矩陣全稱(chēng)為矩陣切換器，是用來(lái)切換各種信號(hào)的輸入輸出。

　　矩陣的概念引用高數(shù)中的線性代數(shù)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(jié)構(gòu)，既每一路輸出都可與不同的輸入信號(hào)“短接”，每路輸出只能接通某一路輸入，但某一路輸入都可(同時(shí))接通不同的輸出。

　　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(shuō)，每一路輸出可“獨(dú)立”地在輸入中進(jìn)行選擇，而不必關(guān)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(shuō)，8選4是指有4個(gè)獨(dú)立的輸出，每個(gè)輸出可在8個(gè)輸入中任選，或者說(shuō)有4個(gè)獨(dú)立的8選1，只是8個(gè)輸入是相同的。經(jīng)常與此混淆的是分配的概念，比如8選1分4，是指在8個(gè)輸入中選擇出1個(gè)輸出，并將其分配成4個(gè)相同的輸出，雖然外觀上看有4個(gè)輸出，但這4個(gè)輸出是相同的，而不是獨(dú)立的。一般習(xí)慣中，將形成M×N的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為矩陣，而將M×1的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為切換器或選擇器，其實(shí)不過(guò)N=1而已，我們?cè)谟懻摃r(shí)都當(dāng)作矩陣對(duì)待。

　　矩陣切換器的功能是在多路信號(hào)輸入的情況下，可獨(dú)立地根據(jù)需要選擇多路(包括1路)信號(hào)進(jìn)行輸出，完成信號(hào)的選擇。

　　綜上所述，矩陣是用來(lái)切換各種信號(hào)的輸入輸出的一個(gè)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品。

分類(lèi)

　　1.如果是音頻信號(hào)格式(A)，就選擇音頻矩陣切換器。

　　2.如果是視頻信號(hào)格式(V)，就選擇視頻矩陣切換器。

　　3.如果是音視頻混合信號(hào)格式(AV)，就選擇音視頻矩陣切換器。

　　4.如果是計(jì)算機(jī)顯示信號(hào)格式(VGA)，就選擇VGA矩陣切換器或RGB矩陣切換器。

　　5.如果是高清設(shè)備信號(hào)，就選擇DVI或HDMI矩陣切換器。

　　6.如果是網(wǎng)絡(luò)數(shù)字頻信號(hào)，就要選擇網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣切換器。

　　7.如果是計(jì)算機(jī)顯示信號(hào)格式(VGA)和視頻信號(hào)格式(V)，就選擇混合矩陣切換器。

　　8.如果是分量視頻信號(hào)格式(PbPr)，就選擇分量視頻矩陣切換器。

　　ASD矩陣

　　ASD(Automatic Switching Distribution)矩陣也是矩陣的一種，全稱(chēng)為ASD矩陣切換器。矩陣切換器是將一路或多路視音頻信號(hào)分別傳輸給一個(gè)或者多個(gè)顯示設(shè)備。ASD矩陣可以自動(dòng)搜索信號(hào)切換分配，支持單路或多路自動(dòng)搜索信號(hào)，并具有多種控制模式選擇，屬于矩陣行業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于有多個(gè)顯示設(shè)備的視頻會(huì)議室、報(bào)告廳、多功能廳及指揮中心等場(chǎng)所。

　　ASD矩陣采用高可靠性的智能VGA處理芯片，設(shè)計(jì)中采用容錯(cuò)技術(shù)，并可以自我判斷故障點(diǎn)啟用備用電路，并采用了高抗干擾能力的通信接口電路，保證了信號(hào)和通信的可靠性，具有斷電現(xiàn)場(chǎng)切換記憶功能、LCD液晶屏顯示切換信息。在多路音視頻信號(hào)輸入的情況下，可獨(dú)立地根據(jù)需要選擇任意一路信號(hào)進(jìn)行視頻全部輸出，音頻單路輸出。ASD矩陣支持RS-232協(xié)議和IO口觸發(fā)控制，還具有單路和多路自動(dòng)搜索信號(hào)模式，既能由管理員統(tǒng)一控制也可以由與會(huì)人員自行控制，使現(xiàn)代化智能會(huì)議更加自由方便。

應(yīng)用

　　矩陣是監(jiān)控系統(tǒng)中的模擬設(shè)備，主要負(fù)責(zé)對(duì)前端視頻源與控制線的切換控制，舉個(gè)例子，如果你有70個(gè)攝像機(jī)，可是只有7臺(tái)監(jiān)視器，那么矩陣可以讓你的監(jiān)視器循環(huán)顯示出70個(gè)攝像機(jī)畫(huà)面輪巡功能。

　　VGA、AV、RGB、DVI、HDMI矩陣切換器， 可用于多路AV、VGA等信號(hào)輸入輸出交叉切換，RGB矩陣提供獨(dú)立的RGBHV分量輸入、輸出端子，每路分量信號(hào)單獨(dú)傳輸，單獨(dú)切換，使信號(hào)傳輸衰減降至最低，圖像信號(hào)能高保真輸出。RGB系列矩陣切換器，采用性能極高的處理芯，

