ビデオグラフィックアレイ

ビデオグラフィックアレイ

発売日	1987年4月; 37年前 ( 1987-04 )
カード
エントリーレベル	チップスアンドテクノロジーズ82c441 ビデオ-7 VEGA デラックス ATIグラフィックス ソリューション プラス S3 (911 911A 924 801 805 805i 928 805ページ 928ページ） マトロックスマジックRGB プラントロニクスカラープラス パラダイスシステムPEGA 1 ツェンラボET3000 シーラスロジックCL-GD400
ミッドレンジ	ATIワンダーシリーズ パラダイスシステム PEGA 1a S3ビジョン ツェンラボ ET4000 シーラスロジックCL-GD500
ハイエンド	ATI Mach シリーズ パラダイスシステム PEGA 2a S3トリオ ツェンラボ ET6000 シーラスロジックCL-GD5000
歴史
前任者	拡張グラフィック アダプター(EGA) プロフェッショナル グラフィックス コントローラー(PGC)
後継	スーパー ビデオ グラフィックス アレイ (SVGA) 拡張グラフィックスアレイ (XGA)

ビデオグラフィックスアレイ（VGA）は、ビデオディスプレイコントローラとそれに付随する事実上のグラフィックス標準であり、 1987年にIBM PS/2シリーズのコンピュータで初めて導入され、^{[1] [2] [3]、} 3年以内にIBM PC互換機業界で普及しました。 ^{[4]この用語は現在、}コンピュータディスプレイ標準、15ピンDサブミニチュア VGAコネクタ、またはVGAハードウェアの640×480 解像度特性を指すこともあります。 ^[5]

VGAはIBM PC互換機メーカーの大多数が準拠した最後のIBMグラフィックス規格であり、1990年以降のほぼすべてのPCグラフィックスハードウェアが実装できると期待される最低共通基準となっている。 ^[6]

VGAはサードパーティによって多くの拡張形式に採用され、総称してスーパーVGA ^[7]と呼ばれ、その後、独自のインターフェイスと機能に加えて、現在まで一般的なVGAグラフィックモードとインターフェイスを実装し続けている カスタムグラフィック処理ユニットに取って代わられました。

VGAアナログインターフェース規格は、一般的な用途では最大2048×1536の解像度をサポートするように拡張されており、特殊なアプリケーションではさらに改善されています。^{[指定] [8]}

カラーパレットの ランダムアクセスメモリ（RAM）とそれに対応するデジタル-アナログコンバータ（DAC）が1つのチップ（RAMDAC）に統合され、ブラウン管コントローラ（CRTC）がメインのVGAチップに統合されたため、以前のグラフィックスアダプタの他のいくつかのチップが不要になり、VGAには外付けのビデオRAMとタイミングクリスタルのみが必要になりました。^{[9] [10]}

部品点数が少ないため、IBMはPS/2マザーボードにVGAを直接組み込むことができました。これは、モニターを接続するためにスロットに別のディスプレイアダプターを取り付ける必要があった以前のIBM PCモデル（PC、PC/XT、PC AT  ）とは対照的です。名前に「アダプター」ではなく「アレイ」という用語が含まれているのは、完全に独立した拡張デバイスではなく、システムに統合できる単一のコンポーネントであることを表しています。^[11]

以前のグラフィックス アダプタ ( MDA、CGA、EGA、および多くのサードパーティ オプション) とは異なり、IBM によってリリースされた個別の VGA カードは当初ありませんでした。VGA の最初の商用実装は IBM PS/2 の組み込みコンポーネントであり、256 KB のビデオ RAM と、以前のグラフィックス アダプタで使用されていた DE-9 に代わる新しい DE-15 コネクタが付属していました。IBM は後にスタンドアロンの IBM PS/2 ディスプレイ アダプタをリリースしました。これは VGA を利用しますが、VGA が組み込まれていないマシンに追加できます。^{[12] [11]}

VGA は、MDA、CGA、EGA カードでサポートされているすべてのグラフィック モードと、複数の新しいモードをサポートします。

• 320 × 200、4色または16色（CGA/EGA互換）
• 320 × 200 256色（モード13h）
• 640 × 200および640 × 350、16色またはモノクロ (CGA/EGA 互換)
• 640 × 480 16色またはモノクロ^{[13] [14]}

