Mezi výhody audio maticového přepínače patří:

• flexibilní modulární architektura, která umožňuje sestavit zařízení „jako z kostek“ pro požadovaný úkol a dostupný rozpočet;
• přítomnost mnoha funkcí a schopností zpracování zvuku, včetně 15 různých filtrů, ekvalizérů, potlačovačů ozvěny a šumu, limitů, AGC, zpoždění atd.;
• kompletní sada zařízení a rozhraní pro dálkové ovládání;
• velký počet vstupů/výstupů pro připojení různých zařízení;
• přidání hardwaru a softwaru pro potlačení šumu, ozvěny atd.

Mezi rozhraními v takových zařízeních jsou mikrofonní a linkové vstupy a výstupy, telefonní konektory, ethernetové a USB porty a výstupy pro zesilovače. Kromě toho má toto zařízení bohaté možnosti pro přepínání a míchání těchto rozhraní mezi sebou a také doplňky v podobě ručních a automatických mixérů.

Kde se používá maticový přepínač zvuku?

PROČ JE TO POTŘEBNÉ?

Samotné spínání má charakter soustředěného děje, protože se provádí pomocí speciálních zařízení - spínačů. Proto představuje menší potenciální riziko degradace signálu než distribuce.

Přepínání se používá v televizních studiích, prezentačních systémech a domácích kinech. I když jsou požadavky na tyto systémy odlišné, obecné principy zůstávají stejné.

VYPÍNAČ VE SVÉ PODSTATĚ

Přepínání lze provádět pomocí konvenčních (několik vstupů na jeden výstup) a maticových (N vstupů na M výstupů) přepínačů.

Rýže. 1. Co je spínač

Jedná se o specializovaná zařízení, která používají mechanický spínač nebo relé nebo (ve většině případů) elektronický klíč. Existují spínače s ručním (tlačítkovým) ovládáním, ale i elektronické pomocí logických obvodů a mikroprocesoru. Nejpokročilejší a nejsložitější modely maticových přepínačů mají i dálkové ovládání z dálkového ovládání přes informační síť (přes rozhraní RS-232, RS-422, RS-485, Ethernet). Takové modely lze ovládat z počítače, ve kterém je nainstalován speciální software, nebo ze specializovaného ovladače.

Všechna zařízení, která mají několik vstupů, jsou vybavena jejich spínačem

V prezentačních nebo domácích systémech jsou přepínače často zabudovány do jiných zařízení: AV přijímače, scalery atd. Všechna zařízení, která mají několik vstupů, jsou vybavena i jejich přepínačem (vstupy na TV, zesilovač, magnetofon atd.).

TYPY SPÍNAČŮ

Mechanické vs. elektronické spínače

Mechanické spínače- nejjednodušší, nejlevnější a nejspolehlivější. Přepínání se provádí ručně, pouhým stisknutím tlačítka nebo otočením knoflíku. Obvody z požadovaného vstupu jsou přemostěny s výstupními obvody pomocí elektrických kontaktů.

Výhody mechanické přepínače:

• Signál lze přenášet nejen ze vstupu na výstup, ale i v opačném směru
• Prakticky žádný vnitřní šum a zkreslení, velmi velká šířka pásma a téměř neomezená amplituda signálu
• Není potřeba žádné napájení, nedostatek energie nijak neruší přenos signálu (u elektronických spínačů tomu tak být nemusí)

nedostatky:

• Výbuchům se nelze vyhnout, protože... v takovém přepínači na to není dostatek „inteligence“.
• Signál není žádným způsobem zesilován ani ukládán do vyrovnávací paměti, což omezuje zdroje signálu, přijímače signálu a délku propojovacích kabelů.
• V maticovém přepínači (který ve skutečnosti není snadné vyrobit mechanicky) není možné distribuovat signál z jednoho vstupu na několik výstupů (pouze z jednoho do jednoho)
• Neexistuje žádné dálkové ovládání a možnosti rozšíření jsou velmi omezené

Elektronické spínače jsou zásadně složitější a dražší než mechanické (a proto je jejich spolehlivost v zásadě nižší). Dříve se takové spínače vyráběly pomocí elektronických relé, moderní téměř vždy používají elektronické klíče, které jsou mnohem spolehlivější.

Výhody elektroniky přepínače:

• Elektronické plnění umožňuje přijímat jakákoli, bez ohledu na to, jak sofistikovaná, opatření k zabránění výbuchu (více podrobností o problému výbuchů viz níže)
• Lze implementovat dálkové ovládání (přes rozhraní RS‑232/422/485, přes IR paprsky, přes Ethernet, součástí různých velkých řídicích systémů)
• Signál lze zesílit, přetaktovat (pro digitální rozhraní), uložit do vyrovnávací paměti a provést jeho korekci frekvence a amplitudy
• Elektronické maticové přepínače mohou distribuovat signál z jednoho vstupu na libovolný počet výstupů
• Přepínače lze snadno rozšířit, paralelizovat, kaskádovat atd. (více o tom níže)

nedostatky:

• Vyžaduje napájení; bez napájení většina přepínačů nevysílá na výstup vůbec žádný signál, což může být kritické pro vysílací centra
• Aktivní elektronické obvody spínačů vnášejí do procházejícího signálu určité (i malé) zkreslení a šum. Omezují také šířku pásma a maximální hodnotu vstupních signálů.

