接口技術論文
接口技術論文
微機原理與接口技術是本科教學中重要的一門專業(yè)基礎課,小編精心推薦的一些接口技術論文，希望你能有所感觸!
接口技術論文篇一
常用音頻接口介紹
概述
在廣播電視系統(tǒng)節(jié)目采編及傳送機房的日常技術維護中，會接觸到各式各樣的音頻類接口。音頻接口，是在傳輸音頻信號時使用的接口，它可以是模擬的，也可以是數字的。不同的音頻應用領域，往往會有不同的接口，隨著技術的進步，接口的種類也在不斷的發(fā)展、增多。如果缺乏對音頻接口知識的基本了解，在日常的技術維護中，勢必會妨礙對于音頻傳送，音頻測試與測量的理解與應用，本文對常用的音頻接口做較詳細的介紹。
首先，明確兩個概念的涵義及關系：接口(Interface)和連接器(通常也叫做接頭，Connector)。不同的音頻標準都需要定義各自的硬件接口標準，硬件接口定義了電子設備之間連接的物理特性，包括傳輸的信號頻率、強度，以及相應連線的類型、數量，還包括插頭、插座的機械結構設計。連接器是接口在物理上的實現，是實現電路互連的裝置。人們將接頭分成兩類：“公頭”(或 “陽頭”)和“母頭”(或 “陰頭”)，一言以概之，即插頭(Male connector、plug)和插座(Female connector、socket)。在實際應用中，人們經常習慣于將接口(Interface)和接頭(Connector)二者不加區(qū)分的通用，因此，本文在文字描述上也不做嚴格的區(qū)分。
模擬音頻接口
1.TRS 接頭
TRS接頭是一種常見的音頻接頭。TRS的含義是Tip(signal)、Ring(signal)、Sleeve(ground)。分別代表了該接頭的3個接觸點。TRS插頭為圓柱體形狀，觸點之間，用絕緣的材料隔開。為了適應不同的設備需求，TRS通常有三種尺寸(符號″表示英寸)： 1/4″ (6.3 mm) ，1/8″ (3.5mm)， 3/32″ (2.5mm),如圖1所示。
2.5mm接頭在手機類便攜輕薄型產品上比較常見，因其接口可以做的很小;3.5mm接頭在PC類產品以及家用設備上比較常見，也是我們最常見到的接口類型;6.3mm接頭是為了提高接觸面以及耐用度而設計的模擬接頭，常見于監(jiān)聽等專業(yè)音頻設備上，例如：節(jié)目傳輸類機房大多用此接頭來監(jiān)聽節(jié)目質量。接下來介紹3.5mm和6.3mm兩種規(guī)格的TRS接頭。
2.1.1 (1/8″ 3.5mm) TRS接頭 俗稱：(小三芯)
3.5mm TRS接頭又稱小三芯或者立體聲接頭，是目前見到的最主要的聲卡接口，除此之外，包括絕大部分MP3播放器，MP4播放器和部分音樂手機的耳機輸出接口也使用這種接頭。
3.5mm接頭提供了立體聲(即雙聲道：左聲道和右聲道)的輸入輸出功能，因此一般來說支持5.1的聲卡(6聲道)或音箱來說，就需要3個3.5mm立體聲接頭來連接模擬音箱(3×2聲道=6聲道);7.1聲卡或音箱就需要4個3.5mm立體聲接頭(4×2聲道=8聲道)，以此類推。如前所述，這種接口有三個導體接觸點。如圖4是小三芯插座的機械結構尺寸，與插頭相對應，插座也有三個觸點，彼此之間用絕緣材料隔開。(圖4)
根據實際使用需要，我們還能看到有4芯甚至5芯的這種接頭。例如：松下某款磁帶隨身聽上看到的4芯3.5mm接頭，多出來的一根線是傳送線控信號用的，再比如手機上常見的4芯2.5mmTRS接頭，多出來的那個芯是用來與頭戴式耳機的麥克風相連，用來傳送由語音信號經麥克風轉換后的電信號。另外，芯數也能減少，譬如卡拉ok話筒與功放相連的插頭，即為卡儂頭(卡儂頭將在后文介紹)轉2芯6.3mm TRS接頭，可
以用來傳送非平衡的單聲道音頻信號。
2.1.2 (1/4″ 6.3mm) TRS接頭 俗稱：(大三芯)
關于大三芯插頭的定義，如下圖: (圖5)
它是一種常見的音頻設備連接插頭，一般用于平衡信號的傳輸或者非平衡立體聲信號的傳輸，用作平衡信號的傳輸時，功能與卡儂頭一樣。(注：平衡信號和非平衡信號將在后文進行介紹)。1/4" TRS平衡接頭能提供平衡輸入/輸出。除了具有耐磨損的優(yōu)點外，還具有平衡接頭獨有的高信噪比，抗干擾能力強等特點。對于一個真正的1/4"TRS平衡接頭來說，其成本將是非平衡的2倍多。因此采用1/4" TRS平衡接頭的設備一般是高檔或專業(yè)音頻設備。
2. RCA模擬音頻接頭
RCA接頭就是常說的蓮花頭，利用RCA線纜傳輸模擬信號是目前最普遍的音頻連接方式。名稱“RCA”是以發(fā)明這種接頭的公司來命名的，即美國無線電公司，英文：(Radio Corporation of America), 這個公司在20世紀40年代將這種接頭引入市場，用它來連接留聲機和揚聲器。
每一根 RCA線纜負責傳輸一個聲道的音頻信號，所以立體聲信號，需要使用一對線纜。對于多聲道系統(tǒng)，就要根據實際的聲道數量配以相同數量的線纜。立體聲RCA音頻接頭，一般將右聲道用紅色標注，左聲道則用藍色或者白色標注。
一些雙聲道專用聲卡上我們?？梢砸姷絉CA接頭，如圖8是一塊聲卡產品，采用了RCA模擬輸出。與3.5mm接頭一樣，這樣的接頭同樣能夠傳輸數字信號。
