Audio prekidač. Obrada signala. Prebacivanje i upravljanje signalima. Smetnje tokom prebacivanja zvuka

Prednosti audio matričnog prekidača uključuju:

  • fleksibilna modularna arhitektura, koja vam omogućava da sastavite uređaj "kao iz kocki" za željeni zadatak i raspoloživi budžet;
  • prisustvo mnogih funkcija i mogućnosti obrade zvuka, uključujući 15 različitih filtera, ekvilajzera, supresora eha i šuma, limita, AGC, kašnjenja, itd.;
  • kompletan set uređaja i interfejsa za daljinsko upravljanje;
  • veliki broj ulaza/izlaza za povezivanje različite opreme;
  • dodatak hardvera i softvera za suzbijanje buke, eha itd.

Među interfejsima u takvim uređajima nalaze se mikrofonski i linijski ulazi i izlazi, telefonske utičnice, Ethernet i USB portovi, te izlazi za pojačala. Osim toga, ova oprema ima široke mogućnosti za prebacivanje i miješanje ovih sučelja međusobno, kao i dodatke u obliku ručnih i automatskih miksera.

Gdje se koristi audio matrix switcher?

ZAŠTO JE OVO POTREBNO?

Samo prebacivanje ima karakter koncentrisanog djelovanja, jer se vrši pomoću posebnih uređaja - prekidača. Stoga predstavlja manji potencijalni rizik od degradacije signala nego distribucija.

Prebacivanje se koristi u televizijskim studijima, prezentacionim sistemima i kućnim bioskopima. Iako su zahtjevi za ove sisteme različiti, opći principi ostaju isti.

PREKIDAČ U SVOJOJ SUŠTINI

Prebacivanje se može izvesti pomoću konvencionalnih (više ulaza na jedan izlaz) i matričnih (N ulaza na M izlaza) prekidača.

Rice. 1. Šta je prekidač?

To su specijalizirani uređaji koji koriste mehanički prekidač ili relej ili (u većini slučajeva) elektronski ključ. Postoje prekidači sa ručnim upravljanjem (tasterom), kao i elektronski koji koriste logička kola i mikroprocesor. Najnapredniji i najsloženiji modeli matričnih svičera imaju i daljinsko upravljanje sa daljinskog upravljača preko informacione mreže (preko RS-232, RS-422, RS-485, Ethernet interfejsa). Takvi modeli se mogu kontrolisati sa računara u koji je instaliran poseban softver ili sa specijalizovanog kontrolera.

Sva oprema koja ima nekoliko ulaza opremljena je prekidačem za njih

U prezentacionim ili kućnim sistemima, prekidači su često ugrađeni u druge uređaje: AV prijemnike, skalere itd. Sva oprema koja ima više ulaza opremljena je i prekidačem za njih (ulazi na TV, pojačalo, kasetofon itd.).

VRSTE PREKIDAČA

Mehanički vs. elektronski prekidači

Mehanički prekidači- najjednostavniji, najjeftiniji i najpouzdaniji. Prebacivanje se vrši ručno, jednostavnim pritiskom na dugme ili okretanjem dugmeta. Kola sa željenog ulaza su premoštena sa izlaznim krugovima pomoću električnih kontakata.

Prednosti mehaničke prekidači:

  • Signal se može prenositi ne samo sa ulaza na izlaz, već iu suprotnom smjeru
  • Praktično bez unutrašnjeg šuma i izobličenja, vrlo velika propusnost i gotovo neograničena amplituda signala
  • Nije potrebno napajanje, nedostatak napajanja ni na koji način ne ometa prijenos signala (ovo možda nije slučaj kod elektronskih prekidača)

Nedostaci:

  • Eksplozije se ne mogu izbeći, jer... u takvom prekidaču nema dovoljno "inteligencije" za to
  • Signal nije pojačan ili baferovan na bilo koji način; to nameće ograničenja na izvore signala, prijemnike signala i dužinu priključnih kablova
  • U matričnom prekidaču (koji zapravo nije lako napraviti mehanički) nemoguće je distribuirati signal s jednog ulaza na nekoliko izlaza (samo od jednog do jednog)
  • Ne postoji daljinski upravljač, a mogućnosti proširenja su vrlo ograničene

Elektronski prekidači su u osnovi složeniji i skuplji od mehaničkih (i stoga je njihova pouzdanost u principu niža). Ranije su se takvi prekidači izrađivali pomoću elektroničkih releja, a moderni gotovo uvijek koriste elektronske ključeve, koji su mnogo pouzdaniji.

Prednosti elektronike prekidači:

  • Elektronsko punjenje vam omogućava da preduzmete sve, bez obzira koliko sofisticirane, mjere za sprječavanje eksplozija (za više detalja o problemu eksplozija, pogledajte dolje)
  • Daljinsko upravljanje može biti implementirano (preko RS‑232/422/485 interfejsa, preko IR zraka, preko Etherneta, uključeno u različite velike upravljačke sisteme)
  • Signal se može pojačati, reklokirati (za digitalne interfejse), baferovati, a može se izvršiti korekcija njegove frekvencije i amplitude
  • Elektronski matrični prekidači mogu distribuirati signal sa jednog ulaza na bilo koji broj izlaza
  • Prekidači se lako proširuju, paraleliziraju, kaskadno, itd. (više o ovome u nastavku)

Nedostaci:

  • Zahtijeva napajanje; bez napajanja, većina prekidača uopće ne prenosi nikakav signal na izlaz, što može biti kritično za centre za emitiranje
  • Aktivna elektronska kola prekidača unose neka (čak i mala) izobličenja i šum u prolazni signal. Oni također ograničavaju i propusni opseg i maksimalnu vrijednost ulaznih signala.

Jednokanalni vs. matrični prekidači

Mnogi jednostavni sistemi ne zahtevaju više od jednog izlaznog komutacionog kanala. Za njih se široko koriste jednokanalni prekidači, koji su ideološki jednostavniji od matričnih prekidača, a samim tim i mnogo jeftiniji.

U suštini, međutim, matrični prekidač se može smatrati nekoliko jednokanalnih prekidača koji rade zajedno, a njihovi ulazi su opremljeni dodatnim distributivnim pojačalima, kao što je prikazano ispod 1.