640 × 480 16色モードと320 × 200 256色モードには完全に再定義可能なパレットがあり、各エントリは18ビット（262,144色）の色域から選択されました。^{[15] [16] [17] [18]}

他のモードでは、デフォルトで標準の EGA または CGA 互換のパレットと命令が使用されますが、VGA 固有のコマンドを使用してパレットを再マッピングすることは可能です。

640 × 480解像度(16 色ではなく 256 色) は、もともと IBM がPGCグラフィックス (VGA には下位互換性がない) で使用していたが、VGA が導入されるまで広く採用されることはなかった。VGA は、ますます多くの機能を追加したメーカーによって大量に複製されるようになったため、640 × 480、16色モードがグラフィックス カードの事実上の最低共通分母となった。1990 年代半ばまでに、VGA メモリとレジスタ仕様を使用する640 × 480 ×16 グラフィックス モードが、 Windows 95やOS/2 Warp 3.0などのオペレーティング システムによって期待されていたが、これらのオペレーティング システムでは、より低い解像度やビット深度、または追加ドライバーなしでのその他のメモリやレジスタ レイアウトのサポートは提供されていなかった。2000 年代に入っても、グラフィックス カードのVESA標準が一般的になった後も、「VGA」グラフィックス モードは PC オペレーティング システムの互換性オプションとして残っていた。

非標準の表示モードを実装できます。水平解像度は次のとおりです。

• 512～800ピクセル幅、16色
• 幅256～400ピクセル、256色

高さは次の通りです:

• 200、または70Hzのリフレッシュレートで350～410ライン（400ラインを含む）、または
• 60 Hz のリフレッシュ レートで 224 ～ 256、または 448 ～ 512 ライン (240 または 480 ラインを含む)
• 個々のモニターの互換性に応じて、垂直リフレッシュ レートを下げて 512 ～ 600 ライン (50 Hz まで、たとえば 528、544、552、560、576 ラインを含む) を表示します。

たとえば、正方形ピクセルの高解像度モードは、 16 色で768 × 576または704 × 528、または256 色で320 × 240の中低解像度で利用できます。または、たとえば400 × 600 (50 Hz) または360 × 480 (60 Hz) を使用して「太い」ピクセルと 256 色で拡張解像度を利用でき、「細い」ピクセル、16 色、70 Hz のリフレッシュ レートでたとえば736 × 410モードを利用できます。

256 × 224などの「狭い」モードでは、ピクセルやラインのタイミングを変更するのではなく、単に広いモードをマスクすることによって導出されるため、モニターが画像を引き伸ばして画面を埋めるように調整されない限り、たとえば320 × 240モードと同じピクセル比が維持される傾向がありますが、アーケード ゲームの変換やコンソール エミュレーターのメモリ要件とピクセル アドレス指定の計算を減らすのに役立ちます。

PC版のPinball Fantasiesには、 640×350などの非標準モードの「高解像度」モードを使用するオプションがあり、ピンボールテーブルのより大きな部分を画面に表示できます。^[19]

VGA はいくつかのテキスト モードも実装しています。

• 80 × 25、9 × 16ピクセルのフォントでレンダリングされ、有効解像度は720 × 400です^[20]
• 40 × 25、9 × 16フォント、有効解像度360 × 400
• 80 × 43または80 × 50、8 × 8フォントグリッド、有効解像度は640 × 344または640 × 400ピクセルです。

ピクセルベースのグラフィックス モードと同様に、VGA を正しくプログラムすることで追加のテキスト モードが可能になります。全体の最大セル数は約100 × 80、アクティブ領域は約88 × 64セルに及びます。

時々見られるバリエーションの 1 つは80 × 30または80 × 60で、8 × 16または8 × 8 のフォントと、実効640 × 480ピクセルのディスプレイを使用します。このモードでは、よりちらつきのある 60 Hz モードの使用がなくなり、代わりに 5 行または 10 行のテキストと正方形の文字ブロック (または、 80 × 30の場合は正方形のハーフブロック) が追加されます。