Jednokanálové vs. maticové přepínače

Mnoho jednoduchých systémů nevyžaduje více než jeden výstupní spínací kanál. Pro ně se hojně používají jednokanálové přepínače, které jsou ideově jednodušší než maticové přepínače, a tedy mnohem levnější.

V podstatě si však maticový přepínač lze představit jako několik jednokanálových přepínačů pracujících společně, jejichž vstupy jsou vybaveny dalšími distribučními zesilovači, jak je znázorněno níže 1.

Rýže. 2. matice 2x2 (2 vstupy, 2 výstupy), sestavená z dvojice distribučních zesilovačů (DA) a dvojice jednokanálových přepínačů

V podstatě si maticový přepínač lze představit jako několik jednokanálových přepínačů, které spolupracují

Takový obvod lze sestavit a použít v reálném životě, nicméně i při velikosti matice 2x2 (zobrazeno na obrázku) nebude cena maticového spínače vyšší než celkový náhradní obvod a pro jakékoli velké rozměry matice určitě to bude levnější než takový obvod (nemluvě o snadné instalaci, správě a úspoře místa v racku). Pokud jsou však použité jednokanálové přepínače vybaveny průchozími vstupy nebo přepínatelnými terminátory, mohou se tato schémata ukázat jako velmi účinná (více o tom níže).

Kombinované spínače

Velmi často je potřeba současně spínat několik typů „různých“ signálů – např. video a zvuk, řídící signály atd. V tomto případě je vhodné použít zařízení, která kombinují více přepínačů v jednom pouzdře. Tím je dosaženo působivých úspor jak místa, tak peněz, protože... V takovém zařízení mají všechny spínače v podstatě společné pouzdro, napájecí zdroj a ovládací prvky.

V kombinovaném přepínači (například pro video a audio) existuje téměř vždy režim jak pro společné přepínání těchto signálů (režim audio-následující-video), tak i samostatné nezávislé přepínání (režim breakaway), který dává potřebnou kontrolu flexibilita.

Některé maticové přepínače mají režim pro rozdělení vstupů a/nebo výstupů do logicky nezávislých sekcí (režim maticového mapování) a využívají například část vstupů/výstupů pro kompozitní video a druhou část pro komponentní video. Přepínač samozřejmě neumí převádět formát jednoho signálu na formát druhého, takže prostě funguje v režimu dvou přepínačů v jednom pouzdře.

PROČ JE TĚŽKÉ DOJÍŽET?

Zde jsou hlavní výzvy, kterým čelí inženýři při navrhování přepínačů:

• poskytují požadovanou šířku pásma a amplitudu signálu, aniž by do signálu vnášel šum a zkreslení
• zabránit pronikání signálu z aktuálně nepoužívaných vstupů na výstup („přeslechy“)
• eliminovat kliknutí, šum a rušení obrazu v době přepínání (to je důležité zejména v televizních studiích)
• pro digitální signály – poskytují obnovení a přetaktování („přetaktování“) vstupního signálu a někdy „chytrou“ interakci se zdroji a přijímači

První dvě úskalí řeší pečlivý výběr základny prvků a součástek zařízení, propracování návrhu a rozložení desek plošných spojů a samozřejmě zkušenosti a talent vývojáře 2. Podíváme se podrobněji na způsoby řešení dalších problémů.

VÝBUCHY, VÝBUCHY KOLEM

Výbuchy v televizních studiích

Pokud přepnete signály ze dvou nesynchronizovaných zdrojů v libovolném okamžiku, bude na televizní obrazovce patrné narušení obrazu a krátkodobé narušení
synchronizace

Zvláštní význam má v oblasti přepínání televizního videa (zejména při organizování např. živého vysílání) možnost vybrat optimální okamžik pro ovládání kláves. Pokud přepnete signály ze dvou nesynchronizovaných zdrojů v libovolném okamžiku, na televizní obrazovce bude patrné narušení obrazu (šum, trhání) a krátkodobá ztráta synchronizace. Výbuchy lze zhruba rozdělit do 2 kategorií:

• narušení synchronizace, když se synchronizační signály ze zdrojů časově neshodují. Hodinové pulsy na výstupu spínače „cukají“ a přijímač signálu (řekněme televizní monitor) potřebuje nějaký čas (někdy sekund), aby synchronizaci znovu „zachytil“ a přizpůsobil se jí. Dokud to neudělá, na obrazovce bude skákající chaotický obraz (nebo dokonce žádný). Takový výbuch je považován za co nejtěžší a v televizních studiích je absolutně nepřijatelný.
• podkopání obrazu, kdy se další snímek (přesněji pole) obrazu jeví jako přeříznutý na polovinu - horní polovina stále pocházela z prvního zdroje signálu a spodní polovina z druhého (po přepnutí). Kromě toho mohou být tyto dvě poloviny odděleny například černým nebo šumovým vodorovným pruhem. I když takový rámeček velmi rychle „přeskakuje“, oko si toho stihne všimnout, takže i takové narušení je považováno za vadu práce studia.

Rýže. 3. Odkud pochází narušení?

