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劉力解碼—VGA信號傳輸中的數值分析

2005-08-08 劉力 InfoAV China


編者按:
多媒體顯示控制工程中,在系統方案設計、數據分析、材料和設備選型時,經常會遇到許多實際的問題,尤其是新技術應用,新應用領域的擴展需要引進新的理念。為此,本刊特邀業內資深人士對這類問題進行介紹點評,旨在介紹新技術、新觀念,解決工程中常見的技術問題,提供一個可供切磋的互動平臺,形成一個學術性、技術性的論壇。


作者的話:
在廣電和顯控行業從業多年,時常會有機會解決一些工程實際問題,對工程應用中出現的問題略有心得,也經常協助工程商作系統設計,深感有許多基礎知識和數據值得同行重視,承蒙infoAV China雜志抬愛,故將一些典型案例、故障分析、新技術發展趨勢、新產品應用等心得推出,與同仁分享,實屬引玉之磚,不妥之處,敬請斧正。



    VGA信號根據不同的分辨率和場頻(刷新頻率),其像素的點時鐘不同或者說折合的模擬寬帶不同,如下表:
Resolution Refresh RateHorizontal FrequencyPixel Frequency
640×480 60Hz31.5 kHz25.175 MHz
72 Hz37.9 kHz31.500 MHz
75 Hz37.5 kHz31.500 MHz
85 Hz43.3 kHz36.000 MHz
800×600 56 Hz35.1 kHz36.000 MHz
60Hz37.9 kHz40.000 MHz
72 Hz48.1 kHz50.000 MHz
75 Hz46.9 kHz49.500 MHz
85 Hz53.7 kHz56.250 MHz
1024×768 43Hz Interlaced35.5 kHz44.900 MHz
60 Hz48.4 kHz65.000 MHz
70 Hz56.5 kHz75.000 MHz
75 Hz60.0 kHz78.750 MHz
85 Hz68.7 kHz94.500 MHz
1280×1024 60 Hz64.0 kHz108.000 MHz
75 Hz80.0 kHz135.000 MHz
85 Hz91.1 kHz157.500 MHz
1600×1200 60 Hz75.0 kHz162.000 MHz
65 Hz81.3 kHz175.500 MHz
70 Hz87.5 kHz189.000 MHz
75 Hz93.8 kHz202.500 MHz
80 Hz106.3kHz229.500 MHz

    根據理論分析,方波是由1、3、5……等奇次諧波組成,如果能保證3次諧波通過,可保留其信息量的80%左右,如果保證5次諧波通過,可報留其信息量的90%以上。一般而言,在折算模擬寬帶時至少應保證3次諧波通過。另外,根據奈奎斯特采樣原理,在A/D和D/A過程中,最大模擬帶寬為采樣率的1/2,因此由點(像素)時鐘折算帶寬時,考慮到D/A的過程,計算公式為:點時鐘×3/2(如果要保證5次諧波則為點時鐘×5/2),例:1024×768×70,帶寬為100MHZ左右,1280×1024×60,帶寬為150MHZ左右,1600×1280,帶寬為240MHZ左右,在系統分析設計中首先要考慮的是信號的帶寬。
    VGA信號由于帶寬較寬(或者說頻譜較寬),在傳輸過程中會表現出兩種特性,第一,幅頻特性,第二群延時特性,兩種特性對圖像質量影響的表現不同,解決的方式也不相同。
    一.幅頻特性:簡言之,就是傳輸過程中不同頻率分量與幅度的關系,如下圖:
劉力解碼—VGA信號傳輸中的數值分析

    上圖是電纜的典型傳輸曲線,可以看出,頻率越高,衰減就越大,即高頻分量損失越多,通常定義幅度衰減3db時的頻率為帶寬,其中db=20lg幅度比或10lg功率比,3db意味著幅度比為0.707,功率比為1/2。  
    傳輸系統中不僅只有電纜,如分配,切換,轉換等過程都是傳輸過程,但一般這些過程都會有相應指標保障(僅幅頻特性而言),傳輸的瓶頸主要在線纜方面。一般比較典型的電纜的幅頻特性,如下表:
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