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各种视频信号格式及端子介绍本刊读者都是有一定电子基础的，视频信号是我们接触最多的显示信号，但您并不一定对各种视频信号有所了解。因为国内用到的视频信号格式和端子非常有限，一般就是复合视频和S端子，稍高级一些的就是色差及VGA。对于那些经常接触国外电器和二手设备的朋友，就会遇到各种希奇古怪的信号端子，我们也经常接到读者这方面的提问。请读者注意：我们这里所说的视频信号并不是严格意义上的带宽只有5MHz的视频信号，而是泛指能作为输入输出的显示信号。本文试图把常用视频信号做一简单叙述，有不全和不对的地方请读者朋友指出。一、各种视频信号图1复合视频信号（Video）复合视频信号是我们日常生活中最为常见的视频信号，它在一个传输信号中包含了亮度、色度和同步信号。 由于彩色编码的不同，复合视频又有PAL、NTSV、SECAM制式之分。复合视频信号本身的带宽只有5MHz（NTSC制式带宽仅4.5MHz），中间又加了彩色副载波信号（NTSC制为3.58MHz，PAL和SECAM制为4.43MHz），正好落在亮度信号带宽之内，占去了一部分亮度信号，又造成亮度和色度的相互干扰，使得复合视频成为最差的视频信号。复合视频信号一般用RCA插头连接，就是通常说的莲花插头，见图1。欧洲也用SCART接口，老式的视频设备也有用BNC插头连接。图2S视频信号（S-Video）S视频信号俗称S端子信号，它同时传送两路信号：亮度信号Y和色度信号C。由于将亮度和色度分离，所以图象质量优于复合视频信号，色度对亮度的串扰现象也消失。由于S视频信号亮度带宽没有改变，色度信号仍须解调，所以其图象质量的提高是有限的，但肯定解决了亮色串扰，消除图象的爬行现象。S端子用四芯插头，见图2。欧洲也用SCART插头，老式的视频设备也有用两个BNC插头连接，计算机显卡也有用七芯插头，其外形与S端子一样，只是又包含了复合视频信号。隔行色差信号（Y、Cr、Cb）图3色差信号也叫分量信号（Component Video），同时传送三路信号：Y是亮度信号，只包含黑白图象信息；Cr是R-Y信号，即红色信号与亮度信号的差；Cb是B-Y信号，即蓝色信号与亮度信号的差。色差信号实际也是亮色分离信号，与S端子不同的是色度信号不用解调，之所以用R-Y和B-Y是要避免传输G绿信号，因为G信号占据色度信号的59%，不利于数据压缩，用R-Y和B-Y通过矩阵运算同样可以得到G信号。由于VCD和DVD用的MPEG1和MPEG2数字压缩信号就是用色差信号编码的，所以色差信号图象质量大大提高，完全优于S视频信号。色差信号用RCA插头，用绿、红、蓝标识，绿代表Y信号，见图3。逐行色差信号（Y、Pr、Pb）逐行色差信号含义与逐行色差信号相同，只是对应的是逐行扫描信号，包含在Y里的行同步信号频率为31KHz，而前述的几种视频信号行频只有15KHz。逐行色差信号须配具有逐行显示功能的设备，图象质量高于隔行色差信号，主要表现在图象更稳定。逐行色差所用端子与隔行色差相同，只是C换成P。RGB信号我们知道图象中的各种色彩都是由R、G、B三基色组成，显象管电子枪是R、G、B三枪组成，投影机三片液晶板也是R、G、B三色。R、G、B三路信号中，行、场的同步信号加在G信号中，RGB信号的带宽可以到几十兆，只要显示设备能兼容。所以RGB信号又优于色差信号，是最好最直接的显示信号。RGB信号同样也分为逐行和隔行，逐行信号要优于隔行信号。RGB信号所用端子为RCA插头，欧洲用SCART插头，老式设备用BNC插头。RGB+S信号此信号就是在前述的RGB信号基础上，把加在G信号中的同步信号拿出来，再加一个复合同步信号，共四路信号传输。复合同步信号中包含了水平同步和垂直同步信号。此信号在老式设备中用的较多，一般用BNC插头。RGB+Hs、Vs信号这个信号是在上述信号基础上把复合同步信号分成水平同步信号和垂直同步信号，在老式三枪投影机用的较多，一般用BNC插头。现在17寸以上的高端显示器也此输入端子。电脑显示用的15针D型VGA插座，就是这5根线起作用。老式的EGA和CGA显示器行频只有15KHz，用的是9针D型接口。现代视听设备逐行扫描的RGB+Hs、Vs信号是以VGA端子输出的，是视频信号的最高级，与电脑640480分辨率是兼容的。二、各种视频信号接口及定义SCART端子定义SCART接口见图4。不同信号有不同的定义，有的设备虽然只有一个SCART口，但通过菜单设置可以定义不同的功能。表1、2、3分别表示SCART口做复合视频、S视频、RGB信号的定义。四针和七针S端子定义四针接口比较常见，七针接口常用在显卡上，见图5和表4。VGA接口定义15针VGA接口及定义见图6及表5，9针EGA、CGA接口及定义见图7及表6。8针多功能接口这种接口多用在SONY老式投影设备上。其接口及定义见图8和表7。10针多功能接口这种接口一般用在老式JVC摄象机上。其接口及定义见图9和表8。常见视频信号传输特性及转换1. 