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知識(shí) | 如何辨別視頻矩陣的分類及應(yīng)用
時(shí)間：2017-05-23 瀏覽次數(shù)：107
一個(gè)矩陣系統(tǒng)通常還應(yīng)該包括以下基本功能：字符信號(hào)疊加;解碼器接口以控制云臺(tái)和攝像機(jī);報(bào)警器接口;控制主機(jī)，以及音頻控制箱、報(bào)警接口箱、控制鍵盤(pán)等附件。對(duì)國(guó)內(nèi)用戶來(lái)說(shuō)，字符疊加應(yīng)為全中文，以方便不懂英文的操作人員使用，矩陣系統(tǒng)還需要支持級(jí)聯(lián)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的容量，為了適應(yīng)不同用戶對(duì)矩陣系統(tǒng)容量的要求，矩陣系統(tǒng)應(yīng)該支持模塊化和即插即用(PnP)的，可以通過(guò)增加或減少視頻輸入、輸出卡來(lái)實(shí)現(xiàn)不同容量的組合。
矩陣系統(tǒng)的發(fā)展方向是多功能、大容量、可聯(lián)網(wǎng)以及可進(jìn)行遠(yuǎn)程切換。一般而言矩陣系統(tǒng)的容量達(dá)到64×16即為大容量矩陣。如果需要更大容量的矩陣系統(tǒng)，也可以通過(guò)多臺(tái)矩陣系統(tǒng)級(jí)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。矩陣容量越大，所需技術(shù)水平越高，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度也越大。
矩陣的分類
隨著圖像信號(hào)技術(shù)的發(fā)展，和人類對(duì)音視頻視覺(jué)的提高;圖像信號(hào)的傳輸經(jīng)過(guò)了幾個(gè)階段的發(fā)展，從AV視頻到色差分量(YPbPr)，再到VGA信號(hào)，現(xiàn)在到DVI及HDMI、DISPLAYPORT等;在這過(guò)程中，由于應(yīng)用方便的需要形成了信號(hào)矩陣切換，所以說(shuō)在每個(gè)信號(hào)階段都有相應(yīng)的矩陣切換器;現(xiàn)在隨著IP技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展，形成了多媒體流(基于MPEG-4,H2.64)交換的虛擬矩陣器;
按照傳輸信號(hào)形式來(lái)分為：模擬矩陣切換器和數(shù)字矩陣切換器;
矩陣切換器的功能是將一路或多路視音頻信號(hào)分別傳輸給一個(gè)或者多個(gè)顯示設(shè)備，因此我們可以按照信號(hào)源的不同來(lái)分類矩陣切換器。也就是，根據(jù)想要切分的信號(hào)不同，來(lái)確定矩陣切換器的種類。矩陣切換器按信號(hào)源的類型可以分為：VGA、AV、V，YPbPr矩陣切換器等等。例如：VGA矩陣切換器就是輸入輸出信號(hào)為[]VGA信號(hào)的矩陣切換器。其它類型可以類推，這里就不再累述。下面將著重介紹一下信號(hào)源的種類。
VGA矩陣
VGA信號(hào)的組成分為五種：RGBHV，分別是紅綠藍(lán)三原色和行場(chǎng)同步信號(hào)。VGA傳輸距離非常短，實(shí)際工程中為了傳輸更遠(yuǎn)的距離，人們把VGA線拆開(kāi)，將RGBHV五種信號(hào)分離出來(lái)，分別用五根同軸電纜傳輸，這種傳輸方式叫RGB傳輸，習(xí)慣上這種信號(hào)也叫RGB信號(hào)，其實(shí)本質(zhì)上RGB和VGA是沒(méi)有什么區(qū)別的。
VGA接口，也叫D-Sub接口。VGA接口是一種D型接口，上面共有15針空，分成三排，每排五個(gè)。VGA接口是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型，絕大多數(shù)的顯卡都帶有此種接口。目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)與外部顯示設(shè)備之間都是通過(guò)模擬VGA接口連接，計(jì)算機(jī)內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)和行、場(chǎng)同步信號(hào)，信號(hào)通過(guò)電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。
RGB矩陣
VGA信號(hào)的組成分為五種：RGBHV，分別是紅綠藍(lán)三基色和行場(chǎng)同步信號(hào)。VGA傳輸距離非常短，實(shí)際工程中為了傳輸更遠(yuǎn)的距離，人們把VGA線拆開(kāi)，將RGBHV五種信號(hào)分離出來(lái)，分別用五根同軸電纜傳輸，這種傳輸方式叫RGB傳輸，習(xí)慣上這種信號(hào)也叫RGB信號(hào)，其實(shí)信號(hào)本質(zhì)上RGB和VGA是沒(méi)有什么區(qū)別。
