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解析VGA視頻雙絞線傳輸技術(shù)

來(lái)源:韋斯     作者:cofee    編輯:數(shù)字音視工程    2011-02-12 00:00:00     加入收藏

解析VGA視頻雙絞線傳輸技術(shù)

        VGA視頻雙絞線傳輸技術(shù)在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)并生產(chǎn)出產(chǎn)品已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間了,對(duì)比傳統(tǒng)VGA傳輸方式,VGA雙絞線傳輸產(chǎn)品的技術(shù)更加可靠、傳輸距離更遠(yuǎn),并且價(jià)格并不高,可是很多工程商還是采用老式的傳輸方式,這是什么原因?

原因有二:

        一,新技術(shù)的宣傳力度不夠,工程商和用戶并不明白VGA雙絞線傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)在哪里。VGA雙絞線傳輸產(chǎn)品生產(chǎn)商大多是技術(shù)出身,對(duì)技術(shù)持有的是保守態(tài)度,不僅不對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行宣傳,而且對(duì)客戶閉口不談技術(shù)原理,好像對(duì)別人說(shuō)一句差分信號(hào)就泄密了。這是典型的小農(nóng)意識(shí),這樣對(duì)行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)前景,市場(chǎng)的推廣相當(dāng)不利,也不能讓工程商及用戶有更實(shí)惠的方案選擇。

        二、某些傳統(tǒng)VGA傳輸產(chǎn)品生產(chǎn)商不甘心失去曾經(jīng)有的市場(chǎng)份額,不惜破壞誠(chéng)信度、虛假吹噓設(shè)備性能。記得當(dāng)年北京有公司的新推出雙絞線傳輸產(chǎn)品剛剛出現(xiàn),宣傳能夠傳輸120米左右的時(shí)候,RGB傳輸方式宣傳可以到150米;到我們宣傳新一代雙絞線傳輸設(shè)備可以到達(dá)300米距離時(shí),RGB傳輸設(shè)備也有人宣稱達(dá)到300米,甚至有人在千家論壇號(hào)稱RGB傳輸可以達(dá)到1000米距離;荒唐得不可想象,就是VGA光端機(jī)目前也不過(guò)是這個(gè)水準(zhǔn),多模VGA光端機(jī)的甚至還達(dá)不到這個(gè)距離。

為了真實(shí)了解VGA視頻傳輸技術(shù)誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣,下面我們來(lái)仔細(xì)分析一下:

一,VGA視頻定義

        VGA視頻是由IBM推出,英文全稱是Video Graphic Array,即顯示繪圖陣列。早期的VGA是支持在640X480的較高分辨率下同時(shí)顯示16種色彩或256種灰度。隨著各個(gè)電腦顯卡廠家的大力推廣及開(kāi)發(fā),VGA視頻模式已經(jīng)擴(kuò)展到支持分辨率800*600、1024*768…….2048*1536等,刷新率和色度也有大幅度提高。

二,VGA視頻信號(hào)組成

        VGA視頻信號(hào)是模擬分量信號(hào),由5種信號(hào)組成,分別是R、G、B三原色及H、V行場(chǎng)同步信號(hào)。

        VGA視頻線由多根同軸電纜組成,行業(yè)內(nèi)說(shuō)法是3+4,3+6,3+9……等,表示內(nèi)部線的數(shù)量,很多人以此來(lái)判斷線的質(zhì)量。其實(shí)VGA的好壞還有一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn),就是那個(gè)“3”—代表的RGB三原色的信號(hào),這三根線的線芯直徑要粗,材質(zhì)要純。

三,VGA視頻信號(hào)采用普通VGA線不能遠(yuǎn)程傳輸?shù)脑?/p>

        視頻信號(hào)傳輸過(guò)程中影響圖像質(zhì)量的主要原因就是干擾和衰減,對(duì)于干擾一般采用屏蔽接地,抗干擾電路等就可以解決,對(duì)于衰減一般可以用前端放大、后端補(bǔ)償?shù)饶J浇鉀Q。