分量视频(Component Signal)摄像机的光学系统将景像的光束分解为三种基本的彩色：红色、绿色和蓝色。感光器材再把三种单色图像转换成分离的电信号。为了识别图像的左边沿和顶部，电信号中附加有同步信息。显示终端与摄像机的同步信息可以附加在绿色通道上，有时也附加在所有的三个通道，甚至另作为一个或两个独立的通道进行传输，下面是几种常见的同步信号附加模式和表示方法： RGsB：同步信号附加在绿色通道，三根75同轴电缆传输。 -RsGsBs：同步信号附加在红、绿、蓝三个通道，三根75同轴电缆传输。 -RGBS：同步信号作为一个独立通道，四根75同轴电缆传输。 RGBHV：同步信号作为行、场二个独立通道，五根75同轴电缆传输。 RGB分量视频可以产生从摄像机到显示终端的高质量图像，但传输这样的信号至少需要三个独立通道分别处理，使信号具有相同的增益、直流偏置、时间延迟和频率响应，分量视频的传输特性如下： 传输介质：3-5根带屏蔽的同轴电缆- 传输阻抗：75 常用接头：3-5BNC接头 接线标准：红色=红基色(R)信号线，绿色=绿基色(G)信号线，蓝色=蓝基色(B)信号线，黑色=行同步(H)信号线，黄色=场同步(V)信号线，公共地屏蔽网线(见附图VP-03) 2. 复合视频(Composite-Video)由于分量视频信号各个通道间的增益不等或直流偏置的误差，会使终端显示的彩色产生细微的变化。同时，可能由于多条传输电缆的长度误差或者采用了不同的传输路径，这将会使彩色信号产生定时偏离，导致图像边缘模糊不清，严重时甚至出现多个分离的图像。插入NTSC或PAL编解码器使视频信号易于处理而且是沿单线传输，这就是复合视频。复合视频格式是折中解决长距离传输的方式，色度和亮度共享4.2MHz(NTSC)或5.0-5.5MHz(PAL)的频率带宽，互相之间有比较大的串扰，所以还是要考虑频率响应和定时问题，应当避免使用多级编解码器，复合视频的传输特性如下： 传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆 传输阻抗：75 常用接头：BNC接头、莲花(RCA)接头 接线标准：插针=同轴信号线，外壳公共地屏蔽网线(见附图VP-01) 3. 色差信号(Y,R-Y,B-Y)对视频信号进行处理而传输图像时，RGB分量视频的方式并不是带宽利用率最高的方法，原因是三个分量信号均需要相同的带宽。人类视觉对亮度细节变化的感受比彩色的变化更加灵敏，因此我们可以将整个带宽用于亮度信息，把剩余可用带宽用于色差信息，以提高信号的带宽利用率。将视频信号分量处理为亮度和色差信号，可以减少应当传输的信息量。用一个全带宽亮度通道(Y)表示视频信号的亮度细节，两个色差通道(R-Y和B-Y)的带宽限制在亮度带宽的大约一半，仍可提供足够的彩色信息。采用这种方法，可以通过简单的线性矩阵实现RGB与Y,R-Y,B-Y的转换。色差通道的带宽限制在线性矩阵之后实现，将色差信号恢复为RGB分量视频显示时，亮度细节按全带宽得以恢复，而彩色细节会限制在可以接受的范围内。色差信号也有多种不同的格式，有着不同的应用范围，在普遍使用的复合PAL、SECAM和NTSC制式中，编码系数是各不相同的，见下表：4. 数字视频(SDI)数字视频也有多种不同的格式，而且应用在不同的范围，这里指的是“串行数字视频”(Signal-Digital Interface)，一般简写为SDI接口。伽马校正后RGB信号在线性矩阵中变换为一个亮度分量Y和两个色度Pb、Pr。由于人眼视觉对亮度细节变化的感受比彩色的变化更加灵敏，因此亮度信号Y以较高的带宽(SDTV为5.5MHz)通过传输系统。亮度信号经过低通滤波后抽样频率为13.5MHz，在A/D转换器中产生了10 bit的13.5MB/s码流；两路色度信号经过同样的过程后，在A/D转换器中产生了两路10 bit的6.75MB/s码流，三个视频通道经复用形成27MB/s的10 bit并行数据码流(Y,Cb,Cr)。27MB/s的10 bit并行数据码流送到移位寄存器(串化器)，加入时钟和加扰，按照电视规范形成了270Mb/s的串行数据码流(SDI)。5. 视频格式的转换视频的不同格式决定了信号在亮度、色度、对比度、锐度、清晰度、最高分辨率等各个方面的表现。从上述对各种视频格式的分析可以知道，视频高清晰度质量的级别大致可以进行如右的排序(由高往低)：其中，目前最高级别的当选DVI数字视频信号，但存在只能短距离传输的缺点(有效距离约5米)，SDI数字视频具备可以编辑和更长距离传输的优点，RGBHV与VGA其实属于统一档次的信号，只是由于信号的组成分量不同而有两种称呼，S-Video比起Video(复合视频的简称)在亮度利用率上有明显的提升，并有效消除了色彩蠕动现象，射频格式是最低级的信号，仅在监控和公共电视的范围应用。工程应用中经常会面临很多信号格式的转换过程，这些不同格式的信号转换需要遵循那些规则？最终会产生什么效果的影响？