비디오 그래픽 어레이

Video Graphics Array
이 글은 컴퓨터 디스플레이 표준에 관한 것이다.640×480 해상도는 디스플레이 해상도를 참조하십시오.15핀 비디오 커넥터는 VGA 커넥터를 참조하십시오.디스플레이 해상도의 전체 목록은 그래픽 디스플레이 해상도를 참조하십시오.다른 용도는 VGA(동음이의)를 참조하십시오.
비디오 그래픽 어레이
IBM VGA graphics card.jpg
출시일자1987; 35년 전 (1998년)
카드
엔트리 레벨
미드레인지
하이엔드
역사
전임자향상된 그래픽 어댑터
후계자

VGA(Video Graphics Array)는 1987년 IBM PS/2 컴퓨터 라인과 함께 처음 도입된 비디오 디스플레이 제어기 겸 사실상의 그래픽 표준으로, 3년 만에 PC 산업에서 유비쿼터스화 되었다.[1][2][3][4]이 용어는 이제 컴퓨터 디스플레이 표준, 15핀 D-보조 VGA 커넥터 또는 VGA 하드웨어의 640×480 해상도 특성을 나타낼 수 있다.[5]

VGA는 대부분의 PC 복제 제조업체들이 준수하는 마지막 IBM 그래픽 표준으로, 1990년 이후의 모든 PC 그래픽 하드웨어가 구현될 것으로 예상할 수 있는 가장 낮은 공통 분모가 되었다.[6]

IBM은 VGA를 XGA(Extended Graphics Array) 표준으로 대체하려고 했으나 실패했다.[7]대신, VGA는 제3자에 의해 많은 확장된 형태로 조정되었고,[8] Super VGA로 알려진 다음, 사용자 지정 그래픽 처리 장치에 자리를 내주었고, 사용자 지정 그래픽 처리 장치는 독점적인 인터페이스와 기능 외에도, 오늘날까지 공통적인 VGA 그래픽 모드와 인터페이스를 계속 구현한다.

VGA 아날로그 인터페이스 표준은 최대 2048×1536의 해상도를 지원하도록 확장되었으며, 특수 애플리케이션에서 더욱 높은 해상도를 제공한다.[9]

하드웨어 설계

IBM PS/55의 마더보드에 있는 VGA 섹션

그 이전의 그래픽 어댑터(MDA, CGA, EGA 및 많은 타사 옵션)와는 달리, 처음에는 IBM이 출시한 개별 VGA 카드가 없었다.VGA의 첫 번째 상용 구현은 IBM PS/2의 내장 컴포넌트로서, 256KB의 비디오 RAM과, 이전의 그래픽 어댑터가 사용하는 DE-9를 대체하는 새로운 DE-15 커넥터가 있었다.

IBM은 나중에 독립형 IBM PS/2 Display Adapter를 출시했는데, 이 어댑터는 VGA를 활용했지만 내장되어 있지 않은 시스템에 추가할 수 있었다.[10][11]

VGA는 앞서 있었던 그래픽 어댑터의 많은 이산 구성 요소와 IC가 아닌 비디오 디스플레이 컨트롤러 전체를 구현하는 단일 칩이었다.이름에서 '어레이더'가 아닌 '어레이'라는 용어는 완전한 독립적 확장장치가 아니라 하나의 시스템으로 통합될 수 있는 단일 부품임을 가리켰다.[11]

VGA는 비디오 메모리, 타이밍 결정 및 외부 RAMDAC만을 요구했으며,[12] 그 소량의 부품 수는 모니터 연결을 위해 슬롯에 별도의 디스플레이 어댑터를 설치해야 했던 이전의 IBM PC 모델인 PC, PC/XT, PC AT와 달리 IBM이 PS/2 마더보드에 직접 포함하도록 허용했다.

역량

VGA의 640x480을 포함한 표준 해상도 비교

VGA는 MDA, CGA, EGA 카드에서 지원하는 모든 그래픽 모드와 다중 새로운 모드를 지원한다.