3. XLR接頭
XLR接頭，俗稱卡儂頭，之所以被稱做卡儂頭(英文：cannon plug or cannon connector)是因為James H. Cannon先生(Cannon Electric的創(chuàng)立者，現在該公司已經被并入ITT Corporation)是卡儂頭最初的生產制造商。最早的產品是 "Cannon X" 系列， 后來對產品進行了改進，增加了一個插銷(英文：Latch)，其實是一個鎖定裝置，產品系列更名為： "Cannon XL"， 然后又圍繞著接頭的金屬觸點，增加了橡膠封口膠(Rubber compound)，最后人們就把這三個單詞的頭一個字母拼在一起，稱作" XLR Connector",即XLR接頭。這里需要提醒的是， XLR接頭可以是3腳的，也可以是2腳、4腳、5腳、6腳。當然，我們使用最普遍的接頭，如圖9所示，是3腳的卡儂頭，即：XLR3。由于采用了鎖定裝置，XLR連接相當牢靠。XLR接頭通常在麥克風、電吉它等設備上常能看到。如圖10是卡儂頭在平衡式連接時，各個針腳的定義。
需要提醒大家的是，卡儂頭不僅可以做模擬音頻信號的接頭，也可以做數字音頻信號的接頭。
平衡信號和非平衡信號
音頻接頭是音頻信號的載體， 所傳輸的信號種類不同，接頭也有所不同。在音頻設備間傳輸的音頻信號，可大致分成兩類，平衡信號和非平衡信號。聲波轉變成電信號后，如果直接傳送就是非平衡信號，如果把原始信號反相(相位差為180度)，然后同時傳送反相的信號和原始信號，就叫做平衡信號。與之相對應的是音頻信號的平衡傳輸與非平衡傳輸。平衡傳輸是一種應用廣泛的音頻信號傳輸方式。它是利用相位抵消的原理將音頻信號傳輸過程中所受的其他干擾降至最低，即：平衡信號送入差動放大器，原信號和反相位信號相減，得到加強的原始信號，由于在傳送中，兩條線路受到的干擾幾乎一樣，在相減的過程中，減掉了干擾信號，因此抗干擾能力更強。所以，平衡傳輸一般出現在專業(yè)音頻設備上，以及傳輸距離較遠的場合。這種在平衡式信號線中抑制兩極導線中所共同有的噪聲的現象便稱為共模抑制。實現平衡傳輸，需要并列的三根導線來實現，即接地線、熱端線、冷端線。因此，平衡輸入、輸出接頭，必須具有三個腳位，如圖11卡儂頭，大三芯接頭。
非平衡傳輸只有兩個端子，即：信號端與接地端。對于這種單相信號，為防止共模干擾使用同軸電纜，外皮是地，中間的芯是信號線。常見的接頭，如BNC接頭，RCA接頭等。這種傳輸方式，通常在要求不高和近距離信號傳輸的場合使用，如家庭音響系統(tǒng)。這樣連接也常用于電子樂器、電吉他等設備。這里有一點要提醒大家注意：平衡信號需要用平衡接頭來傳輸，那么反過來，看到平衡接頭，如大三芯TRS接頭或者XLR 3接頭，電路中傳輸的一定是平衡信號嗎?答案是否定的。比如，當大三芯TRS接頭用來傳輸立體聲信號的時候，Tip腳傳輸左聲道信號，Ring腳傳輸右聲道信號，Sleeve腳接地，那么它此時傳輸的是兩路不同的信號，即不是平衡信號。而平衡信號本質上是一路信號，只不過將其反相后，兩路同時傳輸而已。鑒于此，讀者在實際 應用中，當結合實際電路，細心分辨。
數字音頻接口
數字接口的優(yōu)勢在于它在傳輸中有較強的抗干擾能力，即便出現誤碼，一些編碼方式也能夠對其進行修正，因此信號的可靠性對比模擬信號有著不可比擬的優(yōu)勢。目前在數字音頻應用領域中，數字音頻接口數據格式標準有很多，以下是一些主要標準的簡單介紹。
AES/EBU是美國和歐洲錄音師協(xié)會制定的一種高級的專業(yè)數字音頻數據格式，插口硬件主要為卡儂頭，目前用于一些高級專業(yè)器材，如專業(yè)DAT、頂級采樣器、大型數字調音臺、專業(yè)音頻 工作站等。
S/PDIF是Sony和飛利浦公司制定的一種音頻數據格式，主要用于民用和普通專業(yè)領域，插口硬件使用的是光纜口或同軸口，現在的DAT、CD機和MD機和 計算機聲卡音頻數字輸入輸出口都普遍使用S/PDIF格式。
ADAT(又稱Alesis多信道光學數字接口)是美國Alesis公司開發(fā)的一種數字音頻信號格式，因為最早用于該公司的ADAT八軌機，所以就稱為ADAT格式，該格式使用一條光纜傳送八個聲道的數字音頻信號，由于連接方便、穩(wěn)定可靠，現在已經成為了一種事實上的多聲道數字音頻信號格式，越來越廣泛地使用在各種數字音頻設備上，目前許多公司的多聲道數字音頻接口，像Frontier公司的一系列產品，使用的都是ADAT口。
TDIF是日本Tascam公司開發(fā)的一種多聲道數字音頻格式，使用25針類似于計算機串行線的線纜來傳送八個聲道的數字信號。TDIF的命運與ADAT正好相反，在推出以后TDIF沒有獲得其它廠家的支持，目前已經越來越少地被各種數字設備所采用。
