探讨矩阵的种类、选择、传输以及常见问题 - 图文

探讨矩阵的种类、选择、传输以及常见问题

VGA信号传输是最近的视频信号传输的热点，各种不同的传输方式引发很多工程商的关注，各种不同的宣传也模糊了工程商的正常判断，明控科技作为矩阵切换器的主要生产商，就VGA传输的发展及原理做一个基础的论述。 一、AV矩阵切换器： 1)AV矩阵切换器原理：

视音频矩阵切换器专门用于对视频信号和音频信号(非平衡立体声音频信号)进行切换和分配，可将多路信号从输入通道切换输送到输出通道中的任一通道上，并且输出通道间彼此独立。部分产品允许视、音频异步控制。

视音频矩阵切换器带有断电现场保护、场逆程切换等功能，具备与计算机联机使用的RS-232通讯接口，红外控制，网络控制；视音频矩阵切换器采用新型的LED面板显示和轻触式按键确保状态显示更加直观，更加合理，设备操作更加简便。 2)AV矩阵切换器接口：

通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口，它通常采用RCA(俗称莲花头)进行连接，使用时只需要将带莲花头的标准AV 线缆与相应接口连接起来即可。AV接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于AV 接口传输的仍然是一种亮度 度(Y/C)混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/ 色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰从而影响最终输出的图像质量。AV还具有一定生命力，但由于它本身Y/C混合这一不可克服的缺点因此无法在一些追求视觉极限的场合中使用。 二、VGA矩阵：

VGA信号包含有R/G/B/H/V五种，分别是三原色和行场同步信号。VGA线材虽然包含15根线，VGA线材里面实际传输图像信号的只有5根线，所以看VGA线材好不好首先看用来传输RGBHV的那五根线的线芯质量。

VGA线芯虽然很细小，衰减比较大，VGA线材在短距离传输的时候基本不会有问题，。而早期为解决传输距离远的难题，一般都是加大线芯直径，将铜芯做得很粗。但是传输距离长以后，VGA线里面五种信号相互之间产生串扰的问题就严重起来，同时在比较复杂的环境中粗大的VGA线材布线极为困难，拐弯时候VGA 线容易折断，其他问题也是非常多（如：外部干扰，焊接点不好等）。

工程中为解决VGA视频传输问题，依照时间顺序VGA视频传输的发展依次是：（VGA线材+VGA放大器）→（RGB线缆+RGB长线驱动器）→（双绞线+双绞线传输设备）→（VGA光纤+光纤传输设备），矩阵中控系统生产供应商 1）VGA接口：

VGA 接口采用非对称分布的15pin 连接方式，其工作原理：是将显存内以数字格式存储的图像(帧) 信号在RAMDAC 里经过模拟调制成模拟高频信号，然后再输出到投影机成像，这样VGA信号在输入端( 投影机内) ，就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路的换算。从前面的视频成像原理可知VGA的视

频传输过程是最短的，所以VGA 接口拥有许多的优点，如无串扰无电路合成分离损耗等。 2）RGB传输技术-RGB矩阵切换器：

人们根据VGA信号分为RGBHV五种信号的原理，将VGA线缆拆分开来，用五根同轴线缆来传输，这种传输方式叫RGB传输。这种方式有效的解决了衰减的问题（RGB线缆的线芯比VGA线缆的单根线芯粗很多），同时同轴线缆的屏蔽层，对串扰也有一定的抑制作用，但是由于传输技术原理没有根本的改变，串扰问题并没有真正解决！而且RGB方式传输距离达到一定距离以后，由于施工现场环境复杂，布线的时候就出现RGB五根传输RGBHV信号的线缆长度不一致、到达时间不同的现象，造成RGB三原色及行场信号不能同步到达。屏幕上面就出现三种颜色不能重合在一起、甚至无法显示的现象。RGB 传输中容易出现的不同步的问题，这个问题很难得到廉价的解决方法。 3）VGA信号放大器

它采用简单的放大原理，或将发送端信号放大，或将接收端已经衰减的信号放大。在接收端放大的方式一出来就被抛弃，因为他会将传输中的干扰一起放大，包括内部信号间的串扰。采用发送端放大的设备在采用特制VGA视频线缆为传输介质后，可以将电脑的VGA视频信号传输上一百多米。 但是随后人们将VGA线材线芯越做越粗，没有改变VGA传输技术原理的缺点越来越明显：

第一，长距离VGA线材又粗又硬，不容易找到，需要到工厂定做，拐弯剧烈还容易出现内部断裂，布线极为不便。

第二，VGA头在焊接的时候也非常容易出各种问题（如驻波干扰，虚焊等）。

第三，它不能抵抗干扰，不能消去串扰。VGA线材本身决定它长距离传输内部串扰、共模干扰非常大。而随着距离的增加，一些本来不是很强的干扰也在长距离的线材里面变得强大，导致有些试验环境下能成功而实际工程做了却根本没有办法应用，造成返工或无法验收的巨大损失。所以超过30米距离这种方式就不应该采用。