Pro boj s výbuchy je podle současných standardů veškeré vybavení televizního studia přísně synchronizováno ze společného („master“) generátoru (genlock), proto MUSÍ všechny studiové zdroje pracovat synchronně v čase 3. Znamená to, že:

• impuls synchronizace snímků ze všech zdrojů je stejný
• pořadí sudých/lichých polí je stejné
• horizontální synchronizační impulsy se shodují
• pozice a fáze barevného záblesku v synchronizačních impulsech jsou přísně stejné

Při splnění těchto podmínek jsou výbuchy prvního typu (synchronizace) nemožné. Aby se eliminovalo rušení obrazu, musí přepínač v televizním studiu přepínat zdroje v přesně definovaném časovém okamžiku – totiž v okamžiku impulsu tlumení snímku, kdy divák nevidí obraz.

Rýže. 4. Spínač, který funguje bez přerušení

Takový spínač musí samozřejmě také přijímat hodinový signál z referenčního oscilátoru (nebo použít signál z některého z jeho vstupů) - jinak „neví“, kdy přepnout.

Externí synchronizace zdrojů videosignálu ze speciálního generátoru je univerzální a relativně levná metoda zajištění kvalitního přepínání. Při vybavování nových ateliérů je třeba tento bod zohlednit jako jednu z priorit.

Rýže. 5. Pokud zdroje (Video1 a Video2) nejsou synchronní, nelze se explozím vyhnout

Externí synchronizace zdrojů videosignálu ze speciálního generátoru je univerzální a relativně levná metoda zajištění kvalitního přepínání

Problém je také možné vyřešit dodatečně, ale za cenu výrazně zvýšených nákladů, zahrnutím 4 bloků synchronizátoru rámců TBC (Time Base Correction) do hardwarového komplexu. Jedná se o složitá zařízení, která umožňují zpozdit video signál o určitou dobu v rámci jedné periody snímkové frekvence. Vstupní signál v synchronizátoru snímků je digitalizován a „čeká“ dobu potřebnou pro přesné zarovnání s jiným signálem ve vyrovnávací paměti, poté je podroben zpětné digitálně-analogové konverzi a přiveden na výstup.

Použití TBC je povinné, pokud živé vysílání používá fragmenty z přenosných médií, ze „zahraničního“ vysílání, z amatérských videokamer nebo domácích DVD přehrávačů

V některých případech však použití TBC není vynucené, ale povinné, pokud živé vysílání využívá fragmenty z přenosných médií, ze „zahraničního“ vysílání, z amatérských videokamer nebo domácích DVD přehrávačů, které nelze zařadit do synchronizační sítě. V ostatních případech se většinou vyjde levněji (a ideologicky správnější) rovnou nainstalovat do studia profesionální techniku ​​(videokamery, magnetofony atd.) s genlockovým vstupem.

Rýže. 6. Úvod do studiové synchronizační mřížky nesynchronního zdroje

Ve skutečnosti tedy k přepínání nedochází v okamžiku libovolného stisknutí tlačítka nebo výskytu odpovídajícího příkazu v řídicí síti, ale o něco později (u videa - v rámci jedné periody snímkové frekvence).

Poruchy v prezentačních systémech a domácím videozařízení

V takových systémech se přepínání vstupů obvykle provádí mnohem méně často než v televizních studiích a divák je připraven smířit se s určitou nestabilitou obrazu v době přepínání. Obvykle nejsou přijímána žádná zvláštní opatření k zabránění výbuchu.

Současně jsou taková opatření poskytována u dražších spínacích zařízení z důvodu dodatečného vizuálního komfortu a v kritických prezentačních systémech určených pro práci s důležitým publikem.

V systémech tohoto typu jsou zdroje signálu (přehrávače, počítače, pozemní TV, videorekordéry atd.) téměř vždy asynchronní a jejich umělá synchronizace (jak bylo popsáno výše pro televizní studia) se ukazuje jako extrémně nákladné. Signály z takových zdrojů jsou navíc často prezentovány v různých formátech (například kompozitní video, YUV, VGA nebo například analogové nebo digitální audio) a nejprve je před přepnutím musí být nějak převedeno do jediné formy. .

Přepínací jednotka poskytuje vizuálně hladký přechod z jednoho obrázku do druhého pomocí metody „prolínání“.

V přepínače scaleru, například všechny tyto problémy jsou řešeny současně. Jednotka škálování převádí jakýkoli signál vybraný ze vstupu do jediného formátu (obvykle VGA nebo DVI/HDMI). Přepínací jednotka poskytuje vizuálně hladký přechod z jednoho obrázku do druhého pomocí metody „prolínání“. S tímto přechodem první obrázek plynule přejde do „černé“ a poté se z černé plynule objeví obrázek z jiného zdroje. Vizuálně je tento efekt vnímán pohodlně a rychlost přechodů lze obvykle upravit. Další informace o scalerech naleznete v brožuře „Konverze signálu. Scalers."

Některé prezentační přepínače používají techniku ​​"zpoždění signálu".

