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多媒體會(huì )議室視頻矩陣設計技術(shù)要點(diǎn)分析

2009/05/31

1.視頻矩陣的作用

　　在現代多媒體會(huì )議室，為了滿(mǎn)足不同演示場(chǎng)合的需求，通常會(huì )具備多種不同的音視頻信號源和顯示終端，雖然這些音視頻信號源和顯示終端也可能會(huì )同時(shí)具備復合視頻（Composite-Video）、超級視頻（S-Video）、分量視頻（Component-Video）甚至數字視頻（DVI、SDI）的接口，但目前在多媒體視像會(huì )議中被普遍使用的還是復合視頻矩陣，主要的原因在如下幾方面： 　　 　　綜上所敘，習慣上音視頻矩陣沒(méi)有特別的注明都默認是復合視頻格式。以復合視頻格式輸出的主要設備有：攝像機、實(shí)物展臺、有線(xiàn)電視解調器、遠程視像會(huì )議、磁帶錄像機、DVD光碟機等，音視頻矩陣在系統中介于視頻源與顯示或復用終端之間，負責將不同的音視頻信號源按用戶(hù)的意愿進(jìn)行集中調控。

　　按照輸入、輸出通道的不同，常見(jiàn)的視頻矩陣一般有 8×2、8×4、8×8、16×4、16×8、16×16、32×8、32×16、32×32、64×16、64×32、64×64、128×128等。常規的理解是乘號前面的數字代表輸入通道的多少，乘號后面的數字代表輸出通道的多少。不論矩陣的輸入輸出通道多少，它們的控制方法都大致相同：前面板按鍵控制、分離式鍵盤(pán)控制、第三方控制（RS-232/422/485等），早期有一些國產(chǎn)矩陣通過(guò)繼電器吸合控制，這種技術(shù)目前已經(jīng)淘汰。

　　與BGBHV矩陣一樣，設計一個(gè)視頻矩陣的基本原則也是根據信號源和顯示終端數量的多少以決定矩陣的通道數，由于矩陣規格的差異（通道數的多少）在價(jià)格上的體現非常明顯，在預算一定的情況下，使選擇一個(gè)矩陣的通道數也會(huì )變得比較敏感，對于以后的擴展也是一個(gè)考驗。除此之外，下面敘述的幾個(gè)技術(shù)指標也是作為器材選型需要考慮的重要因素。

2.視頻信號的帶寬

　　復合視頻信號根據制式的不同，信號的帶寬也有一定的差異，見(jiàn)下表。由于復合視頻的傳輸帶寬相對比較窄，目前在系統設計中并不是一個(gè)主要的考慮因素，但在設計時(shí)需要考慮整個(gè)系統傳輸的帶寬瓶頸。

　　專(zhuān)業(yè)的音視頻矩陣目前普遍都高達 150MHz（-3dB，滿(mǎn)負載）的帶寬，由于應用的要求不同，大部分監控矩陣都不會(huì )提供帶寬的參數，偶然提供的標稱(chēng)帶寬也比較含糊，極有可能是內部某個(gè)芯片的帶寬而已，但因為視頻矩陣的電子線(xiàn)路涉及大量的信號分配與切換，這種矩陣的標稱(chēng)帶寬會(huì )存在很多的瓶頸，真正使用中會(huì )暴露許多帶寬不夠引發(fā)的問(wèn)題。 　　 3.滿(mǎn)負載-3dB衰減點(diǎn)

　　視頻信號在理想效果內的傳輸帶寬范圍或傳輸距離稱(chēng)為 -3dB點(diǎn)，也稱(chēng)為1/2功率衰減點(diǎn)。在-3dB點(diǎn)范圍內，信號不會(huì )在處理或傳輸的過(guò)程中產(chǎn)生嚴重損失，任何有信號輸入輸出的器材都會(huì )存在帶寬的限制，視頻信號平坦的頻率響應在-3dB點(diǎn)之前，同時(shí)還要注意所選擇的器材帶寬是否在“滿(mǎn)負載（FullyLoaded）”的狀態(tài)測試。因為有很多品牌的標稱(chēng)參數是在“點(diǎn)對點(diǎn)”的狀態(tài)下測試，當系統在滿(mǎn)負載下運行時(shí)，傳輸帶寬會(huì )大打折扣，這種標稱(chēng)的參數就顯得沒(méi)有任何意義。下表歸納了不同衰減點(diǎn)對實(shí)際信號電平的對應值：