一般认为：低级别格式向高级别格式转换有比较明显的质量提升，比如早期的倍频扫描器或四倍频扫描器，还有目前流行的智能视频调节器，都是Video-RGBHV(复合视频-分量视频)的转换处理，对于提高信号的质量有很明显的改善。因为这些产品均使用了多比特数字技术，确保信号质量(清晰度、亮度、信噪比)可以进行高度还原。DVI数字视频通常会转换成SDI或RGBHV，转换后原始信号的清晰度有所损失，但使DVI信号实现了长距离传输；VGA信号转换成RGBHV实际效果并没有得到提升，因为二者同等级别，但解决了VGA信号的同步通用匹配问题，而且能够进行更长距离的传输。高级别格式向低级别格式(比如VGA转Video)转换的过程，无论对原始信号的任何方面，包括亮度、色度、色彩、对比度、锐度、清晰度、最高分辨率都会造成严重的损失，这种转换没有任何的意义，但早期具备一定的使用价值，比如：把电脑的VGA信号转换成Video进行磁带录像、电视机电视墙显示，或者在视像会议中用于“抓图”传输。6. 高级别向低级别视频格式的转换缺点6.1. 固有的扫描抖动标准视频信号由一组扫描线组成，并不是所有这些线都可见。在NTSC制式中，可见的线有483条，而在PAL和SECAM制式中有576条。线数少的电视视频图像，在显示非常小的文字或其它复杂的细节方面受到限制。相比之下，计算机显示设备的扫描线数可从低分辨率(480条) 到高分辩率(1280条)。现在，许多新的计算机显示卡可让用户在几种不同显示分辨率中选择。显然分辨率越高，文字与图像的细节就显象得越完美。电视信号是隔行扫描的，意味着每一屏 “画面”实际上是由两个半帧构成的，即两个分别由奇数线与偶数线组成的场。首先奇数线被扫描，然后消隐，接着偶数线被扫描在原奇数线之间。依次显示又隐去的奇数场和偶数场使具有一定形状的图像易产生明显的抖动，特别是那些细的水平线。如图：左图：第一场(奇数线帧)奇数线按从上到下、从左至右扫描右图：第二场(偶数线帧)偶数线在奇数线之间的位置上，从上到下、从左到右扫描相反，计算机信号的产生使用的是非隔行扫描的信号，也称为“逐行扫描”方式。所有扫描线以从上到下，从左到右的顺序一次扫完，不分奇偶帧。这样就消除了电视系统中由于隔行扫描而带来的图像抖动问题。6.2. 信号格式兼容性NTSC、PAL和SECAM是几种常见的标准电视视频信号格式，它们规定了显示图像的线数、色彩信息的定义和扫描线的速度(即刷新频率)。另外还有许多与这些格式不同的格式，如：复合视频、S-Video和D1(数字)视频，但是所有这些格式都有很多共同点。例如：它们都是隔行扫描的，扫描线数为483(NTSC)或576 (PAL和SECAM)，都有固定不变的刷新频率。NTSC制的两个隔行的场组成一帧，每秒钟出现30次(30Hz)，对PAL和SECAM制式来说，每秒钟出现25次(25Hz)。与电视视频不同，计算机视频信号并没有一个必须遵守的单一标准，可选择的分辨率与刷新频率范围很广，刷新频率一般在60Hz到85Hz之间。尽管计算机不采用隔行扫描的方式显示图像，但一些显卡提供了隔行扫描显示的功能。任意情况下，计算机视频信号向监视器传递色度与亮度信息的方式是相同的，所有VGA、SVGA和Mac计算机的视频格式都将红、绿、蓝信息作为单独的信号(分量)进行传递。因此，这使计算机可以显示很宽的颜色范围而不失真，而最一般的电视视频格式是将红、绿、蓝信息组合为一个单独信号(色度)向监视器传递。高级别格式向低级别格式转换的过程一般通过扫描转换器实现。这种技术观念听起来很简单，就算使人认同了设计的理念，在技术上还是有很多需要考虑的因素： 扫描转换器的计算机输入兼容性 兼容计算机的最高分辨率是多少 是否需要“同步锁相” 扫描转换器的彩色抽样率 扫描转换器的编码器的质量如何 输出何种格式的视频信号 有无内置的测试图案 熟悉计算机分辨率的人都知道视频线数不符合标准的分辨率。因此将上述信号输入到投影机或显示设备时会带来不兼容的问题，表现为： 画面像素点缺损，大部分细节无法重现 图像被拉伸或扭曲，仅仅能重现信息的轮郭 投影机或显示设备对输入图像进行强制兼容处理，这种附加的处理经常会使图像质量下降(人为因素，类似梯型校正功能)。 另一个局限是由扫描转换器产生的垂直刷新频率，由扫描转换器输出信号的垂直刷新频率最高为60Hz或50Hz，具体取决于输出信号是NTSC还是PAL/SECAM制式，而许多投影机都可以输入和显示更高的刷新频率，提供一个较好的图像质量。而当使用扫描转换器时，会使投影机在较低的刷新频率下所显示的图像受到限制。6.3. 损失投影机的固有分辨率LCD和DLP投影机或PDP显示设备是经常与扫描转换器或者视频调节器连用的设备，这些设备都用像素来显示图像，所有象素点的数目被称作固有分辨率。尽管许多投影机可以显示那些分辨率低于固有分辨率的图像，但在固有分辨率下所显示的图像的质量最高。