显示、演示信号流通枢纽-矩阵切换器

矩阵切换器主要以信号类型进行分类

    矩阵切换器是显示、演示系统信号流通的核心设备，系统所有的输入和输出信号都在矩阵切换器中出入，并根据操作者的设计从输入端进入指定的输出端。矩阵切换器的种类不仅相当多，输入、输出信号种类、控制方式也越发细分，网络控制方式逐渐流行。由于大型系统或系统扩展的需要，矩阵切换器可通过接口进行堆叠，形成更大的矩阵切换系统，满足不断输入和输出信号增长的需求。矩阵切换器的接口一般都可以进行二次开发，且大多是在Windows环境下进行的。

    目前市面上的矩阵切换器种类相当多，但主要可以从两个方面来分类，一种是根据矩阵切换器的物理结构进行分类，可简单地分为为固化式矩阵切换器和模块式矩阵切换器。另一种分类是根据切换信号的不同进行分类，这种分类比较细，种类也多。北京利国电子技术有限公司总经理刘力说：“矩阵切换器按照所切换的信号可分为：视频切换器，音频切换器，VGA信号切换器，数字视频切换器（SDI，HDTV)，数字音频切换器，数字VGA信号切换器（DVI)。”

    “Extron的矩阵切换器是根据类型和容量来分类的，具体分为：视频和音频矩阵切换器（包括复合视频、S视频和HDTV/分量视频)；立体声矩阵切换器；串行数字（SDI) 矩阵切换器；VGA和音频矩阵切换器；宽带RGB和音频矩阵切换器；超宽带和音频矩阵切换器；模块化/可扩展矩阵切换器（窄带视频、宽带视频、同步和立体声音频)；集成缩放和媒体演示矩阵切换器。”Extron营销副总裁Lee Dodson介绍：“Extron生产9个不同类型的矩阵切换器，有固定I/O和模块化/或扩展结构，其I/O数从32至128128。”

    Kramer矩阵切换器产品系列以信号类型和大小分类。大概有模拟视频（分量和复合) 矩阵切换器、模拟音频矩阵切换器、数字视频（SDI/某些DVB/ASI) 矩阵切换器和音频（AES/EBU) 矩阵切换器。克莱默电子SVS国际业务开发副总裁Bar-Yam说：Kramer有几百种不同的矩阵切换器，从模拟到数字，从44至10241024，所有产品分成8个系列。

    据南鹏科技开发有限公司技术总监陈嘉炜说：AutoPatch的矩阵切换器目前支持的主流信号类型有：一，模拟音频，包括单声道、立体声及多声道音频，平衡或非平衡信号。二，SP-DIF数字音频，包括光纤及同轴接口。三，复合视频、S-视频、Y/C视频。四，宽带视频，包括RGB、RGBS、RGBHV、YUV、Y-Pb-Pr，其中宽带视频部份，又会根据切换信号带宽要求分为200MHz、300MHz、400MHz甚至500MHz带宽。五，SDI数字视频信号，包括SD-SDI、HD-SDI格式。六，目前最新的型号还支持 CAT5电缆的切换，即为CAT5音视频发送/接收器之间提供矩阵切换的功能。

    矩阵切换器要分成固化式和模块式是考虑销售成本及灵活的切换需求。固化式样的结构有利于提高性能指标及可靠性。模块式结构利于灵活组合。Extron的Matrix 3200（多达32×32)、Matrix 6400（多达64×64)和Matrix 12800（多达128×128)可现场升级。用于增加I/O容量或输入不同信号的模块可随时加入。TV One公司的切换器可仅作为CV加YC、YUV或RGBHV型设备购买，RGBHV型切换器具有最多的功能。Dan Gibson说：“YC型切换器支持S视频和CV，YUV型支持CV、YC和YPbPr。另一方面，RGBHV型切换器功能强大，因为它能处理RGBS、RGsB、RsGsBs、YUV、YPbPr以及YC和CV。SDI格式也很快加进去，我们将东路客户的所有需求。” TV One Multimedia Solutions销售经理Gibson继续说：“由于带宽高达400MHz，该切换器适用于HDTV。RGBHV矩阵也兼容YPbPr和RGBHV格式。”