        VGA視頻卻有它的特殊性:VGA視頻在使用VGA線遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臅r(shí)候,采用上面的技術(shù)并不能解決問(wèn)題。對(duì)于外部電磁干擾,有采用屏蔽層屏蔽接地,穿金屬管等方式來(lái)解決;但VGA視頻信號(hào)的干擾卻來(lái)自它內(nèi)部本身:VGA線里面的RGB三原色信號(hào)都是非平衡信號(hào),傳輸過(guò)程中都會(huì)對(duì)外發(fā)散電波,進(jìn)而產(chǎn)生相互干擾,我們把這種情況叫串?dāng)_。在短距離傳輸里面,這種影響并不明顯;但是隨著距離加大,這種干擾就越來(lái)越強(qiáng),最終導(dǎo)致圖像效果出現(xiàn)明顯的偏差,甚至完全不能顯示。

        這種來(lái)自內(nèi)部的串?dāng)_具有VGA視頻信號(hào)本身一模一樣的幅頻特征,電路抗干擾只能針對(duì)具有不同幅頻特征的電磁干擾;而且這種串?dāng)_強(qiáng)度還會(huì)隨著信號(hào)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng),這意味著我們不能做前端放大;如果采用后端放大的模式,由于無(wú)法過(guò)濾串?dāng)_信號(hào),放大電路會(huì)將串?dāng)_信號(hào)一起放大。既不能對(duì)信號(hào)做放大補(bǔ)償,也不能對(duì)干擾進(jìn)行過(guò)濾,所以如果不在技術(shù)上面做徹底改變,就無(wú)法做到VGA視頻信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)普通VGA線的傳輸距離為15米,在對(duì)圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下調(diào)(帶寬不高、容許一定圖像偏差)的情況下,采用放大電路可以達(dá)到30米。

四,RGB傳輸技術(shù)

        RGB傳輸技術(shù)是一種通過(guò)對(duì)VGA視頻信號(hào)進(jìn)行分離,分別用五根同軸線纜來(lái)傳輸VGA視頻信號(hào)的R/G/B/H/V五種信號(hào)的傳輸方式。

        從技術(shù)上來(lái)分析,RGB傳輸方式?jīng)]有對(duì)VGA視頻信號(hào)進(jìn)行技術(shù)上的改變,只能從傳輸形式上做了變動(dòng);在采用屏蔽較高的同軸電纜后,對(duì)VGA視頻信號(hào)的內(nèi)部串?dāng)_起到了較好的抑制作用,也增加了VGA視頻信號(hào)的傳輸距離。那么RGB傳輸方式是否可以真正的解決VGA視頻傳輸?shù)膯?wèn)題呢?

        同軸電纜特性決定了不適合VGA信號(hào)傳輸:同軸電纜本來(lái)是用于視頻信號(hào)基帶傳輸?shù)木€纜,在傳輸5M以下帶寬的信號(hào)衰減小,工程中一般用來(lái)傳輸帶寬6M以下的攝像機(jī)視頻圖像。VGA視頻在800*600/85hz視頻帶寬約為:57M,高分辨率情況下2048*1536/60hz帶寬約為300M。由于導(dǎo)體在傳輸交流信號(hào)的時(shí)候,同軸電纜中會(huì)產(chǎn)生渦流、趨膚效應(yīng),其強(qiáng)度隨著頻率越高而增強(qiáng);因此同軸電纜的有效電阻會(huì)隨著信號(hào)頻率的升高而變大。實(shí)際測(cè)試中同軸電纜在傳輸5M帶寬以上信號(hào)的衰減急劇增大。

        因此我們不能把同軸電纜傳輸帶寬6M下視頻信號(hào)的傳輸距離等同于RGB模式下高帶寬VGA視頻信號(hào)的傳輸距離,同軸電纜也并不適合用來(lái)傳輸高頻的VGA信號(hào)。

