VGA/AV矩阵对信号传输的技术原理和处理方法

pphaikalman

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，广州CIMATE作为中控矩阵切换器的生产商，就VGA传输的发展及原理做一个小小的论述。

VGA矩阵切换器



　　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），矩阵中控系统生产供应商

　　A）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视频信号传输上几十米。

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。

　　B）RGB传输技术：

　　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。这就是

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。

　　C)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！

　　D)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。

　　VGA视频双绞线传输技术其他优势：

　　采用的差分技术本身抗干扰性能就强，再加上一些技术处理，抗干扰性得到大大提高。即使最恶劣的电厂强电强磁环境都可以使用它来长距离传输VGA视频。抗干扰性是保证工程质量的重要指标，如何保证产品的抗干扰性就显示出设计电路的研发人员的水平了。不同的产品抗干扰效果不一样，有条件用户在选择产品的时候最好先做干扰测试，没有条件的用户最好在现场或者比现场更恶劣的情况下测试了再定型选购。这样才能保证工程质量得到甲方认可，保证双方合作愉快。以网线为线材取材便宜，水晶头制作比VGA或者RGB线缆的焊接容易，线材柔软，布线也方便。目前VGA视频延长器和VGA长线驱动器价格相差并不大，距离越远，线材成本越低，对比抗干扰效果越好，性价比更高。可以说30米以上距离VGA视频延长器取代VGA信号放大器已经是一种趋势。

　　技术是不断进步的，双绞线传输技术也是在不断进步！当VGA视频传输技术可以用双绞线传输方式解决后，技术人员的又在思考是否可以用一对双绞线传输更多信号：网线里面只有4对双绞线，VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输，剩下一对传输HV信号，当我们同时需要电脑其他功能的时候，这个办法就不行了。技术人员将H/V信号重新编码，混入RGB信号里面传输，到接收器那边再解码出来。这样就只需要3对就可以完成VGA的R/G/B/H/V五种信号的传输。省下的一对线我们可以传输音频或RS485信号或鼠标键盘信号，甚至可以是USB信号。当然同时传输鼠标键盘VGA这三种信号，技术难度更高，要求的抗干扰性更强。本公司拥有双绞线传输电脑外设各种接口信号的技术并一直在这方面保持领先，可以为工程用户提供性能更好功能更全面的产品。

AV矩阵切换器  

  

　　一、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。

　　二、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和色度(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。

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