　　B換算表@75Ω（以1V為0dB）
　　dB電壓比dB電壓比dB電壓比
　　01-90.355-180.125
　　-10.891-100.316-190.112
　　-20.794-110.282-200.1
　　-30.707-120.25-300.032
　　-40.631-130.224-400.01
　　-50.562-140.2-500.003
　　-60.5-150.178-600.001
　　-70.447-160.158-800
　　-80.398-170.141

4.輸入輸出阻抗

　　輸入輸出阻抗是描述矩陣技術(shù)規格的重要參數之一，它為信號的正確傳輸流程建立了基線(xiàn)。這個(gè)信號的流程維護了整個(gè)系統的動(dòng)力轉換。阻抗失配會(huì )造成電子信號的反射，傳送波與反射波相互干擾的結果使電壓幅度形成駐波，傳輸波與反射波電流的比值用VSWR（電壓駐波比）表示：阻抗匹配誤差越大，VSWR的比值也越大，器材或電纜造成的回波損耗（ReturnLoss）就越高。

　　較低的阻抗失配可能不會(huì )明顯作用與傳輸普通的復合視頻信號，但傳輸信號的頻率越高，造成的影響會(huì )越明顯。

　　在視頻系統中，阻抗匹配是系統設計中需要嚴肅看待的問(wèn)題。早期 BNC類(lèi)型的連接頭同時(shí)存在50Ω和75Ω兩種規格，現在視頻阻抗統一75Ω，50Ω阻抗的電纜和連接頭僅會(huì )應用于射頻信號傳輸，但由于50Ω阻抗的 BNC接頭制作成本較低，目前仍有不少50Ω阻抗的BNC接頭用在視頻系統中。短距離的阻抗失配會(huì )影響圖像的高頻細節，引起畫(huà)面出現“鬼影現象”。

5.通道串擾

　　通道串擾是由二個(gè)或多個(gè)信號之間的相互干擾引起，通常從一個(gè)毗連的通道把額外的信號加入有效的信號，會(huì )引起畫(huà)面出現“鬼影現象”。電磁輻射、容抗感應、屏蔽不良是引起通道串擾的主要原因。通道串擾常用表示單位也是dB，而且絕對是負數，這個(gè)數值越小，通道隔離的效果越好，信號串擾的相對作用更小。任何視頻矩陣在不同頻率下的通道串擾數據會(huì )有區別，一般頻率越高，數值越大：比如某矩陣的通道串擾在10MHz時(shí)測試是-55dB，在30MHz時(shí)測試已經(jīng)達到-45dB，在100MHz時(shí)測試已經(jīng)高達-37dB，可見(jiàn)這個(gè)矩陣的通道串擾在傳輸100MHz信號時(shí)要比傳輸10MHz信號略高。

6.參考資料

　　常用視頻矩陣的典型技術(shù)參數

　　參考品牌 Extron AutoPatch ALTINEX
　　產(chǎn)品網(wǎng)址 www.extron.com www.autopatch.com www.altinex.com
　　參考型號 Matrix 12800 Video Model Epica 128 VM2144VS
　　輸入輸出通道 32×16 到 128×128 模塊結構 16×16 到 128×128 模塊結構 8×8 到 128×128 模塊結構
　　視頻帶寬 150MHz（-3dB），滿(mǎn)載 10MHz（-3dB），滿(mǎn)載 280MHz（-3dB），半負載
　　低頻響應 0MHz-10MHz<0.1dB //
　　高頻響應 0MHz-30MHz<0.5dB //
　　視頻相位失真 0.1%@3.58-4.43MHz 0.2%@3.58 2%
　　視頻增益失真 0.1?@3.58-4.43MHz 0.2?@3.58 /
　　視頻通道串擾 -62dB@10MHz，-52dB@30MHz <-50dB@5MHz -35dB@10MHz，-31dB@35MHz
　　輸入輸出阻抗 標準75Ω 標準75Ω 標準75Ω
　　回波損耗 <-30dB@5MHz -45dB@5MHz -40dB@10MHz
　　行頻范圍 15KHz-150KHz//
　　場(chǎng)頻范圍 30Hz-150Hz //
　　遠程控制 RS-232/RS-422/TCP/IP RS-232

投影時(shí)代


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