信源可以是任何支持HDMI输出的设备，而接入端也可以是任何带有HDMI输 入接口的设备。无论他们是音频设备、视频设备还是控制设备，HDMI接口都可以应用其中。

在HDMI接口中的数据信号采用的是TMDS最小化传输差分信号协议。这种数据传输协议曾经在DVI接口上得到广泛的应用。而HDMI接口上的数据信号也沿用了这种协议。这种协议会将标准8bit数据转换为10bit信号，并且在转换过程中使用微分传送。微分传送这种技术也曾经被广泛的应用于千兆以太网的数据传输中。

在HDMI接口中音频、视频数据的传输时可以使用三条TMDS数据通道。视频信息在传送时被转换城连续的24bit像素数据，每个时钟周期可以传送10bit的数据。像素时钟周期传输比率大约在25MHz至165MHz之间。一般来说标准的NTSC 480i隔行信号的像素时钟传输比率大约为13.5MHz。若传输信号的比率小于25MHz，HDMI会采用自动循环技术填补码率，将信号的码率提升到25MHz的水平。而HDMI接口最高每秒可以传输165M像素的数据量，这个数据吞吐能力是相当惊人的。在未来一段时间内足以应付高码率，高数据流家用电器的信号传输任务。

HDTV最高的标准是1080p，它每屏的分辨率为1920X1080，若每秒传输60帧图像（1080p@60），那么最终的像素时钟传输比率为124.4MHz。由此看来HDMI接口完全可以从容应付当今的消费电子产品的各项应用。

四、VGA、DVI、HDMI的三大误解

误解一：HDMI是高清，VGA不是。

这三者不是等同关系，HDMI和VGA均是是信号传输方式，而高清是指一种视频分辨率。HDMI支持高清，VGA也同样支持。HDMI目前最高支持1920*1080P的高清格式，VGA支持从640*480一直到高达2560*1600的各种分辨率，但VGA极容易受其它信号干扰，所以高清分辨率显得有点虚，为了避免画面受干扰，在1920*1080P分辨率以下，可以使用VGA接口。

误解二：HDMI带宽高，VGA带宽低。所以HDMI比VGA好。

HDMI的带宽是数字信号带宽，VGA是模拟信号带宽，这是两种不同技术的传输方式。如果要比较的话，可以在传输同样的分辨率的情况下进行比较，比如高清，HDMI需要2.2GHz带宽，而VGA仅仅需要172MHz带宽。但是带宽高并不等于HDMI传输了更多的视频信号，这仅仅是因为传输技术的不同而已。

误解三：HDMI信号不需要数模转换，没有信号损失；VGA信号需要数模转换，信号损失大。

HDMI虽然不需要数字模拟转换，但是还是要经过数字对数字的转换。无论它是怎么样的转换过程，转换成什么，终究是对模拟电信号的描述。他们的关系如下图：

数字信号描述的信号是由一个个点组成的，在信号的变化中是不连贯的，而模拟信号的变化是一个连续的曲线，所以模拟信号的给人的真实感更好。当数字信号转换至模拟信号的时候，直接出来的也是一个个的点（数字信号的采样点），而没有描述的部分会由转换程序自动生成（类似与3D的抗锯齿技术）以形成连续的模拟信号波形。模拟信号转换至数字信号的时候，连续的模拟信号转换为描述一个个点的数字信号，信号变得不完整。从这个过程看，数字信号转换为模拟信号是有增强而不是有损失，而模拟信号转换到数字信号才会有损失。

而在VGA传输过程中，VGA转LVDS驱动液晶面板的信号损失可以忽略，因为在前后端数字采样率相同的情况下，这些损失的信号本来就是（将数字信号转换为模拟信号的时候）程序自动填补的部分，不是数字信号源原本信号的损失。如图：

五、VGA、DVI、HDMI的区别

1、VGA接头：针数为15的视频接口，主要用于老式的电脑输出。VGA输出和传递的是模拟信号。大家都知道计算机显卡产生的是数字信号，显示器使用的也是数字信号。所以使用VGA的视频接口相当于是经历了一个数模转换和一次模数转换。信号损失，显示较为模糊。

2、DVI接口：DVI接口有两个标准，25针和29针，如下图所示。直观来说，这两种接口没有区别。DVI接口传输的是数字信号，可以传输大分辨率的视频信号。DVI连接计算机显卡和显示器时不用发生转换，所以信号没有损失。

3、HDMI接口：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。三种接口只是在体积上有区别，功能相同。

六、VGA、DVI、HDMI相互转换说明

1、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。

2、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