R-BUS是Roland公司新推出的一種八聲道數字音頻格式，也被稱為RMDB II。它的插口和線纜都與TASCAM公司的TDIF相同，傳送的也是八聲道的數字音頻信號，但它有兩個新增的功能。第一，R-BUS端口也可供電，這樣當你將一些小型器材連接在其上使用時，這些器材可以不用插電。第二，除數字音頻信號外，R-BUS還可以同時傳送運行控制和同步信號。這樣，當兩件設備以R-BUS口連接時，在一臺設備上就可以控制另一臺設備。比如你將Roland公司最新的VSR-880多軌機通過R-BUS連在Roland的VM系列調音臺上時，你就可以在VM調音臺上直接控制多軌機的運行。
1. AES/EBU標準
AES/EBU的全稱是Audio Engineering Society/European Broadcast Union(音頻工程師協(xié)會/歐洲廣播聯盟)，現已成為專業(yè)數字音頻較為流行的標準。大量民用產品和專業(yè)音頻數字設備如CD機、DAT、MD機、數字調音臺、數字音頻工作站等都支持AES/EBU。AES/EBU是一種通過基于單根絞合線對來傳輸數字音頻數據的串行位傳輸協(xié)議。它無須均衡即可在長達100m的距離上傳輸數據，如果均衡，可以傳輸更遠距離。它提供兩個信道的音頻數據(最高24比特量化)，信道是自動計時和自同步的。它也提供了傳輸控制的方法和狀態(tài)信息的表示(channel status bit)和一些誤碼的檢測能力。它的時鐘信息是由傳輸端控制，來自AES/EBU的位流。它的三個標準采樣率是32kHz、44.1kHz、48kHz，當然許多接口能夠工作在其它不同的采樣率上。
AES/EBU的普通物理連接媒質有：
(1)平衡或差分連接，使用XLR(卡儂頭)連接器的三芯話筒屏蔽電纜，參數為阻抗110Ω，電平范圍0.2V～5Vpp，抖動為±20ns。
(2)單端非平衡連接，使用RCA插頭的音頻同軸電纜。
(3)光學連接，使用光纖連接器。
2. S/PDIF標準
S/PDIF的全稱是Sony/Philips Digital Interface Format，由于被廣泛采用，它成為事實上的民用數字音頻格式標準，大量的消費類音頻數字產品如民用CD機、DAT、MD機、計算機聲卡數字口等都支持S/PDIF，在不少專業(yè)設備上也有該標準的接口。S/PDIF格式和AES/EBU有略微不同的結構。音頻信息在數據流中占有相同位置，使得兩種格式在原理上是兼容的。在某些情況下AES/EBU的專業(yè)設備和S/PDIF的用戶設備可以直接連接，但是并不推薦這種做法，因為在電氣技術規(guī)范和信道狀態(tài)位中存在非常重要的差別，當混用協(xié)議時可能產生無法預知的后果。
S/PDIF的普通物理連接媒質主要是采用捆緊式/光學波 導連接設備，如采用BNC連接器的75Ω同軸電纜，電平范圍0.2V～5Vpp，距離在10m內;還可選用光學Toslink接頭和塑料光纜，距離小于1.5m;如果大于1km的距離，可使用玻璃光纜和使用編解碼器。
S/PDIF采用 EiAJ CP-340 IEC-958 同軸或光纜, 屬不平衡式。其標準的輸出電平是0.5Vpp(發(fā)送器負載75Ω)，輸入和輸出阻抗為75Ω(0.7-3MHz頻寬)。常用的有光纖，RCA和BNC。我們常見的是RCA插頭作同軸輸出， 但是用RCA作同軸輸出是個錯誤的做法， 正確的做法是用BNC作同軸輸出， 因為BNC頭的阻抗是75Ω, 剛好適合S/PDIF的格式標準， 但由于歷史的原因， 在一般的家用機上用的是RCA作同軸輸出。
3. 同軸數字接頭
(圖12)中左邊為RCA同軸數字插頭，右邊為BNC同軸數字插頭。同軸線纜有兩個同心導體，導體和屏蔽層共用同一軸心。同軸線纜是由絕緣材料隔離的銅線導體，阻抗為75Ω，在里層絕緣材料的外部是另一層環(huán)形導體及其絕緣體，整個電纜由聚氯乙烯或特氟綸材料的護套包住。其優(yōu)點是阻抗恒定，傳輸頻帶較寬，優(yōu)質的同軸電纜頻寬可達幾百兆赫。同軸數字傳輸線標準接頭采用BNC頭，其阻抗是75Ω，與75Ω的同軸電纜配合，可保證阻抗恒定，確保信號傳輸正確。傳輸帶寬高，保證了音頻的質量。雖然同軸數字線纜的標準接頭為BNC接頭，但市面上的同軸數字線材多采用RCA接頭。
4. 光纖接頭(TOSLINK)
從單純的技術角度來說, 光纖電纜是導體傳輸速度最快的, 是一個極好的數據傳輸接線, 但是由于它需要光纖發(fā)射口和接收口, 而光纖發(fā)射口和接收口的光電轉換需要用光電二極管, 由于光纖和光電二極管不可能有緊密的接觸, 從而產生數字抖動類的失真，而這個失真是疊加的, 因它有兩個口(發(fā)射口和接收口)。再加上在光電轉換過程中的失真，使它是幾種數字電纜中最差的，同軸電纜傳輸比光纖的數字抖動少一個數量級。
(圖13、14)便是光纖接頭。TOSLINK全名Toshiba Link。這是日本東芝(TOSHIBA)公司較早開發(fā)并制定的技術標準，它是以Toshiba+link命名的,在器材的背板上用“OPTICAL”作標識?，F在幾乎所有的數字影音設備都具備這種格式的接頭。TOSLINK光纖曾大量 應用在普通的中低檔CD播放器、MD播放器、DVD機及組合音響上。光纖(Optical)以光脈沖的形式來傳輸數字信號，支持PCM數字音頻信號、Dolby以及DTS音頻信號。制造光纖常用的材料有塑料、石英、玻璃等，以玻璃或有機玻璃為主。光纖同樣采用S/PDIF接口輸出，TOSLINK使用光纖傳送S/PDIF數字音頻信號，分兩種類型，一般家用的設備都是用標準的接頭，而便攜式的器材如CD隨身聽等，則是用與耳機接頭差不多大小的迷你光纖接頭。光纖連接可以實現電氣隔離，阻止數字噪音通過地線傳輸，有利于提高DAC的信噪比。