Rice. 2. 2x2 matrica (2 ulaza, 2 izlaza), sastavljena od para distribucionih pojačala (DA) i para jednokanalnih prekidača

U suštini, matrični prekidač se može zamisliti kao nekoliko jednokanalnih prekidača koji rade zajedno

Takav sklop se može sastaviti i koristiti u stvarnom životu, međutim, čak i sa veličinom matrice od 2x2 (prikazano na slici), cijena matričnog prekidača neće biti veća od ukupne zamjenske sklopa, a za bilo koje velike dimenzije matrice sigurno će biti jeftinije od takvog sklopa (da ne spominjemo jednostavnost instalacije, upravljanja i uštedu prostora u stalku). Međutim, ako su korišteni jednokanalni prekidači opremljeni ulazima u petlji ili preklopnim terminatorima, takve šeme mogu se pokazati vrlo učinkovitima (više o tome u nastavku).

Kombinovani prekidači

Vrlo često je potrebno istovremeno prebaciti nekoliko vrsta "različitih" signala - na primjer, video i zvuk, kontrolni signali itd. U ovom slučaju, prikladno je koristiti uređaje koji kombiniraju nekoliko prekidača u jednom kućištu. Time se postiže impresivna ušteda kako u prostoru tako i u novcu, jer... U takvom uređaju, svi prekidači u suštini imaju zajedničko kućište, napajanje i kontrole.

U kombinovanom prekidaču (na primjer, za video i audio), gotovo uvijek postoji način za zajedničko prebacivanje ovih signala (audio-follow-video mod) i odvojeno, nezavisno prebacivanje (režim odvajanja), koji daje potrebnu kontrolu fleksibilnost.

Neki matrični prekidači imaju režim za podjelu ulaza i/ili izlaza u logički nezavisne sekcije (režim matričnog mapiranja), i koriste, na primjer, dio ulaza/izlaza za kompozitni video, a drugi dio za komponentni video. Naravno, prekidač ne može konvertovati format jednog signala u format drugog, pa jednostavno radi u režimu dva prekidača u jednom kućištu.

ZAŠTO JE TEŠKO PUTITI NA RAD?

Evo glavnih izazova sa kojima se inženjeri suočavaju prilikom dizajniranja prekidača:

  • obezbediti potrebnu marginu propusnog opsega i amplitude za signal, bez unošenja šuma i izobličenja u signal
  • spriječiti prodor signala iz trenutno neiskorištenih ulaza na izlaz („preslušavanje“)
  • eliminisati klikove, šum i smetnje slike u trenutku prebacivanja (ovo je posebno važno u TV studijima)
  • za digitalne signale – obezbeđuju restauraciju i ponovno taktiranje („ponovno klokovanje“) ulaznog signala, a ponekad i „pametnu“ interakciju sa izvorima i prijemnicima

Prve dvije poteškoće rješavaju se pažljivim odabirom baze elemenata i komponenti uređaja, razradom dizajna i rasporeda tiskanih ploča i, naravno, iskustvom i talentom programera 2. Detaljnije ćemo razmotriti načine rješavanja drugih problema.

EKSPLOZIJE, EKSPLOZIJE OKO

Eksplozije u televizijskim studijima

Ako prebacite signale iz dva nesinhronizirana izvora u proizvoljnom trenutku, na TV ekranu će biti vidljivi poremećaji slike i kratkotrajni poremećaji
sinhronizacija

Od posebnog značaja u polju televizijskog video prebacivanja (posebno kada se organizuje, na primer, emitovanje uživo) je mogućnost odabira optimalnog trenutka za rad tastera. Ako prebacite signale iz dva nesinhronizirana izvora u proizvoljnom trenutku, na TV ekranu će biti primjetni poremećaji slike (šum, trzaji) i kratkotrajni gubitak sinhronizacije. Eksplozije se mogu grubo podijeliti u 2 kategorije:

  • prekid sinhronizacije kada se signali sinhronizacije iz izvora ne poklapaju u vremenu. Sat pulsira na izlazu prekidača „trzanje“, a prijemniku signala (recimo, televizijskom monitoru) treba neko vrijeme (ponekad i sekunde) da ponovo „uhvati“ sinhronizaciju i prilagodi joj se. Dok to ne učini, na ekranu će biti skačuća, haotična slika (ili je neće biti uopšte). Ovakva eksplozija se smatra najjačom mogućom i apsolutno je neprihvatljiva u TV studijima.
  • potkopavanje slike, kada se sljedeći kadar (tačnije, polje) slike čini prepolovljenim - gornja polovina i dalje dolazi iz prvog izvora signala, a donja iz drugog (nakon prebacivanja). Osim toga, ove dvije polovice mogu biti odvojene, na primjer, crnom ili šumovitom horizontalnom trakom. Iako takav okvir vrlo brzo „preskače“, oko ima vremena da ga uoči, pa se takav poremećaj smatra i defektom u radu studija.


Rice. 3. Odakle dolazi poremećaj?

Za suzbijanje eksplozija, prema sadašnjim standardima, sva oprema televizijskog studija je striktno sinhronizovana sa zajedničkog (“master”) generatora (genlock), stoga svi studijski izvori MORAJU da rade sinhrono u vremenu 3. to znači da:

  • puls sinhronizacije okvira iz svih izvora je isti
  • redoslijed parnih/neparnih polja je isti
  • horizontalni sinhronizacioni impulsi se poklapaju
  • pozicija i faza bljeska u boji u sinhronizacijskim impulsima su striktno isti

Ako su ovi uslovi ispunjeni, eksplozije prvog tipa (sinhronizacija) su nemoguće. Da bi se eliminisale smetnje slike, prekidač u TV studiju mora da menja izvore u strogo određenom vremenskom trenutku – naime, u trenutku prigušenja impulsa kadra, kada gledalac ne vidi sliku.


Rice. 4. Prekidač koji radi bez smetnji

Naravno, takav prekidač mora primiti i taktni signal od referentnog oscilatora (ili koristiti signal sa jednog od svojih ulaza) - inače neće "znati" kada treba prebaciti.