モニター（CGAの場合はコンポジット）とのインターフェースにバイナリTTL信号を使用していた以前のカードとは異なり、VGAは純粋なアナログRGB信号を使用したビデオインターフェースを導入し、最大0.7ボルトのピークツーピーク範囲を実現しました。18ビットRAMDAC（RGBチャネルあたり6ビット）と組み合わせることで、262,144色の色域を実現しました。^{[15] [16] [17] [18]}

オリジナルの VGA 仕様は次のとおりです。

• 選択可能な25.175MHz ^[21]または28.322MHzのマスターピクセルクロック
• グラフィックモードでは最大640水平ピクセル^[22]、テキストモードでは最大720ピクセル
• 最大480行^[22]
• リフレッシュレート60Hzまたは70Hz  [ ^23]
• 垂直ブランク割り込み (すべてのクローンカードがこれをサポートしているわけではありません。)
• 平面モード: 最大 16 色(4ビット平面)
• パックピクセルモード: 256色(モード13h )
• ハードウェアスムーズスクロールのサポート
• ブリッターなし
  • 「VGAラッチ」レジスタによる高速データ転送をサポート
• バレルシフター
• 分割画面のサポート

VGA の640 × 480モードの水平周波数の意図された標準値は、NTSC-Mビデオ システムで使用される値のちょうど 2 倍です。これにより、VGA の開発時にオプションのTV 出力ソリューションや外部の VGA から TV へのコンバータ ボックスを提供することがはるかに容易になりました。また、複合モニターもサポートしていた CGA の少なくとも 2 倍の標準値でもあります。

派生したすべてのVGA タイミング (つまり、マスター 25.175 MHz および 28.322 MHz クリスタルを使用し、程度は低いものの公称 31.469 kHz ライン レートを使用するもの) は、多くの MS-DOS ベースのゲームが行ったように、VGA ファームウェア インターフェイスをバイパスして VGA ハードウェアと直接通信するソフトウェアによって変更できます。ただし、標準モード、または少なくとも標準モードの 1 つとほぼ同じ H-sync および V-sync タイミングを使用するモードのみが、1980 年代後半から 1990 年代前半のオリジナルの VGA モニターで動作することが期待できます。他のタイミングを使用すると、実際にそのようなモニターが損傷する可能性があるため、ソフトウェア パブリッシャーは通常これを回避しました。

サードパーティの「マルチシンク」CRT モニターはより柔軟性が高く、「スーパー EGA」、VGA、および拡張モードを使用する後の SVGA グラフィック カードと組み合わせることで、任意の同期周波数とピクセル クロック レートで、はるかに広範囲の解像度とリフレッシュ レートを表示できました。

最も一般的なVGAモード（640×480、60Hz、非インターレース）の水平タイミングは、HPスーパーVGAディスプレイインストールガイドやその他の場所に記載されています。^{[24] [25]}

640 × 400 @ 70 Hzは、従来、グラフィカルなブート画面を表示するVGA互換のx86 パーソナルコンピュータ^[26]のブートに使用されるビデオモードであり、テキストモードのブートでは720 × 400 @ 70 Hzが使用されます。

しかし、近年では POST 画面と BIOS 画面の解像度が上がり、 EDIDデータを利用して接続されたモニターの解像度に合わせるようになったため、この慣習は崩れつつあります。 ^[要出典]

640 × 480 @ 60 Hz は、 Windows 2000 までのデフォルトの Windows グラフィック モード (通常は 16 色) です^{[26]。新しいバージョンの Windows ではデフォルトで}1024 × 768に設定され、通常は 800 × 600^未満の解像度を設定できないにもかかわらず、 XP以降のバージョンでは、ブート メニューの「^低解像度ビデオ」オプションとアプリケーションごとの互換モード設定を介してオプションとして残っています [要出典] 。

2000 年代に入ってからは、VGA 信号規格の画面や、元の解像度を超えるものを表示できないアダプタがますます少なくなり、このような低品質で普遍的に互換性のあるフォールバックの必要性は減少しました。^[明確化]

1990 年代初期の PC ゲームでは、70 Hz で320 × 200 が最も一般的なモードで、ハードウェアでピクセル倍増とライン倍増が実行され、 70 Hz で640 × 400 の信号がモニターに表示されました。