        串?dāng)_:RGB傳輸模式對(duì)串?dāng)_的抑制作用對(duì)比原來(lái)的VGA先傳輸模式有所改善。但是沒(méi)有技術(shù)的革新,不能從根本上解決串?dāng)_問(wèn)題,在長(zhǎng)距離傳輸中,串?dāng)_問(wèn)題同樣嚴(yán)重影響到圖像效果。

        RGB信號(hào)傳輸存在先天缺陷:從工程施工的角度,RGB傳輸存在重大的施工難點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)施工布線過(guò)程中往往有很多拐彎的地方,由于一個(gè)VGA信號(hào)被分解為幾根同軸電纜傳輸,線的直徑變得很大,每根線每次拐彎的半徑都不一樣,這樣就出現(xiàn)多次拐彎后傳輸同一信號(hào)的幾根線長(zhǎng)度不一,信號(hào)無(wú)法同步的現(xiàn)象。而在實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試圖像的時(shí)候則不存在線的長(zhǎng)度差別,所以實(shí)驗(yàn)傳輸?shù)男Ч同F(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際效果往往有很大的差別,甚至不得不返工而造成重大損失。

五,VGA雙絞線傳輸技術(shù)

        視頻雙絞線傳輸技術(shù)是國(guó)際上最近幾年才興起的熱門技術(shù),最初也是用來(lái)傳輸普通視頻信號(hào)。廣州宏控電子科技有限公司也對(duì)雙絞線傳輸技術(shù)進(jìn)行精心的研究,并推出VGA視頻延長(zhǎng)器等一系列多功能產(chǎn)品,專門用來(lái)傳輸VGA視頻及相關(guān)其他信號(hào)。

        研究發(fā)現(xiàn):利用平衡差分信號(hào)原理來(lái)傳輸VGA視頻信號(hào),和傳統(tǒng)方式相比有巨大的優(yōu)勢(shì)。非平衡信號(hào)轉(zhuǎn)為平衡信號(hào)后,會(huì)產(chǎn)生一對(duì)極性相反,波形相同的信號(hào),通過(guò)一對(duì)緊密絞合在一起的雙絞線線對(duì)傳輸,在信號(hào)對(duì)外發(fā)散時(shí),由于它們波形相同而極性相反,任何時(shí)候的對(duì)外發(fā)散的電波相互抵消為零,不對(duì)附近電纜產(chǎn)生影響,這樣就從技術(shù)上徹底解決VGA視頻的串?dāng)_問(wèn)題。

        既然串?dāng)_的問(wèn)題已經(jīng)徹底解決,也就解放了VGA視頻信號(hào)傳輸技術(shù)上的限制。雖然網(wǎng)線的線芯比較細(xì)小,我們可以在近端做最大限度的放大處理,在遠(yuǎn)端做最大的電路補(bǔ)償。

        雙絞線傳輸技術(shù)對(duì)抗外部電磁干擾的能力也非常強(qiáng)。當(dāng)外部干擾對(duì)雙絞線產(chǎn)生干擾作用時(shí),會(huì)同時(shí)對(duì)兩根繞在一起的正負(fù)信號(hào)產(chǎn)生相同的干擾,遠(yuǎn)端接受信號(hào)的時(shí)候,兩根線的本來(lái)信號(hào)相加抵消為零,剩下的就是完整的干擾信號(hào),我們只需按照干擾信號(hào)強(qiáng)度對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的原信號(hào)進(jìn)行反向補(bǔ)償,就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的完整還原。