Eksterna sinkronizacija izvora video signala iz posebnog generatora je univerzalna i relativno jeftina metoda osiguravanja visokokvalitetnog prebacivanja. Prilikom opremanja novih studija ovo se mora uzeti u obzir kao jedan od prioriteta.


Rice. 5. Ako izvori (Video1 i Video2) nisu sinhroni, eksplozije se ne mogu izbjeći

Eksterna sinhronizacija izvora video signala iz posebnog generatora je univerzalna i relativno jeftina metoda osiguravanja visokokvalitetnog prebacivanja

Problem je moguće riješiti i naknadno, ali po cijenu značajno povećanih troškova, uključivanjem 4 TBC (Time Base Correction) bloka sinhronizatora okvira u hardverski kompleks. Ovo su složeni uređaji koji vam omogućavaju da odložite video signal na određeno vrijeme unutar perioda frekvencije jednog kadra. Ulazni signal u frejm sinhronizatoru se digitalizuje i „čeka“ vreme potrebno za precizno poravnanje sa drugim signalom u baferu, zatim se podvrgava obrnutoj digitalno-analognoj konverziji i isporučuje na izlaz.

Upotreba TBC-a je obavezna ako se u prijenosima uživo koriste fragmenti s prijenosnih medija, iz "stranih" emisija, sa amaterskih kamkordera ili kućnih DVD plejera

U nekim slučajevima, međutim, upotreba TBC-a nije prisilna, već obavezna, ako se u prijenosima uživo koriste fragmenti s prijenosnih medija, iz “stranih” emisija, sa amaterskih kamkordera ili kućnih DVD playera koji se ne mogu uključiti u mrežu za sinhronizaciju. U drugim slučajevima obično se ispostavi da je jeftinije (i ideološki ispravnije) odmah u studiju instalirati profesionalnu opremu (video kamere, kasetofone itd.) sa genlock ulazom.


Rice. 6. Uvod u studijsku sinhronizacionu mrežu nesinhronog izvora

Dakle, u stvarnosti se prebacivanje ne dešava u trenutku proizvoljnog pritiska na dugme ili pojavljivanja odgovarajuće komande u kontrolnoj mreži, već nešto kasnije (za video - unutar perioda frekvencije jednog kadra).

Poremećaji u prezentacionim sistemima i kućnoj video opremi

U ovakvim sistemima, prebacivanje ulaza se obično radi mnogo rjeđe nego u TV studijima, a gledalac je spreman da podnese i neku nestabilnost slike u trenutku prebacivanja. Obično se ne poduzimaju posebne mjere za sprječavanje eksplozija.

Istovremeno, u skupljim komutacionim uređajima, radi dodatnog vizuelnog komfora, iu kritičnim prezentacionim sistemima dizajniranim za rad sa važnom publikom, takve mere su predviđene.

U sistemima ovog tipa, izvori signala (plejeri, kompjuteri, zemaljska TV, videorekorderi, itd.) su skoro uvek asinhroni, a njihovo veštačko sinhronizovanje (kao što je gore opisano za TV studije) ispada izuzetno skupo. Osim toga, signali iz takvih izvora često se predstavljaju u različitim formatima (na primjer, kompozitni video, YUV, VGA ili, na primjer, analogni ili digitalni audio), a prvo, prije prebacivanja, moraju se nekako dovesti u jedinstven oblik. .

Preklopna jedinica pruža vizuelno gladak prijelaz sa jedne slike na drugu koristeći metodu “fade through”.

IN prekidači za skaliranje, na primjer, svi ovi problemi se rješavaju istovremeno. Jedinica za skaliranje konvertuje bilo koji signal odabran sa ulaza u jedan format (obično VGA ili DVI/HDMI). Preklopna jedinica pruža vizuelno gladak prijelaz sa jedne slike na drugu koristeći metodu “fade through”. Sa ovim prijelazom, prva slika glatko blijedi u "crnu", a zatim se slika iz drugog izvora glatko pojavljuje iz crne. Vizualno, ovaj efekat se percipira ugodno, a brzina prijelaza se obično može podesiti. Za više informacija o skalerima, pogledajte brošuru „Konverzija signala. Skaleri."

Neki prekidači za prezentaciju koriste tehniku ​​"kašnjenja signala".

Prilikom prebacivanja između nesinhronih izvora (kao što su VGA signali sa više računara), neki prekidači prezentacije koriste tehniku ​​"kašnjenja signala". U ovom slučaju, signali sinhronizacije (H i V) iz jednog izvora se odmah prebacuju na drugi, ali se kanali same slike (R, G, B) neko vrijeme prebacuju u "crno". Monitor (projektor, plazma) koji se koristi u sistemu prezentacije se neko vreme prilagođava novim parametrima sinhronizacije, a na njegovom ekranu nema ničega (crna slika). Kada je podešavanje završeno, prekidač uključuje RGB kanale i na ekranu se odmah pojavljuje stabilna slika iz drugog izvora. I opet, takav prijelaz je vizualno ugodniji od "skakaće" slike koja bi se dobila bez korištenja kašnjenja signala.

Smetnje tokom prebacivanja zvuka

Analogne audio signale je lakše prebaciti jer im nedostaje koncept sinhronizacije. U isto vrijeme i ovdje postoje zamke - ako ne preduzmete posebne mjere, prilikom prebacivanja se mogu čuti klikovi.

Za ispravno prebacivanje audio signala koristi se poseban sklop, uz pomoć kojeg dolazi do prebacivanja u trenutku kada su trenutne vrijednosti signala uključenih izvora jednake nuli (kolo jednostavno čeka takav trenutak da stižu; audio signali se vrlo brzo mijenjaju, a kašnjenje prebacivanja je gotovo neprimjetno).


Rice. 7. Zvuk klika prilikom prebacivanja audio signala


Rice. 8. Način izbjegavanja klikova

Druga metoda "mekog" prebacivanja audio signala je upotreba audio miksera ili odgovarajućih kola unutar prekidača, kada je prvi signal glatko "out", a drugi je "in" umjesto njega (u ovom slučaju, naravno, blago zvučno kašnjenje prebacivanja je neizbježno).