표준 그래픽 모드

  • 16색 또는 단색으로[13][14] 640×640×7
  • 16가지 색상 또는 단색(EGA 호환성)으로 640×350 또는 640×350 또는 640×200
  • 256색 320×200(모드 13h)
  • 4색 또는 16색 320×200(CGA 호환성)

640×480 16컬러와 320×200 256컬러 모드는 완전히 재정의 가능한 팔레트를 가지고 있었으며, 각 항목은 18비트(26만2,144컬러)의 게이머트에서 선택되었다.

다른 모드는 표준 EGA 또는 CGA 호환 팔레트와 지침으로 기본 설정되었지만 VGA 고유 명령으로 팔레트를 다시 매핑할 수 있었다.

640×480 그래픽 모드

VGA는 갈수록 증가하는 기능을 추가한 제조사들에 의해 대량으로 복제되기 시작하면서 640×480, 16컬러 모드는 사실상의 그래픽 카드의 가장 낮은 공통분모가 되었다.1990년대 중반까지 VGA 메모리 및 레지스터 사양을 사용하는 640×480×16 그래픽 모드는 Windows 95 및 OS/2 Warp 3.0과 같은 운영 체제에서 예상되었으며, 이 운영체제는 낮은 해상도나 비트 깊이에 대한 지원을 제공하지 못하거나 추가 드라이버 없이 다른 메모리나 레지스터 레이아웃을 지원하지 않았다.2000년대 들어 그래픽 카드의 VESA 표준이 보편화된 이후에도 "VGA" 그래픽 모드는 PC 운영 체제의 호환성 옵션으로 남아 있었다.

기타 그래픽 모드

다음과 같은 수평 해상도로 비표준 디스플레이 모드를 구현할 수 있다.

  • 512~800픽셀 폭, 16가지 색상
  • 256 ~ 400픽셀 폭, 256색

높이:

  • 70Hz의 새로 고침 속도로 200 또는 350~410라인(400라인 포함) 또는
  • 60Hz 업데이트 속도로 224~256 또는 448~512라인(240라인 또는 480라인 포함)
  • 개별 모니터 호환성에 따라 감소된 수직 새로 고침 속도(예: 50Hz까지 감소, 528, 544, 552, 560, 576 라인 포함)에서 512~600 라인.

예를 들어 사각픽셀의 고해상도 모드는 768×576 또는 704×528 16가지 색상으로, 중저해상도 256가지 색상으로 이용할 수 있다.또는 400×600(50Hz) 또는 360×480(60Hz)을 사용하는 "지방" 픽셀과 256색(예: 736×410 모드)을 사용하여 확장된 해상도를 사용할 수 있으며, "씬" 픽셀, 16색 및 70Hz 새로 고침 빈도(예: 736×410 모드)를 사용할 수 있다.

256×224와 같은 "Narrow" 모드는 픽셀 또는 라인 타이밍을 변경하는 대신 단순히 넓은 모드를 마스킹하여 파생되므로 화면을 채우기 위해 모니터를 조정하지 않는 한, 320×240 모드와 동일한 픽셀 비율을 유지하는 경향이 있지만, 캘큘라트 주소를 지정하는 메모리 요구 사항과 픽셀을 줄이는 데 유용할 수 있다.아케이드 게임 변환기 또는 콘솔 에뮬레이터용 이온

표준 텍스트 모드

참고 항목: VGA 텍스트 모드

VGA는 또한 다음과 같은 몇 가지 텍스트 모드를 구현한다.

  • 유효 해상도가 720×400인[15] 9×16 픽셀 글꼴로 렌더링된 80×25
  • 40×25, 9×16 글꼴, 360×400의 유효 해상도
  • 80×43 또는 80×50, 8×8 글꼴 그리드의 유효 해상도는 640×344 또는 640×400 픽셀이다.

