 音视频矩阵的设计技术要点分析
1. 音视频矩阵的作用 现代多媒体会议室，为了满足不同演示场合的需求，通常会具备多种不同的音视频信号源和显示终端，虽然这些音视频信号源和显示终端也可能会同时具备复合视频（Composite-Video）、超级视频（S-Video）、分量视频（Component-Video）甚至数字视频（DVI、SDI）的接口，但目前在多媒体视像会议中被普遍使用的还是复合视频矩阵，主要的原因在如下几方面: · 复合视频具备良好的稳定性、兼容性和通用性，传输带宽小，传输距离长。但色度和亮度共享4.2MHz（NTSC）或5.0~5.5MHz（PAL）的频率带宽，互相之间有比较大的串扰，对器材和传输线缆的要求标准不高，信号源丰富，预埋线缆投资较低。 · 超级视频（S-Video）虽然在减少亮度损耗、亮度/色度串扰方面明显优于复合视频，但对于目前常见的液晶投影机、DLP投影机并达不到非常明显的区别，而且预埋线缆投资是复合视频的两倍，所以在工程长距离传输没有得到普遍的使用。 · 分量视频在信号格式的级别上已经明显高于复合视频或超级视频，但目前在会议室多数是为电脑显示（VGA或RGBHV信号格式）服务，对器材和传输线缆的要求很高（取决于预期的设计标准和投资预算），预埋线缆投资很高。 · 类似Y,R-Y,B-Y、Y,Cr,Cb的分量视频信号目前主要应用在广电行业，而且会逐渐向SDI或HD-SDI的数字信号格式过渡，由于信号源和资金预算的限制，会议室使用不多。DVI信号由于有效传输距离的限制（5米左右），目前没有得到广泛应用。 综上所叙，习惯上音视频矩阵没有特别的注明都默认是复合视频格式。以复合视频格式输出的主要设备有:摄像机、实物展台、有线电视解调器、远程视像会议、磁带录像机、DVD光碟机等，音视频矩阵在系统中介于视频源与显示或复用终端之间，负责将不同的音视频信号源按用户的意愿进行集中调控。 按照输入、输出通道的不同，常见的视频矩阵一般有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。常规的理解是乘号前面的数字代表输入通道的多少，乘号后面的数字代表输出通道的多少。不论矩阵的输入输出通道多少，它们的控制方法都大致相同:前面板按键控制、分离式键盘控制、第三方控制（RS-232/422/485等），并且都能达到以下的功能: 1) 可以根据使用的需要，在不同的显示终端上同时显示相同或不同的视频源内容
2) 可以将摄像机、影碟机、录像机、有线电视、电视会议等各种视频信号进行方便快捷的处理和调用
3) 管理员可以独立监视任意一路视频信号，但不会影响其他终端显示的内容和效果
4) 管理员可以对任意视频信号进行录像，但不会影响其他终端显示的内容和效果
5) 管理员可以将任意一路视频信号送往会议终端或其他分会场，但不会影响其他端口显示内容和效果 与BGBHV矩阵一样，设计一个视频矩阵的基本原则也是根据信号源和显示终端数量的多少以决定矩阵的通道数，由于矩阵规格的差异（通道数的多少）在价格上的体现非常明显，在预算一定的情况下，使选择一个矩阵的通道数也会变得比较敏感，对于以后的扩展也是一个考验。除此之外，下面叙述的几个问题也是作为器材选型需要考虑的因素。 2. 视频信号的带宽 复合视频信号根据制式的不同，信号的带宽也有一定的差异，见下表。由于复合视频的传输带宽相对比较窄，目前在系统设计中并不是一个主要的考虑因素。
PAL B/G/H PAL I PAL D PAL N PAL M NTSC SECAM
每帧线数 625线 625线 625线 625线 525线 525线 625线
行频范围KHz 15.625 15.625 15.625 15.625 15.75 15.734 15.625
场频范围Hz 50 50 50 50 60 60 50
彩色副载波MHz 4.43 4.43 4.43 3.58 3.58 3.58 4.4
信号带宽MHz 5.5 6 6.5 4.5 4.5 4.5 6.5
3. -3dB衰减点 视频信号在理想效果内的传输带宽范围或传输距离称为-3dB点，也称为1/2功率衰减点。在-3dB点范围内，信号不会在处理或传输的过程中产生严重损失，任何有信号输入输出的器材都会存在带宽的限制，视频信号平坦的频率响应在-3dB点之前，同时还要注意所选择的器材带宽是否在“满负载（Fully Loaded）”的状态测试。因为有很多品牌的标称参数是在“点对点”的状态下测试，当系统在满负载下运行时，传输带宽会大打折扣，这种标称的参数就显得没有任何意义。 4. 视频信号的线性失真 由于系统特性而产生的失真，与信号本身幅度无关，输出信号与输入信号之间保持线性关系，公式U2=KU1 ，其中U2代表输出信号，K代表传输函数（频率或时间函数），U1代表输入信号。系统幅频特性和相频特性不均匀，是由于电路中存在电抗性元件及各种分布参量引起。 5. 视频信号的非线性失真 信号在传输中引起的失真与被传输信号本身的幅度有关时，这种失真称非线性失真，输出输入信号之间已经不是简单的线性关系。公式:U2=K（U1）U1，传输函数K（U1）不仅是频率或时间的函数，而且是输入信号的函数。 非线性失真由非线性元器件引起，它们的参数随作用于它们的信号电平而变化（受信号电平大小影响）。传输系统的非线性与信号动态范围有关，失真的范围很广，从信号成分大致分为如下内容: · 亮度信号的非线性失真
· 色度增益的非线性失真
· 色度相位的非线性失真
· 色度、亮度的交调失真
· 微分增益失真
· 微分相位失真
· 同步信号静态非线性失真
· 同步信号动态非线性失真 6. 行时间波形失真 反映行频至500KHz的中频失真，代表图像中较大尺寸内容在水平方向的亮度变化，中频失真会造成图像沿水平方向界限不清，严重时造成水平方向拖尾，有点类似RGBHV信号的“低频响应不良”故障。
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2006/12/21 17:19:00
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