Rice. 9. Meko prebacivanje sa mikserom

PREKIDANJE DIGITALNOG SIGNALA

Rad sa digitalnim signalima (SDI, DVI/HDMI, Firewire/DV, AES/EBU, S/PDIF) ima svoje karakteristike koje se moraju uzeti u obzir prilikom izrade prekidača i rada sa njima.

Reclocking

Obično se svi digitalni signali (i video i audio, kao i većina signala računarskog interfejsa velike brzine) prenose u strogom skladu sa sinhronizacionom mrežom, tj. “pod vodstvom” specijalnih sinkronizirajućih signala („satnih” signala). Takvi takt signali, eksplicitno ili implicitno, nužno se prenose zajedno sa glavnim signalom. Prijemnik zasnovan na takvoj mreži za sinhronizaciju može odabrati koristan signal.

Do sada su se svi digitalni signali prenosili ISKLJUČIVO preko analognih komunikacionih linija (jer druge još nisu izmišljene), te su stoga podložne svim vrstama izobličenja i utjecaja slučajnih faktora

Da se tokom procesa prenosa signal ne „razmiče“ u odnosu na mrežu za sinhronizaciju, problemi ne bi nastali. Međutim, do sada su se svi digitalni signali prenosili ISKLJUČIVO preko analognih komunikacionih linija (pošto drugi još nisu izmišljeni), pa su stoga podložni svim vrstama izobličenja i uticaja slučajnih faktora. Stoga se digitalni signal koji je stvarno primljen na kraju dugačke komunikacijske linije najčešće pokazuje pomjerenim u vremenu u odnosu na „idealni“. Najopasniji tip takvog pomaka za uobičajene video i audio signale je tzv. "drhtanje" ili fazno podrhtavanje. Primljeni digitalni impulsi ispadaju nešto uži ili nešto širi od originalnih 5 . Ako se ne preduzmu posebne mjere, takva pomjeranja mogu dovesti do najneugodnijih posljedica, uključujući poremećaj ili šum video slike ili „mrskanje“ u audio kanalu.

Za borbu protiv ove pojave, tzv ponovnog taktiranja (ili resinhronizacije, ponovnog taktiranja), tj. umjetno obnavljanje ispravne faze („satovi“) signala, povezujući ga sa „idealnom“ mrežom za sinhronizaciju.


Rice. 10. Treperenje i kako ga potisnuti

Kolo za suzbijanje podrhtavanja "zna" tačno u kojem trenutku se MORA pojaviti sljedeći rub ili impuls signala, i ako se stvarno pristigla ivica ili impuls ne razlikuje previše od očekivanog (tj. podrhtavanje još nije premašilo kritičnu vrijednost), strujno kolo ga umjetno „pomiče na mjesto koje mu pripada. Da bi kolo funkcionisalo, mora u sebi „zapamtiti“ idealan položaj satova i signala sata (uostalom, i njih je potrebno nekako vratiti nakon duge komunikacijske linije), što se postiže uz pomoć sofisticirana inženjerska rješenja (najčešće se koristi PLL prsten sa inercijskom vezom).

Nakon ponovnog taktovanja, NEMA podrhtavanja

Nakon ponovnog taktanja, NE ostaje podrhtavanje (osim ako, naravno, u početku nije premašilo kritičnu vrijednost, nakon čega se više ne može nositi s njim). Tipično, komunikacijske linije pružaju nivo podrhtavanja koji se lako može suprotstaviti ulaznim krugovima uređaja. Upravo to nam omogućava da kažemo da se digitalni signali UOPĆE mogu prenositi bez gubitaka (za razliku od analognih signala koji se ne mogu vratiti ni po jednom kriteriju na prijemnoj strani).

Omogućava nam da kažemo da se digitalni signali UOPĆE mogu prenositi bez gubitaka

Ponovno taktiranje također omogućava da se digitalni uređaji više puta kaskadiraju, tj. povežite uzastopno, jedan za drugim, mnogo prekidača, razvodnika itd. Ako se svaki uređaj ponovo taktira, neće biti gubitaka u sistemu 6 .

Digitalni video ili audio prekidač, ako je dizajniran za rad sa dugim komunikacijskim linijama (desetine metara ili više), mora biti opremljen krugovima za ponovno taktiranje za svaki ulaz.

Pametna interakcija

Mnoga digitalna sučelja zahtijevaju da izvor signala i prijemnik međusobno komuniciraju, na primjer, za razmjenu nekih tehničkih informacija. Istovremeno, programeri interfejsa obično nisu zamišljali da bi neka vrsta prekidača takođe mogla biti povezana između ova dva.

Upravo to se dogodilo sa VGA (prema VESA specifikaciji), DVI (i, nešto kasnije, HDMI) interfejsima. Ovi interfejsi zahtevaju da ekran razmenjuje servisne informacije sa računarom (ili drugim video izvorom, recimo, DVD plejerom) preko DDC interfejsa. Bez takve razmene, neki računari možda uopšte neće da emituju sliku, a video sa HDCP kodiranjem, na primer, neće proći kroz HDMI interfejs.

U principu, prekidač ne košta ništa, osim stvarnih kola za video, za prebacivanje i kola za razmjenu preko DDC-a. Na sl. 11 pokazuje da će se DDC signali razmjenjivati ​​između zaslona i računala 1.


Rice. 11. Problem razmjene servisnih podataka

Neki računari se uopšte neće pokrenuti osim ako nemaju neku vrstu ekrana spojenog na njihovu grafičku karticu.

Sve je u redu sa ovim parom, ali šta je sa računarima 2 i 3? Oni se nalaze "napušteni", bez displeja povezanih sa njima. Moguće je da će se njihovi izlazi grafičke kartice ugasiti ili preći u stanje pripravnosti. Kada se prekidač prebaci na, na primjer, računar 2, potonjem će trebati vremena da razmijeni podatke sa displejom i stavi svoju video karticu u radni režim (i ponekad dolazi do kvarova u ovom procesu). Neki računari se uopšte neće pokrenuti osim ako nemaju neku vrstu ekrana spojenog na njihovu grafičku karticu.

