多媒體會(huì)議室視頻矩陣設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)分析
2009/05/31
1.視頻矩陣的作用
在現(xiàn)代多媒體會(huì)議室,為了滿足不同演示場(chǎng)合的需求,通常會(huì)具備多種不同的音視頻信號(hào)源和顯示終端,雖然這些音視頻信號(hào)源和顯示終端也可能會(huì)同時(shí)具備復(fù)合視頻(Composite-Video)、超級(jí)視頻(S-Video)、分量視頻(Component-Video)甚至數(shù)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(fù)合視頻矩陣,主要的原因在如下幾方面:
- 復(fù)合視頻具備良好的穩(wěn)定性、兼容性和通用性,傳輸帶寬小,傳輸距離長(zhǎng)。但色度和亮度共享4.2MHz(NTSC)或5.0~5.5MHz(PAL)的頻率帶寬,互相之間有比較大的串?dāng)_,對(duì)器材和傳輸線纜的要求標(biāo)準(zhǔn)不高,信號(hào)源豐富,預(yù)埋線纜投資較低。
- 超級(jí)視頻(S-Video)雖然在減少亮度損耗、亮度/色度串?dāng)_方面明顯優(yōu)于復(fù)合視頻,但對(duì)于目前常見(jiàn)的液晶投影機(jī)、DLP投影機(jī)并達(dá)不到非常明顯的區(qū)別,而且預(yù)埋線纜投資是復(fù)合視頻的兩倍,所以在工程長(zhǎng)距離傳輸沒(méi)有得到普遍的使用。
- 分量視頻在信號(hào)格式的級(jí)別上已經(jīng)明顯高于復(fù)合視頻或超級(jí)視頻,但目前在會(huì)議室多數(shù)是為電腦顯示(VGA或RGBHV信號(hào)格式)服務(wù),對(duì)器材和傳輸線纜的要求很高(取決于預(yù)期的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和投資預(yù)算),預(yù)埋線纜投資很高。
- 類似Y,R-Y,B-Y、Y,Cr,Cb的分量視頻信號(hào)目前主要應(yīng)用在廣電行業(yè),而且會(huì)逐漸向SDI或HD-SDI的數(shù)字信號(hào)格式過(guò)渡,由于信號(hào)源和資金預(yù)算的限制,會(huì)議室使用不多。DVI信號(hào)由于有效傳輸距離的限制(5米左右),目前沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。
綜上所敘,習(xí)慣上音視頻矩陣沒(méi)有特別的注明都默認(rèn)是復(fù)合視頻格式。以復(fù)合視頻格式輸出的主要設(shè)備有:攝像機(jī)、實(shí)物展臺(tái)、有線電視解調(diào)器、遠(yuǎn)程視像會(huì)議、磁帶錄像機(jī)、DVD光碟機(jī)等,音視頻矩陣在系統(tǒng)中介于視頻源與顯示或復(fù)用終端之間,負(fù)責(zé)將不同的音視頻信號(hào)源按用戶的意愿進(jìn)行集中調(diào)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(guī)的理解是乘號(hào)前面的數(shù)字代表輸入通道的多少,乘號(hào)后面的數(shù)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(guó)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(shè)計(jì)一個(gè)視頻矩陣的基本原則也是根據(jù)信號(hào)源和顯示終端數(shù)量的多少以決定矩陣的通道數(shù),由于矩陣規(guī)格的差異(通道數(shù)的多少)在價(jià)格上的體現(xiàn)非常明顯,在預(yù)算一定的情況下,使選擇一個(gè)矩陣的通道數(shù)也會(huì)變得比較敏感,對(duì)于以后的擴(kuò)展也是一個(gè)考驗(yàn)。除此之外,下面敘述的幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)也是作為器材選型需要考慮的重要因素。
2.視頻信號(hào)的帶寬
復(fù)合視頻信號(hào)根據(jù)制式的不同,信號(hào)的帶寬也有一定的差異,見(jiàn)下表。由于復(fù)合視頻的傳輸帶寬相對(duì)比較窄,目前在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中并不是一個(gè)主要的考慮因素,但在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮整個(gè)系統(tǒng)傳輸?shù)膸捚款i。
專業(yè)的音視頻矩陣目前普遍都高達(dá) 150MHz(-3dB,滿負(fù)載)的帶寬,由于應(yīng)用的要求不同,大部分監(jiān)控矩陣都不會(huì)提供帶寬的參數(shù),偶然提供的標(biāo)稱帶寬也比較含糊,極有可能是內(nèi)部某個(gè)芯片的帶寬而已,但因?yàn)橐曨l矩陣的電子線路涉及大量的信號(hào)分配與切換,這種矩陣的標(biāo)稱帶寬會(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。
- PALB/G/HPALIPALDPALNPALMNTSCSECAM
- 每幀線數(shù)625線625線625線625線525線525線625線