RGB傳輸采用BNC加同軸電纜傳輸。RGB電纜有5個(gè)連接頭用于接收紅、綠、藍(lán)、水平同步和垂直同步信號(hào)。BNC接頭可以隔絕視頻輸入信號(hào)，使信號(hào)相互間干擾減少且信號(hào)頻寬較普通D-SUB大，可達(dá)到最佳信號(hào)響應(yīng)效果。
AV矩陣
AV端口(又稱復(fù)合端口)原文為Composite video connector，是家用影音電器用來(lái)傳送類比視訊如 NTSC、PAL、SECAM的常見(jiàn)端口。AV端口通常是黃色的RCA端口，另外配合兩條紅色與白色的RCA端口傳送音訊。歐洲的電視機(jī)通常以 SCART端口取代RCA端口，不過(guò)SCART的設(shè)計(jì)上可以載送畫(huà)質(zhì)比YUV更好的RGB訊號(hào)，故也被用來(lái)連接顯示器、電視游樂(lè)器或DVD播放機(jī)。在專業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，也有使用BNC端口以求獲得更佳訊號(hào)品質(zhì)。
在AV端口中傳送的是類比電視訊號(hào)的三個(gè)來(lái)源要素：Y、U、V，以及作為同步化基準(zhǔn)的脈沖信號(hào)。Y代表影像的亮度(luminance，又稱brightness)，并且包含了同步脈沖，只要有Y信號(hào)存在就可以看到黑白的電視影像。U信號(hào)與V信號(hào)之間承載了顏色的資料，U和V先被混合成一個(gè)信號(hào)中的兩組正交相位(此混合后的信號(hào)稱為彩度(chrominance))，再與Y信號(hào)作加總。因?yàn)閅是基頻信號(hào)而UV是與載波混合在一起，所以這個(gè)加總的動(dòng)作等同于分頻多工。
DVI矩陣
DVI接口是以Silicon Image公司的PanalLink接口技術(shù)為基礎(chǔ)，基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，最小化傳輸差分信號(hào))電子協(xié)議作為基本電氣連接。TMDS是一種微分信號(hào)機(jī)制，可以將象素?cái)?shù)據(jù)編碼，并通過(guò)串行連接傳遞。顯卡產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)由發(fā)送器按照TMDS協(xié)議編碼后通過(guò)TMDS通道發(fā)送給接收器，經(jīng)過(guò)解碼送給數(shù)字顯示設(shè)備。
一個(gè)DVI顯示系統(tǒng)包括一個(gè)傳送器和一個(gè)接收器。傳送器是信號(hào)的來(lái)源，可以內(nèi)建在顯卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出現(xiàn)在顯卡PCB上;而接收器則是顯示器上的一塊電路，它可以接受數(shù)字信號(hào)，將其解碼并傳遞到數(shù)字顯示電路中，通過(guò)這兩者，顯卡發(fā)出的信號(hào)成為顯示器上的圖象。
DVI有DVI1.0和DVI2.0兩種標(biāo)準(zhǔn)，其中DVI1.0僅用了其中的一組信號(hào)傳輸信道，傳輸圖像的最高像素時(shí)鐘為165M，信道中的最高信號(hào)傳輸碼流為1.65GHz。DVI2.0則用了全部的兩組信號(hào)傳輸信道，傳輸圖像的最高像素時(shí)鐘為330M，每組信道中的最高信號(hào)傳輸碼流也為1.65GHz。在顯示設(shè)備中，目前還沒(méi)有DVI2.0的應(yīng)用，因此本文所討論的DVI都是指DVI1.0標(biāo)準(zhǔn)。
HDMI矩陣
HDMI又被稱為高清晰度多媒體接口，是首個(gè)支持在單線纜上傳輸，不經(jīng)過(guò)壓縮的全數(shù)字高清晰度、多聲道音頻和智能格式與控制命令數(shù)據(jù)的數(shù)字接口。
HDMI源于DVI接口技術(shù)，它們主要是以TMDS信號(hào)傳輸技術(shù)為核心，這也就是為何HDMI接口和DVI接口能夠通過(guò)轉(zhuǎn)接頭相互轉(zhuǎn)換的原因。TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)也被稱為最小化傳輸差分信號(hào)，是指通過(guò)異或及異或非等邏輯算法將原始信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10位，前8為數(shù)據(jù)由原始信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后獲得，第9位指示運(yùn)算的方式，第10位用來(lái)對(duì)應(yīng)直流平衡(DC-balanced，就是指在編碼過(guò)程中保證信道中直流偏移為零，電平轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)不同邏輯接口間的匹配)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以差分傳動(dòng)方式傳送。這種算法使得被傳輸信號(hào)過(guò)渡過(guò)程的上沖和下沖減小，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)趨于直流平衡，使信號(hào)對(duì)傳輸線的電磁干擾減少，提高信號(hào)傳輸?shù)乃俣群涂煽啃浴?nbsp;
一般情況下，HDMI連接由一對(duì)信號(hào)源和接受器組成，有時(shí)候一個(gè)系統(tǒng)中也可以包含多個(gè)HDMI輸入或者輸出設(shè)備。每個(gè)HDMI信號(hào)輸入接口都可以依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接收連接器的信息，同樣信號(hào)輸出接口也會(huì)攜帶所有的信號(hào)信息。HDMI數(shù)據(jù)線和接收器包括三個(gè)不同的TMDS數(shù)據(jù)信息通道和一個(gè)時(shí)鐘通道，這些通道支持視頻、音頻數(shù)據(jù)和附加信息，視頻、音頻數(shù)據(jù)和附加信息通過(guò)三個(gè)通道傳送到接收器上，而視頻的像素時(shí)鐘則通過(guò)TMDS時(shí)鐘通道傳送，接收器接受這個(gè)頻率參數(shù)之后，再還原另外三個(gè)數(shù)據(jù)信息通道傳遞過(guò)來(lái)的信息。
包交換型虛擬矩陣器
包交換型虛擬矩陣器是通過(guò)包交換的方式(通常是IP包)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的傳輸和切換。包交換型矩陣目前已經(jīng)比較普及，比如已經(jīng)廣泛應(yīng)用的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，即在本地錄像端把圖像壓縮，然后把壓縮的碼流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(可以是高速的專網(wǎng)、internet、局域網(wǎng)等)發(fā)送到遠(yuǎn)端，在遠(yuǎn)端解碼后，顯示在大屏幕上。包交換型數(shù)字矩陣目前有兩個(gè)比較大的局限性：延時(shí)大、圖像質(zhì)量差。由于要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此不可避免的會(huì)帶來(lái)延時(shí)，同時(shí)為了減少對(duì)帶寬的占用，往往都需要在發(fā)送端對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，然后在接收端實(shí)行解壓縮，經(jīng)過(guò)有損壓縮過(guò)的圖像很難保證較好的圖像質(zhì)量，同時(shí)編、解碼過(guò)程還會(huì)增大延時(shí)。所以目前包交換型矩陣還無(wú)法適用于對(duì)實(shí)時(shí)性和圖像質(zhì)量要求比較高的場(chǎng)合。比較適合監(jiān)控使用，不法滿足電視和會(huì)議的要求。
視頻矩陣相關(guān)產(chǎn)品
分配器：將單路信號(hào)在沒(méi)有信號(hào)損失的情況下分成多路相同的信號(hào)，輸出給多個(gè)顯示設(shè)備。
擇其中一路輸出給顯示設(shè)備。
切換矩陣：將多種信號(hào)源選擇兩種或兩種以上輸出給不同的顯示設(shè)備。此外還有開(kāi)關(guān)器;倍線器等。矩陣切換器可獨(dú)立成為音頻切換矩陣，也可以使用專用級(jí)聯(lián)線纜實(shí)現(xiàn)和VIDEOVGA,RGB矩陣實(shí)現(xiàn)同步切換。該設(shè)備具有斷電現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)功能，能保存設(shè)備關(guān)機(jī)前的工作狀態(tài)，具備與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用的RS-232通訊接口，并提供通訊協(xié)議和演示程序，方便聯(lián)機(jī)使用。
長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器：整合VGA信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸中出現(xiàn)的拖尾重影等問(wèn)題。
選擇器：將多路輸入信號(hào)選
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