Video Graphics Array

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Der Begriff Video Graphics Array (VGA) bezeichnet einen Computergrafik-Standard (EISA, 1987), der bestimmte Kombinationen von Bildauflösung und Farbanzahl (Bittiefe) sowie Wiederholfrequenz definiert und praktisch identisch zum MCGA (Multicolor Graphics Adapter) von IBM ist.

Fälschlicherweise wird oftmals Video Graphics Adapter als mögliche Bezeichnung genannt. VGA war, im Gegensatz zu seinen Vorgängern EGA und CGA, zu Anfang als Ein-Inch-prozessor zur leichteren Integration auf Hauptplatinen konzipiert und somit nicht als eigener „Adapter” geplant.

Außerdem ist VGA als Bezeichnung für die Auflösung 640 × 480 von Bedeutung, die für viele als die typische VGA-Auflösung gilt.

Inhaltsverzeichnis 1 Merkmale einer VGA-kompatiblen Grafikkarte 2 Auflösung 3 Kompatibilität zu EGA-Karten 3.1 Farbpaletten 3.2 Textmodus 4 Heutige Bedeutung 5 Abgeleitete Formate 6 Weblinks

[Bearbeiten] Merkmale einer VGA-kompatiblen Grafikkarte

• 256 kB interner Speicher
• Register lesbar
• Kann Text darstellen (interne Tabellen: 8 × 8 bis 8 × 16 Pixel/Zeichen)

Zu beachten ist, dass eine Grafikkarte aus Computersicht VGA-kompatibel sein kann, ohne einen VGA-Anschluss zu besitzen, genauso wie eine Grafikkarte mit VGA-Anschluss nicht zwingend kompatibel zum VGA-Grafikkartenstandard ist.

[Bearbeiten] Auflösung

Die Bild-Auflösung einer VGA-Karte lässt sich ziemlich frei einstellen, wodurch es z. B. auch möglich wird, eine VGA-Karte an einen Fernseher mit SCART-Buchse anzuschließen. Für herkömmliche VGA-Monitore geeignet sind jedoch nur folgende Varianten:

• 70 Vollbilder pro Sekunde mit maximal 400 sichtbaren Zeilen oder 60 mit maximal 480 sichtbaren Zeilen
  • Die Anzahl der sichtbaren Zeilen lässt sich aber beliebig verringern, z. B. statt 400 nur 350 Zeilen bei 70 Hertz.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Auflösung zu verringern, besteht darin, Zeilen mehrfach darzustellen – aus 480 Zeilen werden so 240, 160, 120, 96 usw. oder aus 400 Zeilen 200, 166, 100, 80 usw.
• Pro Zeile sind 640 oder 720 Pixel üblich (je nach gewähltem Pixeltakt)
  • Dieser lässt sich halbieren oder vierteln auf 320 oder 160 bzw. 360 oder 180 Pixel.
  • Im 256-Farben-Modus wird der Pixeltakt ebenfalls immer halbiert.
• Die Horizontalfrequenz beträgt stets 31.5 kHz.

Häufig benutzte Grafikmodi waren:

• 320 × 200 Pixel, 256 Farben (8 Bit, 64 kB linear, sehr beliebt)
• 320 × 200 Pixel, 16 Farben (4 Bit)
• 640 × 200 Pixel, 16 Farben
• 640 × 350 Pixel, 16 Farben (siehe Enhanced Graphics Adapter (EGA))
• 640 × 480 Pixel, 16 Farben (quadratische Pixel, 1 Plane je Farbe)
• 640 × 480 Pixel, 4 Farben (quadratische Pixel, 4 Pixel je Byte)

Als Textmodi wurden vor allem 80 × 25 Zeichen und 80 × 50 Zeichen genutzt, beide mit einer zugrundeliegenden Bildauflösung von 720 × 400 Pixel.

[Bearbeiten] Kompatibilität zu EGA-Karten

[Bearbeiten] Farbpaletten

VGA-Graphikkarten unterstützen bis zu 256 Farben aus 262144 möglichen Farben. Der EGA-Standard unterstützt jedoch nur 16 aus 64 Farben und benutzt hierzu eine einfache Tabelle. Bei VGA-Karten existiert diese Tabelle ebenfalls - die darin enthaltenen Werte werden aber im Gegensatz zu EGA nicht direkt als Farbnummern, sondern als Zeiger auf einige der ersten 64 Einträge der eigentlichen Farbpalette interpretiert. Diese VGA-Farbpalette hat nun 256 Einträge, so dass durch dieses zweistufige Verfahren auch in den EGA-kompatiblen Modi der VGA alle VGA-Farben dargestellt werden können, allerdings weiterhin nur jeweils 16 davon gleichzeitig.

[Bearbeiten] Textmodus

VGA-Graphikkarten stellen den Textmodus mit 720 Punkten pro Zeile dar, genügend für 90 Zeichen pro Zeile. Dies würde jedoch eine deutlich unterschiedliche Speicherverwaltung erfordern, die entweder inkompatibel zu bestehenden Standards wäre oder sehr umständlich. Man ging deshalb einen anderen Weg. Jedes Zeichen wurde um einen Pixel auf 9 Pixel verbreitert. Da im Zeichenspeicher jedoch nur acht Spalten gespeichert waren, wurde das 9. Pixel entweder leer gelassen oder durch Wiederholung des 8. Pixel erzeugt. Die Entscheidung darüber wird nach der Nummer des Zeichencodes getroffen - die Zeichen 0xB0 bis 0xDF, welche in der Codepage 437 Blockgrafikzeichen enthalten, benutzen die Wiederholung des 8. Pixels, bei den anderen ist die 9. Spalte immer leer. Dadurch ergeben sich auch die typischen vertikalen Streifen bei einigen Programmen, die den Hintergrund mit Grauzeichen füllen. Für die Verwendung von anderen Codepages, die in den Positionen 0xB0 bis 0xDF gewöhnliche Druckzeichen enthalten, kann die Wiederholung des 8. Pixels auch komplett abgeschaltet werden.