픽셀 기반 그래픽 모드와 마찬가지로 VGA를 정확하게 프로그래밍하여 추가 텍스트 모드가 가능하며, 전체 최대 약 100×80 셀과 약 88×64 셀에 이르는 활성 면적이 있다.

때때로 보이는 한 가지 변종은 80×30 또는 80×60이며, 8×16 또는 8×8 글꼴과 효과적인 640×480 픽셀 디스플레이를 사용하며, 추가 5행 또는 10행의 텍스트 및 정사각형 문자 블록(또는 80×30, 정사각형 반 블록)에 60Hz 모드를 사용한다.

기술적 세부사항

앞서 2진수 TTL 신호를 사용해 모니터(또는 CGA의 경우 합성)와 인터페이스했던 카드와 달리 VGA는 순수 아날로그 RGB 신호인 피크 대 피크 최대 0.7V를 이용한 비디오 인터페이스를 도입했다.이것은 18비트 RAMDAC와 함께 262,144 컬러의 컬러 게이머트를 생성했다.이 가무트는 SRGB 색 공간으로 잘 알려져 있다(그러나 가장 일반적으로 24비트 RAMDAC를 사용하여 16,777,216 색상으로 나누어져 있거나 1차 색상당 8비트 색상으로 구분된다).

원래 VGA 사양은 다음과 같다.

신호 타이밍

VGA의 640×480 모드의 수평 주파수에 대한 의도된 표준 값은 NTSC-M 비디오 시스템에서 사용되는 값의 정확히 두 배인데, 이는 VGA 개발 당시 선택적 TV 출력 솔루션이나 외부 VGA-to-TV 컨버터 박스를 제공하는 것을 훨씬 쉽게 해주었기 때문이다.또한 명목상으로는 복합 모니터도 지원했던 CGA의 최소 두 배다.

모든 파생된 VGA 타이밍(즉, 마스터 25.175 및 28.322 MHz 결정 및 보다 작은 범위까지 공칭 31.469 kHz 회선 속도를 사용하는 시간)은 많은 MS-DOS 기반 게임이 그랬던 것처럼 VGA 펌웨어 인터페이스를 우회하고 VGA 하드웨어와 직접 통신하는 소프트웨어에 의해 변화될 수 있다.그러나 표준 모드 또는 적어도 표준 모드 중 하나와 거의 정확하게 동일한 H-동기 및 V-동기 시간을 사용하는 모드만이 원래의 1980년대 후반 및 1990년대 초반 VGA 모니터와 함께 작동할 것으로 예상할 수 있다.다른 타이밍의 사용은 실제로 그러한 모니터들을 손상시킬 수 있으며 따라서 대개 소프트웨어 출판업자들은 피했다.

타사 "멀티싱" CRT 모니터는 더 유연했으며, 확장 모드를 사용하는 "슈퍼 EGA", VGA 및 이후 SVGA 그래픽 카드와 결합하여 임의 동기 주파수 및 픽셀 클럭 속도로 훨씬 광범위한 해상도와 새로 고침 속도를 표시할 수 있었다.

가장 일반적인 VGA 모드(640×480, 60Hz, 비인터레이스)의 경우 수평 타이밍은 HP Super VGA Display 설치 안내서 및 기타 장소에서 확인할 수 있다.[19][20]

선택한 모드의 일반적인 사용

640×400 @ 70Hz는 전통적으로 VGA 호환 x86 개인용[21] 컴퓨터를 부팅할 때 사용되는 비디오 모드로서 그래픽 부팅 화면을 보여주는 반면 텍스트 모드 부팅은 720×400 @ 70Hz를 사용한다.

그러나 최근 몇 년 동안 POST와 BIOS 화면이 더 높은 해상도로 이동하면서 EDID 데이터를 활용하여 연결된 모니터의 해상도와 일치시키면서 이러한 관행이 약화되었다.