4）VGA双绞线传输技术

为解决这些传输中的问题，近两年一种采用普通网线（双绞线）为传输介质的VGA视频传输技术迅速成为目前VGA视频传输技术的热点。

该传输方式采用一个发送器一个收接受器，发送器将VGA视频信号进行重新编码以差分信号在网线上

面传输，到远端接收器解码还原成VGA视频信号。网线传输采用的视频差分技术，每对双绞线传输一个信号的时候，都是同时发出波形相同、极性相反的信号，这样一对双绞线对外发散的信号就相互抵消为零，从技术上就解决VGA信号内部的串扰问题。

网线里面只有4对双绞线，用网线传输VGA的五种信号的时候怎么办？早期我们把VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输，剩下一对传输HV信号，

网线里面每对双绞线长度也是不一样的，不是也存在不同步的问题吗?解决办法：线路补偿！和RGB线缆传输不同的是：网线里面每对双绞线长度差别都有国际标准，我们可以根据这个标准来知道每对双绞线的线路长度大致差别，根据这个长度来进行线路补偿，这样VGA信号用RGB方式不能解决问题在这里也得到解决！

5）VGA光传输技术

VGA/DVI光端机采用先进的非压缩数字高清视频和高速数字光纤传输技术，可以轻松地将计算机主机、高清视频信号源、高清DVD/DVR等设备输出的各种分辨率的VGA高清视频信号长距离传输到远端，从而突破了高清视频信号只能用短距离电缆传输的限制，大大延伸了高清视频信号的应用范围和连接距离，使得高清视频广域传播、发布和共享成为可能。

VGA/DVI光端机是由发送器和接收器组成，通过一芯单模光纤传输DVI、VGA、Audio、麦克风、键盘、鼠标信号。 在多媒体应用系统中，往往需要把DVI视频信号、VGA模拟视频信号等音视频信号进行远距离传输，但使用普通的电缆长距离传输时，总会出现输出信号差，容易受干扰，显示出来的图像会出现模糊、拖尾、分色等现象。同时传输距离短，要多条电缆才能同时传输这些信号，不能满足多媒体信息发布等场合长距离传输的要求，使用VGA光端机进行传输，完全解决了此类问题,传输距离1-20公里。光端机传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性能强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟优势。此外, 此款设备可以在远端控制操作本地的主机，有效的保护了内部信息不被拷贝、外泄。VGA/DVI光端机设备在多媒体系统中应用，即节省施工成本及走线的复杂性，又能保证高品质的目标为可能。

就现代科技发展而言，如今已开发出众多的视频矩阵切换器，在名目繁多的商品面前，用户如何选择一款适合自己的产品呢？一般说来，选择视频矩阵切换器前，用户首先应明确购买产品的目的和用途，同时要考虑自身现有的网络环境，以及可升级的网络环境。当然，资金投入也是决定如何选择视频切换器的关键因素之一。

基于视频矩阵切换器的目的、用途和资金投入等主要因素，用户应该认真考虑以下几个问题： 三、视频矩阵切换器的质量：

质量的局限性会损害运动图像的质量，导致视频不自然。所以对于用户而言，选购这种产品视、音频质量依然是重中之重。 四、互连互通：

视频矩阵切换器是否符合标准非常重要，只有符合标准的视频产品，才能与主流厂商的产品互连互通。 五、使用和管理：

就中控会议而言，应用方案是用户需要考虑的重要问题，选择一台操作简单、安装灵活的视频矩阵切

换器，也是十分关键的问题。 六、重视解决方案：

目前很多的客户还很难从专业的角度挑选视频产品。一个很简单的办法，就是看案例。一个好的产品是经历了无数实战考验的。案例是否丰富，方案是否适合自己，可以作为用户选择产品的参考。 七、稳定性和可靠性：

由于视频会议系统提供的是实时视音频交互通讯，系统的任何不稳定都会在图像和声音上表现出来，因此稳定性、可靠性对视频会议系统来说至关重要。 八、多媒体功能的应用：

对于高端应用，应该考虑多媒体应用功能，这样在会议中，用户除了可以获得清晰的图像和声音信号外，还可以实现共享白板、文件传送等多种功能。 九、技术支持和售后服务：

随着视频会议市场的逐渐完善，设备系统的使用、维护越来越重要，用户在选购视频产品的过程中，应该考虑系统使用的安全性以及厂商的技术支持和售后服务能力。

最后，对于中小型用户来说，由于存在网络管理和维护等技术问题，因此，在考虑以上问题的基础之上，还应该侧重应用成本、产品品牌、用户界面友好易用、简单安装和管理等因素。总之，用户在选购视频矩阵切换器时，应该细致分析本身的应用需求和网络环境特点，挑选真正适合自己的网络应用方案。 十、矩阵的选择和常见问题：

1) 种类选择，广电和视讯会议应用，应选用广播级产品，监控应用可采用监控类产品，VGA信号(有些人也将其视为视频)要采用VGA信号矩阵。

2) 大小选择：在一个工程中，应将音频信号和视频信号和VGA信号看成三种不同的媒体。音频信号一般情况下输入数量较多，如话筒和CD以及碟机的音频等，但考虑到功放和音响一般只有一套，最多在功放之前加一级调音台进行混音，有可能需要几路信号，因此音频矩阵的输出不会很大，比如可以32×8或64×8，但没必要选择32×32或64×64，除非是广电和视讯会议传输，每路视频一定会有音频同步传送。 在设计方案时，信号源的数量比较容易确定，看看有多少个信号源，矩阵的输入数量就定下来了，但要考虑好独立的输出通道个数，这是根据系统的操作模式而定，有时可能有几台显示设备之间仅有分配关系(彼此永远一致，不独立)那么就可考虑占用一个输出口再加分配器，如果这些设备有可能是独立的，那么还是各占一个独立的输出口好一些。

在很多情况下，输入和输出数量很大，如果采用大型矩阵，造价会较高(矩阵是越大越难作、成本也越高)可以考虑是否能够分组使用，例如在监控时，可以让显示墙中某些显示设备只显示某一区域的信号，而其它设备各自显示其它特定区域的信号，那么就可将大规模矩阵折分成小规模的矩阵(如将128×64折分成4台32×16)如果各区之间有可能需要互传信号。

矩阵切换器做为传输系统的一部分，所出现的主要问题请见拙作“工程中常见的问题与解决”，原理是相同的，不外乎是几种产生的机理，只要能将现象分清，解决的方向应该没有大问题。比较特殊一点的是利用小规模矩阵组成大规模的问题，例：在用64×32组成128×32时，不能用二台64×32组成128×64，这还是分组使用的概念，而应用三台64×32组成128×32，这是全矩阵的概念，因此组合使用时应分清分

组使用和全矩阵的区别(全矩阵是指每一输出口都可在所有输入中全选，而且彼此独立)。

3)厂家的选择 生产矩阵的厂家很多，标称指标各不相同，由于这类设备不是实验室的样机，而是工程应用产品，因此工程中的适用性问题和可靠性问题非常重要。工程现场情况各有不同，在产品的成熟过程中需要经过不断的工程检验，发现问题需要及时改进，因此产品的成熟过程比较长，常见到的情况是：在现场，利用某些品牌的产品，工程中会出现一些技术问题，而用其它品牌的产品后，问题便可解决，并非前一品牌产品有多大错误，只是它的适用性不及后一种品牌产品，通俗地讲，是学费没有交够，遇到的问题没有足够多，产品设计上有考虑不周之处，因此选择专业生产公司的产品，因为它的产品已经相对成熟一些了。

厂家的标称指标，尤其是VGA信号产品，矩阵设备是显示的核心设备，如果出问题会是全局性的问题，会使整个系统瘫痪，因此稳定性、可靠性是压倒一切的，情愿价格高一点，甚至是指标低一点，也要保证稳定、可靠。

技术支持方面，在工程现场中遇到的问题千奇百怪，厂家的技术支持能力是很重要的指标，有独立的研发能力，对问题产生的机理有正确认识，产品适用性强，稳定可靠，有较强现场解决能力的厂家合作。 十一、监控视频矩阵的种类与选择方法：

监控矩阵种类选择，广电和视讯会议应用，应选用广播级产品，监控应用可采用监控类产品，视频信号(有些人也将其视为视频)要采用监控信号矩阵。 监控矩阵大小选择：在一个工程中，应将音频信号和视频信号和VGA信号看成三种不同的媒体。

音频信号一般情况下输入数量较多，如话筒和CD以及碟机的音频等，但考虑到功放和音响一般只有一套，最多在功放之前加一级调音台进行混音，有可能需要几路信号，因此音频矩阵的输出不会很大，比如可以32×8或64×8，但没必要选择32×32或64×64，除非是广电和视讯会议传输，每路视频一定会有音频同步传送。

监控矩阵在设计方案时，信号源的数量比较容易确定，看看有多少个信号源，矩阵的输入数量就定下来了，但要考虑好独立的输出通道个数，这是根在很多情况下，输入和输出数量很大，如果采用大型矩阵，造价会较高(矩阵是越大越难作、成本也越高)可以考虑是否能够分组使用，例如在监控时，可以让显示墙中某些显示设备只显示某一区域的信号，而其它设备各自显示其它特定区域的信号，那么就可将大规模矩阵折分成小规模的矩阵(如将128×64折分成4台32×16)如果各区之间有可能需要互传信号，这样可使矩阵2的输出中包含矩阵1的部分输入信号，效果虽没有全矩阵结构好，但成本会下降。

监控视频矩阵切换器做为传输系统的一部分，所出现的主要问题请见拙作“工程中常见的问题与解决”，原理是相同的，不外乎是几种产生的机理，只要能将现象分清，解决的方向应该没有大问题。比较特殊一点的是利用小规模矩阵组成大规模的问题，例：在用64×32组成128×32时，不能用二台64×32组成128×64，这还是分组使用的概念，而应用三台64×32组成128×32，这是全矩阵的概念，因此组合使用时应分清分组使用和全矩阵的区别(全矩阵是指每一输出口都可在所有输入中全选，而且彼此独立)。

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