Při přepínání mezi nesynchronními zdroji (jako jsou signály VGA z více počítačů) používají některé přepínače prezentací techniku ​​"zpoždění signálu". V tomto případě se synchronizační signály (H a V) z jednoho zdroje okamžitě přepnou na druhý, ale kanály samotného obrazu (R, G, B) se na nějakou dobu přepnou do „černé“. Monitor (projektor, plazma) použitý v prezentačním systému se nějakou dobu přizpůsobuje novým parametrům synchronizace, přičemž na jeho obrazovce není nic (černý obraz). Po dokončení nastavení přepínač zapne kanály RGB a na obrazovce se okamžitě objeví stabilní obraz z druhého zdroje. A opět, takový přechod je vizuálně pohodlnější než „skákající“ obraz, který by byl získán bez použití zpoždění signálu.

Rušení při přepínání zvuku

Analogové audio signály se snáze přepínají, protože postrádají koncept synchronizace. Zároveň zde existují i ​​úskalí - pokud nepřijmete zvláštní opatření, můžete během přepínání slyšet kliknutí.

Pro správné přepínání zvukových signálů slouží speciální obvod, pomocí kterého dochází k přepínání v okamžiku, kdy jsou okamžité hodnoty signálů spínaných zdrojů rovny nule (obvod prostě čeká na takový okamžik, aby audio signály se mění velmi rychle a zpoždění přepínání je téměř nepostřehnutelné).

Rýže. 7. Zvuk kliknutí při přepínání zvukových signálů

Rýže. 8. Způsob, jak se vyhnout kliknutí

Další metodou „měkkého“ přepínání zvukových signálů je použití audio směšovače nebo odpovídajících obvodů uvnitř přepínače, kdy první signál je plynule „ven“ a druhý je místo toho „in“ (v tomto případě samozřejmě malé slyšitelné zpoždění sepnutí je nevyhnutelné).

Rýže. 9. Měkké spínání se směšovačem

PŘEPÍNÁNÍ DIGITÁLNÍHO SIGNÁLU

Práce s digitálními signály (SDI, DVI/HDMI, Firewire/DV, AES/EBU, S/PDIF) má své vlastní charakteristiky, které je třeba vzít v úvahu při stavbě přepínačů a při práci s nimi.

Přetaktování

Obvykle jsou všechny digitální signály (jak obrazové, tak zvukové, stejně jako většina signálů vysokorychlostního počítačového rozhraní) přenášeny v přísném souladu se synchronizační mřížkou, tzn. „pod vedením“ speciálních synchronizačních signálů („hodinové“ signály). Takové hodinové signály, buď explicitně nebo implicitně, jsou nutně přenášeny spolu s hlavním signálem. Přijímač založený na takové synchronizační mřížce může vybrat užitečný signál.

Dosud jsou všechny digitální signály přenášeny VÝHRADNĚ přes analogové komunikační linky (protože jiné ještě nebyly vynalezeny), a proto podléhají nejrůznějším zkreslením a vlivu náhodných faktorů.

Pokud by se signál během procesu přenosu „nevzdálil“ vzhledem k synchronizační mřížce, problémy by nenastaly. Dosud jsou však všechny digitální signály přenášeny VÝHRADNĚ přes analogové komunikační linky (protože jiné ještě nebyly vynalezeny), a proto podléhají nejrůznějším zkreslením a vlivu náhodných faktorů. Proto se digitální signál skutečně přijímaný na konci dlouhé komunikační linky nejčastěji ukazuje jako posunutý v čase vzhledem k „ideálnímu“ signálu. Nejnebezpečnějším typem takového posunu pro běžné obrazové a zvukové signály je tzv. "jitter" nebo fázový jitter. Přijímané digitální impulsy se ukážou být mírně užší nebo mírně širší než původní 5 . Pokud nebudou přijata zvláštní opatření, mohou takové posuny vést k nejnepříjemnějším důsledkům, včetně narušení nebo šumu obrazu videa nebo „broušení“ ve zvukovém kanálu.

Pro boj s tímto jevem se používá tzv reclocking (nebo resynchronizace, reclocking), tzn. umělé obnovení správné fáze („hodiny“) signálu a jeho propojení s „ideální“ synchronizační mřížkou.

Rýže. 10. Jitter a jak jej potlačit

Obvod pro potlačení jitteru přesně „ví“, v jakém časovém okamžiku MUSÍ nastat další hrana nebo puls signálu a zda se skutečně přicházející hrana nebo puls příliš neliší od očekávaného (tj. jitter ještě nepřesáhl kritická hodnota), obvod ho uměle „ přesune na jeho správné místo. Aby obvod fungoval, musí si v sobě „pamatovat“ ideální polohu hodin a hodinových signálů (ostatně i ty je třeba po dlouhé komunikační lince nějak obnovit), čehož se dosahuje pomocí sofistikovaná inženýrská řešení (nejčastěji se používá prstenec PLL s inerciální vazbou).

Po přetaktování nezůstává ŽÁDNÉ chvění

Po přetaktování nezůstává ŽÁDNÝ jitter (samozřejmě pokud zpočátku nepřekročil kritickou hodnotu, po které se s ním již nelze vypořádat). Komunikační linky obvykle poskytují úroveň jitteru, která je snadno potlačena vstupními obvody zařízení. To je přesně to, co nám umožňuje říci, že digitální signály lze přenášet VŮBEC beze ztrát (na rozdíl od analogových signálů, které nelze na přijímací straně obnovit podle žádného kritéria).