        VGA視頻信號(hào)組成為五種信號(hào),網(wǎng)線里面只有4對(duì)線,要用網(wǎng)線傳輸VGA視頻信號(hào),必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行重新編碼處理,同時(shí)通過(guò)編碼,我們也可以增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾性。我們使用網(wǎng)線里面的三對(duì)雙絞線來(lái)傳輸VGA視頻的R/G/B三原色信號(hào),然后對(duì)H/V信號(hào)進(jìn)行編碼,混入R/G/B信號(hào)中傳輸,再在遠(yuǎn)端進(jìn)行分離解碼,還原為H/V行場(chǎng)同步信號(hào),這樣網(wǎng)線中還可以多出一對(duì)雙絞線用來(lái)傳輸別的信號(hào)(如:音頻、鼠標(biāo)鍵盤信號(hào)、RS485等)。

        看完上面的介紹,我們?cè)賮?lái)談一下,信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸后,如何采集的問(wèn)題,經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腣GA信號(hào),如果要得到好的采集效果,就需要穩(wěn)定且技術(shù)實(shí)現(xiàn)合理的VGA采集卡,市面上的VGA采集卡在市場(chǎng)需要不斷增加的過(guò)程中也在逐漸增多,但大多無(wú)法滿足專業(yè)及工業(yè)級(jí)的需求,筆者推薦一款多功能的采集卡,WIS-HDCAP1.0的高清視頻采集卡,除了能達(dá)到1080P的高清效果外,還直接VGA、DVI、分量、HDMI的多功能采集。

VGA視頻延長(zhǎng)器對(duì)比其他方式的優(yōu)勢(shì):

        1,VGA雙絞線傳輸技術(shù)采用單根網(wǎng)線連接,和VGA線及RGB線纜比較,線材更便宜,購(gòu)買十分方便;

        2,布線方便,網(wǎng)線柔軟而細(xì)小,施工時(shí)拐彎和穿管都非常容易;

        3,抗干擾性強(qiáng);對(duì)外部電磁干擾有很強(qiáng)的抵抗力,在惡劣環(huán)境下性能穩(wěn)定;

        4,功能強(qiáng)大,能同時(shí)傳輸VGA信號(hào)和其他信號(hào),減少其他信號(hào)的布線費(fèi)用;

        5,傳輸距離遠(yuǎn),圖像清晰,300米1024*768/60HZ -3db;

        6,價(jià)格低廉,目前150米內(nèi)的VGA延長(zhǎng)器價(jià)格已經(jīng)比RGB長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器低了不少;300米距離的延長(zhǎng)器價(jià)格也不高。

        VGA視頻雙絞線傳輸技術(shù)作為最新一代VGA視頻傳輸?shù)牧畠r(jià)解決方案,相比傳統(tǒng)方式具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、價(jià)格優(yōu)勢(shì)和使用施工方面的優(yōu)勢(shì),已成為VGA視頻傳輸工程廣泛使用的主導(dǎo)產(chǎn)品。

差分平衡信號(hào)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)高帶寬信號(hào)的主要傳輸技術(shù):

        前段時(shí)間見(jiàn)到某論壇里面在對(duì)攝像機(jī)視頻用雙絞線傳輸技術(shù)的爭(zhēng)論中,有的網(wǎng)友發(fā)言認(rèn)為:雙絞線傳輸技術(shù)是國(guó)外過(guò)時(shí)的技術(shù)。這一意見(jiàn)居然還得到一些“工程師”的附和。筆者認(rèn)為這些人并不了解最新的信號(hào)傳輸技術(shù)的發(fā)展,或者完全是一次惡意的攻擊。事實(shí)是:在計(jì)算機(jī)信號(hào)接口中,DVI視頻技術(shù)用5對(duì)差分信號(hào)來(lái)傳輸視頻,帶寬高達(dá)1.2G;HDMI1.3版和最新的DisplayPort數(shù)字視頻接口標(biāo)準(zhǔn),也是采用差分平衡傳輸方式,帶寬高達(dá)10.2G;而USB信號(hào)僅僅采用一對(duì)差分信號(hào)傳輸數(shù)據(jù),其2.0版本的信號(hào)帶寬可到480M??梢?jiàn),差分平衡傳輸技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)高帶寬信號(hào)的主要傳輸技術(shù)。

 

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