解析VGA視頻雙絞線(xiàn)傳輸技術(shù)

        VGA視頻雙絞線(xiàn)傳輸技術(shù)在國內出現并生產(chǎn)出產(chǎn)品已經(jīng)有很長(cháng)時(shí)間了，對比傳統VGA傳輸方式，VGA雙絞線(xiàn)傳輸產(chǎn)品的技術(shù)更加可靠、傳輸距離更遠，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(hù)并不明白VGA雙絞線(xiàn)傳輸的優(yōu)勢在哪里。VGA雙絞線(xiàn)傳輸產(chǎn)品生產(chǎn)商大多是技術(shù)出身，對技術(shù)持有的是保守態(tài)度，不僅不對市場(chǎng)進(jìn)行宣傳，而且對客戶(hù)閉口不談技術(shù)原理，好像對別人說(shuō)一句差分信號就泄密了。這是典型的小農意識，這樣對行業(yè)的長(cháng)遠前景，市場(chǎng)的推廣相當不利，也不能讓工程商及用戶(hù)有更實(shí)惠的方案選擇。

        二、某些傳統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，不惜破壞誠信度、虛假吹噓設備性能。記得當年北京有公司的新推出雙絞線(xiàn)傳輸產(chǎn)品剛剛出現，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(xiàn)傳輸設備可以到達300米距離時(shí)，RGB傳輸設備也有人宣稱(chēng)達到300米，甚至有人在千家論壇號稱(chēng)RGB傳輸可以達到1000米距離；荒唐得不可想象，就是VGA光端機目前也不過(guò)是這個(gè)水準，多模VGA光端機的甚至還達不到這個(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)仔細分析一下：

一，VGA視頻定義

        VGA視頻是由IBM推出，英文全稱(chēng)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(zhù)各個(gè)電腦顯卡廠(chǎng)家的大力推廣及開(kāi)發(fā)，VGA視頻模式已經(jīng)擴展到支持分辨率800*600、1024*768…….2048*1536等，刷新率和色度也有大幅度提高。

二，VGA視頻信號組成

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

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

三，VGA視頻信號采用普通VGA線(xiàn)不能遠程傳輸的原因

        視頻信號傳輸過(guò)程中影響圖像質(zhì)量的主要原因就是干擾和衰減，對于干擾一般采用屏蔽接地，抗干擾電路等就可以解決，對于衰減一般可以用前端放大、后端補償等模式解決。

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

        這種來(lái)自?xún)炔康拇當_具有VGA視頻信號本身一模一樣的幅頻特征，電路抗干擾只能針對具有不同幅頻特征的電磁干擾；而且這種串擾強度還會(huì )隨著(zhù)信號強度的增強而增強，這意味著(zhù)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)濾串擾信號，放大電路會(huì )將串擾信號一起放大。既不能對信號做放大補償，也不能對干擾進(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視頻信號的遠程傳輸。嚴格來(lái)說(shuō)普通VGA線(xiàn)的傳輸距離為15米，在對圖像質(zhì)量標準下調（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到30米。

四，RGB傳輸技術(shù)

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

        從技術(shù)上來(lái)分析，RGB傳輸方式?jīng)]有對VGA視頻信號進(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VGA視頻信號的內部串擾起到了較好的抑制作用，也增加了VGA視頻信號的傳輸距離。那么RGB傳輸方式是否可以真正的解決VGA視頻傳輸的問(wèn)題呢？

        同軸電纜特性決定了不適合VGA信號傳輸：同軸電纜本來(lái)是用于視頻信號基帶傳輸的線(xiàn)纜，在傳輸5M以下帶寬的信號衰減小，工程中一般用來(lái)傳輸帶寬6M以下的攝像機視頻圖像。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。由于導體在傳輸交流信號的時(shí)候，同軸電纜中會(huì )產(chǎn)生渦流、趨膚效應，其強度隨著(zhù)頻率越高而增強；因此同軸電纜的有效電阻會(huì )隨著(zhù)信號頻率的升高而變大。實(shí)際測試中同軸電纜在傳輸5M帶寬以上信號的衰減急劇增大。

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

        串擾：RGB傳輸模式對串擾的抑制作用對比原來(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擾問(wèn)題，在長(cháng)距離傳輸中，串擾問(wèn)題同樣嚴重影響到圖像效果。

        RGB信號傳輸存在先天缺陷：從工程施工的角度,RGB傳輸存在重大的施工難點(diǎn)，現場(chǎng)施工布線(xiàn)過(guò)程中往往有很多拐彎的地方，由于一個(gè)VGA信號被分解為幾根同軸電纜傳輸，線(xiàn)的直徑變得很大，每根線(xiàn)每次拐彎的半徑都不一樣，這樣就出現多次拐彎后傳輸同一信號的幾根線(xiàn)長(cháng)度不一，信號無(wú)法同步的現象。而在實(shí)驗室的測試圖像的時(shí)候則不存在線(xiàn)的長(cháng)度差別，所以實(shí)驗傳輸的效果和現場(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(xiàn)傳輸技術(shù)

