视频VESA标准介绍及图解

1 简介

视频电子标准协会（Video Electronics Standards Association, VESA）是由代表来自世界各地的、享有投票权利的140多家成员公司的董事会领导的非盈利国际组织，总部设立于加利福尼亚州的Milpitas，自1989年创立以来，一直致力于制订并推广显示相关标准。

2 标准格式说明

VESA有很多视频格式的说明，每一个说明都详细地说明了某个视频格式水平帧率、垂直帧率等参数。
上面是目前版本视频的种类，每一种视频格式的说明如下图示。

如有需要，可以下载该标准文件：VESA标准RV1.pdf

3 术语解释与图示

3.1 为什么会有Video Timing？

众所周知，视频看起来是动的，实际上是静态画面的快速播放和视觉暂停现象的叠加。大家看到的视频中大多数是每秒闪过50-60幅画面，对于电脑画面大概是每秒闪过70~80幅画面。

要说timing是什么，先说下一般的图像是怎么显示在屏幕上的。

视频源发出的一幅幅的画面，送到屏幕后，屏幕将每一幅画面从上到下逐行的扫描每个像素显示在屏幕上，不间断的重复，直到一段视频数据结束。

而视频数据是连续的，怎么就知道哪段数据是显示一个画面？

怎么知道一个画面中哪一段数据又是显示这一行的？

Timing 就是解决这两问题的。

Video timing 包含两个信号：水平同步Hs（horizontal sync）和垂直同步Vs（vertical sync）
Vertical sync -->用来标识什么时候开始送出一幅新画面
Horizontal sync -->用来标识什么时候开始新一行的图像扫描

Vertical sync 和 Horizontal sync 信号有三种传送方式： 1、单独传送vertical sync 和
Horizontal sync两路信号，如电脑上用的VGA信号，HDMI高清数字视频信号； 2、将vertical
sync和horizontal sync信号复合在一路单独传送，如S-Video型号（其timing信号时复合在其Y信号中）；
3、将vertical sync和horizontal sync复合在一起的信号又再复合进视频信号中一起传送，如CVBS信号；

举个例子说明timing中包含了哪些信息：
如一个视频信号timing为（1024768@60），1024768表示是SVGA分辨率（其中1024表示一幅图像的列数，因每一个象素点有R/G/B三点组成，故共有1024*3列；768表示一幅图像的行数，共768行），60Hz表示的就是vertical sync（即每一个画面的显示时间为1/60s=16.67ms），由于每一幅画面要扫描768行，所以每一行的扫描时间即为16.67ms/768=21.7us，即可得出horizontal sync。

3.2 图示与术语解释

图示：
需要注意：

1. 左右border也属于H Pixels，即也是有效视频区域中的像素，即border的数据也是有效数据。
2. 行同步和场同步的定义类似，可对比学习；
3. 行同步可借助老式电视机中电子枪在屏幕中喷一行数据这一过程帮助理解；场同步可借助视频中一帧的概念帮助理解。

术语：
H Total，Htotal = H Pixels + H Sync time + H Front Porch + H Back Porch
H Pixels， 一行中有效的像素
H Sync time， 行同步前沿宽度，即从行有效的像素结束到行同步开始的像素。表示水平同步信号的宽度，用VCLK计算。
H Front Porch，表示一行的有效数据结束到下一个水平同步信号开始 之间的VCLK的个数。
H Back Porch，表示从水平同步信号开始到一行的有效数据开始之间的VCL的个数。
H Freq，水平帧率
H Sync Polar，水平极性
H Blank，行消隐。在将光信号转换为电信号的扫描过程中，扫描总是从图像的左上角开始，水平向前行进，同时扫描点也以较慢的速率向下移动。当扫描点到达图像右侧边缘时，扫描点快速返回左侧，重新开始在第1行的起点下面进行第2行扫描，行与行之间的返回过程称为水平消隐，行消隐（H Blank）。

V Total，Vtotal = V Pixels + V Sync time + V Front Porch + V Back Porch
V Pixels， 一场中有效的像素
V Sync time， 场同步前沿宽度，即从场有效的像素结束到场同步开始的行数（像素）。表示垂直同步脉冲的宽度，用行数计算。
V Front Porch，表示在一帧图像结束后，垂直同步信号以前的无效的行数。
V Back Porch，表示在一帧图像开始时，垂直同步信号以后的无效的行数。
V Freq，垂直帧率
V Sync Polar， 垂直极性
V Blank，场消隐。一幅完整的图像扫描信号，由水平消隐间隔分开的行信号序列构成，称为一帧。扫描点扫描完一帧后，要从图像的右下角返回到图像的左上角，开始新一帧的扫描，这一时间间隔，叫做垂直消隐，也称场消隐（VBlank）。

一些计算方式：
Pixel Clock:
像素时钟频率 = HtotalVtotalVfreq，即 134480660 = 64,995,840 ≈ 65.000 Mhz

1/H Freq(水平一行所用的时间) =1/48363 = 2.0691083931306e-4 秒

1/V Freq(每一场所用的时间) =1/48363 * 806 行 = 0.016665 秒 ≈ 16.67 ms

即
V Freq =1 / 0.01667 = 59.98800239952232154 ≈ 60 hz
V Freq =H Freq/Vtotal = 48363 / 806 = 60.003722084134 ≈ 60.004hz

我们手机常用的有16:10、16:9的视频格式，他们所包含的视频宽高及格式如下图。

4 DMT视频时序与整帧时序

在VESA标准的首页有关于Display Monitor Timing显示器时序的描述。实际工程中，碰到过接收VGA时有的电脑接收画面正常，而有的电脑会出现画面偏移。这就有必要了解一下DMT的四种时序格式，

每一种视频格式都说明了扫描类型和场同步、行同步的极性，以及H Blank、V Blank所占的比例。
其中noninterlaced是逐行扫描的，interlaced是各行扫描的。

每一种时序格式实际上是与H Sync Polar（水平极性）和V Sync Polar（垂直极性）的正负极性相关，显然水平极性的正负和垂直极性的正负正好可以有四种组合。

DMT视频时序有四种：
（1）Positive H & Positive V Syncs 行同步为正极性，场同步为正极性
（2）Positive H & Negative V Syncs 行同步为正极性，场同步为负极性
（3）Negative H & Negative V Syncs 行同步为负极性，场同步为负极性
（4）Negative H & Positive V Syncs 行同步为负极性，场同步为正极性
整帧的时序如下：
从图中可以看出（1）边界都是有效视频区域；（2）根据H Sync和V Sync可以看出该图是以行场同步极性均为正为例。

行同步和场同步的回扫间隔如下图：