Windows 95/98/Me の LOGO.SYS起動イメージは 320 × 400 の解像度で、ピクセルを 2 倍にして640 × 400の 70 Hz 信号をモニターに表示します。400 ライン信号は標準の80 × 25テキスト モードと同じで、テキスト モードに戻るために押してもEscビデオ信号の周波数は変化せず、モニターの再同期は必要ありませんでした (そうでなければ数秒かかる可能性があります)。^{[引用が必要]}

標準のVGA モニター インターフェイスは、「E」シェルの 15 ピンD サブミニチュア コネクタで、「DE-15」、「HD-15」、誤って「DB-15(HD)」などとも呼ばれます。

すべての VGA コネクタは、アナログ RGBHV (赤、緑、青、水平同期、垂直同期) ビデオ信号を伝送します。最新のコネクタには、接続されたディスプレイ デバイスを識別するための VESA DDCピンも含まれています。

VGA は低電圧アナログ信号を使用するため、低品質のケーブルや長すぎるケーブルを使用すると信号劣化が問題になります。解決策としては、シールド ケーブル、各色信号用の別個の内部同軸ケーブルを含むケーブル、および各色信号用のBNC コネクタ付きの別個の同軸ケーブルを使用する「分割」ケーブルなどがあります。

BNC ブレークアウト ケーブルは通常、赤、緑、青、水平同期、垂直同期にそれぞれ 1 つずつ、合計 5 つのコネクタを使用し、VGA インターフェイスの他の信号線は含みません。BNC では、同軸ケーブルはエンドツーエンドで、相互接続部を通じて完全にシールドされているため、クロストークはほとんど発生せず、外部干渉もほとんど発生しません。BNC RGB ビデオ ケーブルは、他の市場や業界では VGA より前から使用されています。

VGA カラー システムは、レジスタ ベースのパレットを使用して、さまざまなビット深度のカラーを 18 ビット出力色域にマッピングします。EGAおよび CGA アダプタとの下位互換性がありますが、これらのモードではパレットの 追加ビット深度をサポートします。

例えば、EGA 16色モードではVGAは16個のパレットレジスタを提供し、256色モードでは256個のレジスタを提供します。^[27]各パレットレジスタには3×6ビットのRGB値が含まれており、 DACの18ビット色域から色を選択します。

これらのカラーレジスタは、IBMが各モードに最も役立つと予想したデフォルト値に初期化されます。たとえば、EGA 16色モードはデフォルトのCGA 16色パレットに初期化され、256色モードは16のCGA色、16のグレーシェード、そして予想される使用例に合うようにIBMが選択した216色で構成されるパレットに初期化されます。^{[28] [29]} 初期化後は、ビデオRAMの内容を変更することなくいつでも再定義できるため、パレットの循環が可能です。

256色モードでは、DACは各プレーンから1つずつ、合計4つの2ビットカラー値を結合して、256色パレットのインデックスを表す8ビット値を生成するように設定されます。CPUインターフェースは4つのプレーンを同様に結合します。これは「チェーン4」と呼ばれる機能で、各ピクセルはCPUに対してパレットインデックスを表すパックされた8ビット値として表示されます。^[30]

VGA のビデオ メモリは、PC のリアル モードアドレス空間 (セグメント:オフセット表記では A000:0000 と B000:FFFF) のセグメント0xA0000から 0xBFFFF までの範囲のウィンドウを介して PC のメモリにマップされます。通常、これらの開始セグメントは次のとおりです。

• EGA/VGA グラフィック モードの場合は 0xA0000 (64  KB )
• モノクロテキストモードの場合は0xB0000（32 KB）
• カラーテキストモードおよび CGA 互換グラフィックモードの場合は 0xB8000 (32 KB)

一般的な VGA カードでは、このポートマップされた I/O セグメントも提供されます。

• 0x3B0 から 0x3DF

異なるモードには異なるアドレス マッピングが使用されるため、モノクロ アダプタ (MDA またはHerculesなど) と VGA、EGA、CGAなどのカラー アダプタを同じマシンにインストールすること が可能です。