5.數字音頻接口應用實例
我局發(fā)射臺節(jié)傳機房數字化改造完成后，音頻調度系統(tǒng)從數字衛(wèi)星接收機到數字音頻四選一均采用了瑞士的NEUTRIK XLR(卡儂頭)來連接。如圖15為NEUTRIK XLR卡儂頭，在本系統(tǒng)中用來傳輸數字信號。
從數字音頻四選一，型號為DAL3500的音頻擴展接口箱輸出音頻信號符合AES/EBU標準的數字信號，其阻抗是110Ω，平衡輸出。我臺從節(jié)傳機房傳輸到各發(fā)射機房的音頻信號最遠距離大概在400m以內，故采用特性阻抗為75Ω的CANARE L-5CFB聚乙烯絕緣型同軸電纜，在實際的設備連接中，為了解決阻抗匹配和較遠距離的傳輸問題，采用了日本佳耐美電氣公司生產的型號為CANARE BCJ-XJ-TRB的阻抗變換器，該阻抗變換器符合AES/EBU標準數字信號傳輸，其特性阻抗由110Ω變?yōu)?5Ω，110Ω端采用XLR接頭，滿足平衡輸出要求。75Ω端用BNC接口，滿足同軸電纜傳輸，在發(fā)射機房同軸電纜與數字音頻處理器(Orban Optimod-AM 9400)之間再次使用同樣型號的阻抗變換器，將特性阻抗由75Ω再變?yōu)?10Ω，很好地解決了實際需求。如圖16是未連接的BCJ-XJ-TRB阻抗變換器和BNC接頭的同軸線纜。圖17為帶BNC接頭的同軸電纜與阻抗變換器75Ω端BNC接口匹配連接。
如圖18為經過阻抗變換器轉換后的同軸電纜與數字音頻四選一音頻接口箱的實際連接狀態(tài)。
綜述
本文較詳細地介紹了常用音頻接口的類型， 機械結構、技術標準及使用方法，這里特別提醒大家注意的是在不同的音頻應用領域，在使用不同的音頻接口時一定要事先考察好接口技術標準，信號的平衡與非平衡性以及傳輸線纜與接口的阻抗匹配等細節(jié)，否則在廣播級的音頻系統(tǒng)應用中會出現很嚴重的后果。以上是 工作中 總結的一些點滴心得，方便大家在日常技術維護中甄別使用，希望能給大家?guī)韼椭?/p>
接口技術論文篇二
投影機的接口
【摘要】一般用戶使用投影機,其實就是對輸入輸出接口的操作。投影機的接口按照用途可以分成音頻接口、視頻接口、控制接口和綜合接口四種。USB連線投影,無線網絡投影等是當前的熱門技術。投影機的接口發(fā)展呈現出數字化、高速化、集成化、輕便化等特征。
【關鍵詞】投影機;接口;USB投影;無線網絡投影
【中圖分類號】G432【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097(2010)08―0130―05
投影機憑借其“小個頭”,可以投射出“大畫面”,在教育和商務領域得到了廣泛的應用,在高端顯示工程中大顯身手,在家庭客廳中也占據了一席之地。毋庸置疑,投影機作為一種集光學、機械、電子等技術于一體的精密設備,許多人對其內部構造知之甚少,但是這絲毫不會影響人們使用投影機。按照控制論的思想方法,可以把投影機看作一個黑箱,我們輸入視頻信號、音頻信號、控制信號以及電源,得到了圖像和聲音的輸出,就實現了投影機的功能,而對于其內部構造則無需知曉。從此種意義上來講,使用投影機和使用一臺電視機并無多大差別,使用投影機,其實就是對投影機各種輸入輸出接口的操作。一般來說,投影機越高檔,接口越多。低檔投影機接口少,夠用就行;高檔投影機接口多,滿足多種需要。
一 投影機接口的分類
為了滿足多種應用場合,投影機上往往有眾多接口。按照接口的用途,可以把接口分成視頻接口,音頻接口,控制接口和綜合接口四類。
1視頻接口
視頻接口傳輸視頻信號,有模擬視頻接口和數字視頻接口之分,如VGA接口,復合視頻端口,S-視頻端口屬于模擬視頻接口,而DVI接口則屬于數字視頻接口。
2音頻接口
音頻接口傳輸聲音信號,有3.5mm立體聲迷你接口,L-Audio-R音頻接口等。兩種接口通過轉接頭或者自制線纜可以方便地進行轉換。
3控制接口
控制接口則傳遞投影機的狀態(tài)信息或者對于投影機的控制信息,以實現對投影機的監(jiān)控和控制,包括按鍵面板,遙控發(fā)送和接收器,線控接口,RS-232C串行接口等。
4 綜合接口
綜合接口可以同時傳輸視頻信號、音頻信號、控制信號中的兩種或三種,如USB接口,有線無線網絡接口,HDMI接口等。綜合接口往往是當前投影機的熱門技術,代表了投影機接口的發(fā)展方向。
二 投影機的視頻接口
1 復合視頻端口
AV復合接口(Audio-Video Composite)是目前在視聽產品中應用得最廣泛的模擬接口,將音頻和視頻進行分離傳輸,避免音視頻的混合干擾。該接口由黃、白、紅3路RCA蓮花接頭組成,白色接頭傳輸左聲道音頻信號,紅色接頭傳輸右聲道音頻信號,其中的黃色接頭則傳輸一種亮度/色度(Y/C)混合的視頻信號。
2 S-視頻端口