- 行頻范圍KHz15.62515.62515.62515.62515.7515.73415.625
- 場(chǎng)頻范圍Hz50505050606050
- 彩色副載波MHz4.434.434.433.583.583.584.4
- 信號(hào)帶寬MHz5.566.54.54.54.56.5
3.滿負(fù)載-3dB衰減點(diǎn)
視頻信號(hào)在理想效果內(nèi)的傳輸帶寬范圍或傳輸距離稱為 -3dB點(diǎn),也稱為1/2功率衰減點(diǎn)。在-3dB點(diǎn)范圍內(nèi),信號(hào)不會(huì)在處理或傳輸?shù)倪^(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p失,任何有信號(hào)輸入輸出的器材都會(huì)存在帶寬的限制,視頻信號(hào)平坦的頻率響應(yīng)在-3dB點(diǎn)之前,同時(shí)還要注意所選擇的器材帶寬是否在“滿負(fù)載(FullyLoaded)”的狀態(tài)測(cè)試。因?yàn)橛泻芏嗥放频臉?biāo)稱參數(shù)是在“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的狀態(tài)下測(cè)試,當(dāng)系統(tǒng)在滿負(fù)載下運(yùn)行時(shí),傳輸帶寬會(huì)大打折扣,這種標(biāo)稱的參數(shù)就顯得沒(méi)有任何意義。下表歸納了不同衰減點(diǎn)對(duì)實(shí)際信號(hào)電平的對(duì)應(yīng)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(guī)格的重要參數(shù)之一,它為信號(hào)的正確傳輸流程建立了基線。這個(gè)信號(hào)的流程維護(hù)了整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換。阻抗失配會(huì)造成電子信號(hào)的反射,傳送波與反射波相互干擾的結(jié)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(fù)合視頻信號(hào),但傳輸信號(hào)的頻率越高,造成的影響會(huì)越明顯。
在視頻系統(tǒng)中,阻抗匹配是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)肅看待的問(wèn)題。早期 BNC類型的連接頭同時(shí)存在50Ω和75Ω兩種規(guī)格,現(xiàn)在視頻阻抗統(tǒng)一75Ω,50Ω阻抗的電纜和連接頭僅會(huì)應(yīng)用于射頻信號(hào)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(tǒng)中。短距離的阻抗失配會(huì)影響圖像的高頻細(xì)節(jié),引起畫(huà)面出現(xiàn)“鬼影現(xiàn)象”。
5.通道串?dāng)_
通道串?dāng)_是由二個(gè)或多個(gè)信號(hào)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(hào)加入有效的信號(hào),會(huì)引起畫(huà)面出現(xiàn)“鬼影現(xiàn)象”。電磁輻射、容抗感應(yīng)、屏蔽不良是引起通道串?dāng)_的主要原因。通道串?dāng)_常用表示單位也是dB,而且絕對(duì)是負(fù)數(shù),這個(gè)數(shù)值越小,通道隔離的效果越好,信號(hào)串?dāng)_的相對(duì)作用更小。任何視頻矩陣在不同頻率下的通道串?dāng)_數(shù)據(jù)會(huì)有區(qū)別,一般頻率越高,數(shù)值越大:比如某矩陣的通道串?dāng)_在10MHz時(shí)測(cè)試是-55dB,在30MHz時(shí)測(cè)試已經(jīng)達(dá)到-45dB,在100MHz時(shí)測(cè)試已經(jīng)高達(dá)-37dB,可見(jiàn)這個(gè)矩陣的通道串?dāng)_在傳輸100MHz信號(hào)時(shí)要比傳輸10MHz信號(hào)略高。
6.參考資料
常用視頻矩陣的典型技術(shù)參數(shù)
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(hào) Matrix 12800 Video Model Epica 128 VM2144VS
輸入輸出通道 32×16 到 128×128 模塊結(jié)構(gòu) 16×16 到 128×128 模塊結(jié)構(gòu) 8×8 到 128×128
模塊結(jié)構(gòu)
視頻帶寬 150MHz(-3dB),滿載 10MHz(-3dB),滿載 280MHz(-3dB),半負(fù)載
低頻響應(yīng) 0MHz-10MHz<0.1dB //
高頻響應(yīng) 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?dāng)_ -62dB@10MHz,-52dB@30MHz <-50dB@5MHz -35dB@10MHz,-31dB@35MHz
輸入輸出阻抗 標(biāo)準(zhǔn)75Ω 標(biāo)準(zhǔn)75Ω 標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)程控制 RS-232/RS-422/TCP/IP RS-232
投影時(shí)代
相關(guān)鏈接: