矩陣切換器:電器設備-中文百科頻道

矩陣定義

簡介

矩陣的概念引用高數中的線性代數的概念，一般指在多路輸入的情況下有多路的輸出選擇，形成下圖的矩陣結構，既每一路輸出都可與不同的輸入信号“短接”，每路輸出隻能接通某一路輸入，但某一路輸入都可(同時)接通不同的輸出，如下圖。

輸出1=輸入1，輸出2=輸入2，而輸出3=輸出4=輸入3，或者說，每一路輸出可“獨立”地在輸入中進行選擇，而不必關心其它通道的輸出情況，即可以與其它輸出不同，也可以相同。舉例說，8選4是指有4個獨立的輸出，每個輸出可在8個輸入中任選，或者說有4個獨立的8選1，隻是8個輸入是相同的。經常與此混淆的是分配的概念，比如8選1分4，是指在8個輸入中選擇出1個輸出，并将其分配成4個相同的輸出，雖然外觀上看有4個輸出，但這4個輸出是相同的，而不是獨立的。一般習慣中，将形成M×N的結構稱為矩陣，而将M×1的結構稱為切換器或選擇器，其實不過N=1而已，我們在讨論時都當作矩陣對待。

ASD矩陣

ASD(Automatic Switching Distribution)矩陣也是矩陣的一種，全稱為ASD矩陣切換器。矩陣切換器是将一路或多路視音頻信号分别傳輸給一個或者多個顯示設備。ASD矩陣可以自動搜索信号切換分配，支持單路或多路自動搜索信号，并具有多種控制模式選擇，屬于矩陣行業創新産品，廣泛應用于有多個顯示設備的視頻會議室、報告廳、多功能廳及指揮中心等場所。

ASD矩陣采用高可靠性的智能VGA處理芯片，設計中采用容錯技術，并可以自我判斷故障點啟用備用電路，并采用了高抗幹擾能力的通信接口電路，保證了信号和通信的可靠性，具有斷電現場切換記憶功能、LCD液晶屏顯示切換信息。在多路音視頻信号輸入的情況下，可獨立地根據需要選擇任意一路信号進行視頻全部輸出，音頻單路輸出。ASD矩陣支持RS-232協議和IO口觸發控制，還具有單路和多路自動搜索信号模式，既能由管理員統一控制也可以由與會人員自行控制，使現代化智能會議更加自由方便。

原理

切換原理上就是選擇，選擇的方式有很多種，最簡單的就是将信号線直接接在一起，比如接線闆，利用人工将輸出信号線跳接在輸入信号線上，也可完成選擇，或利用琴鍵開關完成接通與斷開，當然這是人工操作的，機械的，不存在指标等技術問題，故不作為矩陣切換讨論。第二種方式，利用繼電器也可完成選擇，利用電平控制繼電器的通斷，可完成輸出線與輸入信号之間的斷開與聯接，也可完成信号的選擇，第三種方式是根據電路原理，利用芯片内部電路的導通與關閉進行接通與關斷，并可通過電平進行控制完成信号的選擇。

繼電器方式與芯片方式各有優缺點。

繼電器方式

如果不考慮輸入匹配與輸出驅動的電路部分的話，它與聯線方式一緻，是靠物理接觸進行接通與斷開，從這個角度上講，是沒有什麼指标概念的(最多有接觸電阻和反應時間)，因此技術指标好且價格低廉，其缺點在于穩定性較差，畢竟是靠物理接觸，繼電器有一定壽命，原則上講，有8萬次平均無故障操作且操作時有聲響，由于線路闆走線原因，不能做的規模較大。

芯片方式

由于靠電路進行接通與關斷，芯片本身存在技術指标(在輸入匹配與輸出驅動一樣的情況下)，因此要保障技術指标，就要選擇專用的切換芯片，因此價格較高，但穩定性好，可形成的矩陣規模較大。

特性

·實現自動增益技術,帶有斷電現場保護功能；

·自帶輪巡功能，可設置輪巡開關、輪巡時間與輪巡通道；

·提供最多32個用戶自定義的輸出通道配置方案，并可對方案進行儲存與調用；

·可以通過矩陣控制服務器IP地址對矩陣進行控制；

·支持面闆控制、遙控控制、串口控制方式；

·面闆、遙控器鎖定功能；

·恢複設備出廠設置；

·前面闆LCD狀态顯示；

·LCD屏幕保護功能；

·蜂鳴器開關設置；

·通過拼接按鈕控制，實現拼接功能。

種類選擇

廣電和視訊會議應用，應選用廣播級産品，監控應用可采用監控類産品，VGA信号(有些人也将其視為視頻)要采用VGA信号矩陣。

大小選擇

在一個工程中，應将音頻信号和視頻信号和VGA信号看成三種不同的媒體。音頻信号一般情況下輸入數量較多，如話筒和CD以及碟機的音頻等，但考慮到功放和音響一般隻有一套，最多在功放之前加一級調音台進行混音，有可能需要幾路信号，因此音頻矩陣的輸出不會很大，比如可以32×8或64×8，但沒必要選擇32×32或64×64，除非是廣電和視訊會議傳輸，每路視頻一定會有音頻同步傳送。