     TV One提供IM-400 400 MHz和其它相关矩阵切换器IM-400 400 MHz矩阵切换器输入输出配置从8 X 8至16 X 16，可配置或不配置立体声音频。3232的矩阵也在短期内上市。

固化式和模块式矩阵切换器互为补充

    南鹏科技开发有限公司市场总监韩冠军表示：固化式矩阵切换器有机箱小、切换尺寸范围小的特点，一般用在较固定的设备场所，特别是在家庭影院等；模块式矩阵切换器有机箱大、切换尺寸范围大、可扩展、可堆叠等特点，一般用在商业场所及专业环境。

    陈嘉炜认为：在相同的输入及输出口数量下，固化式矩阵可降低系统的造价，节省成本，适合使用在一些较为固定、技术要求变量不多，不需要大量扩展的环境使用。

    模块式矩阵有系统弹性高、较灵活的特点，可在项目前期按需要配置成小型的系统，在后期可通过增加机箱及输入/输出板卡扩展系统的容量。适合使用在较复杂、系统输入/输出数量的变量较大的环境使用。 Extron的固定结构切换器的I/O配置从32至3232，覆盖了用于复合视频、S视频、HDTV/分量视频、RGBHV和立体声音频信号的所有中、小型信号路由应用。Extron的模块化/可扩展矩阵切换器系列有3232、6464和128128三种，分别用于窄带和宽带视频、同步和立体声音频。Extron的模块化矩阵切换器适用于已将扩容需求设计到系统中的应用。

网络接口逐渐成为流行矩阵切换器控制手段

    最新矩阵切换器的基本技术特征是：提供扁平频率响应；具有网络接口，网络接口是目前逐渐流行的控制手段；混合式的板卡配置；尺寸多元化；可同时传送单个或多个信号类型；音频增益可调；视频延迟；矩阵映射等。刘力说：视音频切换器应该包括：场逆程切换，符合广播级GB14236-93标准。VGA信号切换器应至少满足带宽、串扰、信噪比等指标。Kramer公司的Sierra Pro系列矩阵切换器最新特点是：音频增益可调、视频延迟、矩阵映射（空间分组)等。

    韩冠军说：目前最新矩阵切换器的基本技术特征有：1)多元化矩阵尺寸；2)机箱可选3RU和2RU；3)可以定制以在同一系统内传送单个或多个输入输出范围和信号类型。信号类型包括：复合信号、S-视频、Y/c、RGB、RGsB、RGBS、RGBHV、HDTV高清晰电视信号、Y/Pb/Pr、YUV、DVI、SD/SDI、单声道音频、立体声音频、AES 110欧姆、AES 75欧姆、S/PDIF、TosLink；4)控制接口有：TCP/IP、USB和RS-232接口；5)32位处理器，带虚拟矩阵输入/输出映射功能；6)64种用户自定义的预设；7)50和300MHz带宽性能；8)数字音量控制。

     AutoPatch目前提供一种超扁平频率响应认证，即矩阵在带宽指标的范围内，增益或衰减不会超过+/-3dB。AutoPatch最新的Optima系列矩阵切换器，同时拥有RS-232及支持TCP/IP通信的以太网接口，内置WEB网页服务器，支持用户使用浏览器以网页方式进行访问，控制及监控切换状态等。Optima系列之另一特色为其hybrid（混合式)的板卡配置，可在一台矩阵机箱内，同时提供音频+复合视频+宽带视频+数字音频等的信号切换，实现原来需要由多台机箱才能完成的切换功能。音频方面，AutoPatch的Optima、Precis及Modula系列支持数字音量控制，可通过面板或RS-232接口，控制每路音频输出的-70～+10dB增益控制。

     “IP Link以太网监控可通过标准TCP/IP协议实现矩阵切换器和其它A/V设备前期管理和监视。” Lee Dodson说：“系统或信号故障的远程诊断和即时email通知可缩短关键应用中的响应时间。”先进数字同步处理是全数字处理过程，它能纠正和恢复RGBHV信号的同步信息，保证系统稳定的同步信号，改善LCD、DLP、LCoS、等离子或其它数字显示器的信号重现质量。数字同步验证处理对所有输入信号进行轮询，确定工作信号，通过串行或IP链路接口为用户提供水平和垂直同步速率信息。每个输入通道的音频输出音量控制可通过前面板或摇控方式动态设置，避免了许多系统设计中需要音频前置放大器的现象。固件可通过www.extron.com下载软件升级。

    IM-400 400 MHz矩阵切换器的控制性能包括：前面板控制是通过LED监控的按钮进行的，前面板带一个集成的LCD面板，显示各种参数的状态。Dan Gibson说：“LCD面板还与专用控制按钮一起用于设置音频电平调整和RGB切换延迟。如果需要，LCD显示器还可监视系统命令，如安装复位等。”

矩阵切换器可以多机箱堆叠

    矩阵切换器可以通过外部同步链接口与同步环路输入、输出口连接进行堆叠。并且可以通过控制口整体切换。Kramer的矩阵切换器采用多机箱系统，可通过25针的J1连接器互联堆叠。

    陈嘉炜说：AutoPatch矩阵之间进行链接后只能传输控制信号，音频及视频信号并不能跨过机箱之间传输。跟目前音频行业常用的媒体矩阵有所分别，信号在输入到AutoPatch矩阵的芯片时，并没有进行模数转换，所有信号都在保持原有模拟格式下进行切换。媒体矩阵由于对音频信号进行数字转换及压缩，使多路信号可通过总线进行机箱之间的传输，即堆叠的功能，比较有代表的产品如Peavey的Media Matrix及ClearOne的XAP产品。

输入输出信号种类多

    利国公司总经理刘力说：矩阵切换器的输入及输出信号类型分模拟和数字。模拟信号带宽小，应用成熟，易受干扰，无法不失真的还原信号，数字信号能够无失真的还原信号。Kramer公司的矩阵切换器其输入和输出信号类型有模拟视频和音频、数字视频和音频（SDI、AES/EBU和DVB/ASI)。

    Lee Dodson说：根据客户的需要和具体应用，Extron可为矩阵切换器提供各种工业标准的I/O连接器，包括用于复合、S视频（Y/C)信号、HDTV/分量和RGBHV的BNC连接器；用于S视频的4针迷你型DIN；用于计算机视频的15针HD；外加螺丝的平衡和不平衡立体声音频连接器以及用于不平衡立体声的RCA连接器。

    最新的切换器是将信号的输入及输出端口设计在同一张切换卡上面，即可以定制面板，以便在同一系统内传送单个或多个输入输出范围和信号类型。信号类型包括：复合信号、S-视频、Y/c、RGB、RGsB、RGBS、RGBHV、HDTV高清晰电视信号、Y/Pb/Pr、YUV、DVI、SD/SDI、单声道音频、立体声音频、AES 110 ohm、AES 75欧姆、S/PDIF、TosLink。

最新矩阵切换器控制方法选择多

    最新矩阵切换器有TCP/IP、RS-232、控制面板和即将采用的USB接口控制方式。TCP/IP方式可以在异地用电脑或中控来控制切换，RS-232可以在本地用电脑或中控来控制切换，控制面板可以在机身或本地远端来实现切换。

    所有的Extron矩阵切换器都利用真正的矩阵、非模块化设计：任一输入信号可以不受限制地路由到任一或所有输出端。由于硬件或软件设计的特点，信号切换没有限制。相比较而言，模块化矩阵切换器只允许把输入信号连接到某一输出端，在电子插线排上是有效的。

    Bar-Yam说：我们的路由器用RS-232/422、ASCI II协议（SVS软件或第三方控制)、摇控面板（RS-485)，有时用本机控制面板进行切换。

    AutoPatch支持场间间隔切换 （Vertical Interval Switching)，通过一路参考信号输入，使切换动作总是在每帧图像场间发生。控制方式支持RS-232、前置控制面板、SBC总线控制面板及使用TCP/IP的网页方式。