　　號(hào)頻寬達(dá)350MHz，帶有斷電現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)、LCD液晶顯示，內(nèi)嵌智能控制及管理軟件，提供RS232通訊接口，可以與PC、遙控系統(tǒng)或各種遠(yuǎn)端控制設(shè)備配合使用。RGB系列矩陣提供連網(wǎng)接口，可以讓多臺(tái)RGB矩陣串聯(lián)使用，以擴(kuò)充多路端口。矩陣切換器主要應(yīng)用于廣播電視工程、多媒體會(huì)議廳、大屏幕顯示工程、電視教學(xué)、指揮控制中心等場(chǎng)合。

　　簡(jiǎn)短地說(shuō)，矩陣主機(jī)主要是配合電視墻使用，完成畫(huà)面切換的功能。但是常見(jiàn)的矩陣一般輸入(接攝像機(jī))是16的倍數(shù)，輸出(接監(jiān)視器)是4的倍數(shù);美國(guó)AD矩陣是視頻切換矩陣的鼻祖，業(yè)界第一臺(tái)視頻切換矩陣就出自AD，到目前為止，市場(chǎng)上的模擬視頻切換矩陣基本上還是參照AD矩陣的電路設(shè)計(jì)和架構(gòu)。

接口選擇

　　不同矩陣切換器的接口形式也不同，以視頻信號(hào)為例，常見(jiàn)的接口形式有：D-15型接口、BNC接口、RCA(蓮花頭)接口、DVI接口、S-VIDEO接口、RJ45接口等等。在工程應(yīng)用中，要根據(jù)切換信號(hào)的格式和實(shí)際的傳輸需要選擇具體的設(shè)備接口形式。例如：計(jì)算機(jī)視頻信號(hào)選擇D-15型接口;工業(yè)和軍工視頻信號(hào)要選擇BNC接口;家用娛樂(lè)和民品視頻設(shè)備用蓮花接口;計(jì)算機(jī)數(shù)字視頻用DVI接口;網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻用RJ45接口，HDMI用數(shù)字高清專(zhuān)用接口，等等。接口選擇要準(zhǔn)確，盡量不用轉(zhuǎn)接頭來(lái)轉(zhuǎn)換接口形式，造成不必要的信號(hào)損失，影響工程質(zhì)量。

規(guī)模選擇

　　在設(shè)計(jì)方案時(shí)，信號(hào)源的數(shù)量比較容易確定，看看有多少個(gè)信號(hào)源，矩陣的輸入數(shù)量規(guī)模就定下來(lái)了。例如：

　　音頻信號(hào)一般情況下輸入數(shù)量較多，如話筒和CD以及碟機(jī)的音頻等，音頻矩陣輸入的規(guī)模要略大于工程中實(shí)際音頻的輸入路數(shù)。

　　但考慮到功放和音響一般只有一套，最多在功放之前加一級(jí)調(diào)音臺(tái)進(jìn)行混音，有可能需要幾路信號(hào)，因此音頻矩陣的輸出規(guī)模不會(huì)很大。

　　在廣電和視訊會(huì)議傳輸系統(tǒng)，每路視頻一定會(huì)有音頻同步傳送。因此，音視頻信號(hào)輸入、輸出規(guī)模是一致的。

　　在音視頻工程中有時(shí)可能有幾臺(tái)顯示設(shè)備之間僅有分配關(guān)系，有些工程商采用小規(guī)模矩陣加分配器的方法。這種方法是因?yàn)楣こ躺滩涣私饩仃嚨男阅芩?或是出于經(jīng)濟(jì)利益的考慮)，因?yàn)榫仃嚠a(chǎn)品有信號(hào)分配功能，所以不必另加分配器。選擇規(guī)模大一些的矩陣，能簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜程度，提高圖像質(zhì)量，系統(tǒng)擴(kuò)展靈活，是對(duì)最終客戶(hù)負(fù)責(zé)的工程商所為。

　　總之，矩陣規(guī)模的選擇要大于實(shí)際的輸入輸出信號(hào)的數(shù)量，以備客戶(hù)將來(lái)擴(kuò)展維護(hù)使用。

電路原理

　　切換原理上就是選擇，選擇的方式有很多種，最簡(jiǎn)單的就是 將信號(hào)線直接接在一起，比如接線板，利用人工將輸出信號(hào)線跳接在輸入信號(hào)線上，也可完成選擇，或利用琴鍵開(kāi)關(guān)完成接通與斷開(kāi)，當(dāng)然這是人工操作的，機(jī)械的，不存在指標(biāo)等技術(shù)問(wèn)題，故不作為矩陣切換討論。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號(hào)之間的斷開(kāi)與聯(lián)接，也可完成信號(hào)的選擇，第三種方式是根據(jù)電路原理，利用芯片內(nèi)部電路的導(dǎo)通與關(guān)閉進(jìn)行接通與關(guān)斷，并可通過(guò)電平進(jìn)行控制完成信號(hào)的選擇。