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

        研究發(fā)現：利用平衡差分信號原理來(lái)傳輸VGA視頻信號，和傳統方式相比有巨大的優(yōu)勢。非平衡信號轉為平衡信號后，會(huì )產(chǎn)生一對極性相反，波形相同的信號，通過(guò)一對緊密絞合在一起的雙絞線(xiàn)線(xiàn)對傳輸，在信號對外發(fā)散時(shí)，由于它們波形相同而極性相反，任何時(shí)候的對外發(fā)散的電波相互抵消為零，不對附近電纜產(chǎn)生影響，這樣就從技術(shù)上徹底解決VGA視頻的串擾問(wèn)題。

        既然串擾的問(wèn)題已經(jīng)徹底解決，也就解放了VGA視頻信號傳輸技術(shù)上的限制。雖然網(wǎng)線(xiàn)的線(xiàn)芯比較細小，我們可以在近端做最大限度的放大處理，在遠端做最大的電路補償。

        雙絞線(xiàn)傳輸技術(shù)對抗外部電磁干擾的能力也非常強。當外部干擾對雙絞線(xiàn)產(chǎn)生干擾作用時(shí)，會(huì )同時(shí)對兩根繞在一起的正負信號產(chǎn)生相同的干擾，遠端接受信號的時(shí)候，兩根線(xiàn)的本來(lái)信號相加抵消為零，剩下的就是完整的干擾信號，我們只需按照干擾信號強度對傳輸過(guò)來(lái)的原信號進(jìn)行反向補償，就可以實(shí)現信號的完整還原。

        VGA視頻信號組成為五種信號，網(wǎng)線(xiàn)里面只有4對線(xiàn)，要用網(wǎng)線(xiàn)傳輸VGA視頻信號，必須對信號進(jìn)行重新編碼處理，同時(shí)通過(guò)編碼，我們也可以增強信號的抗干擾性。我們使用網(wǎng)線(xiàn)里面的三對雙絞線(xiàn)來(lái)傳輸VGA視頻的R/G/B三原色信號，然后對H/V信號進(jìn)行編碼，混入R/G/B信號中傳輸，再在遠端進(jìn)行分離解碼，還原為H/V行場(chǎng)同步信號，這樣網(wǎng)線(xiàn)中還可以多出一對雙絞線(xiàn)用來(lái)傳輸別的信號（如：音頻、鼠標鍵盤(pán)信號、RS485等）。

        看完上面的介紹，我們再來(lái)談一下，信號遠距離傳輸后，如何采集的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)遠距離傳輸的VGA信號，如果要得到好的采集效果，就需要穩定且技術(shù)實(shí)現合理的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(mǎn)足專(zhuān)業(yè)及工業(yè)級的需求，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(cháng)器對比其他方式的優(yōu)勢：

        1，VGA雙絞線(xiàn)傳輸技術(shù)采用單根網(wǎng)線(xiàn)連接，和VGA線(xiàn)及RGB線(xiàn)纜比較，線(xiàn)材更便宜，購買(mǎi)十分方便；

        2，布線(xiàn)方便，網(wǎng)線(xiàn)柔軟而細小，施工時(shí)拐彎和穿管都非常容易；

        3，抗干擾性強；對外部電磁干擾有很強的抵抗力，在惡劣環(huán)境下性能穩定；

        4，功能強大，能同時(shí)傳輸VGA信號和其他信號，減少其他信號的布線(xiàn)費用；

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

        6，價(jià)格低廉，目前150米內的VGA延長(cháng)器價(jià)格已經(jīng)比RGB長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)器低了不少；300米距離的延長(cháng)器價(jià)格也不高。

        VGA視頻雙絞線(xiàn)傳輸技術(shù)作為最新一代VGA視頻傳輸的廉價(jià)解決方案，相比傳統方式具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢、價(jià)格優(yōu)勢和使用施工方面的優(yōu)勢，已成為VGA視頻傳輸工程廣泛使用的主導產(chǎn)品。

差分平衡信號已經(jīng)成為計算機高帶寬信號的主要傳輸技術(shù)：

        前段時(shí)間見(jiàn)到某論壇里面在對攝像機視頻用雙絞線(xiàn)傳輸技術(shù)的爭論中，有的網(wǎng)友發(fā)言認為：雙絞線(xiàn)傳輸技術(shù)是國外過(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。筆者認為這些人并不了解最新的信號傳輸技術(shù)的發(fā)展，或者完全是一次惡意的攻擊。事實(shí)是：在計算機信號接口中，DVI視頻技術(shù)用5對差分信號來(lái)傳輸視頻，帶寬高達1.2G；HDMI1.3版和最新的DisplayPort數字視頻接口標準，也是采用差分平衡傳輸方式，帶寬高達10.2G；而USB信號僅僅采用一對差分信號傳輸數據，其2.0版本的信號帶寬可到480M?？梢?jiàn)，差分平衡傳輸技術(shù)已經(jīng)成為計算機高帶寬信號的主要傳輸技術(shù)。