S端子,即分離式影像端子S-video(Separate Video),其實就是把復合視頻信號分離成視頻亮度信號Y和視頻色度信號C。S-視頻端口使用DIN Connector(DIN 連接頭),是一種五芯圓形接口,由視頻亮度信號Y和視頻色度信號C和一路公共屏蔽地線組成。S-視頻端口比上復合視頻端口可以實現更高的分辨率,可以使用轉接頭轉換成復合視頻端口。
3 色差分量接口
色差分量(Component)接口采用YPbPr和YCbCr兩種標識,前者表示逐行掃描色差輸出,后者表示隔行掃描色差輸出。色差分量接口一般利用3根信號線分別傳送亮度和兩路色差信號。這3組信號分別是:亮度以Y標注,以及從三原色信號中的兩種――藍色和紅色――去掉亮度信號后的色彩差異信號,分別標注為Pb和Pr,或者Cb和Cr,在三條線的接頭處分別用綠、藍、紅色進行區(qū)別。這三條線如果相互之間插錯了,可能會顯示不出畫面,或者顯示出奇怪的色彩來。色差分量接口是模擬接口,支持傳送480i/480p/576p/720p/1080i/1080p等格式的視頻信號,本身不傳輸音頻信號。[1]
4 VGA視頻接口
VGA(Video Graphics Array)接口是電腦顯卡和投影機上最常見、最常用的接口。VGA支持640X480的分辨率,后來又擴充了SVGA(800X600),XGA(1024X768),SXGA(1280X1024),UXGA(1600X1200),WXGA(1280X768),
WUXGA(1920X1200)等顯示模式,這些模式都符合VESA(Video Electronics Standards Association,視頻電子標準協(xié)會)的標準,都可以通過VGA接口實現傳輸。[2]
在投影機上既有VGA輸入接口,也有VGA輸出接口,使用時把電腦的視頻信號送入輸入端,再從輸出端送入電腦顯示器。為了防止插反,插頭被設計成了梯形,因為看起來像大寫字母D,所以也叫做VGA-D型插頭,并且有公、母兩種插頭。在多媒體教室安裝環(huán)境下,可以使用VGA分配器,將來自電腦的視頻信號分成兩路,一路送入電腦顯示器,一路送入投影機,并且可以把視頻信號放大加強,解決因線纜過長信號衰減的問題。
在VGA接口的15個針腳中,傳輸視頻信號的其實只有10個,即紅、綠、藍及接地線,三組6個,外加接地、同步接地、水平同步、垂直同步4個。VGA線纜既可以選用成品線,也可以用帶屏蔽層的視頻線和VGA插頭進行手工焊接。在沒有視頻線的情況下,也可以用網線來代替。網線中只有8根線芯,而信號傳輸需要10根線,怎么辦呢?因為模擬信號的接地線不會傳輸任何數據,所以可以把PIN5(接地),PIN10(同步接地),PIN8(藍色接地)三個針腳互相連通,合并成一根線芯,正好是8根線。
5 DVI接口
DVI(Digital Visual Interface),即數字視頻接口。DVI傳輸的是TMDS信號。TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)最小化傳輸差分信號, 是由美國Silicon Image公司開發(fā)的一項高速傳輸資料技術。TMDS是一種微分信號機制,可以將像素數據編碼,并通過串行連接傳遞。DVI有1.0和2.0兩種標準。DVI1.0僅用了一組傳輸信道(data0-data2),傳輸圖像的最高像素時鐘為165M,信道中的最高信號傳輸碼流為1.65GHz,最高分辨率可達1600X1200X60。而DVI2.0則用了全部的兩組信號傳輸信道(data0-data5),傳輸圖像的最高像素時鐘為330M,可支持1920X1280分辨率,支持HDMI格式,每組信道中最高信號傳輸碼流也為1.65GHz。[3]
DVI接口有兩種,DVI-D(Digital)接口,只接收數字信號。DVI-I(Integrated)接口,可同時兼容模擬和數字信號,通過一個轉換接頭可轉為VGA接口。
三 投影機的音頻接口
投影機上的音頻接口有3.5mm立體聲迷你接口,也就是常見的耳機插孔,還有前面敘述過的AV復合接口中的L-Audio-R接口。
在以往的投影機中,自帶的揚聲器往往音質差,音量小,有的機型配備了單聲道揚聲器,揚聲器的功率通常是1W、2W。因此,音頻接口自然不受重視。投影機吊裝到教室里時,音頻線常常不接,聲音是通過另外的功放音箱來播放的,投影機內的揚聲器成了擺設。
而在當前的一些機型中,雙聲道揚聲器成為標配,功率也達到了5W、7W,甚至10W,音質和音量完全能滿足小型應用場合的需要,有力地提高了投影機的易用性和經濟性。當然,投影機自帶揚聲器要受到投影機體積的制約,還要考慮揚聲器對于投影機的可靠性、穩(wěn)定性的影響。
部分廠家還開發(fā)了一些獨特的投影機音頻技術。如在待機狀態(tài)下,仍然可以播放聲音。又如,三菱的GX-540/320投影機,配合專門的藍牙話筒,可以混入講解的聲音播放。
四 投影機的控制接口
1 按鍵面板及鏡頭旋鈕