Rješenje problema je to što CAM prekidač čita sa displeja spojenog na njegov izlaz sve DDC informacije koje bi mogle biti potrebne u budućnosti. Nakon toga, CAM prekidač daje ove podatke na zahtjev bilo kojem računaru koji je povezan na njegov ulaz. Kao rezultat toga, računari "misle" da svaki od njih ima svoj vlastiti displej koji je povezan s njim i rado emituju sliku.

Mnogi čisto kompjuterski prekidači (monitor + tastatura + miš) rade na sličnom principu, koji su primorani da simuliraju miš i tastaturu za svaki od računara koji su na njega povezani, iako su pravi miš i tastatura uvek povezani samo sa jednim od njih. U suprotnom, neki računari uopšte odbijaju da rade.

Prekidač za IEEE 1394 (Firewire) interfejs, na primer, takođe je primoran da se „ponaša“ kao čvorište u celokupnoj strukturi magistrale, tj. imaju „inteligenciju“ koja mu omogućava da učestvuje u složenim procedurama razmene preko ovog interfejsa (za više detalja pogledajte brošuru „Interfejsi. IEEE 1394 (Firewire)“).

PROŠIRENJE PREKIDAČA

Unatoč prisutnosti modela prekidača na tržištu sa vrlo velikim brojem ulaza i izlaza, česti su slučajevi kada je potrebno povećati mogućnosti sklopnih uređaja kaskadiranjem ili paralelnim na izlazu. Na primjer, ova situacija je moguća ako veliki prekidač ne odgovara veličini i cijeni.

Ovisno o svojstvima ugrađenim u prekidač, njegovo proširenje može biti jednostavno ili složeno

Drugi primjer je potreba da sistem "raste" kako njegov vlasnik "raste". Kupljeni prekidač u početku se ispostavi da je skučen i postaje važno, bez gubitka sredstava koja su već uložena u opremu (tj. bez demontaže starog), proširiti njegove mogućnosti.

Ovisno o svojstvima ugrađenim u prekidač, njegovo proširenje može biti jednostavno ili složeno. Razmotrimo nekoliko načina za rješavanje ovog problema.

Povećanje broja ulaza

Kaskadno prekidači se obavljaju povezivanjem izlaza jednog bloka na jedan od ulaza drugog. Ovo je moguće za prekidače bilo koje vrste, ali nije baš zgodno: dodaje dodatni stepen preklopa, komplikuje kontrolu i izbacuje jedan od ulaza drugog prekidača iz upotrebe.


Rice. 12. Kaskadno aktiviranje

Mnogo isplativije paralelna veza na izlazima: Izlazi više uređaja su povezani zajedno („ili“). Istina, da bi implementirao ovo rješenje, svaki prekidač mora imati funkciju onemogućavanja izlaza, a također logički (softverski) podržava takvo uključivanje, što nije dostupno na svim modelima.


Rice. 13. Paralelni izlazi

Sve veći broj izlaza

Ako raspoloživi broj izlaza nije dovoljan, paralelno sa prvim prekidačem mogu se instalirati dodatni i njihovi ulazi se mogu kombinovati. Za to se, pored samih prekidača, koriste distribuciona pojačala koja imaju nekoliko izlaza (kao što je ranije prikazano na slici 2).

Međutim, potreba za dodatnim uređajima - pojačalima - nestaje ako se okrenemo modelima matričnih prekidača sa prolaznim ulazima i izlazima (pass-through channel). Svaki takav ulaz jednog prekidača spojen je na odgovarajući izlaz drugog, a ugrađeni terminator (linijski otpornik opterećenja) se uključuje samo u posljednjem 7.


Rice. 14. Prekidači kombinovani na jednom od svojih ulaza kroz izlaze u petlji

Da bi se uštedio prostor, neki kompaktni prekidači ne sadrže konektore za prolazne izlaze, iako je moguće onemogućiti terminatore. U ovom slučaju, jeftini T-konektori („Tees”) se mogu koristiti za postizanje istog rezultata 8 . Stavljaju se na ulaze uređaja (obično BNC konektori), a ulazni kabl i kabl do sledećeg prekidača se spajaju na dve preostale utičnice na T-u.

Kombinovanje nekoliko matričnih prekidača i za ulaze i izlaze omogućava vam da povećate veličinu komutacionog sistema

Kombinovanje nekoliko matričnih prekidača za ulaze i izlaze omogućava vam da povećate veličinu komutacionog sistema: na primer, koristeći četiri bloka 16 x 16 možete dobiti matricu 32 x 32. Ponekad se takva rešenja pokažu kao funkcionalno fleksibilnija i poželjnija u smislu budžeta: možete započeti sa sistemom na jeftinom malom prekidaču, a zatim ga proširiti kupovinom dodatnih uređaja.


Rice. 15. Povećanje broja ulaza ili izlaza u isto vrijeme
(Kliknite na fotografiju za povećanje)

Ako se očekuje značajno proširenje sistema (više nego udvostručenje), bolje je odmah kupiti prekidač maksimalne veličine, ali opremljen samo brojem ulazno/izlaznih blokova koji je u početku potreban

Na sl. 15 prikazuje primjer takvog proširenja prekidača (video + audio); Možete vidjeti da kada udvostručite broj ulaza i izlaza, morate četvorostručiti broj matrica. Ako vam je potrebno još jedno dvostruko povećanje (do 64 x 64), trebat će vam 16 kompleta matrica. Sa tako naglim širenjem, izgradnja sistema sa odvojenim matricama postaje neisplativa.

Ako se očekuje značajno proširenje sistema (više nego udvostručenje), bolje je odmah kupiti prekidač maksimalne veličine, ali opremljen samo onim brojem ulazno/izlaznih blokova koji je potreban na početku. Modularni dizajn mnogih uređaja velikog kapaciteta omogućava implementaciju ovog pristupa. U budućnosti, kako se sistem bude razvijao, preostaje samo da se nabave i instaliraju nedostajući moduli, a da se ne bavimo zbrkom kablova i složenim programiranjem sistema kao što je prikazano na sl. 15.