Umožňuje nám říci, že digitální signály lze přenášet beze ztrát VŮBEC

Přetaktování také umožňuje vícenásobné kaskádování digitálních zařízení, tzn. připojit postupně, jeden po druhém, mnoho přepínačů, distributorů atd. Pokud se každé zařízení přetaktuje, nedojde k žádným ztrátám v systému 6 .

Digitální video nebo audio přepínač, pokud je navržen pro práci s jakýmikoli dlouhými komunikačními linkami (desítky metrů nebo více), musí být vybaven přetaktovacími obvody pro každý vstup.

Inteligentní interakce

Mnoho digitálních rozhraní vyžaduje, aby zdroj signálu a přijímač spolu komunikovaly, například za účelem výměny některých technických informací. Zároveň si vývojáři rozhraní obvykle nepředstavovali, že by mezi těmito dvěma mohl být také zapojen nějaký druh přepínače.

Přesně to se stalo s rozhraními VGA (podle specifikace VESA), DVI (a o něco později i HDMI). Tato rozhraní vyžadují, aby si displej vyměňoval servisní informace s počítačem (nebo jiným zdrojem videa, řekněme přehrávačem DVD) prostřednictvím rozhraní DDC. Bez takové výměny nemusí některé počítače vůbec vydávat obraz a například video s HDCP kódováním neprojde rozhraním HDMI.

Přepínač v zásadě nic nestojí, kromě samotných obvodů pro video, přepínání a obvodů pro výměnu přes DDC. Na Obr. 11 ukazuje, že mezi displejem a počítačem 1 se budou vyměňovat signály DDC.

Rýže. 11. Problém výměny servisních dat

Některé počítače se vůbec nespustí, pokud nemají ke své grafické kartě připojený nějaký druh displeje.

S touto dvojicí je vše v pořádku, ale co počítače 2 a 3? Ocitnou se „opuštěni“, bez připojených displejů. Je možné, že se jejich výstupy grafické karty vypnou nebo přejdou do pohotovostního režimu. Když se přepínač přepne například na počítač 2, bude tento potřebovat čas na výměnu dat s displejem a uvedení grafické karty do provozního režimu (a někdy v tomto procesu dochází k poruchám). Některé počítače se vůbec nespustí, pokud nemají ke své grafické kartě připojený nějaký druh displeje.

Řešením problému je, že CAM přepínač čte z displeje připojeného k jeho výstupu všechny DDC informace, které mohou být v budoucnu potřeba. Následně CAM přepínač poskytuje tato data na vyžádání jakémukoli počítači, který je připojen k jeho vstupu. Výsledkem je, že počítače si „myslí“, že každý z nich má připojený svůj vlastní displej, a ochotně vydávají obraz.

Na podobném principu funguje mnoho čistě počítačových přepínačů (monitor + klávesnice + myš), které jsou nuceny simulovat myš a klávesnici pro každý z k němu připojených počítačů, ačkoli skutečná myš a klávesnice jsou připojeny vždy jen k jednomu z nich. Jinak některé počítače odmítají vůbec fungovat.

Přepínač pro rozhraní IEEE 1394 (Firewire) je například také nucen „chovat se“ v celkové struktuře sběrnice jako rozbočovač, tzn. disponují „inteligencí“, která mu umožňuje účastnit se složitých výměnných procedur přes toto rozhraní (další podrobnosti viz brožura „Rozhraní. IEEE 1394 (Firewire)“).

ROZŠÍŘENÍ VYPÍNAČŮ

I přes přítomnost modelů spínačů na trhu s velmi velkým počtem vstupů a výstupů se často vyskytují případy, kdy je nutné zvýšit možnosti spínacích zařízení jejich kaskádováním nebo paralelním na výstupu. Tato situace je například možná, pokud velký přepínač nevyhovuje velikostí a cenou.

V závislosti na vlastnostech zabudovaných do přepínače může být jeho rozšíření jednoduché nebo složité

Dalším příkladem je potřeba, aby systém „rostl“ tak, jak „roste jeho vlastník“. Zakoupený přepínač se zpočátku ukazuje jako stísněný a je důležité, aniž by došlo ke ztrátě prostředků již investovaných do zařízení (tedy bez demontáže starého), rozšířit jeho možnosti.

V závislosti na vlastnostech zabudovaných do přepínače může být jeho rozšíření jednoduché nebo složité. Zvažme několik způsobů, jak tento problém vyřešit.

Zvyšování počtu vstupů

Kaskádové přepínače se provádí připojením výstupu jednoho bloku k jednomu ze vstupů druhého bloku. To je možné u spínačů jakéhokoli typu, ale není to příliš pohodlné: přidává to další spínací stupeň, komplikuje ovládání a vyřazuje jeden ze vstupů druhého spínače.

Rýže. 12. Kaskádová aktivace

Mnohem výnosnější paralelní připojení přes výstupy: Výstupy více zařízení jsou spojeny dohromady („nebo“). Pravda, pro implementaci tohoto řešení musí mít každý přepínač funkci deaktivace výstupu a také logicky (softwarově) podporovat takové zařazení, které není dostupné u všech modelů.