在投影機的機身上,有若干按鍵,供用戶控制機器,還有若干信號燈,反映投影機的工作狀態(tài)。當投影機被吊裝起來的時候,按鍵面板就操作不便了。在投影機的鏡頭上,有變焦、聚焦兩個旋鈕,可以調整畫面的大小和清晰度。有的投影機則在鏡頭上安裝馬達,這樣就可以實現電動聚焦和變焦,方便用戶使用遙控器進行調整。
2 遙控器
投影機都配備了紅外線遙控器。為了擴展紅外遙控器的使用范圍和使用距離,一些機器在頭部和尾部安裝了兩個紅外線接收器,還有些機器的遙控器上安裝了兩個紅外線發(fā)射器。當用USB線、網絡線等把投影機和電腦連接起來時,遙控器就變成了激光教鞭或者無線鼠標,可以控制電腦,在演示時進行翻頁等操作。
3 串行接口
串行接口即RS-232C接口,是由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA,Electronic Industry Association)制定的物理接口標準。RS(Recommended Standard)的意思是推薦標準,232是一個表示號碼,C表示該標準已被修改過的次數。[4]
投影機上的串口和計算機主板上集成的一致,有9個針腳,插頭也做成梯形以防止插反。在實際應用中,只將PIN2(接受數據),PIN3(發(fā)送數據),PIN5(信號地線)三個針腳用線纜接通,制成簡易串口線,把多媒體中央控制器和投影機連接起來,對投影機進行控制。當然根據投影機的品牌和型號,在中央控制器中要設置投影機控制碼。
在一些便攜式投影機上(例如:Panasonic PT-UX71),為了節(jié)省空間,串行接口也可能采用變形了的圓形接口,針腳仍然為9個,但形狀和S-視頻端口類似。
4 線控接口
線控接口比較少見。在EPSON公司出品的4000流明工程教育專用投影機EB-G5150/G5100上,配置了一個線控插孔,可以用長達20米的線纜把投影機和遙控器連接起來,對投影機進行控制。
五 投影機的綜合接口
1 USB接口
標準大小的USB接口有兩種:長方形的A型,缺兩個角的方形的B型。除此之外,還有更小的Mini-USB接口。無論哪一種接口,里面都有四條連接線:+5V,數據信號負極,數據信號正極,接地。USB1.1理論傳輸速率為12Mbps(1.5MB/s),USB2.0的是480Mbps(60MB/s),而最新推出的USB3.0則高達5Gbps(625MB/s),與HDMI接口相當,足以滿足高清視頻傳輸的需要。
(1)USB連線投影
USB接口在電腦上非常普及,用戶的接受程度也很高,投影機的USB連接輸出自然深受歡迎。USB接口是一種綜合接口,既可以傳輸視頻、音頻,也可以輕松實現鼠標控制功能。使用USB接口還可以實現即插即投,無需切換投影機的輸入信號源。
從技術上來看,多數USB視頻連接技術基于由DisplayLink公司研發(fā)的DisplayLink技術,該技術允許使用者通過USB接口直接連接投影機傳輸視頻信號。在具體應用中,用戶只需要在電腦上安裝DisplayLink驅動,負責GPU與CPU之間的信號轉換和自動調制;DisplayLink可通過自適應壓縮技術,自動根據CPU和USB帶寬的情況壓縮視頻內容;壓縮的數據包通過USB電纜快速傳送到DisplayLink設備上,讓用戶幾乎感覺不到延遲;如果高速DisplayLink芯片嵌入顯示設備或適配器上,則可以直接傳送視頻或圖形數據。應用了該技術的投影機產品可以非常簡單、方便地連接到電腦。該技術允許用戶用USB虛擬遙控器直接控制投影機,用戶還可以利用USB接口連接多臺投影機組成投影幕墻,實現超大畫面輸出。[5]
(2)用USB接口,存儲卡插槽實現無PC投影
有的投影機上的USB接口可以實現無PC投影,把U盤、MP3播放器、數碼相機等USB設備中儲存的圖片、電影、聲音等直接播放出來。這樣的機器往往還會配置SD、CF等常見的存儲卡插槽,可以直接播放存儲卡中的內容。由于技術的限制,無PC投影對圖片、電影、音樂等的文件格式會有限制,例如EPSON的EB-C1915,EB-C1925W只能播放JPEG格式的圖片,而對于最常用的PowerPoint演示文稿則需要用專用的軟件進行格式轉換,轉換成PowerPoint Converted Scenario文件后才能播放。雖然有限制,但是脫離電腦,只用一張存儲卡或者一個U盤,加上一臺投影機就可以投影,這對于那些要經常攜帶筆記本電腦和便攜式投影機出差的用戶,無疑是最大的福音。
2 網絡接口
(1)網絡監(jiān)控
標稱是“教育專用”的投影機,往往會配置一個RJ45以太網絡接口,通過局域網或者互聯網可以對投影機進行監(jiān)測和控制。用戶可以為每一臺投影機設置IP地址,可以通過網頁瀏覽器監(jiān)測投影機狀態(tài)和更改設置;投影機也可以用電子郵件的方式報告燈泡和風扇的使用狀態(tài),用戶可以隨時隨地了解投影機情況,更能及時獲知出錯故障信息;投影機上的網絡接口一般會遵循SNMP(簡單網絡管理協(xié)議),也會符合PJLink的監(jiān)控統(tǒng)一標準,可以對多臺不同的投影機進行中央控制和集中管理,這樣學校內的管理人員就可以在電腦屏幕前對幾十臺、幾百臺投影機進行監(jiān)控和管理了。