Povećanje funkcionalnosti

Osim rasta prekidača „u širinu“, moguć je i njihov rast „u dubinu“, tj. prema vrsti podržanih signala. Konkretno, video signali formata CV (kompozitni), YC (s-Video), YUV (komponentni) razlikuju se samo po broju video kanala (1, 2 ili 3) koji se moraju istovremeno prebacivati. Kao rezultat toga, nakon izgradnje sistema sa osnovnim video kvalitetom (CV), može se dalje nadograditi na YC kvalitet, a zatim na YUV kvalitet.


Rice. 16. Povećanje matrice “u dubinu”, prema kvalitetu signala

Za takav rast, matrični prekidači moraju „biti u stanju“ da rade zajedno (nekoliko komada paralelno), istovremeno izvršavajući komutacione komande. Ova mogućnost mora biti specificirana u njihovim karakteristikama, međutim, čak iu njenom odsustvu, takav rad matrica može se simulirati pomoću ispravno programiranog eksternog upravljačkog sistema.

Imajte na umu da ako je propusni opseg matrice inicijalno odabran sa određenom marginom, komponentna opcija će vam također omogućiti da se prebacite na rad s televizijom visoke definicije (za opciju 1080i potrebna je širina pojasa veća od 70 MHz), a prilikom dodavanja matrice za kanale H i V, takođe sa signalima VGA klase. Za više informacija o komponentnim signalima, pogledajte članak „Sučelja. VGA i komponentni signali."

DODATNE KARAKTERISTIKE PREKIDAČA

Radi lakšeg upravljanja matričnim prekidačima, koji se često koriste za implementaciju veoma složenih komutacionih kombinacija sa mnogo ulaza i izlaza, obezbeđena je funkcija odloženog rada tastera (preklapanje sa potvrdom). Potrebna kombinacija ulaza i izlaza se bira unapred, a u pravom trenutku ova kombinacija se aktivira jednim klikom na dugme Take. Isti postupak je moguć i preko interfejsa za daljinsko upravljanje.

Nekoliko kombinacija ulaza/izlaza može se pohraniti u memoriju matričnog prekidača (na primjer, sa tipkom STO) i nasumično odabrati od strane operatera (na primjer, pomoću tipke RCL), što mu očito olakšava život.

Prednost ovakvih metoda kontrole je u tome što se sva interna rekonekcija izvode istovremeno i odjednom (a ne jedno po jedno).

Dodatna korisna karakteristika matričnog audio prekidača (za analogni audio) je mogućnost podešavanja nivoa signala na ulazu i/ili izlazu. U ovom slučaju, kontrola ulaza omogućava vam da nivo svih izvora zvuka bude u nivou (tako da nema naglih skokova jačine zvuka prilikom prebacivanja). Podešavanje izlaznog nivoa može se koristiti kao kontrola jačine zvuka. Na primjer, u sistemima s više prostorija (više zona), gdje svaki matrični izlaz radi za svoju zonu, slušatelj u svojoj zoni će prilagoditi nivo za svoj matrični izlaz (o ovoj upotrebi treba voditi računa centralizirana kontrola opreme sistem).

SWITCH MANAGEMENT

Većina prekidača je opremljena vlastitim kontrolama (dugmad, dugmad, displeji), koji vam omogućavaju da njima upravljate ručno 9 .

Međutim, u mnogim slučajevima teško je pristupiti prekidaču instaliranom u zatvorenom stalku negdje u prostoriji za opremu. U ovom slučaju u pomoć priskaču daljinske upravljačke ploče koje proizvođači obično proizvode za svoje prekidače.

Obično se nekoliko kontrolnih panela instaliranih na različitim lokacijama može spojiti na jedan prekidač odjednom

Programabilni paneli omogućavaju, na primer, da kontrolišu samo matrične izlaze koji su im dodeljeni, ili da izvrše neke složene, unapred programirane radnje pritiskom na jedno dugme. Obično se nekoliko kontrolnih panela instaliranih na različitim lokacijama može povezati na jedan prekidač.

Drugi uobičajeni pristup je korištenje kompjuterskog sistema upravljanja ili specijalizovanog kontrolera. U ovom slučaju moguće je implementirati proizvoljno sofisticirane algoritme upravljanja (na primjer, prema rasporedu, prema playlisti, u kombinaciji sa sistemom pametne kuće) i korisničkim interfejsima. Većina proizvođača obezbeđuje svoje prekidače sa besplatnim ili odvojeno prodatim softverom za kontrolu sa računara.

Važno je da proizvođač opreme da opis svog protokola upravljanja

Poznavanje komunikacijskog protokola kojim se upravlja prekidačem omogućava programeru da konfiguriše kontrolere ili sistem upravljanja. Važno je da proizvođač opreme da opis svog upravljačkog protokola, inače će mogućnosti izgradnje proizvoljnih sistema biti ograničene samo na rješenja ovog proizvođača.

Tipično, uređaji imaju standardne serijske upravljačke interfejse RS-232C, RS-422, RS-485. Ova tradicionalna sučelja imaju neka ograničenja, ali se široko koriste i laka za korištenje. Moderni prekidači takođe široko koriste računarske interfejse: Ethernet, USB, bežični: IR zraci, Bluetooth, Wi-Fi. Sljedeća tabela daje sažetak popularnih žičanih interfejsa.

Interface Baud rate 10 Konektor, kabl Max. dužina Posebnosti
RS-232S 75-115200 bps (najčešće 9600 ili 19200 bps) DB-9 ili DB-25, minimalno 3 žice 15 m (standard), do 30-50 m (oklopljeni kabel, brzina do 9600 bps) Ugrađeni u računare (PC, ne MAC).
Lako "sagoreva" kada se poveže "sa varnicom"
RS-422 do 1,5 Mbit/s DB-9 ili terminali (bez standarda), 2 upredena para + uzemljenje Standardno za Batacam/DVCam kontrolu
RS-485 do 1,5 Mbit/s DB-9 ili terminali (bez standarda), 1 upredeni par + uzemljenje do 1,5 km (brzina 9600 bps) Podržava mnogo uređaja na jednoj magistrali. Nije zaštićen od sudara, može raditi nestabilno
Ethernet 10 ili 100 ili 1000 Mbit/s RJ-45, 2 upredena para do 100 m Može se rutirati neograničeno, uklj. putem interneta. Kašnjenja u upravljanju su nepredvidiva i nisu zagarantovana (ovisno o opterećenju mreže u cjelini)
USB 11 ili 400 Mbit/s 4 pina, 4 žice do 3-5 m Uz pomoć koncentratora (hubova) može se proširiti na desetine metara
Firewire 100, 200, 400, 800 Mbit/s 4 pina, 4 žice do 5 m Koncentratori ili specijalni produžni kablovi-konvertori mogu se protezati do desetina ili stotina metara