1980 年代初頭、これは通常、モノクロ ディスプレイに高解像度のテキストでLotus 1-2-3スプレッドシートを表示し、同時に低解像度の CGA ディスプレイに関連グラフィックを表示するために使用されていました。多くのプログラマーも、モノクロ カードでデバッグ情報を表示し、もう一方のカードでプログラムをグラフィック モードで実行するというセットアップを使用していました。Borland のTurbo Debugger、D86、Microsoft のCodeViewなど、いくつかのデバッガーはデュアル モニター セットアップで動作できました。Turbo Debugger または CodeView のどちらも、Windows のデバッグに使用できます。

などのデバイス ドライバーもありox.sys、これはモノクロ ディスプレイ上でシリアル インターフェイス シミュレーションを実装し、たとえば、実際のシリアル ターミナルを使用せずに Windows のデバッグ バージョンからクラッシュ メッセージを受信できるようにしました。

コマンド プロンプトで「MODE MONO」コマンドを使用して、出力をモノクロ ディスプレイにリダイレクトすることもできます。モノクロ アダプタが存在しない場合は、0xB000 ～ 0xB7FF アドレス空間を他のプログラム用の追加メモリとして使用することもできます。

VGA対応PCI / PCIeグラフィックスカードは、 PCI構成スペースにレガシーVGAレジスタを提供することができ、 BIOSまたはオペレーティングシステムによって再マップされる可能性があります。^[31]

256 KB の VGA メモリを 4 つの独立した「プレーン」に「分離」すると、VGA の 256 KB の RAM を 256 色モードで使用できるようになります。一部のグラフィックス操作では、複雑さが増し、パフォーマンスが低下するというトレードオフがありますが、特定の状況では他の操作が高速化されるため、この問題は軽減されます。

• ハードウェアへの 1 回の書き込みで 4 つのピクセルを設定できるため、単色ポリゴンの塗りつぶしを高速化できます。
• ビデオ アダプタはビデオ RAM 領域のコピーを支援できますが、これは比較的遅い CPU から VGA へのインターフェイスでこれを行うよりも高速になることがありました。
• ハードウェアで複数のビデオ ページを使用すると、ダブル バッファリング、トリプル バッファリング、または分割画面が可能になりますが、これらは VGA の320 × 200 16 色モードでは利用可能でしたが、標準モード 13hでは不可能でした。
• 特に、 16 色で800 × 600 (または256 色で400 × 600 ) というプログラム可能な制限までの、より高い任意の解像度の表示モードがいくつか可能だったほか、どちらの色モードでも水平および垂直のピクセル数の珍しい組み合わせを使用するその他のカスタム モードも可能でした。

Fractint、Xlib 、ColoRIXなどのソフトウェアも、256、320、360 ピクセルの幅と 200、240、256 (または 400、480、512) 行の高さを自由に組み合わせて、標準アダプタで調整された 256 色モードをサポートし、さらに 384 または 400 ピクセルの列と 576 または 600 (または 288、300) ピクセルの列まで拡張されました。ただし、320 × 240 は、標準の 40 列の解像度と正方形ピクセルの 4:3 アスペクト比を提供したため、最もよく知られ、最も頻繁に使用されていました。「320 × 240 × 8」解像度は、マイケル・アブラッシュがDr. Dobb's Journalで解像度を発表したときに使用した名前で、 一般にモード Xと呼ばれていました。

最高解像度モードは、特に高ライン数が関係する場合、標準としてではなく、特別なオプトインの場合にのみ使用されました。標準の VGA モニターは固定ライン スキャン (H スキャン) レートでした (「マルチシンク」モニターは当時、高価で珍しいものだった)。そのため、それに対応するために垂直/フレーム (V スキャン)リフレッシュ レートを下げる必要があり、目に見えるちらつきが増加し、目の疲れが増しました。たとえば、最高の800 × 600モードは、それ以外は一致する SVGA 解像度 (合計ライン数 628) に基づいていましたが、リフレッシュ レートは 60 Hz から約 50 Hz に低下しました ( 256 KB で 16 色で実現可能な理論上の最大解像度である832 × 624では、リフレッシュ レートは約 48 Hz に低下し、XGA モニターがフル フレームのちらつきを軽減するために 2 倍周波数インターレース技術を採用したレートをわずかに上回ります)。