640×480 @ 60 Hz는 기본 Windows 그래픽 모드(일반적으로 16색)로,[21] 최대 Windows 2000까지입니다.현재 Windows가 1024×768로 기본 설정되고 일반적으로 800×600 미만의 해상도를 설정하지 못함에도 불구하고, 부팅 메뉴 "저해상도 비디오" 옵션과 애플리케이션별 호환성 모드 설정을 통해 XP 이상 버전에서는 옵션으로 남아 있다.

VGA 신호방식 표준 화면이나 어댑터가 원래의 해상도를 넘어서는 어떤 것도 보여줄 수 없는 경우가 점점 드물어짐에 따라, 천년이 지난 이후 이와 같이 저품질, 보편적으로 호환되는 폴백에 대한 필요성이 줄어들었다.

70Hz에서의 320×200은 VGA 시대의 PC 게임에서 가장 흔한 모드였다.

커넥터

참고 항목: VGA 커넥터
D-SUB 커넥터(VGA 커넥터로 더 잘 알려져 있음)
VGA BNC 커넥터

표준 VGA 모니터 인터페이스는 "E" 쉘에 있는 15핀 D-보조소형 커넥터로, 다양한 명칭은 "HD-15", "DE-15", "DB-15"이다.

VGA는 저전압 아날로그 신호를 사용하기 때문에 신호 저하가 저품질 또는 지나치게 긴 케이블로 인자가 된다.해결책으로는 차폐 케이블, 각 색상 신호에 대해 별도의 내부 동축 케이블이 포함된 케이블, 각 색상 신호에 대해 BNC 커넥터가 있는 별도의 동축 케이블을 활용한 "파손된" 케이블 등이 있다.

BNC 브레이크아웃 케이블은 일반적으로 빨간색, 녹색, 파란색, 수평 동기화 및 수직 동기화에 각각 하나씩 5개의 커넥터를 사용하며 VGA 인터페이스의 다른 신호 라인은 포함하지 않는다.BNC를 사용하는 경우, 동축 와이어는 크로스스토크나 외부 간섭이 발생하지 않도록 엔드투엔드 및 인터커넥트를 통해 완전히 차폐된다.

색상 팔레트

참고 항목:단색 및 RGB 색상 형식 목록, 18비트 RGB, 16비트 컴퓨터 색상 팔레트 목록, MCCA 및 VGA
VGA 256 기본 색상 팔레트
16가지 색상의 640×480과 256색상의 320×200(하단) VGA 영상의 예디더링은 색상 한계를 가리기 위해 사용된다.

VGA 컬러 시스템은 레지스터 기반 팔레트를 사용하여 다양한 비트 깊이의 색상을 18비트 출력 게이머트에 매핑한다.EGA 및 CGA 어댑터와 역호환 가능하지만, 이러한 모드에서는 팔레트에 추가 비트 깊이를 지원한다.

예를 들어 EGA 16색 모드에서 VGA는 16개의 팔레트 레지스터를 제공하며 256색 모드에서는 256개의 레지스터를 제공한다.[22]각 팔레트 레지스터에는 3×6비트 RGB 값이 포함되어 있으며, DAC의 18비트 게이머트에서 색상을 선택한다.

이러한 색상 레지스터는 각 모드에 가장 유용할 것으로 예상되는 IBM의 기본값으로 초기화된다.예를 들어, EGA 16 색상 모드는 기본 CGA 16 색상 팔레트로 초기화되며, 256 색상 모드는 예상 사용 사례에 적합하도록 IBM이 선택한 16 CGA 색상, 16 그레이 색상, 216 색상으로 구성된 팔레트로 초기화된다.[23]초기화 후에는 비디오 RAM의 내용을 변경하지 않고 언제든지 다시 정의할 수 있으며, 팔레트 사이클링을 허용한다.