1 Naravno, kada se koristi UR sa velikim brojem izlaza i povećanjem broja prekidača, moguće je dobiti matrice bilo koje veličine.
2 I takođe korišćenje skupih komponenti i teškog i skupog hardvera. Prilikom izrade prekidača, kao i druge opreme, morate stalno održavati ravnotežu između cijene i kvalitete i tražiti optimalne kompromise.
3 U malim budžetskim studijima, neki od izvora signala se ponekad koristi kao takav generator, koji je dobrog kvaliteta i nikada se ne gasi. Sva oprema je “vezana” za njega. Ovo omogućava malu uštedu budžeta, ali može stvoriti nepredviđene poteškoće kada se ovaj izvor signala greškom isključi.
4 TBC se na ruskom ponekad naziva i „ispravljač vremenske distorzije“. Takođe je deo „kamorskih kanala“. Mnogi TBC-ovi "mogu" istovremeno transkodirati TV sisteme (NTSC/PAL/SECAM) i obraditi video signal kao video procesori.
5 Sužavanje ili proširenje je nasumične prirode, poput buke, i obično ga je teško nekako predvidjeti i nadoknaditi uvođenjem neke vrste stalnog dodavanja (kašnjenja).
6 Za analogne signale, kada su kaskadni, šum, smetnje i izobličenje se neizbežno akumuliraju i dodaju u svakoj fazi sistema. Ovo je osnovno svojstvo; Iz tog razloga, u analognim sistemima treba izbegavati prekomerno kaskadno povezivanje.
7 Terminator - usklađeno opterećenje (obično otpornik od 75 Ohma), potrebno za usklađivanje valne impedancije kabla sa ulazom uređaja.
8 Pogodni su specijalni T-ovi kod kojih su obe utičnice usmerene u pravcu suprotnom od utikača (a ne pod 90° od njega) - Y-konektori; Mnogo je praktičnije spojiti kablove na njih u "debljini" žica.
9 Neki veliki prekidači možda nemaju vlastite kontrolne ploče, jer gotovo se nikada ne koriste u "ručnom" načinu rada. Dizajnirani su za rad samo sa eksternim kontrolnim sistemima.
10 Imajte na umu da je u većini aplikacija čak i brzina od 9600 bps za kontrolu prekidača prevelika.

Manje uobičajeni su prekidači samo za zvuk. To je zbog činjenice da dio funkcija prebacivanja audio signala također obavljaju uobičajeni uređaji za obradu zvuka kao što su mikseri, digitalni mikseri i digitalne audio platforme. Međutim, uprkos novim tehnologijama i funkcijama preklapanja svojstvenim mikserima, profesionalne instalacije zahtijevaju prekidače audio signala različitih tipova.

Grupa kompanija Atanor predstavlja na ruskom tržištu i nudi na upotrebu visokokvalitetne prekidače sledećih kompanija:

  • Kramer (o kompaniji)
  • ATEN (o kompaniji)

Pogledajte naš cjenik opreme. Aktuelni cjenik možete preuzeti ovdje:

Za šta se koriste prekidači?

Prekidači su potrebni u nekoliko slučajeva.

  • Ako imate više audio izvora i jedan zvučni sistem ili audio uređaj na koji želite da emitujete signal sa izvora naizmjence
  • Ako imate više audio izvora i više uređaja ili sistema na koje želite da emitujete signale iz izvora
  • Ako imate više audio izvora i nekoliko zvučnih zona u razglasu ili razglasu na koji želite emitovati signale iz izvora
  • Ostali slučajevi...

Vrste profesionalnih audio prekidača

Audio prekidači. Vrste po broju izlaznih kanala i principu rada.

Prekidači vam omogućavaju da prebacite bilo koji od ulaznih kanala na izlazni kanal. Ako uređaj ima jedan izlazni kanal, obično se naziva jednostavno "prekidač" (ili audio prekidač). Takav video prekidač omogućava vam prebacivanje audio signala s bilo kojeg od ulaznih kanala na izlazni kanal. Audio prekidač sa jednim izlaznim kanalom može imati jedan ili više redundantnih izlaza za povezivanje drugog audio uređaja ili sistema na njega. U ovom slučaju, isti zvučni signal se šalje na sve izlazne kanale.

Poseban slučaj prebacivanja audio signala je prekidač sa jednim ulaznim kanalom. U ovom slučaju, prebacivanje ulaznih kanala nije potrebno i prekidač je u suštini uređaj koji distribuira i pojačava ulazni audio signal u izlazne staze. Takvi uređaji se nazivaju "pojačala za distribuciju" audio signala.

Ako audio prekidač ima dva ili više izlaznih kanala sa dva ili više ulaznih kanala, takav prekidač se naziva "matrični audio prekidač". Matrični prekidač može prebaciti bilo koji od audio ulaznih kanala na bilo koji od izlaznih kanala. Naziv ili opis matričnog audio prekidača mora uključivati ​​indikaciju broja ulaznih i izlaznih kanala. Na primjer: Kramer VS-88A. 8:8 Balanced Audio Matrix Switcher

Dakle, prema broju izlaznih kanala i principu rada, video prekidači se dijele na:

  • Prekidači
  • Matrični prekidači
  • Odvojeno - razvodna pojačala
Kramer razvodna pojačala

Prekidači. Vrste prema menadžmentu

Ako se prekidač može prebaciti samo mehaničkim pritiskom na dugme koje se nalazi na panelu samog uređaja, u ovom slučaju se takav prekidač naziva mehaničkim. Ako prekidač ima priključak za dovod kontrolnih signala, onda se takav prekidač naziva upravljanim. Prekidači koji podržavaju upravljanje prema bilo kojem standardu (na primjer, RS-232) lako se integriraju u složene integrirane sisteme. Dakle, prema mogućnostima upravljanja, prekidači se dijele na:

  • Mehanički audio prekidači
  • Prekidači kontrolirani suvim zatvaranjem kontakata
  • Infracrveni upravljani prekidači
  • Prekidači koji podržavaju upravljanje prema preporučenim standardima (RS-232, RS-485 i drugi)

Prekidači. Vrste prema standardu komutiranih audio signala.