比如：固有分辨率为1024768的投影机可以显示分辨率为800600的画面，但其效果没有显示分辨率为 1024768的图像好，因为分辨率为1024768图像中的每一个点都对应于固有分辨率为1024768的投影机的每一个像素点，使颜色的显示非常清晰，没有象显示分辨率为800600的图像那样需要进行颜色补偿而造成图像清晰度下降。什么是XGA,SXGA,UXGA,UWXGA,WXGA？通常区分这几种名词的重要技术指标是液晶屏（TFT LCD)的分辨率. 一般分辨率为1024x768或800x600的液晶屏被称为XGA, 分辨率为1400x1050的液晶屏被称为SXGA, 分辨率为1600x1200的液晶屏被称为UXGA, 分辨率为1024x480或1280x600的液晶屏被称为UWXGA（例如SONY 的C1系列), 分辨率为1024x512的液晶屏被称为WXGA 。= TFT是英文Thin Film Transistor的缩写，中文意思是薄膜晶体管。 VGA、SVGA、XGA、SXGA、UXGA是对就不同的分辨率的叫法，具体如下： VGA 640 x 480 SVGA 800 x 600 XGA 1024 x 768 SXGA 1280 x 1024 1400 x 1050 UXGA 1600 x 1200 =标准规格：规格 分辨率 尺寸XGA 1024768 15.1、14.1、13.3、12.1、11.3、10.4TFT/SVGA 800600 12.1 SXGA+（SXGA) 14001050 15、14.1 UXGA 16001200 15IBM A22P显示屏 不标准规格：UWXGA 1024480 8.9 SONY C1系列 WXGA 1024512 8.8FUJITSU P1000 . 1152768 15.2Apple PowerBook G4 注： 投影机的分辨率，可分为VGA、SVGA、XGA、SXGA和UXGA。 投影机的分辨率是与所连接的电脑密不可分的。电脑分辨率大致有以下几种标准： VGA（640480） SVGA（800600） XGA（1024768） SXGA（12801024） UXGA（16001200） QXGA（20481536） 常见音视频信号的类型和接线1. 复合视频(Composite-Video) 传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆- 传输阻抗：75 常用接头：BNC接头、莲花(RCA)接头 接线标准：插针=同轴信号线，外壳公共地屏蔽网线(下图所示) 2. 超级视频(Super-Video) 传输介质：两根带屏蔽的同轴电缆- 传输阻抗：75 常用接头：2BNC接头、14针微型接头 接线标准：3脚插针=亮度(Y)信号线，4脚插针=色度(C)信号线1脚、2脚公共地屏蔽网线(下图所示) 3. 模拟分量视频(RGBHV Video) 传输介质：3-5根带屏蔽的同轴电缆 传输阻抗：75- 常用接头：3-5BNC接头 接线标准：红色=红基色(R)信号线，绿色=绿基色(G)信号线，蓝色=蓝基色(B)信号线，黑色=行同步(H)信号线，黄色=场同步(V)信号线，公共地屏蔽网线(下图所示)4. VGA视频(Video Graphics Array) 传输介质：11根带屏蔽的同轴电缆 传输阻抗：75 常用接头：15针HD型接头- 接线标准：1脚=红基色，2脚=绿基色，3脚=蓝基色，6脚=红色地，7脚=绿色地，8脚=蓝色地，13脚=行同步，14脚=场同步，5脚=自测试，10脚=数字地，4、11、12、15脚=地址码(下图所示) 5. 工作站视频(IBM PowerPC/Sun Color) 传输介质：11根带屏蔽的同轴电缆- 传输阻抗：75 常用接头：13W3接头 接线标准：A1脚=红基色，A2脚=绿基色，A3脚=蓝基色，5脚=行同步，9脚=场同步，3脚=自测试，4、10脚=数字地，1、2、6、7脚=地址码(下图所示) 6. 数字串行视频(Signal-Digital Interface) 传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆 传输阻抗：75 常用接头：BNC接头 接线标准：插针=同轴信号线，外壳数字地屏蔽网线 7. 非平衡模拟音频(UnBalance Audio) 传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆 传输阻抗：高低阻 常用接头：直型(TRS)接头、莲花(RCA)接头 接线标准：插针=同轴信号线，外壳公共地屏蔽网线(下图所示) 8. 平衡式模拟音频(Analog Balance Audio) 传输介质：带屏蔽的双绞电缆 传输阻抗：600或高低阻 常用接头：直型(TRS)接头、卡龙(XLR)接头 接线标准：直插：插针=信号+，中环=信号，外壳公共地屏蔽网线卡龙：2脚=信号+，3脚=信号，1脚公共地=屏蔽网线(下图所示)9. 非平衡数字音频(Digital Unbalance Audio) 传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆或光纤 传输阻抗：75- 常用接头：BNC接头 接线标准：插针=同轴信号线，外壳数字地屏蔽网线 10. 