    刘力说：矩阵切换器的切换有电子切换和机械切换，并且都可以是电动操作和RS-232控制，另外还有场逆程切换和平衡切换等。

控制面板、接口和控制种类丰富

控制面板 、接口和控制种类丰富

    最新矩阵切换器控制面板有：SBC、CP10、CP20、CP32。控制接口有：TCP/IP、RS-232和即将采用的USB接口。控制种类分为硬件和软件控制两种。因为切换器的型号不同以及使用功能的不同，所以配置日控制面板及接口也各不相同。利国的矩阵切换器还可配置无线可编程彩色触屏。

    所有Extron的固定I/O矩阵切换器都有一个完整的前面板控制器。大多数型号都采用Extron的QuickSwitch前面板控制器（QS-FPC)技术，因而只要按一个键就可以实现输入和输出选择。

     Extron的Matrix 3200、Matrix 6400和Matrix 12800模块化切换器带直观的、系统专用的LCD前面板控制器。这些LCD控制面板支持所有的切换、设置和诊断功能，菜单结构简单、易懂。Extron矩阵切换器上的串行控制接口是标准化的。许多型号还包括IP Link以太网控制国。Extron矩阵切换器还有一系遥控面板和键盘可用。

    Kramer的矩阵切换器除了具有单总线、XY和可编程控制面板，还有与基于Windows的PC共同使用的GRIP路由控制软件，控制面板通过GRIP软件进行配置。Sierra Video Systems把整个系统考虑在内，控制面板、软件控制和接口是为适应客户的特殊应用而设计的。我们的控制系统可以很容易地容纳一个本机或机架安装的控制面板。

    AutoPatch的X/Y控制面板可直接安装在机箱前端，也可以作为一种独立的装置安装在需要进行控制的位置，使用AutoPatch总线XNNet进行连接。同时也有SBC单总线控制器，其外观为墙面的按钮控制面板，方便矩阵的每一个输出分区 （如学校的教室、公司内的会议室)，可自由选择输入信号源。当然，AutoPatch也可以配合主流的中控系统，如AMX、Crestron等进行集中控制。

接口二次开发多在Windows环境下进行

    矩阵切换器可以通过软件进行接口的二次开发，但是，接口开发需要在Windows环境下进行。AutoPatch提供一种称为Virtual Matrix的矩阵二次开发配置，举例一台12x8的RGBHV+音频矩阵，可以通过Virtual Matrix的重新配置，更改为：6×5 RGBHV、6×3复合视频、6×3 YC视频和12×8音频的矩阵组合，把一台大矩阵分割成几个小单元使用。

    Extron的所有矩阵切换器包含简单指令集（SIS)系列命令集和基于Windows的控制软件。SIS是一套基本的ASCII控制代码，它可简化第三方控制系统的编程。Extron的矩阵切换器控制软件采用图形化、拖拉界面进行I/O配置和实现其它定制功能。

    带IP Link功能的Extron矩阵切换器利用网络服务器，允许任何被授权的网络浏览器访问其中的嵌入式状态和控制页。这些嵌入式页可控制输入和输出，调整音频输入和输出电平，建立和恢复所有的I/O预设值、RGB延时定时和输入信号确认，并访问重要的系统信息。Bar-Yam说：Kramer鼓励最终用户开发自己的切换软件，我们的协议可在SVS网站上获得。

输入输出端个数是选择矩阵切换器的就要考虑因数

    最终用户应该把他的需求集中在制造商提供的有限的选择上。陈嘉炜说：选择矩阵切换器时，首先要统计系统需求的输入及输出口数量、信号类型、接头类型（如RCA/Phoenix/BNC/HD15等)，另外再加上备用余量。如果预期的扩展可能性不高，可选择固化式矩阵，相反则应考虑使用模块式矩阵。最后再加上控制面板、冗余电源等可选项，便配置好一台矩阵切换器。

    韩冠军说：根据具体应用先选择切换尺寸的范围来定义固化式或模块式切换器；若是模块式要考虑机箱的大小，是否将需要扩展切换口来选择机箱的型号；再根据信号的类型来定义切换输入、输出卡的类别。

    Lee Dodson说：Extron有一个全面分布的、合格而富有经验的专业A/V系统顾问、设计工程师、集成商和分销商网络，他们都经受了Extron的正规技术培训。此外，Extron的应用工程师将配合最终用户和分销商选择适合的矩阵切换器以满足用户目前和未来的系统需求。

实际应用中矩阵切换器的输入和输出多为好

实际应用中 矩阵切换器的输入和输出多为好

     在实际应用中，建议按输入信号源（如DVD、录象机、摄像机、计算机)和输出目的设备（如投影机、监视器、等离子屏、大屏幕拼墙等)计算，再选择足够覆盖该输入/输出组合的矩阵型号。最终用户除了要根据应用确定输出和输出端口数，还要考虑到在不远的将来维持系统的稳定性，不会被迫不断变化。

    Dan Gibson介绍：我们建议最终用户在购买矩阵切换器之前全面研究他们的需求。这种需求应该包含未来几年矩阵规模和信号格式方面的需求增长，这些要求不仅基于目前的需要，还要基于未来的需要。

    最终用户需要确定目前正在使用的各种信号类型以及未来可能需要的信号类型，然后以足够的功能满足目前和未来的需要。Dan Gibson说：如果做不了精确的研究，最案例的办法就是订购RGBHV型矩阵切换器，并且I/O路数是目前应使用的两倍。由于RGBHV机型几乎支持目前所有的信号格式，对任何应用都很理想，只要I/O加倍，就可以满足未来的增长需求。

    韩冠军说：列举输入及输出设备所需进行切换的接口即可计算出实际应用中矩阵切换器的输入和输出数量。

    刘力说：根据视频信号，音频信号，VGA信号各自具体的信号源数量和用户数量决定各自的切换器的输入和输出数量。

    Extron的网站上有一套使用简单的四步选择过程帮助最终用户确定合适的矩阵切换器类型和型号。一旦确定了矩阵切换器的类型，Extron分销商或系统集成商就可以帮助最终用户优化系统设计并确定目前和未来的系统需求。

新开发的矩阵切换器都具有网络监控功能

    目前AutoPatch的Optima系列具有以太网接口，方便用户通过浏览器的方式，不论身处何地，都可以对矩阵系统进行远程控制及监控切换状态，通过TCP/IP的接口可以查询矩阵当前的工作状态。Kramer的切换器可通过摇控面板或LAN软件进行控制。 所有Extron的矩阵切换器都以RS-232串行控制为标准配置。许多切换器还支持RS-422串行控制，大多数新产品现在包括了Extron的IP Link以太网监控技术。

    Extron独特的简单指令集（SIS)串行命令结构使得通过PC或第三方的控制系统对Extron的矩阵切换器进行控制变得更加容易。 Extron的IP Link系统是专门为A/V系统的要求设立的，它通过LAN、WAN或任意经授权的并使用标准TCP/IP协议的网络浏览器进行前期控制、监视和资产管理。

    通过IP Link，用户可以选择输入和输出层，建立和恢复整个I/O预设置、调整和控制音频输入和输出电平、下载最新的固件、远程监视机内工作温度、电源电压、输入信号确认和其它关键服务信息。在系统出现故障时，IP Link可立即发送email信息、极大地缩短故障排除和响应时间。 Extron还生产一系列单独的IP Link产品，这些产品可用于为任何支持RS-232的矩阵切换器增加以太网监控功能。 RS-232协议用于帮助最终用户开发客户控制软件。基于Windows的免费RS-232公用 程序可满足需要RS-232控制、但是又不想写代码的用户需求。IM-400 400 MHz矩阵切换器的以太网接入也采用RJ-45插座。