PJLink是由JBMIA(Japan Business Machine and Information System Industries Association日本商業(yè)機器和信息系統(tǒng)工業(yè)協(xié)會)制定的,是操作和控制數據投影機的一個統(tǒng)一標準,用來保證不同廠商生產的投影機的中央控制器遵循統(tǒng)一的接口和協(xié)議,能被一個控制器來集中管理。[6]
(2)網絡投影
網絡投影就是利用有線或者無線網絡來把電腦上的圖像和聲音傳輸至投影機投射出來。
為了控制成本,有的投影機僅配置了有線網絡接口,有的投影機僅配置了無線網絡接口。但兩者可以方便地進行轉換。例如,EPSON的EB-C1910,EB-C1830投影機可以通過加配無線路由器,將有線網絡投影升級為無線網絡投影。EPSON的EMP-1715投影機,在不能或不宜使用無線連接的情況下,可以通過加裝一個以太網卡模塊將無線連接方式轉換成有線連接。
美國電氣與電子工程師協(xié)會(Institute of Electrical and Electronics Engineers)IEEE802委員會制訂了一系列的WLAN無線局域網標準。802.11g提供54Mbps的傳輸速率,而802.11n可以提供300Mbps,甚至高達600Mbps。無線網絡投影不僅可以使投影擺脫線纜的束縛,部署更加便捷,使用更加靈活,而且可以衍生出一些新的應用模式。
一對多模式:即一臺電腦連接多臺投影機。例如,EPSON的EB-C1910,C-1830投影機,使用網絡連接方式,一臺電腦可以同時控制四臺投影機,并可同時投射出四個相同或者不同的畫面,或者橫向拼接成寬屏圖像,滿足用戶的特殊應用。
多對一模式:即多臺電腦連接一臺投影機,可以隨意切換來自不同電腦的圖像投射到屏幕上。Panasonic 的PT-BW10NT投影機,可以工作在多現場模式下。其中的四窗口模式可以把四臺電腦的圖像同時投射到屏幕上;擴展索引模式可以把多達16臺電腦的圖像同時投射到屏幕上;索引模式可以投射出一個主屏圖像和4個副屏圖像。
松下公司的該款投影機,可以實現選擇性區(qū)域傳輸,通過切換顯示圖像各區(qū)域,可以指定需要放大的內容并將該區(qū)域顯示于投影屏幕上。該款機器還設計了一個模擬遙控器,遙控器圖標顯示在電腦屏幕上,坐在電腦前面就可以輕松地操作投影機,而且在真的遙控器丟失損壞后也不用著急了。
為了解決無線連接設置復雜的問題,有的產品也進行了貼心的設計,一切為用戶考慮。EPSON的EB-C1915,EB-C1925W兩款投影機,就可以選配一個類似U盤的Quick Wireless Connection Key(快速無線連接鑰匙), 先將其插入投影機,然后拔出再插入PC,即完成了無線連接的全部設置,投影機會在幾秒后自動識別PC信息開始投放。
當把具有網絡功能的投影機接入到Internet時,可以在相距甚遠的不同會議室之間進行投影畫面共享。例如,Sony的VPL-CX125/155/CW125等機型就為遠程會議等應用提供了支持。
Windows Vista 操作系統(tǒng)中的“附件”中有一個“Connect to a Network Projector wizard,網絡投影機連接向導”,運用這一向導,可以搜索到網絡上的投影機,在建立起網絡投影演示后,會出現一個“Network Presentation dialog box(網絡演示對話框)”,提供Pause/Resume, Disconnect等按鈕,供用戶來操作。[7]將網絡投影機應用軟件集成到操作系統(tǒng)中,極大地方便了用戶,很利于網絡投影技術的推廣。
3 HDMI
HDMI(High Definition Multimedia Interface) 即高清多媒體接口,由日立、松下、飛利浦、索尼、湯姆遜、東芝和Silicon Image七家公司聯合組成的HDMI組織研制。HDMI接口是為高清而生的,HDMI 1.2a的帶寬為4.95Gb/s,HDMI 1.3提供的帶寬達10.2Gb/s,最遠可傳輸15米,可以傳送無壓縮的8聲道數字音頻信號及1080p的高分辨率數字視頻信號。2009年6月由HDMI規(guī)范授權機構HDMI Licensing,LLC官方發(fā)布了HDMI 1.4的規(guī)范。HDMI 1.4 集成了高速以太網功能,還增加了一個音頻通道ARC,這個新通道能讓高清電視通過HDMI線把音頻直接傳送到A/V功放接收機上,無需另外一條線。HDMI 1.4支持更高的色彩空間。HDMI 1.4支持3D顯示器,并支持高清1080p的分辨率,同時還支持多種3D技術。而對于顯示器,其支持4K x 2K分辨率,支持30Hz刷新頻率下的 3840 x 2160和4096 x 2160分辨率。 NVIDIA的3D Vision Surround技術就是用HDMI1.4連接三臺顯示器,以全立體3D顯示的方式呈現身臨其境的視覺效果。