平衡式数字音频(Digital Balance Audio) 传输介质：带屏蔽的双绞电缆 传输阻抗：110 常用接头：卡龙(XLR)接头 11. 其他数字音频格式SDIF-2 SONY Digital Interface三根同轴电缆，双通道、立体声 BNCSDIF-24 SONY Digital Interface多股绞合电缆，24通道、立体声D25Y1Y2 YAMAHA八芯绞合电缆 8-pin DINAES/EBU 音频工程师协会/欧洲广播联盟带屏蔽的双绞电缆，双通道、立体声 XLRTOSLINK TOSHIBA Optical Link单根光纤，多通道、立体声 光纤连接头 TEAC DTRS多股绞合电缆，8通道、立体声D25ADAT ALESIE一对光纤，8通道、立体声光纤连接头 屏幕的种类投影屏幕的重要参数和屏幕的技术以及种类之间相互渗透、相互促进、相互又独具风格，所以，我们下面将沿着技术的脉络对屏幕的种类方面做以介绍。 投影屏幕按照投影方式主要分为：正投屏幕、背投屏幕； 投影屏幕按照屏幕材料的材质分为：硬质屏幕和软质屏幕； 屏幕按照不用的应用方式分为：电动、手动、框架、嵌墙、支架； 屏幕按照表面不同分为：菲涅尔光学屏幕、漫反射光学屏幕； 等等，总之，不同的应用都可以进行不同的分类，我们就不再一一冗述。如图示，应用方式/材质一目了然：屏幕的通用技术：屏幕的技术关键是屏幕表面的材料解决光线的散射（ Scatter ）、反射（ Reflect） 、和折射（Refract） ，正确的解决和提高相应的三项参数，是屏幕技术的主题。下面将从正投屏幕、背投屏幕两大类进行屏幕技术和种类的说明。1 软质屏幕技术和种类 不论是何种应用方式，正投软质屏幕其主要技术都是在一种不透光的布料上表面进行各种不同材料的喷涂技术，而表面材料中应用了不同的光学材料，光学材料中光学因子（国内通俗的讲为玻珠）的多少和质量好坏，决定了屏幕的视角和表面增益以及其他重要参数。下图1.3.1a/b，反映了理想状态下玻珠对投影光线优化作用。表面喷涂光学因子的稳定性和均匀性，影响着屏幕画面的质量。 背投软质屏幕的材料为PVC，同样需要处理屏幕表面材料和屏幕材料，投影光线从后面照射到屏幕并成像。屏幕表面的光学因子对投影光学进行优化，提高图像质量，光学因子多少和分布，决定了屏幕的增益、视角和分辨率。屏幕表面光学因子和其他色素，可以对投影画面的色彩饱和度和画面进行优化。2 硬质屏幕的种类和技术硬质屏幕主要为漫反射光学硬幕和菲涅尔透镜光学屏幕。2.1 漫反射屏幕漫反射屏幕的技术起源比较早，但是，前期发展比较慢，近几年随着应用范围加大，发展迅速，主要特点是：视角大、增益低、对环境光摄影能力比较强，应用范围广阔。 1. 漫反射屏幕的技术之一是直接对亚克力表面进行处理制作而成。图1示， 屏幕视角和清晰度都不理想，太阳效应也比较严重。主要为国内生产厂家的制造方式。 2. 漫反射屏幕的技术之二是用亚克力、玻璃等透明体材料作为基底， 在其表面粘贴背投软质屏幕制作而成。图2示，该种技术已经成熟应用在各种行业，上下左右视角都是180度，无太阳效应，同时屏幕的尺寸比较大。 2.2 菲涅尔透镜光学屏幕菲涅尔光学透镜屏幕就是在屏幕的前后表面都具有纹路，对着投影机的表面具有同心圆的菲涅尔透镜纹路，对着观众的表面具有双凸（柱状）透镜的竖条纹路，两边不同的纹路对投影机的光学进行优化，从而大大增加了屏幕的增益，但是，屏幕的垂直视角受到了严重的影响。目前国际方面著名的制造厂家主要有：美国STEWART屏幕公司（制造地：美国）、大日本印刷公司（DNP）（制造地：丹麦），丹麦SVS屏幕公司（制造地：丹麦）。菲涅尔光学透镜屏幕根据菲涅尔透镜槽距角度的不同，每款屏幕都具有不同的焦距，以便满足不同镜头投影机的需要。菲涅尔光学透镜屏幕的原理如上图示。菲涅尔光学屏幕的特性和屏幕的双凸透镜节距、菲涅尔透镜槽距等有着密切的关系。目前屏幕的菲涅尔槽距主要为0.1-0.5毫米不等，凸透镜节距主要为0.2-0.8毫米，每一个厂家根据屏幕尺寸大小都有明确的指标。菲涅尔屏幕的增益较大，从2.012不等，可以根据不同的使用环境选择。同时，因为屏幕表面的透镜槽距较小，各个厂家材料使用和工艺加工不同，导致屏幕表面硬度不一致，将直接影响屏幕的使用和维护。2.3 其它背投屏幕还有一些背投屏幕因为使用在不同的场合，通过不同的技术加工而成，如：Holo屏幕等应用于橱窗展示。另外，一些专门应用在背投箱体的短焦距双层屏幕，而从原理上而言，要使用短焦广角镜头的屏幕要完全克服太阳效应，较好的办法是将菲涅尔屏幕对贴后，其效果最好。同时，有一些公司生产的超短焦投影屏幕是在双层的屏幕中间增加一些黑玻珠（色素），提高抗环境光能力，应用于一些超短焦的广角镜头投影机。 我国电缆的统一型号编制方法以及代号含义我国电缆的统一型号编制方法以及代号含义。