DVI矩阵切换器及工程应用

    DVI信号的工程应用中有两大问题需要解决，因为信号源和显示设备都已具有DVI接口，因此，传输和切换就成为主要问题，现在主要讨论DVI的矩阵切换问题。

    DVI信号是最大码流1.65G（1600×1200×60时）的四路数字信号，在作矩阵切换时有许多与模拟矩阵不同的问题。如果是一般的DVI切换，可利用DVI的解/编码等芯片完成（甚至也有用继电器方式解决的，在实际使用中根本不可取，因为没有驱动能力，传输距离太短）。例如将DVI信号解码为并行数据，由于此时码流较低（最大为165MHZ），可利用通用数字电路进行切换，然后再编码。但由于走线结构问题，这种方式可形成的切换器较小，在2选1，4选1这种范围，再大时就很难完成了，因此要用到专用的高速芯片完成矩阵切换，如目前已有的3.3G的切换芯片就可构成8选8的DVI矩阵切换。

    相比之下，切换芯片本身倒不是矩阵切换器的主要问题，主要问题在于其间的技术工艺问题，最典型的问题是驱动能力和走线工艺。

    DVI信号正常的传输距离在7米左右，作为矩阵切换器的输入/输出端口，因为不知道信号是从多远处“走”来的，还“剩”多少驱动能力，而切换器本身要有接插件和内部走线（接插件对驱动能力的损失比我们预想的大很多），工程中不可能去冒险只利用原信号的驱动能力，因此会在输入端口先进行Repeater，完成切换器与路程的“隔离”，形成“一个标准长度”。同理在输出端口上也不敢不作驱动处理，否则输出的线路有可能（极有可能）达不到“一个标准长度”（实验结果是最多能保留一半），这样矩阵对外部条件要求得太高，工程中无法应用。这种“隔离”的作法相当于加了16套Repeater，成本有较大增加，并在内部的联接和走线方面带来许多技术问题。将输入和输出端口完全隔离的作法也有其配备灵活的好处。实际工程中，如果事先能考虑到走线的距离和信号接口，就可利用输入，输出接口板替换的方式，完成多种功能组合。例如输入接口板可以是简单的Repeater；也可以是光纤接收器，直接从光纤中得到DVI信号；也可以是电缆均衡器(Cable Equalizer)完成长线接收；也可以是VGA转DVI的转换器，可将少量的VGA信号转换为DVI信号，形成全数字系统。也在考虑将Video和Audio信号进行数字转换的接口板，完成下面要谈到的多媒体数字矩阵的功能。输出口亦然，简单的Repeater完成“一个标准长度”的输出；光纤发射器，将DVI信号直接转换为光信号进入光纤传输系统；也可将DVI转换为VGA信号，完成某些特殊应用；也可输出模拟或数字的Video、Audio信号。组合应用非常灵活。

    目前所应用的是一块34×34，3.3G码流的数字切换芯片，按DVI信号4组为一路计算，可形成8×8的DVI矩阵（实际上输入和输出各富余2路），如果DVI信号没有那么多，例如只有5×4的DVI信号，那么输入，输出端口只占用了20×16，有14×18的富余，而这些富余通道完全可构成，比如8×8或8×16的数字视频，数字音频的矩阵。因为芯片关心的只是不超过3.3G码流的数字流，无所谓DVI或视频或音频信号。随着数字应用的发展，数字视频（SDI、D1、MPEG2、MPEG4等）和数字音频有了很多应用，在将来HDMI（1.95G）或HDCP标准完成及应用开始之后，本款DVI的矩阵配合HDMI接口板，完全可适用与HDMI的矩阵切换，因为实际上，该矩阵是一款高速数字矩阵。在目前看，本款DVI矩阵配合各种不同的输入，输出接口板，就可形成一款多媒体数字矩阵，配合灵活的控制介面，本矩阵将是一款现场可编程（现场决定DVI，数字视频，数字音频的入/出路数）的多功能媒体矩阵，其带来的好处是不言而喻的。

    工程应用举例，系统框图如下：

    会议室距机房的距离在120—200米左右不等，考虑到电磁环境很差，又要保证图像质量（最大分辨率1280×1024）因此干线传输利用光纤传输系统，即可保证图像质量又可解决电磁环境问题。

    每个会议室中，考虑到计算机距投影机在20米左右，因此在投影机一端（后端）使用 Cable Equalizer  保证传输距离，专门改制一台DVI的2选1与1分2合成的切换器完成本地信号与回传信号的切换，并保证信号上行。本地其它信号如笔记本等VGA信号，利用投影机的VGA通道直接显示，不走数字系统，因为距离很短，质量可以保证，成本也低。

    主控机房中，利用光接收器将上行的信号解调成DVI信号，接入矩阵，矩阵输出下行的DVI信号直接经光纤传输系统下行，其中有些信号需要保留，可将DVI信号直接送到媒体存储器当中。本系统中视频利用模拟方式，未进入数字系统。

    成本分析（仅是估算）：

    1.光纤传输与电缆传输
    光纤3-4元/米，收/发器一对1万元
    电缆25元/米，长线驱动器4000元
    按150米计算分别为10600元和8000元左右，价格可比

    2 矩阵切换
    模拟方式2.5万元左右，数字方式7.5万元左右，明显高出，但考虑到存储等格式转换，相差没有那么大。

    3 本地系统
    DVI 2选1+1分2，在4000元左右
    Cable Equalizer 在3000元左右，考虑到电缆，应在7500元左右
    模拟方式，电缆和分配器及切换器，应在4000元左右

    由此看来，目前的数字应用方案较之模拟方案，成本要高，主要是在矩阵切换方面（目前专用芯片价格太高，只能等其降价，同时接口板的成本也较高），但得到的好处是所有投影机的质量与笔记本的质量相同，充分发挥了投影机的品质且成功解决了长距离传输和电磁环境问题，性价比方面有其自有特点。因此在考虑工程方案时，可考虑数字和模拟两套方案，甲方要求质量很高或有其它特殊情况，如距离很长或电磁环境不好，经费方面不是过于紧张，可建议采用数字方案（数字的，光纤传输的方案在技术领先性上应无可挑剔，图象质量也确实漂亮）。

    现在投影机的指标越来越高，但实际上到达投影机的信号源质量很难保证，造成高端显示设备的浪费，以1280×1024×60为例，像素时钟为108MHZ，按照奈奎斯持采样原理，折合模拟带宽在150MHZ左右，如果以电缆方式传输100米，即使配合较好的长线驱动器，所能保障带宽极限在150MHZ左右，显示设备端的信号带宽不会超过100MHZ（不信可以测量一下），对高端显示设备而言是极大的浪费。