在設計方案時，信号源的數量比較容易确定，看看有多少個信号源，矩陣的輸入數量就定下來了，但要考慮好獨立的輸出通道個數，這是根據系統的操作模式而定，有時可能有幾台顯示設備之間僅有分配關系(彼此永遠一緻，不獨立)那麼就可考慮占用一個輸出口再加分配器，如果這些設備有可能是獨立的，那麼還是各占一個獨立的輸出口好一些。

産品分類

矩陣切換器的功能是将一路或多路音視頻信号分别傳輸給一個或者多個顯示設備，因此我們可以按照信号源的不同來分類矩陣切換器。也就是，根據想要切分的信号不同，來确定矩陣切換器的種類。矩陣切換器按信号源的類型可以分為：VGA、AV、VIDEO、DVI、HDMI矩陣切換器等等。例如：VGA矩陣切換器就是輸入輸出信号為VGA信号的矩陣切換器。其它類型可以類推。像矩陣就有很多種類如AV矩陣、VGA矩陣、RGB矩陣、DVI矩陣等，下面将着重介紹一下幾種常見信号源的種類。

矩陣，實現多路信号進，多路信号輸出，可以将任意一個輸出口進行信号切換，來輸出任意一個輸入信号。

VGA信号

顯卡所處理的信息最終都要輸出到顯示器上，顯卡的輸出接口就是電腦與顯示器之間的橋梁，它負責向顯示器輸出相應的圖像信号。CRT顯示器因為設計制造上的原因，隻能接受模拟信号輸入，這就需要顯卡能輸入模拟信号。VGA接口就是顯卡上輸出模拟信号的接口，VGA（Video Graphics Array）接口，也叫D-Sub接口。雖然液晶顯示器可以直接接收數字信号，但很多低端産品為了與VGA接口顯卡相匹配，因而采用VGA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。VGA接口是顯卡上應用最為廣泛的接口類型，絕大多數的顯卡都帶有此種接口。

目前大多數計算機與外部顯示設備之間都是通過模拟VGA接口連接，計算機内部以數字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的數字/模拟轉換器轉變為R、G、B三原色信号和行、場同步信号，信号通過電纜傳輸到顯示設備中。對于模拟顯示設備，如模拟CRT顯示器，信号被直接送到相應的處理電路，驅動控制顯像管生成圖像。而對于LCD、DLP等數字顯示設備，顯示設備中需配置相應的A/D（模拟/數字）轉換器，将模拟信号轉變為數字信号。在經過D/A和A/D2次轉換後，不可避免地造成了一些圖像細節的損失。VGA接口應用于CRT顯示器無可厚非，但用于連接液晶之類的顯示設備，則轉換過程的圖像損失會使顯示效果略微下降。VGA矩陣實現的是多路VGA信号輸入，多路信号輸出。

RGB信号

對一種顔色進行編碼的方法統稱為"顔色空間"或"色域"。用最簡單的話說，世界上任何一種顔色的"顔色空間"都可定義成一個固定的數字或變量。RGB（紅、綠、藍）隻是衆多顔色空間的一種。采用這種編碼方法，每種顔色都可用三個變量來表示-紅色、綠色以及藍色的強度。記錄及顯示彩色圖像時，RGB是最常見的一種方案。但是，它缺乏與早期黑白顯示系統的良好兼容性。因此，件多電子電器廠商普遍采用的做法是，将RGB轉換成YUV顔色空同，以維持兼容，再根據需要換回RGB格式，以便在電腦顯示器上顯示彩色圖形。RGB矩陣是将VGA信号轉換成RGB信号來實現矩陣功能。

AV信号

AV端口（又稱複合端口）原文為Composite video connector，是家用影音電器用來傳送類比視訊的常見端口。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。歐洲的電視機通常以SCART端口取代RCA端口，不過SCART的設計上可以載送畫質比YUV更好的RGB訊号，故也被用來連接顯示器、電視遊樂器或DVD播放機。

在專業應用當中，也有使用BNC端口以求獲得更佳訊号品質。在AV端口中傳送的是類比電視訊号的三個來源要素：Y、U、V，以及作為同步化基準的脈沖信号。Y代表影像的亮度(luminance，又稱brightness)，并且包含了同步脈沖，隻要有Y信号存在就可以看到黑白的電視影像。U信号與V信号之間承載了顔色的資料，U和V先被混合成一個信号中的兩組正交相位（此混合後的信号稱為彩度(chrominance)），再與Y信号作加總。因為Y是基頻信号而UV是與載波混合在一起，所以這個加總的動作等同于分頻多工。