HDMI支持HDCP(High Definition Copyright Protection,高清版權保護協(xié)議),HDMI還具有“即插即用”的特點,信號源和顯示設備之間會自動進行“協(xié)商”,自動選擇最合適的視頻、音頻格式。HDMI接口中有一條熱拔插探測線,因而可以支持熱拔插。HDMI在針腳上和DVI兼容,只是采用了不同的封裝,使得接口更小,線纜更細。[8]
HDMI接口有三種型號,A型為19個針腳;B型為29個針腳,可傳輸HDMI A type兩倍的TMDS數據量, 相當于DVI Dual-Link傳輸, 用于傳輸高分辨率圖像(WQXGA 2560x1600以上);C型總共有19pin, 可以說是縮小版的HDMI A type, 但腳位定義有所改變, 主要是用在便攜式裝置上。
4 DisplayPort接口
DisplayPort 是VESA發(fā)布的標準,這是一種針對所有顯示設備(包括內部和外部接口)的開放標準。Display Port問世之初提供的帶寬就高達10.8Gb/s,而且為以后的提升預留了空間,即使DisplayPort采用新的2X速率標準(21.6Gbps),接頭和接線也不必重新進行設計。
和HDMI一樣,Display Port也允許音頻與視頻信號共用一條線纜傳輸,支持多種高質量數字音頻。在四條主傳輸通道之外,Display Port還提供了一條功能強大的輔助通道。該輔助通道的傳輸帶寬為1Mbps,最高延遲僅為500μs,可以直接作為語音、視頻等低帶寬數據的傳輸通道,另外也可用于無延遲的游戲控制。
DisplayPort具備高度的可擴展特性,要讓它同時傳輸多條視頻或音頻流也并非難事。畫中畫、分屏顯示功能對于DisplayPort而言就是“小菜一碟”,一條Display Port連接線最高可支持6條1080i或3條1080p視頻流。AMD的單GPU多顯示輸出技術ATI Eyefinity的實現就是得益于DisplayPort接口:AMD在GPU內集成了六條DisplayPort輸出信道,每條信道連接一臺顯示器,全部由一個顯示引擎驅動,可以輕松地搭建6屏幕顯示墻。
DisplayPort使用Philips為DisplayPort制訂的一套內容防拷協(xié)議,版權保護技術比HDMI的HDCP更加可靠。當然,DisplayPort的架構更富彈性,廠商也可根據需要選擇其他內容保護協(xié)議。[9]
顯而易見,DisplayPort接口相比HDMI接口而言,有過之而無不及。更重要的是DisplayPort實行免費政策,不像HDMI那樣征收授權費,因而更受青睞。
5 電視射頻輸入端口(RF, Radio Frequency,無線電射頻)
在投影機內加入一個電視節(jié)目接收模塊,投影機就搖身一變,成為一臺大屏幕電視機。在投影機上就多了一個電視射頻輸入接口,插上天線就可收看電視節(jié)目。如紐曼這樣的新興廠商,就把投影電視機作為賣點,并且以1000-3000元的低價銷售,有力地增加了投影機在普通百姓中的知曉度和認可度。
RF的成像原理是將視頻信號(CVBS, Composite Video Broadcast Signal,復合視頻廣播信號)和音頻信號(Audio)相混合編碼后輸出, 然后在顯示設備內部進行一系列分離/ 解碼的過程輸出成像。
六 投影機接口的發(fā)展特征
隨著投影機的發(fā)展,投影機的接口也在不斷發(fā)展。當前投影機接口的發(fā)展呈現出了數字化、高速化、集成化、輕便化等顯著特點。
數字化是大勢所趨,接口提供的帶寬、速率也越來越高,唯有如此,才能對方興未艾的高清視頻,3D立體視頻等提供支持。但是數字接口全面替代模擬接口絕非一蹴而就的事情,模擬接口表現出了頑強的生命力,淘而不汰,滿足用戶的多樣化需要,保證已有設備的繼續(xù)使用。
用戶總是希望產品易用好用。投影機的接口發(fā)展呈現出集成化的特點,一個接口既可以傳輸視頻,也可以傳輸音頻,還可以傳輸控制信號,真正實現“一線通”,甚至是“無線通”,避免繁瑣的線纜連接。而且接口和線纜的設計也追求輕便小巧,粗大笨重自然不為人所愛。
窺一斑而知全豹,透過投影機的接口我們可以了解投影機技術的不斷改進,用戶體驗的不斷改善。不斷創(chuàng)新并且體貼用戶,這就是投影機的發(fā)展之道。
參考文獻
[1] PConline數字家庭什么是色差分量接口?[EB/OL].
[2][3][8] 電腦報. 液晶顯示器維修手冊[M].重慶:電腦報電子音像出版社, 2009:86-88.
[4] 蔡皖東.計算機網絡(第3版)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2007:29.
[5] 阿勻.光影魔術師――熱門投影技術與功能解析[N].電腦報,2009-11-16(20).
[6] JBMIA .What’s PJLink ? [EB/OL].
[7] Microsoft. Giving a presentation over a network[EB/OL].
[9] 百度百科. DisplayPort接口[EB/OL].
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3.無線網絡技術論文