同轴电缆的命名通常由4部分组成： 第一部分用英文字母，分别代表电缆的代号、芯线绝缘材料、护套材料和派生特性 第二、三、四部分均用数字表示，分别代表电缆的特性阻抗（）、芯线绝缘外径（mm）和结构序号 例如“SYV-75-7-1”的含义是：该电缆为同轴射频电缆，芯线绝缘材料为聚乙烯，护套材料为聚氯乙烯，电缆的特性阻抗为75，芯线绝缘外径为7mm，结构序号为1同轴电缆的主体是由内、外两导体构成的，对于导体中流动的电流存在着电阻与电感，对导体间的电压存在着电导与电容，这些特性是沿线路分布的，称为分布常数，若单位长度的电阻、电感、电导、电容分别以R、L、G、C表示。 S同轴射频 T铜 Y聚乙烯 V聚氯乙烯 P屏蔽 SE对称射频 L铝 W稳定聚乙烯 Y聚乙烯 Z综合 SJ弹力射频 F氟塑料 C自承式 SG高压射频 X橡皮 B玻璃丝编织 SZ延迟射频 I聚乙烯空气绝缘 H橡套 ST特性射频 D稳定聚乙烯空气绝缘 M棉纱编织 SS电视电缆 YK聚乙烯纵孔 VV聚氯乙烯双护套 YD发泡式聚乙烯 LY铝管聚乙烯双护套 IZ竹管式 YY聚乙烯双护套系统集成工程中常见问题分析目前系统集成工程中，尤其是VGA信号远距离传输是工程中较为常见的问题，所谓传输系统是指从计算机出口到显示部分入口之间的所有环节，包括分配器、矩阵、电缆及图形控制器等等，由于信号传输距离较远，传输系统的参数及周围电磁环境对信号质量产生的影响不容忽视，常见到的现象表现为：图像模糊、变暗，拖尾和重影，以及图像显示不稳定（如：跳动或黑屏等）等以上现象产生的原因不同，解决的方法不同。我们将其分为四大类：1. 由于传输系统的幅频特性及群延时特性造成的图像模糊、变暗、拖尾； 2. 由于设备产生自激或环境电磁干扰产生的高频干扰； 3. 由于系统电源地线处理不当造成的低频干扰； 4. 由于设备或传输系统或接插件等阻抗不匹配而引起的重影反射及显示不稳定。 本文先对模糊拖尾现象做出原理分析并提供一些解决方案，其他几种情况将在今后加以论述。造成模糊拖尾和变暗现象的原因从原理上可分为两部分，一是信号在传输过程中的幅频特性既带宽不够而引起的模糊和变暗；二是传输过程中的群延时特性造成的拖尾现象。幅频特性，简言之就是不同频率分量与幅度衰减之间的关系，以1024x768分辨率为例，一般认为其带宽在90）120MHz之间，所以我们关心100米100MHz的衰减情况。就矩阵切换器和分配器而言，本身均带有一定的提升和驱动能力，满足信号传输不是问题，但考虑到接插件的损耗，此部分的提升和驱动能力在传输系统设计和分析时不予考虑。目前造成模糊、变暗、拖尾现象的问题主要集中在传输的电缆上，因为传输中使用的电缆，就幅频特性而言，其衰减呈反对数型。（如图1-1中A曲线）即频率越高衰减越大，具体指标祥见下表-SYV-75-2SYV-75-3SYV-75-5-1LG-RG59/51MHZ/100米-3dB-2.2dB-1.2dB-1dB100MHZ/100米-22dB-15dB-10dB-8Db200MHZ/100米-38dB-24dB-15dB-12dB外径尺寸-15mm22mm18mm由于各频率分变量的衰减，所以造成图像变暗（亮度不够）和模糊，为改善该种情况，应使传输设备的特性曲线呈对数型，如图1-1中的B曲线。但在电路实践中不可能达到这种理想状态，一般呈抛物线型如图1-1中的C曲线。合成的结果呈如图1-1中的D曲线。我们一般关心合成后的整形带宽，可保证线路传输带宽为80）120MHz，能够明显地改善变暗、模糊等情况，确保其高频分量的传输与显示。也有一些其它品牌的驱动器，由于设计及各种原因，其带宽较窄，在30）50 MHz左右，这样虽有提升改善，但并未解决根本问题。群延时特性（Group Delay）是指：信号传输过程中，由于分布参数的存在，传输系统的特性参数不是纯阻的，而是由电阻、电容、电感组成的网络，因此不同的频率分量在同一介质传输时，到达的时间不同或有相位差，具体数学模型及分析这里不作详细论述，就其产生的实际结果而言。这种群延时特性会造成信号波形的后延，即造成拖尾。如图2-1。在传输设备中，要解决群延时问题，就要对传输系统进行预加重，即预失真，如图2-2，合成后的波形将有明显改善，如图2-3。不同的电缆和不同的传输距离其幅频特性和群延时特性不同，应根据不同情况进行调整。根据我们的研究，传输系统幅频特性越好，其群延时特性也越好。即一般而言的线越粗衰减和拖尾就越小。在无补偿情况下，65HZ 1024x768分辨率的RGBHV信号（100MHZ）理论上用SYV-75-3的电缆传输仅仅为20米，SYV-75-5-1的电缆也只能传输30多米。但在工程实践中多数工程商和用户认为-6dB带内损耗传输的图像可以接受，-9dB带内损耗传输的图像能够容忍，但群延时特性则必须进行延时预加重调整，以解决拖尾问题。用于补偿电缆幅频特性和群延时特性的长线驱动补偿分配器（Line Driver），以解决工程中对信号远距离传输的问题，一般认为，3+2或3+4电缆，距离应控制在20 m左右，75-5电缆应控制再50m左右，如大于此距离，就应用长线驱动器进行补偿。