256색 모드에서 DAC는 각 평면에 하나씩 있는 4개의 2비트 색상 값을 256색 팔레트에 색인을 나타내는 8비트 값으로 결합하도록 설정된다.CPU 인터페이스는 "chain-4"라고 불리는 기능인 4개의 평면을 동일한 방식으로 결합하여 각 픽셀이 CPU에 팔레트 색인을 나타내는 포장된 8비트 값으로 나타나도록 한다.[24]

사용하다

VGA의 비디오 메모리는 세그먼트 0xA0000과 0xBFF 사이의 범위에서 창을 통해 PC의 메모리에 매핑된다.PC의 실제 모드 주소 공간(A000:0000 및 B000:세그먼트:오프셋 표기법)의 FFFF.일반적으로 이러한 시작 세그먼트는 다음과 같다.

  • EGA/VGA 그래픽 모드의 경우 0xA0000(64KB)
  • 단색 텍스트 모드의 경우 0xB0000(32KB)
  • 컬러 텍스트 모드 및 CGA 호환 그래픽 모드의 경우 0xB8000(32KB)

다양한 모드에 대해 서로 다른 주소 매핑을 사용하기 때문에 동일한 기계에 VGA, EGA 또는 CGA와 같은 컬러 어댑터를 설치할 수 있다.

1980년대 초에는 일반적으로 Lotus 1-2-3 스프레드시트를 단색 디스플레이에 고해상도 텍스트로 표시하고, 저해상도 CGA 디스플레이에 관련 그래픽을 동시에 표시하기 위해 사용되었다.또한 많은 프로그래머들은 프로그램이 다른 카드에서 그래픽 모드로 실행되는 동안 디버깅 정보를 표시하는 단색 카드로 그러한 설정을 사용했다.볼랜드의 터보 디버거, D86, 마이크로소프트의 코드뷰와 같은 여러 디버거는 듀얼 모니터 설정에서 작동할 수 있다.Turbo Debugger 또는 CodeView를 사용하여 Windows를 디버깅할 수 있다.

다음과 같은 DOS 장치 드라이버도 있었다.ox.sys단색 디스플레이에 직렬 인터페이스 시뮬레이션을 구현했으며, 예를 들어 사용자가 실제 직렬 터미널을 사용하지 않고 Windows의 디버깅 버전에서 충돌 메시지를 수신할 수 있도록 허용했다.

DOS 프롬프트에서 "MODE MONO" 명령을 사용하여 출력을 단색 디스플레이로 리디렉션할 수도 있다.단색 어댑터가 없을 때 0xB000-0xB7을 사용할 수 있었다.FF 어드레스 스페이스는 다른 프로그램을 위한 추가 메모리로서 공간을 제공한다.

프로그래밍

256KB VGA 메모리를 4개의 개별 "플레인"으로 "해제"하면 VGA의 256KB RAM을 256색 모드로 사용할 수 있다.일부 유형의 그래픽 작업에서 추가적인 복잡성과 성능 손실에 대한 절충이 존재하지만, 특정 상황에서 다른 작업이 더 빨라짐에 따라 이는 완화된다.

  • 하드웨어에 한 번의 쓰기로 네 개의 픽셀을 설정할 수 있기 때문에 단일 색상의 다각형 채우기가 가속화될 수 있었다.
  • 비디오 어댑터는 상대적으로 느린 CPU-VGA 인터페이스로 비디오 RAM 영역을 복사하는 데 도움이 될 수 있다.
  • 하드웨어에서 다중 비디오 페이지를 사용함으로써 이중 버퍼링, 삼중 버퍼링 또는 분할 스크린이 가능했으며, VGA의 320×200 16색 모드에서는 사용 가능했지만, 스톡 모드 13h를 사용할 수 없었다.
  • 특히, 16가지 색상(또는 256색 400×600)으로 프로그램 가능한 한계인 800×600까지, 그리고 두 색상 모드에서 수평 및 수직 픽셀 카운트의 비정상적인 조합을 사용하는 기타 사용자 정의 모드까지, 몇 가지 더 높은 임의 해상도의 디스플레이 모드가 가능했다.

