这是一个比较经典的问题——VGA支持的最大分辨率是多少？
有人说是2048*1536，但我感觉不太对劲，因为我的显示器的VGA口支持最高也就是1080P，当然不排除显示器厂商“偷工减料”。
在这个问题之前，首先要了解一下，VGA的原理是什么。
电脑硬件知识入门，D-Sub（VGA的正式名字）传输的是模拟信号。
这就牵扯到模拟信号和数字型号的恩恩怨怨了。
经典的显示传输理论，离不开一个词汇——扫描。所以我们从扫描切入。
模拟信号和传统的CRT（“大屁股”）显示器是天造地设的一对。
首先要了解CRT的工作原理：电子枪负责发射电子，电子的发射剂量由加在电子枪上的信号控制，偏转线圈控制电子发射到屏幕前的位置。剩下的基本上都是高中物理知识了，这里不再赘述。
我要说的就是高中物理没有讲过的。
假如扫描是从左上角开始，在偏转线圈的控制下，电子束对准屏幕左上角，根据显示的内容不同，电子枪（如果是彩色显示器，那就是3个电子枪，RGB）发射不同的电子，如果是显示红色，那就把红色电子枪供电加满，电子束射中左上角的红色荧光粉区域，这个像素就红了。
当然这不是结束，在千万分之一秒的时间之内，要控制第二个像素了，原理还是如上，只不过偏转线圈稍微控制一下磁场，让电子束在洛伦兹力的作用下转而射中第二个像素的位置。
当第一行像素被点亮后，该扫描下一行了，这个时候需要给偏转线圈一个信号，我们称之为“行信号”，让它去控制电子束去扫描第二行。
第二行也是如此，扫描到这一行的最后，接收行信号后，扫描第三行。
直到扫描完屏幕的最后一行，到了“右下角”，这个时候一帧画面已经显示完成，这个时候显示器的偏转线圈不仅要接收行信号，还要接收将电子束复位到左上角的“场信号”。
然后就是扫描第2帧，经过无数次重复，你的CRT显示器就能正常地工作了。
因为视觉暂留效应，虽然每个像素只亮了不到千万分之一秒，但是我们看到的图像依然是连续的。
然后我们回到VGA接口。
VGA接口的核心是5对信号线——红绿蓝行场（RGBHV）。
行和场上文已经介绍过了，就是给显示器“换行”和“翻页”的信号。
其中RGB信号控制的就是三杆电子枪，就是那个一通电就会射电子的东西，通电的电压越高，发射的电子越多，射到屏幕上就越亮，而RGB可以表示几乎所有的可见光颜色，这个时候只要控制三杆枪通电的比例，就能表现出各种颜色。
RGB信号，是模拟信号，模拟信号给人的印象大多是正弦波。然而视频信号却不是这个样子，完美的视频信号其实应该更接近于方波。
但它还是模拟信号啊！只不过是方波而已，或者说，像是哪个没脑子的人设计的“楼梯”。
以红色R为例，假如现在显示的内容十分“喜庆”，全是红的，红色拉到满的那种，那样的话，R信号就一直保持最高状态就可以了。
但是不会有人天天看这种“血腥”的东西的，所以RGB信号还是需要变化的，那它变化的最小单位是多少呢？
当然，计算一下应该就都懂了。
假如显示器的分辨率是1920*1080，逐行扫描，刷新率60Hz（也就是说每秒钟60场）。
（控制行信号可以控制显示的纵向分辨率，每场n行代表纵向分辨率为n，控制场信号则可以控制刷新率，每秒x场代表刷新率为x Hz。）
这样的话，每秒钟就需要扫描1920108060个像素，=124 416 000，≈124.4MHz。
但别忘了，劳资是模拟信号，所以这124.4MHz的信息量是很大的。
刚才我们似乎忽视了一个数据——色彩的深度，简称色深，也就是说能够显示多少级灰阶的颜色，乘在一起就是能够显示多少种颜色。
当下最常见的色深是每像素8-bit，2的8次方就是256，256256256（因为是RGB三基色）就是约1678万，也就是说每个像素点的子像素（也就是单个的R/G/B）要有256级的亮度控制，如果用模拟信号的话，直接用256级的电压来控制就好了。
所以，你能理解为什么视频模拟信号在理想状态下是方波了吧？显示器的像素点无非就是“电压表”，信号给的高一点电压，像素点就亮一点，电压不是连续变化的，而是被分成了256级。
刚才说到一个数据，那就是124.4MHz，指的是1080P 60Hz下R/G/B信号的频宽（其实叫带宽更顺嘴），这个数字很高吗？似乎并不高，因为你可以拿它和数字信号进行一下对比。
数字信号是什么？
数字信号，无非就是对模拟信号的一个量化后传输。典型的案例就是HDMI，现在我们先不考虑HDMI的编码、音频等功能，我们就只讨论它对模拟信号的纯粹量化。
HDMI有3对主要的差分信号传输线，分别负责R/G/B，我们还是以R为例。
假如屏幕左上角的那个像素点需要将红色拉满，它在模拟型号中就是R的电压为255，我们把这个255记录下来。