Rýže. 13. Paralelní výstupy

Zvyšující se počet východů

Pokud dostupný počet výstupů nestačí, lze paralelně s prvním spínačem instalovat další a jejich vstupy kombinovat. K tomu se kromě samotných spínačů používají distribuční zesilovače, které mají několik výstupů (jak je znázorněno dříve na obr. 2).

Potřeba dalších zařízení - zesilovačů - však zmizí, pokud se obrátíme na modely maticových přepínačů s průchozími vstupy a výstupy (průchozí kanál). Každý takový vstup jednoho spínače je připojen k odpovídajícímu výstupu druhého a vestavěný terminátor (linkový zatěžovací odpor) je zapnut pouze v posledním 7.

Rýže. 14. Přepínače kombinované na jednom ze svých vstupů přes průchozí výstupy

Kvůli úspoře místa některé kompaktní přepínače neposkytují konektory pro průchozí výstupy, i když je možné zakázat zakončení. V tomto případě lze k dosažení stejného výsledku použít levné T-konektory („T-kusy“) 8 . Nasadí se na vstupy zařízení (obvykle BNC konektory) a do dvou zbývajících zdířek T-kusu se připojí vstupní kabel a kabel k dalšímu spínači.

Kombinace několika maticových spínačů pro vstupy i výstupy umožňuje zvětšit velikost spínacího systému

Kombinace několika maticových přepínačů pro vstupy i výstupy umožňuje zvětšit velikost spínacího systému: například pomocí čtyř bloků 16 x 16 můžete získat matici 32 x 32. Někdy se taková řešení ukáží jako funkčně flexibilnější a vhodnější z hlediska rozpočtu: můžete začít se systémem na levném malém přepínači a následně jej rozšířit nákupem dalších zařízení.

Rýže. 15. Současné zvýšení počtu vstupů nebo výstupů
(Pro zvětšení klikněte na fotku)

Pokud se očekává výrazné rozšíření systému (více než zdvojnásobení), je lepší okamžitě zakoupit přepínač maximální velikosti, ale vybavený pouze počtem vstupně/výstupních bloků, který je zpočátku potřeba

Na Obr. 15 ukazuje příklad takového rozšíření přepínače (video + audio); Vidíte, že když zdvojnásobíte počet vstupů a výstupů, musíte zčtyřnásobit počet matic. Pokud potřebujete další dvojnásobné zvýšení (až na 64 x 64), budete potřebovat 16 sad matic. S tak prudkým rozšířením se budování systému s oddělenými matricemi stává nerentabilním.

Pokud se očekává výrazné rozšíření systému (více než zdvojnásobení), je lepší ihned pořídit přepínač maximální velikosti, ale vybavený pouze takovým počtem vstupně/výstupních bloků, který je na začátku potřeba. Modulární konstrukce mnoha velkokapacitních zařízení umožňuje tento přístup implementovat. V budoucnu, jak se systém rozrůstá, zbývá pouze dokoupit a nainstalovat chybějící moduly, aniž bychom museli řešit spleti kabelů a složité programování systémů, jako je ten na obr. 15.

Zvyšování funkčnosti

Kromě růstu výhybek „do šířky“ je možný i jejich růst „do hloubky“, tzn. podle typu podporovaných signálů. Zejména video signály formátů CV (kompozitní), YC (s-Video), YUV (komponentní) se liší pouze počtem video kanálů (1, 2 nebo 3), které musí být přepínány současně. Výsledkem je, že po sestavení systému se základní kvalitou videa (CV) jej lze dále upgradovat na kvalitu YC a poté na kvalitu YUV.

Rýže. 16. Zvýšení matice „do hloubky“ podle kvality signálu

Pro takový růst musí být maticové přepínače „schopné“ spolupracovat (několik kusů paralelně) a současně provádět přepínací příkazy. Tato možnost musí být uvedena v jejich charakteristikách, avšak i v případě její absence lze takový provoz matic simulovat správně naprogramovaným externím řídicím systémem.

Všimněte si, že pokud je šířka pásma matice zpočátku vybrána s určitou rezervou, možnost komponenta vám také umožní přepnout na práci s televizí s vysokým rozlišením (u možnosti 1080i je vyžadována šířka pásma větší než 70 MHz) a při přidání matice pro kanály H a V, také se signály třídy VGA. Další informace o komponentních signálech naleznete v článku „Rozhraní. VGA a komponentní signály."

DODATEČNÉ FUNKCE SPÍNAČE

Pro snadné ovládání maticových spínačů, které se často používají k implementaci velmi složitých spínacích kombinací s mnoha vstupy a výstupy, je k dispozici funkce zpožděné operace kláves (spínání s potvrzením). Požadovaná kombinace vstupů a výstupů je předem navolena a ve správný okamžik se tato kombinace aktivuje jedním kliknutím na tlačítko Take. Stejný postup je také možný přes rozhraní dálkového ovládání.

Do paměti maticového přepínače lze uložit několik kombinací vstupů/výstupů (např. tlačítkem STO) a náhodně vybrat operátorem (např. tlačítkem RCL), což mu jednoznačně usnadňuje život.

Výhodou těchto způsobů řízení je, že všechna vnitřní přepojení se provádějí současně a najednou (a ne po jednom).