因工程中使用的电缆规格型号不同，其直流阻抗、等效阻抗、分布电容、电感等参数不同，因此，必须对不同的情况进行补偿，理论上讲，通过对电容、电感和电阻的调整可以解决，但实际应用中，电容、电感的可调范围较小，而且要对R、G、B三路信号同时调整，且调整量要一致，因此要想实现连续可调难度很大，目前多采用预先设计好的网络进行迭加，即进行分档调整而不采用连续调整，但必须是可调整的，如果采用固定电路进行一定的补偿，不可能符合现场的不同情况，不应称为长线驱动器。长线驱动补偿设备可根据不同规格电缆的衰减特性及电缆的不同长度，仿真电缆的反对数曲线特性，进行了分档位的增益补偿和群延时调整，大部分设备补偿最多达8/16级（每级约15米），设备带宽可达200MHz（未加补偿），调整后传输系统带宽可达80）120MHz。VGAD-1x2CC/L 8档调整补偿器针对10dB/100米、100MHz电缆，对参数进行优化，在20m时起步调整，100m时达到最大，而VGAD-1x2CC/LT 16档调整设备，在50m时起步调整，300m时达到最大，从目前看能满足实际工程使用要求。针对图像不稳定乃至黑频等现象，长线补偿驱动器还可以对同步信号进行了数字校正（ADSP，该技术非本文讨论重点，这里不做细述）。长线补偿驱动器操作便捷，设备前面板上设计了触摸按键进行补偿档位操作，此外，有的设备还增加了RS-232接口控制（VGAD-1x2CC/LT），便于客户利用中控或PC机对其控制，并能节省设备，如图3-1，例中对矩阵切换器而言，输入线的长度与输出线的长度各不相等，进行补偿时，原则上应在输入部分采用不同的补偿，以使输入信号在矩阵入口时保持一致，由于输出线长度又不一致，也应针对其采取不同的补偿，设备较多，如果采用图3-2的方案，在完成切换的同时，将输入、输出线长度的信息通知长线驱动器，令其按不同的长度进行补偿调整，可节省设备，减少投资。以上仅是我们对工程应用及相关原因分析的引玉之见，如有不足之处敬请指正！讨论了由于传输系统的幅频特性及群延时特性造成的图像模糊及、拖尾等现象，并提出了解决方案，本期主要讨论以下几个问题：1. 由于系统电源地线处理不当造成的低频干扰； 2. 由于环境电磁干扰和设备自激引起的高频干扰； 3. 由于设备或传输系统或接插件等阻抗不匹配引起的重影反射及显示不稳定等。 1、由于系统电源地线处理不当造成的低频干扰，又分为三类： 开关电源引起的不共地； 设备信号连接地线接触不良； 由于布线施工中，零、火、地线混乱造成的不共地。以下分别予以说明。 一是由于开关电源引起的不共地：现在工程中所用设备，绝大部分都是利用开关电源的，在高频变压时彼此是隔离的，即使是模拟电源，大都会用到隔离变压器，没有公共端，就设备本身而言，信号地线是独立的，或者说设备之间的信号地线间没有关系，如下图：因此设备间的信号地之间会形成电位差，即电压。这个电压可能在几十伏到一百多伏，有时甚至会出现两台设备间机壳放电的情况。设备信号在连接时，例如通过矩阵切换器，由于信号地之间有电压，就必然形成电流，而此电流如果没有泄放途径，会通过信号通道进行回流，这样会把电源地线或信号地线的波动带入信号通道，形成干扰。尤其是信号路数增多时，彼此间的电压都不同，影响会更大。常见的现象是出现低频的滚道，如由上到下，或由下到上的明暗滚道，滚动的频率较低，为工频或低于工频（由于差拍引起的），或是较低频的图象明暗变化，解决的方案是要求所有相关设备的保护地一定要连通，而且是同一个保护地，这样即使设备的信号地间有电压时，也可以通过保护地进行泄放，而不会影响到信号本身。因此在选用设备时，一定要考虑其电源线的接法，如果没有保护地（二线制）可能在应用中，尤其是较大系统中会出问题，再就是设备的电源地线引脚千万不要破坏。另外就是设法在信号传输过程中进行隔离传输，如利用平衡传输或是光纤传输等，以解决共地问题，这类应用以后会经常用到，并且应该是今后的发展方向。二是设备信号连接地线接触不良：设备信号连接时地线接触不良有两个方面，一是接头焊接时地线虚焊或漏焊，只要细心一些就可避免，二是对接头的理解有不同，按照VGA接头（15HD）的标准，共各引脚的定义如下：1PIN Red2PIN Green3PIN Blue4PIN ID Bit5PIN N/C6PIN R.GND7PIN G.GND8PIN B.GND9PIN No.Pin10PINGND11PINID Bit12PINID Bit13PINH Sync14PINV Sync15PINN/C其中1、2、3为模拟的红、绿、蓝信号，6、7、8为对应的模拟地；13、14为数字的行场信号，10为数字地；ID Bit为屏幕与主机之间的控制或地址码。但在实际工程中，经常会在地线的连接中出现错误，如果将某些脚（如4，5，9，15等）接到地线上，以大屏显示这种应用而言不至于出现什么问题，但如果10脚未接地的话，恐怕就要出现地线不通的情况，因此如果用到这类接头时建议先测量一下，看看彼此的定义是否一样，当然有时为了避免出现这种情况，有些设备将不用的引脚全部接地了，虽然不标准，但挺实用，只是如果要用到相应的控制位时会出问题，这一点应该知道，目前可这样用。