[Bearbeiten] Heutige Bedeutung

Die heutigen Grafikkarten für IBM-kompatible PCs sind häufig noch immer ganz oder teilweise VGA-kompatibel. Von 1981 bis ca. 1990 nahm IBM bezüglich der PC-Hardware eine ähnliche Stellung ein wie bis 2005 Microsoft bezüglich der PC-Betriebssysteme (vgl. Microsoft Windows). Sie setzten die Standards bei der PC-Hardware, insbesondere auch bei Grafikkarten. In der Folge implementierten die BIOS-Hersteller die entsprechenden Grafikkartentreiber (CGA, EGA, VGA) direkt im BIOS. Das war auch deshalb nicht unwichtig, weil DOS nicht wie heutige Betriebssysteme ein Grafiksystem (GDI, X Window System, DirectX) besaß. Daher musste jede Software ihre eigenen Grafikkartentreiber mitbringen, und der Benutzer musste hoffen, dass einer davon irgendwie passte. Letztendlich gelang das bei Nicht-Standard-Grafikkarten selten, und daher beschränkte sich die Software unter DOS meist auf VGA.

Höhere Auflösungen – wie damals oft bei EGA-Karten anzutreffen, später dann bei fast allen SVGA-Karten – waren für den Benutzer unter DOS mangels Treiber weithingehend unbenutzbar. Daher beschränkten sich Spiele bis 1995 oft auch auf den 320 x 200 x 8-VGA-Modus (Mode 13h). Beispiele sind Doom 1, Worms oder Wolfenstein 3D.

Nach 1990 verlor IBM seine Markt- und Standardisierungsmacht. Ein Standard konnte sich nicht mehr etablieren, da nun immer mehrere Hersteller (z.B. Genoa Systems, Trident Microsystems, Hercules u.v.m.) um den Markt kämpften. Die BIOS-Hersteller verzichteten daher darauf, noch weitere Treiber zu implementieren, mit dem Ergebnis, dass bis heute oft der VGA-Treiber der beste verfügbare ist, wenn noch kein externer Grafiktreiber installiert wurde.

Dass MS-Windows (zumindest bis Win2000) allerdings als Default-Treiber nur einen VGA-Treiber anbietet, ist nicht notwendig. Schon lange hat sich ein übergreifender "Notstandard", VESA, etabliert, der Auflösungen von bis zu 1280 x 960 Punkten in mindestens 256 Farben ermöglicht und schon seit Mitte der 90-er beherrschen alle Grafikkarten diesen VESA-Standard. Linux und BSD machen davon auch Gebrauch.

Aufgrund des hohen Alters des VGA-Standards und den damit einhergehenden Limitierungen des Designs ist es ein Anliegen verschiedener Hersteller wie Intel oder ATI, den VGA-Standard durch den UGA-Standard (Universal Graphics Adapter) zu ersetzen. Immerhin wurde die VGA-Karte in den mittleren 1980ern für den ISA-Bus entwickelt, was gerade für moderne Betriebssysteme eine Schwierigkeit darstellt, da VGA somit zu den Errungenschaften des geschützten Speichermodells (Protected Mode) inkompatibel ist.

Das erklärte Ziel der Förderer von UGA ist es, die grafischen Mindestleistungen von 640 x 480 x 4 auf 800 x 600 x 32 anzuheben, das Speichermodell der Grafikkarte zu vereinfachen (durch 32-Bit-Zugriff, sowie die Abschaffung des Textmodus) und einen plattformunabhängigen Zugriff auf die Grafikkarte über EFI-Treiber zur Verfügung zu stellen. Kritischer, plattformabhängiger Code soll somit reduziert werden. EFI-Treiber sind kein Ersatz für Betriebssystem-spezifische Treiber, mit EFI und UGA soll der Zugriff auf die Grafikkarte aber dem Betriebssystemdesign angepasst werden.

[Bearbeiten] Abgeleitete Formate

Von der prominentesten VGA-Auflösung von 640 × 480 Pixeln leiten sich einige kleinere Formate für PDAs etc. ab:

• QVGA (Quarter VGA): 320 × 240 Pixel
• 1/8 VGA (Eighth VGA): 240 × 180 Pixel
• QQVGA (Quarter QVGA): 160 × 120 Pixel

Für Breitbildschirme wurde außerdem informell WVGA (Wide VGA) geschaffen, was üblicherweise 848 × 480 Pixel oder 852 × 480 Pixel (~16:9) bedeutet; der exakte Breitenwert für eine Höhe von 480 Pixeln und einem Seitenverhältnis von 16:9 wäre 853,333 und lässt sich technisch nicht realisieren.

Es sind auch Geräte mit einem Seitenverhältnis von 9:5 (18:10) und Auflösungen von 720 × 400 Pixel oder 864 × 480 Pixel auf dem Markt.

[Bearbeiten] Weblinks

• DB15 VGA pinout (englisch)