프랙틴트, Xlib, ColoRIX와 같은 소프트웨어는 또한 256, 320, 360 픽셀의 자유 결합 폭과 200, 240 및 256 (또는 480 및 512)의 높이와 384 또는 400 픽셀 기둥과 576 또는 600 (또는 288, 300)까지 확장된 200, 240 및 256 픽셀의 자유 결합 가능 폭을 사용하는 표준 어댑터에서 256색 모드를 지원했다.그러나 320×240은 표준 40열 해상도와 사각 픽셀의 4:3 가로 세로 비율을 제공했기 때문에 가장 잘 알려져 있고 가장 자주 사용되었다."320×240×8" 해상도는 일반적으로 마이클 애브래시가 닥터 도브스 저널에 그 해상도를 발표할 때 사용한 이름인 모드 X라고 불렸다.

최고 해상도 모드는 특히 높은 라인 수가 관련된 경우 표준이 아닌 특수한 옵트인 경우에만 사용되었다.표준 VGA 모니터는 고정 라인 스캔(H-scan) 속도(당시 "멀티싱" 모니터)를 가지고 있었기 때문에 이를 수용하기 위해 수직/프레임(V-scan) 새로 고침 속도를 줄여야 했고, 이는 가시적인 깜박임과 눈의 부담을 증가시켰다.예를 들어 일치하는 SVGA 해상도(총선 628개)를 기반으로 한 최고 800×600 모드는 60Hz에서 약 50Hz로 재생 속도를 줄였다(그리고 16색에서 256kb로 달성할 수 있는 이론적 최대 해상도 832×624는 XGA 모니터가 채용한 속도보다 겨우 높은 약 48Hz로 감소시켰을 것이다.풀프레임 플리커를 완화하기 위한 이중 주파수 인터레이싱 기법).

이러한 모드는 또한 일부 모니터와 완전히 호환되지 않아 (특히 수평 치수에서) 오버스캔으로 사라지는 사진 세부 정보, 수직 롤, 불충분한 수평 동기 또는 심지어 시도된 정확한 모드에 따라 완전한 사진 부족과 같은 디스플레이 문제를 야기했다.이러한 잠재적인 문제 때문에 상용 제품에 사용되는 대부분의 VGA 트윗은 320×240(제곱 픽셀, 3개의 비디오 페이지, 60Hz), 320×400(이중 해상도, 2개의 비디오 페이지, 70Hz), 360×480(표준 VGA 모니터와 카드 모두와 호환되는 최고 해상도, 1개의 VGA 모니터와 카드, 1개의 V)과 같은 보다 표준에 적합한 "모니터-세이프" 조합으로 제한되었다.256색인 이데오 페이지, 60Hz) 또는 16색 모드에서 수평 해상도의 두 배.

하드웨어 제조업체

여러 회사가 VGA 호환 그래픽 보드 모델을 제작했다.[25]

후계자

SVGA(Super VGA)

주요 기사:슈퍼 VGA

슈퍼VGA(Super VGA)는 NEC 홈일렉트로닉스가 비디오전자표준협회(VESA) 창설을 발표하면서 1988년 개발한 디스플레이 표준이다.SVGA의 개발은 ATI 테크놀로지스, 웨스턴 디지털 등 다른 VESA 회원들과 함께 NEC가 주도했다.SVGA 지원 그래픽 디스플레이 해상도는 최대 800×600 픽셀로 VGA의 최대 해상도인 640×480 픽셀보다 36% 이상 높다.[26]

확장 그래픽 어레이(XGA)

주요기사: XGA

XGA(Extended Graphics Array)는 1990년에 도입된 IBM 디스플레이 표준이다.후에 그것은 1024 × 768 픽셀 디스플레이 해상도의 가장 일반적인 호칭이 되었다.

참고 항목

참조

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  2. ^ Polsson, Ken. "Chronology of IBM Personal Computers". Archived from the original on 2015-02-21. Retrieved 2015-01-28.
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추가 읽기

외부 링크