Glavne vrste Kramer prekidača prema komutiranom audio standardu su sljedeće:

  • Analogni audio balansirani mono prekidači
  • Analogni audio jednostrani mono prekidači
  • Analogni nebalansirani stereo audio prekidači
  • Analogni balansirani stereo audio prekidači
  • Linijski audio prekidači
  • Prekidači mikrofona
  • AES/EBU digitalni audio prekidači
  • IEC 958 digitalni audio prekidači
  • S/PDIF digitalni audio prekidači
  • Digitalni audio prekidači EIAJ CP340/1201

Switch Services

Grupa kompanija Atanor nudi sledeće usluge za audio prekidače:

  • Savjetovanje o prekidačima Kramer i ATEN
  • Izbor prekidača za razne vrste projekata
  • Projektovanje razglasa i razglasa korištenjem Kramer i ATEN prekidača
  • Projektovanje sistema za audio emitovanje korišćenjem Kramer i ATEN switchera
  • Isporuka prekidača Kramer i ATEN
  • Montaža komutacionih sistema i prekidača Kramer i ATEN
  • Nadzirana montaža sklopnih sistema i prekidača Kramer i ATEN
  • Obuka u korišćenju i odabiru prekidača u sklopu obuke u projektovanju sala i realizaciji različitih vrsta projekata
  • Kreiranje i implementacija centralizovanih automatizovanih kontrolnih sistema kompatibilnih sa prekidačima
  • Iznajmljivanje prekidača (za prezentacijske događaje, izložbe, konferencije)

Da biste saznali više o profesionalnoj opremi i uslugama koje nudi grupa kompanija Athanor,

Situacija za koju je razvijen ovaj prekidač je sledeća: postoji određena prostorija u kojoj je instaliran sistem za reprodukciju zvuka koji neprekidno pušta muziku sa računara (PC), ali postoji i drugi izvor signala - televizor (TV), i shodno tome, kada se na njegovom izlazu pojavi zvučni signal, sistem bi trebao preći na reprodukciju TV zvuka.

Kao što se vidi iz shema, kontrola za prekidač je signal desnog kanala (R), koji dolazi iz TV-a, napaja se na pojačalo napravljeno na bazi op-pojačala - U1A. Pojačanje ove faze, neophodno za precizan rad uređaja, može se podesiti pomoću trim otpornika RV1. Zatim se pojačani signal dovodi u kolo ispravljača napona napravljenog na elementima C2, D1, D2, C3.

Ispravljeni napon se koristi za upravljanje tranzistorom Q1, u čijem se osnovnom kolu nalazi regulacioni otpornik RV2 povezan paralelno sa elektrolitskim kondenzatorom C3; sa ovim otpornikom možete podesiti „obrnuto“ vreme prebacivanja, tj. vrijeme nakon kojeg će se prekidač vratiti u PC mod nakon što kontrolni signal nestane. Potrebno je odabrati optimalno „obrnuto“ vrijeme prebacivanja tako da ne bude predugo - na primjer, zvuk sa TV-a se više ne prima, a i dalje nema muzike sa računara, a nije ni prekratko - u ovom slučaju, prekidač se može prebaciti u PC režim čak i za pauze u zvučnoj podlozi TV-a.

Sa kolektora Q1 upravljački signal koji se pretvara u “digitalni” oblik se dovodi na ulaz pretvarača sa Schmitt okidačem - elementom U3E. Prekidač SW1 vam omogućava da odaberete način rada uređaja - automatski ili ručno uključivanje TV režima. Osnova prekidača je U2 4053 čip (CD4053, KR1561KP5), koji se sastoji od tri dvosmjerna analogna prekidača (koriste se samo dva - X i Z). Upravljanje se vrši preko spojenih ulaza A (11) i C (9), a ulaz za omogućavanje prekidača mikrokola Inh (6) povezan je na zajedničku žicu. Prilikom rada sa analognim signalima, za 4053 čip, potrebno je koristiti izvor negativnog napona - pin VEE (7).

Prekidač se napaja iz jednostavnog bipolarnog izvora, napravljenog prema sljedećem kolu: mrežni transformator 6-0-6V / 500mA, četiri FR103 diode, dva elektrolitička kondenzatora 2200uF/16V, integrirani stabilizatori kao što su L78L05 i L79L05.

Operativno pojačalo U1A - LM358M, u SO8 paketu (koristi se samo jedno pojačalo od dva dostupna u kućištu); mikrokolo U3 - tip 74HC14, u kućištu SO14 (ulazi 1, 3, 5, 9 neiskorišćenih elemenata ovog mikrokola, morate spojiti na njegov izlaz 16 - “+” napon napajanja); minijaturni tip 3329H korišteni su kao otpornici za podešavanje RV1, RV2; svi fiksni otpornici su SMD (0805); elektrolitski kondenzatori C2, C3 - bilo koje odgovarajuće dimenzije; Kondenzatori C1, C4, C5 su keramički SMD (1206).

Krugovi prekidača i njegovo napajanje postavljeni su na dijelove matične ploče, smještene u plastično kućište tipa Gxxx; konektori za ulazne i izlazne signale su tipa "tulip", smješteni na stražnjoj ploči kućišta . Prekidač SW1 i LED indikator uključenja nalaze se na prednjoj ploči.

Ova shema je razvijena u relativno kratkom vremenu, uz korištenje komponenti koje su, kako kažu, bile “na dohvat ruke”, tako da u njoj ima nekih “ružnoća” i suboptimalnosti, ali je uređaj ipak napravljen i prilično se uspješno koristi.

Radi na web stranici "Electron55.ru"