视频监控系统-矩阵切换器

什么是矩阵切换器

矩阵切换器就是将一路或多路视音频信号分别传输给一个或者多个显示设备,如两台电脑主机要共用一个显示器,矩阵切换器可以将两台电脑主机上的内容任意切换到同一个或多个显示器上.

Switchers enable multiple video and audio signals to be selected and sent to one or more display devices. For example, to view two computers with separate presentations, a switcher would be used to physically connect both of the inputs to the display device. The switcher would then be used to select or "switch" between the two computer presentations, allowing the user to alternate back and forth

矩阵切换器，也有类型之分，按信号源可以分为：VGA、AV、DVI、RGB、HDMI 矩阵切换器。这里矩阵的概念可以参考数学中矩阵的概念。因此，矩阵切换器是一类切换多路信号的输出的设备。目前主要应用是大屏幕拼接，视频会议工程，A V工程、监控等等需要用到多路音视频信号交替使用的工程中。

一．矩阵切换的概念及功能

矩阵的概念引用高数中的线性代数的概念，一般指在多路输入的情况下有多路的输出选择，形成下图的矩阵结构，既每一路输出都可与不同的输入信号“短接”，每路输出只能接通某一路输入，但某一路输入都可(同时)接通不同的输出，如下图。

输出1=输入1，输出2=输入2，而输出3=输出4=输入3，或者说，每一路输出可“独立”地在输入中进行选择，而不必关心其它通道的输出情况，即可以与其它输出不同，也可以相同。举例说，8选4是指有4个独立的输出，每个输出可在8个输入中任选，或者说有4个独立的8选1，只是8个输入是相同的。经常与此混淆的是分配的概念，比如8选1分4，是指在8个输入中选择出1个输出，并将其分配成4个相同的输出，虽然外观上看有4个输出，但这4个输出是相同的，而不是独立的。一般习惯中，将形成M×N的结构称为矩阵，而将M×1的结构称为切换器或选择器，其实不过N=1而已，我们在讨论时都当作矩阵对待。

矩阵切换器的功能是在多路信号输入的情况下，可独立地根据需要选择多路(包括1路)信号进行输出，完成信号的选择。

二．矩阵切换的原理与技术指标

1. 电路原理：切换原理上就是选择，选择的方式有很多种，最简单的就是将信号线直接接在一起，比如接线板，利用人工将输出信号线跳接在输入信号线上，也可完成选择，或利用琴键开关完成接通与断开，当然这是人工操作的，机械的，不存在指标等技术问题，故不作为矩阵切换讨论。第二种方式，利用继电器也可完成选择，利用电平控制继电器的通断，可完成输出线与输入信号之间的断开与联接，也可完成信号的选择，第三种方式是根据电路原理，利用芯片内部电路的导通与关闭进行接通与关断，并可通过电平进行控制完成信号的选择。

继电器方式与芯片方式各有优缺点。

继电器方式：如果不考虑输入匹配与输出驱动的电路部分的话，它与联线方式一致，是靠物理接触进行接通与断开，从这个角度上讲，是没有什么指标概念的(最多有接触电阻和反应时间)，因此技术指标好且价格低廉，其缺点在于稳定性较差，毕竟是靠物理接触，继电器有一定寿命，原则上讲，有8万次平均无故障操作且操作时有声响，由于线路板走线原因，不能做的规模较大，显得不够高档。

芯片方式：由于靠电路进行接通与关断，芯片本身存在技术指标(在输入匹配与输出驱动一样的情况下)，因此要保障技术指标，就要选择专用的切换芯片，因此价格较高，但稳定性好，可形成的矩阵规模较大。

2. 矩阵切换应保证的技术指标

矩阵切换器根据不同的应用领域，所要求的技术指标也不同。以广电行业为例，为保证终端的显示质量，广电行业将整个信号传输过程，从摄像头开始到电视机为止，都进行了技术指标分配，对模拟矩阵切换和分配，所定的技术指标如表：GB/T14236-93 实例指标：