Další užitečnou funkcí maticového přepínače zvuku (pro analogový zvuk) je možnost upravit úroveň signálu na vstupu a/nebo výstupu. V tomto případě vám ovládání vstupu umožňuje vyrovnat všechny zdroje zvuku na úroveň (takže při přepínání nedochází k náhlým skokům hlasitosti). Nastavení výstupní úrovně lze použít jako ovládání hlasitosti. Například ve vícepokojových (vícezónových) systémech, kde každý maticový výstup pracuje ve své vlastní zóně, si posluchač ve své zóně nastaví úroveň pro svůj maticový výstup (o toto použití by se mělo postarat centralizované ovládání zařízení Systém).

SPÍNACÍ MANAGEMENT

Většina spínačů je vybavena vlastními ovládacími prvky (tlačítky, knoflíky, displeje), které umožňují jejich ruční ovládání 9 .

V mnoha případech je však spínač instalovaný v uzavřeném racku někde v místnosti s vybavením obtížně přístupný. V tomto případě přicházejí na pomoc dálkové ovládací panely, které výrobci obvykle vyrábějí pro své přepínače.

Typicky může být k jednomu spínači připojeno několik ovládacích panelů instalovaných na různých místech najednou

Programovatelné panely umožňují např. ovládat pouze jim přiřazené maticové výstupy nebo stisknutím jednoho tlačítka provádět některé složité, předem naprogramované akce. K jednomu spínači lze obvykle připojit několik ovládacích panelů instalovaných na různých místech.

Dalším běžným přístupem je použití počítačového řídicího systému nebo specializovaného řídicího systému. V tomto případě je možné implementovat libovolně sofistikované řídicí algoritmy (například podle harmonogramu, podle playlistu, v kombinaci se systémem chytré domácnosti) a uživatelská rozhraní. Většina výrobců poskytuje svým přepínačům bezplatný nebo samostatně prodávaný software pro jejich ovládání z počítače.

Je důležité, aby výrobce zařízení poskytl popis svého kontrolního protokolu

Znalost komunikačního protokolu, kterým je přepínač řízen, umožňuje programátorovi konfigurovat ovladače nebo systém řízení. Je důležité, aby výrobce zařízení uvedl popis jeho řídicího protokolu, jinak budou možnosti budování libovolných systémů omezeny pouze na řešení tohoto výrobce.

Zařízení mají obvykle standardní sériová řídicí rozhraní RS-232C, RS-422, RS-485. Tato tradiční rozhraní mají určitá omezení, ale jsou široce používána a snadno se používají. Moderní přepínače také široce využívají počítačová rozhraní: Ethernet, USB, bezdrátové: IR paprsky, Bluetooth, Wi-Fi. Následující tabulka poskytuje souhrn oblíbených kabelových rozhraní.

Rozhraní	Přenosová rychlost 10	Konektor, kabel	Max. délka	Zvláštnosti
RS-232С	75-115200 bps (nejčastěji 9600 nebo 19200 bps)	DB-9 nebo DB-25, minimálně 3 vodiče	15 m (standard), až 30-50 m (stíněný kabel, rychlost až 9600 bps)	Vestavěné do počítačů (PC, ne MAC). Snadno „vyhoří“ při spojení „s jiskrou“
RS-422	až 1,5 Mbit/s	DB-9 nebo svorky (není standard), 2 kroucené páry + zem		Standardní pro ovládání Batacam/DVCam
RS-485	až 1,5 Mbit/s	DB-9 nebo svorky (není standard), 1 kroucený pár + zem	až 1,5 km (rychlost 9600 bps)	Podporuje mnoho zařízení na jedné sběrnici. Není chráněn před kolizemi, může pracovat nestabilně
Ethernet	10 nebo 100 nebo 1000 Mbit/s	RJ-45, 2 kroucené páry	až 100 m	Lze směrovat neomezeně, vč. přes internet. Zpoždění správy jsou nepředvídatelná a nejsou zaručena (v závislosti na zatížení sítě jako celku)
USB	11 nebo 400 Mbit/s	4 pin, 4 dráty	do 3-5m	Pomocí koncentrátorů (rozbočovačů) jej lze prodloužit na desítky metrů
Firewire	100, 200, 400, 800 Mbit/s	4 pin, 4 dráty	až 5 m	Koncentrátory nebo speciální prodlužovací kabely-převodníky mohou dosahovat až desítek či stovek metrů