　　繼電器方式與芯片方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。

　　繼電器方式：如果不考慮輸入匹配與輸出驅(qū)動(dòng)的電路部分的話，它與聯(lián)線方式一致，是靠物理接觸進(jìn)行接通與斷開(kāi)，從這個(gè)角度上講，是沒(méi)有什么指標(biāo)概念的(最多有接觸電阻和反應(yīng)時(shí)間)，因此技術(shù)指標(biāo)好且價(jià)格低廉，其缺點(diǎn)在于穩(wěn)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(wàn)次平均無(wú)故障操作且操作時(shí)有聲響，由于線路板走線原因，不能做的規(guī)模較大，顯得不夠高檔。

　　芯片方式：由于靠電路進(jìn)行接通與關(guān)斷，芯片本身存在技術(shù)指標(biāo)(在輸入匹配與輸出驅(qū)動(dòng)一樣的情況下)，因此要保障技術(shù)指標(biāo)，就要選擇專(zhuān)用的切換芯片，因此價(jià)格較高，但穩(wěn)定性好，可形成的矩陣規(guī)模較大。

　　矩陣切換應(yīng)保證的技術(shù)指標(biāo)

　　矩陣切換器根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，所要求的技術(shù)指標(biāo)也不同。以廣電行業(yè)為例，為保證終端的顯示質(zhì)量，廣電行業(yè)將整個(gè)信號(hào)傳輸過(guò)程，從攝像頭開(kāi)始到電視機(jī)為止，都進(jìn)行了技術(shù)指標(biāo)分配，對(duì)模擬矩陣切換和分配，所定的技術(shù)指標(biāo)如表：GB/T14236-93與本公司KT-128*32實(shí)例指標(biāo)：

指標(biāo)

　　國(guó)標(biāo)中日常用到最主要的指標(biāo)如下：

　　1)隨機(jī)信噪比：信號(hào)通過(guò)任何設(shè)備，都會(huì)因?yàn)?引入“噪聲”而使質(zhì)量變差，信噪比就是指信號(hào)與所產(chǎn)生的噪聲的比，該值越大，表示引入噪聲越小，在視頻信號(hào)時(shí)，(6MHZ以?xún)?nèi))信噪比要求至少達(dá)到65dB。

　　2)幅頻特性：信號(hào)通過(guò)設(shè)備時(shí)，各種頻率的信號(hào)會(huì)有不同的衰減，一般是頻率越高，衰減越大，對(duì)視頻信號(hào)而言，一般不用帶寬的概念(衰減3dB時(shí)的頻率)，而是采用在6MHZ的頻譜內(nèi)(視頻信號(hào)的頻譜都在6MHZ以?xún)?nèi))最大的衰減量，標(biāo)準(zhǔn)要求不超過(guò)0.2dB，如果考慮到音頻的調(diào)制，在8MHZ內(nèi)不超過(guò)0.5dB。

　　3) 路間串?dāng)_：多路信號(hào)在同一設(shè)備中，由于空間的輻射與電源的波動(dòng)，彼此之間會(huì)形成干擾，稱(chēng)為串?dāng)_。串?dāng)_不能大于-55dB。

要求

　　根據(jù)不同的應(yīng)用，對(duì)指標(biāo)的要求也不一樣。

　　1) 監(jiān)控行業(yè)：監(jiān)控行業(yè)中，由于信號(hào)只經(jīng)過(guò)攝像，傳輸(一般是基帶 傳輸)，控制與顯示，且顯示時(shí)對(duì)圖象的質(zhì)量要求相對(duì)較低，只要能看清，并不作轉(zhuǎn)播等工作，因此監(jiān)控行業(yè)對(duì)矩陣的要求是功能多(能帶云臺(tái)控制、報(bào)警等)、指標(biāo)低，此行業(yè)對(duì)矩陣的指標(biāo)無(wú)明確的強(qiáng)制要求。

　　2) 廣電和視頻會(huì)議，廣電不必多言，肯定是服從國(guó)標(biāo)，按廣播級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，值得一提的是視頻會(huì)議領(lǐng)域，視頻信號(hào)要經(jīng)傳輸，記錄和轉(zhuǎn)播，且受眾對(duì)圖象質(zhì)量也有較高要求，故應(yīng)選擇廣播級(jí)指標(biāo)，而不能簡(jiǎn)單地采用監(jiān)控類(lèi)產(chǎn)品。

　　3) VGA信號(hào)應(yīng)用，由于VGA信號(hào)帶寬較寬，而且是有五路信號(hào)(R、G、B、H、V)同時(shí)傳輸，因此要求各通道的指標(biāo)盡可能高(在6MHZ之內(nèi)應(yīng)滿(mǎn)足廣電的要求)，且必須保持一致，應(yīng)該按照廣播級(jí)對(duì)分量設(shè)備的技術(shù)要求。但由于VGA信號(hào)切換不象廣電中應(yīng)用得廣，牽扯到廣大的用戶(hù)，故現(xiàn)在也沒(méi)有強(qiáng)制的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。