一般指在多路输入的情况下有多路的输出选择，形成的矩阵结构，既每一路输出都可与不同的输入信号“短接”，每路输出只能接通某一路输入，但某一路输入都可(同时)接通不同的输出，一般习惯中，将形成M×N的结构称为矩阵切换器，而将M×1的结构称为切换器或选择器，1×M的结构称为分配器。矩阵的原理是利用芯片内部电路的导通与关闭进行接通与关断，并可通过电平进行控制完成信号的选择。

什么是RGB矩阵切换器

RGB矩阵切换器是计算机分量信号“多选多”的设备，它的输入与输出接口为5BNC口，即R G B H V接口，可以通过软件控制、面板按钮、遥控等方式在信号输出端任意的选择输入端的计算机分量信号切换至显示设备。

RGB矩阵切换器的用途：

RGB矩阵切换器是专门为计算机高分辨率RGBHV 信号的显示切换而设计的高性能宽带矩阵开关设备，该系列产品可广泛应用于大屏幕投影显示工程、电化教学、指挥控制中心、多媒体会议室等场合。

RGB矩阵切换器图片

什么是视频矩阵切换器

VIDEO矩阵切换器或视频矩阵切换器是用于复合视频信号的切换设备。它的输入输出接口为标准的BNC或RCA接口，可以通过软件控制、面板按钮、遥控等方式在信号输出端任意的选择输入端的复合视频信号切换至与其匹配的显示设备。

视频矩阵切换器图片

什么是VGA矩阵切换器

VGA矩阵切换器专门用于对计算机显示器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。简单的说，就是可以将进来的多路输入信号中的任意一个显示到任意一个你指定的显示器“矩阵”本身是一个数学概念，它在电子行业里是一类电子产品的简称，它的全名叫做“矩阵切换器”。矩阵切换器中的“矩阵”两字，是引用了高等数学线性代数中的矩阵概念。具体到矩阵切换器这个电子产品中，一般指在多路输入的情况下有多路的输出选择，形成矩阵结构。在生产和生活中，广大劳动人民的智慧是强大的，因此它就被简称做了“矩阵”。总的来说，矩阵切换器是一类切换多路信号输入输出的设备。通俗的讲，矩阵切换器其实就是是将一路或多路音视频信号分别传输给一个或者多个显示设备，如：两台电脑主机要共用一个显示器，矩阵切换器可以将两台电脑主机上的内容任意切换到同一个或多个显示器上。矩阵切换器，按信号源可以分为：VGA、A V、DVI矩阵切换器等等。目前，矩阵切换器主要应用是大屏幕拼接，视频会议工程，音视频工程、监控等等需要用到多路音视频信号交替使用的工程中。

什么是分量视频矩阵切换器

分量视频指的是亮度Y，色差U和V分别是三路模拟信号，他们通过三路导线传送并记录在模拟磁带的三路磁迹上。分量视频由于其具有很宽的频带，可以提供最高质量及最精确的色彩重放。分量视频矩阵切换器就是将一路或多路视分量视频信号分别传输给一个或者多个显示设备,如两台电脑主机要共用一个显示器,矩阵切换器可以将两台电脑主机上的内容任意切换到同一个或多个显示器上. 目前可以在一些专业级视频工作站/编辑卡专业级视频设备或高档影碟机等家电上看到有YUV、YcbCr、Y/B-Y/B-Y等标记的接口标识，虽然其标记方法和接头外形各异但都是指的同一种接口色差端口( 也称分量视频接口) 。它通常采用YPbPr 和YCbCr两种标识，前者表示逐行扫描色差输出，后者表示隔行扫描色差输出。由上述关系可知，我们只需知道Y Cr Cb的值就能够得到G 的值( 即第四个等式不是必要的)，所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略绿色差Cg ，而只保留Y Cr Cb ，这便是色差输出的基本定义。