但数字信号只有0和1，所以255要被记录成8位二进制数，也就是11111111。
这样就可以传输了，而且只要不出数据错误，输入端和输出端可以毫无差别，因为传输256级的电压信号是很容易出现谬误的，而传输0和1，只要不五感尽失，肯定不会出错。
但是代价就来了，原本传输一个像素只需要1单位时间，传输256级电压的一种就可以，现在则要将这1单位的时间分成8份，传输频率至少翻了8倍！1080P 60Hz 8-bit下传输频率就已经接近1GHz了。
这就是为什么人类是从模拟发展到数字的一大原因，因为干同样的活，模拟控制器只需要数字控制器的1/8的频率就可以了，只有到了半导体技术发展到可以轻松承载GHz级别的数据传输频率时，数字信号传输才会发展。
那你会说，数字信号真的就那么依赖半导体技术吗？
回答很简单——你应该听说过电报吧？电报就是非常典型和原始的数字型号传输媒介，只不过这种傻了吧唧的玩意儿是拿人类来进行模数转换的……但是，打电话可能会出现歧义，电报是绝对不会的（前提是电报员是正常工作的）。
但模拟信号虽然看似传输压力低，但有致命的缺点——低保真。
还是那个256级电压理论，模拟传输发出的255的信号，但谁也不能保证传输的线是0阻抗的（超导体当导线？至少没人会做这种傻事吧，大材小用了），可能发射的是255，接收端就只能理解为254、甚至是253乃至更低。这就像你做试卷，别人做了一张卷子的十分之一，但做的全对，得了10分（100满分），而你全做完了，结果全军覆没，每道题的结果都差了个1，最终0分！模拟信号只能给你模拟的体验，要想高保真，数字传输不可少！毕竟现在的数字传输是可以做到“满分”的。
干扰也是模拟信号面临的一大问题，我们生活的环境是十分复杂的，各种电磁干扰防不胜防，而模拟信号对付电磁干扰的唯一做法就是“屏蔽”，给线缆包上越来越厚的屏蔽层，但依然不能保证0干扰。电磁波干扰，磁生电，结果信号的波形就变了，对于模拟信号来说就是致命的，无论采取什么手段，在模拟信号上也消除不了干扰带来的失真。
数字信号就不同了，本身数字信号传输就对电磁干扰有一定的抵抗力（因为信号简单），数字信号还有更先进的解决方法——差分信号，利用电磁干扰加在两根线上的幅度相同的原理，靠电压差来实现0和1的传输，极难被干扰。现在大多数高速数字接口都是差分的，例如USB、HDMI、DP、SATA、PCIe等等。
数字信号还有终极大杀器——光纤传输，No干扰，开挂一样的存在，模拟传输想都不敢想。
所以可以理解，为什么现在都要求数字化了吧？因为数字信号可以尽可能地还原真实情况，而模拟信号嘛，以人类的科技来看，模拟信号永远都无法还原真实，所以说它才叫“模拟”。
又回到最初的问题，VGA的极限在哪里？
虽然理论上模拟信号对传输带宽的要求要远低于数字信号，但事实就是，数字信号的DP2.0都支持16K分辨率绝壁高清传输了，“真”HDMI2.1也做到了8k 60Hz，VGA还是1080P都做不好，它最适合的分辨率还真就是VGA（VGA分辨率指640*480分辨率）。
VGA信号说是方波，那只是最理想的状态下，实际上，干扰、传输等因素都会受到影响，导致波形发生变化，而分辨率越高，对扫描的精度要求就越高，同时也对失真的信号就越敏感，连续几个像素点的信号受影响的话，那就是一糊一大块，这就是模拟信号的VGA提高分辨率比较困难的原因，也就是高分辨率的VGA传输时图像边界发虚的原因。
所以，不仔细盯着屏幕看的话，1080P应该是接近极限了，再高的话还是上数字接口吧，你要做的不是挖掘VGA的潜力，而是换一根靠谱的线缆（和一块靠谱的显卡）。
其实更高的分辨率也不是不可以，只不过质量的下降会令人难以接受。
还记得上文我说过什么吗？CRT和VGA是天造地设的一对，那液晶屏呢？
因为CRT显示器是靠扫描来显示的，所以以时间轴方式传输的VGA是很合适的，RGB用来控制电子枪，biu biu biu嘛，一帧就是将所有的像素都扫一遍嘛。但液晶屏则完全不同，液晶屏的所有像素都是可以同时发生偏转的，也就是说，传统的VGA的那种扫描模式已经不适合液晶屏了，而脱胎于VGA的HDMI也是需要扫描的（部分HDMI显示器、电视高延迟可能就是这个原因导致的），所以——计算机显示的未来属于Displayport！
（话说荆轲又把世界地图当燕国的地图给秦王看了……）
最后是一个“课后”问题——1080P 60Hz下，行信号和场信号的频率分别是多少？
答案是：行信号为1080*60=64 800Hz，场信号为60Hz，你猜对了吗？
转自https://www.bilibili.com/read/cv18939127
作者：SasugaSetsuna
发表评论