三是由于布线施工中，零、火、地线混乱造成的不共地； 1、这类问题在现场施工中极为常见，甲方或施工方会信誓旦旦地称电源地线没有问题，但常常会发现零、火线位置混乱，地（保护地）基本不通的现象或是电源线与信号线共用桥架等，这样有时会出现直接烧毁设备情况。因此建议在进场施工时先用万用表或摇表彻底检查一遍，保证所有的电源插座符合二相三线制的左零、右火、中心地的规则，以防设备击穿等恶性事故。这类问题不是技术问题，施工时细心检查就能避免，这里不作讨论。2、由于环境电磁干扰和设备自激引起的高频干扰：由于VGA信号带宽很宽，因此所用芯片及电路设计的宽带比较宽，在较差的电磁环境中，由于空间的电磁干扰，会引起电路的自激，表现的现象为较细的网纹或字符边上有很细的边。解决办法很简单，破坏其自激条件即可。原则上讲，不用的端口（载入口与输出口）应加75欧的负载匹配，防止干扰和破坏自激。3，由于设备或传输系统或接插件等阻抗不匹配引起的重影反射及显示不稳定：这类问题比较棘手。其表现现象为字符边上有略暗、但边界清晰的重影，或是大屏出现不规律的黑屏、并报出没有信号的报警。这都是由于反射引起的，对R.G.B而言反射引起的是形成重影，对H.V而言会引起不稳定。对任一输入和输出电路而言，我们可以将其简化为如下模型按照电路原理要求，当输出阻抗与输入阻抗相等时，即所谓匹配时，输入点是半功率点，输入电路是无反射吸收，当输出阻抗与输入阻抗不相等时，输入点不是半功率点，会形成反射。比较形象地讲，输出电路将能量传送到输入电路，而输入电路并不能全部吸收，有些富裕部分又反送回输出电路。很明显，输出电路不可能吸收这部分能量，又将其送回到输入电路，能量有些损耗，并且时间有延迟。这与过去电视机重影的原理类似。发射台发射的信号，直接到达天线形成主信号，同时发射台的信号发射到大楼上，经反射后到达天线被接收，形成辅信号，主辅信号除强度不同外，还有时间差。电视机收到两个一样的有时差的信号，其显示的内容就形成重影，如图：在传输系统中对R.G.B信号的反射会形成重影，对H.V信号而言，由于TTL电路是高阻，从510欧5K都可能，一般通用是1.5K的，但接头电缆等阻抗是75欧的，因此传输过程中行场的阻抗不匹配是必然出现的，并且与传输距离有关。这将会造成同步信号波形失真，破坏接收电路中利用其波形的上升或下降沿进行的时钟锁相，这种失真将引起锁相的不稳定，现在的投影机等大都采用数字锁相方式，即每行的时钟个数有明确数量，并且锁相范围很小（提高锁相精度）。轻微的失真会使显示内容的边界或直竖线的边界不齐，较严重的失真会引起失步即锁相失败，于是投影机将报出无信号输入的情况。其实在这种情况下，如果利用CRT显示器检查会发现有信号，只是锁相可能会不太好，甚至并不严重。既然产生的原理是由于阻抗不匹配造成的反射，解决的方案应是尽可能匹配或破坏反射，对H.V信号而言，破坏反射是可行的，我们有许多方法破坏反射，在实际应用中取得了很好的效果。但对R.G.B信号只能是尽可能匹配。由于传输系统中包括接头，电缆甚至设备本身阻抗很难或根本不可能调整，这个问题不易解决。如BNC接口，要求是用75欧的，但市面上大量的BNC接口是50欧的（便于生产）；电缆应要求75欧2欧，但这一指标有时很难保障；有些投影设备为了提高清晰度，对高频提升较大，正常时都能看出有勾边现象，如果再略有反射，这种现象会更加明显。这类问题目前没有什么好办法能解决，只能是在工程中或选购设备时，尽可能保证R.G.B的阻抗匹配，采用标准的接头及电缆，减小转接次数等。我们将在传输过程中影响信号的质量的原因分类归纳，形成下表，以供参考：现象原因解决方案低频滚道或干扰其它图象电源干扰接头联线虚焊或不对位检查共地图象变暗电缆幅频持性不好或增益不对或功率不匹配用长线驱动图象拖尾群延时用长线驱动图象分色R.G.B传输不对称查电缆或其它设备高频细网纹自激破坏自激、加负载图象重影不匹配，反射匹配，较难解决图象不稳定HV有反射破坏反射，能解决一、概述双绞线（TP:Twisted Pairwire)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根2226号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。在双绞线电缆（也称双扭线电缆)内,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在38.1cm至14cm内,按逆时针方向扭绞,相临线对的扭绞长度在12.7cm以上。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。目前,双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP:Unshilded Twisted Pair)和屏蔽双