これらのモードは、一部のモニターと完全に互換性がなく、オーバースキャンで画像の詳細が消える(特に水平方向)、垂直ロール、水平同期不良、または、試行したモードによっては画像がまったく表示されないなどの表示上の問題が発生しました。これらの潜在的な問題のため、市販製品で使用されるほとんどの VGA 調整は、256 色で320 × 240 (正方形ピクセル、3 つのビデオ ページ、60 Hz)、320 × 400 (2 倍の解像度、2 つのビデオ ページ、70 Hz)、および360 × 480 (標準 VGA モニターとカードの両方と互換性のある最高解像度、1 つのビデオ ページ、60 Hz)、または 16 色モードで水平解像度の 2 倍など、より標準に準拠した「モニター対応」の組み合わせに制限されていました。

いくつかの企業がVGA互換のグラフィックボードモデルを製造した。^[32]

• ATI : Graphics Solution Plus、Wonder シリーズ、Mach シリーズ
• S3 グラフィックス: S3 911、911A、924、801、805、805i、928、805p、928p、S3 Vision シリーズ、S3 Trio シリーズ
• マトロックス：マジックRGB
• プラントロニクス：カラープラス
• パラダイス システム: PEGA 1、PEGA 1a、PEGA 2a
• ツェンラボ：ET3000、ET4000、ET6000
• Cirrus Logic : CL-GD400、CL-GD500、CL-GD5000 シリーズ
• Trident Microsystems : TVGA 8000 シリーズ、TVGA 9000 シリーズ、TGUI9000 シリーズ
• インド工科大学
• 日本電気
• チップとテクノロジー
• シス
• タメラック
• リアルテック
• オークテクノロジー
• 半導体
• 華龍
• コーナーストーンイメージング
• ウィンボンド
• アム
• ウエスタンデジタル
• インターグラフ
• テキサス・インスツルメンツ
• ジェミニ（廃止）
• ジェノアシステムズ（廃業）

スーパーVGA（SVGA）は、NECホームエレクトロニクスがビデオエレクトロニクス標準化協会（VESA）の設立を発表した1988年に開発されたディスプレイ規格です。SVGAの開発は、 ATIテクノロジーズやウエスタンデジタルなどの他のVESAメンバーとともにNECが主導しました。SVGAは、最大800×600ピクセルのグラフィックディスプレイ解像度を可能にしました。これは、VGAの最大解像度640×480ピクセルよりも36％高いものでした。^[33]

XGA (Extended Graphics Array) は、1990 年に導入された IBM ディスプレイ標準です。後に、1024 × 768 ピクセルのディスプレイ解像度の最も一般的な呼称になりました。

• VGAテキストモード
• グラフィックディスプレイ解像度
• カラーパレットのリスト
• ビデオコネクタのリスト
• モノクロとRGBカラー形式のリスト
• 16ビットコンピュータハードウェアパレットのリスト
• 廃業したグラフィックチップおよびカード会社の一覧
• スーパーVGA
• AX-VGA  [ja] (日本のAXアーキテクチャコンピュータ用)
• ドス
• DisplayPortとHDMI (VGA に大きく取って代わった)

• JD Neal (1997)。「VGA チップセット リファレンス」。ハードウェア レベルの VGA および SVGA ビデオ プログラミング情報ページ。
• Jordan Brown および John Kingman (1996 年 5 月 6 日)。「CHRP VGA ディスプレイ デバイスの IEEE 1275–1994 標準へのブート (初期化、構成) ファームウェアのバインディング」1.0。2006 年 9 月 9 日時点のオリジナルからアーカイブ。2006年6 月 22 日閲覧。 {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です
• Hinner。「VGA インターフェイスおよびビデオ信号ドキュメント」。信号レベル VGA および SVGA ビデオ情報ページ。
• 「IBM VGA テクニカル リファレンス マニュアル」(PDF)。これはオリジナルの IBM リファレンスです。このドキュメントは、VGA 機能の概要をわかりやすく説明しており、標準 BIOS モードやプログラミング手法の詳細な説明など、かなり詳細に記述されています。

ウィキメディア・コモンズには、 VGAに関連するメディアがあります。

• VGA ピン配列と信号の説明