1 Samozřejmě při použití UR s velkým počtem výstupů a zvýšením počtu přepínačů je možné získat matice libovolné velikosti.
2 A také použití drahých komponent a těžkého a drahého hardwaru. Při stavbě vypínačů, stejně jako jiných zařízení, musíte neustále udržovat rovnováhu mezi cenou a kvalitou a hledat optimální kompromisy.
3 V malých levných studiích se někdy jako takový generátor používá jeden ze zdrojů signálu, který je kvalitní a nikdy se nevypne. Veškeré vybavení je k němu „vázáno“. To poskytuje malou úsporu rozpočtu, ale může způsobit nepředvídané potíže, když je tento zdroj signálu omylem vypnut.
4 TBC se v ruštině také někdy nazývá „korektor zkreslení času“. Je také součástí „komorových kanálů“. Mnoho TBC „umí“ současně překódovat TV systémy (NTSC/PAL/SECAM) a zpracovat video signál jako video procesory.
5 Zúžení nebo expanze je náhodné, šumové povahy a je obvykle obtížné je nějak předvídat a kompenzovat zavedením nějakého konstantního sčítání (zpoždění).
6 U analogových signálů se při kaskádování nevyhnutelně hromadí šum, rušení a zkreslení, které se přidávají v každé fázi systému. Toto je základní vlastnost; Z tohoto důvodu je třeba se v analogových systémech vyhnout nadměrnému kaskádování.
7 Terminátor - přizpůsobená zátěž (obvykle 75 Ohm rezistor), potřebná k přizpůsobení vlnové impedance kabelu se vstupem zařízení.
Vhodné jsou 8 speciální T-kusy, ve kterých jsou obě zásuvky nasměrovány opačným směrem než zástrčka (a nikoli 90° od ní) - Y-konektory; Je mnohem pohodlnější k nim připojit kabely v „tloušťce“ vodičů.
9 Některé velké spínače nemusí mít vlastní ovládací panely, protože téměř nikdy se nepoužívají v „ručním“ režimu. Jsou navrženy tak, aby fungovaly pouze s externími řídicími systémy.
10 Uvědomte si, že ve většině aplikací je i rychlost 9600 bps pro ovládání přepínačů příliš vysoká.

Méně obvyklé jsou přepínače pouze pro zvuk. To je způsobeno skutečností, že část funkcí přepínání audio signálu je také prováděna takovými běžnými zařízeními pro zpracování zvuku, jako jsou směšovače, digitální směšovače a digitální audio platformy. Navzdory novým technologiím a přepínacím funkcím, které jsou mixérům vlastní, však profesionální instalace vyžadují přepínače audio signálu různých typů.

Skupina společností Atanor zastupuje na ruském trhu a nabízí k použití vysoce kvalitní přepínače od následujících společností:

• Kramer (O společnosti )
• ATEN (O společnosti )

Podívejte se na náš ceník vybavení. Aktuální ceník si můžete stáhnout zde:

K čemu slouží přepínače?

Přepínače jsou potřeba v několika případech.

• Pokud máte několik zdrojů zvuku a jeden zvukový systém nebo zvukové zařízení, do kterého chcete postupně vysílat signál ze zdrojů
• Pokud máte více zdrojů zvuku a více zařízení nebo systémů, do kterých chcete vysílat signály ze zdrojů
• Pokud máte v ozvučovacím systému několik zdrojů zvuku a několik zvukových zón, do kterých chcete vysílat signály ze zdrojů
• Další případy...

Typy profesionálních audio přepínačů

Přepínače zvuku. Typy podle počtu výstupních kanálů a principu činnosti.

Přepínače umožňují přepnout kterýkoli ze vstupních kanálů na výstupní kanál. Pokud má zařízení jeden výstupní kanál, obvykle se nazývá jednoduše „přepínač“ (neboli přepínač zvuku). Takovýto přepínač videa umožňuje přepínat audio signál z libovolného vstupního kanálu na výstupní kanál. Přepínač zvuku s jedním výstupním kanálem může mít jeden nebo více redundantních výstupů pro připojení druhého zvukového zařízení nebo systému. V tomto případě je do všech výstupních kanálů odeslán stejný zvukový signál.

Samostatným případem přepínání audio signálů je přepínač s jedním vstupním kanálem. V tomto případě není nutné přepínání vstupních kanálů a přepínač je v podstatě zařízení, které distribuuje a zesiluje vstupní audio signál do výstupních cest. Taková zařízení se nazývají „distribuční zesilovače“ zvukového signálu.

Pokud má přepínač zvuku dva nebo více výstupních kanálů se dvěma nebo více vstupními kanály, nazývá se takový přepínač „maticový přepínač zvuku“. Maticový přepínač může přepínat kterýkoli ze vstupních audio kanálů na kterýkoli z výstupních kanálů. Název nebo popis maticového audio přepínače musí obsahovat údaj o počtu vstupních a výstupních kanálů. Například: Kramer VS-88A. Přepínač vyváženého zvuku 8:8

Podle počtu výstupních kanálů a principu fungování se tedy přepínače videa dělí na:

• Přepínače
• Maticové přepínače
• Samostatně - distribuční zesilovače

Kramerovy distribuční zesilovače

Přepínače. Typy podle vedení

Pokud lze spínač spínat pouze mechanickým stisknutím tlačítka umístěného na panelu samotného zařízení, v tomto případě se takový spínač nazývá mechanický. Pokud má přepínač port pro dodávání řídicích signálů, pak se takový přepínač nazývá řízený. Přepínače, které podporují ovládání podle libovolného standardu (například RS-232), lze snadno integrovat do komplexních integrovaných systémů. Podle možností správy se tedy přepínače dělí na:

• Mechanické audio spínače
• Spínače ovládané suchým kontaktem
• Infračervené řízené přepínače
• Switche, které podporují správu podle doporučených standardů (RS-232, RS-485 a další)

Přepínače. Typy podle standardu spínaného audio signálu.

Hlavní typy přepínačů Kramer podle standardu spínaného zvuku jsou následující:

• Analogové audio vyvážené mono přepínače
• Jednostranné mono přepínače analogového zvuku
• Analogové nevyvážené stereo audio přepínače
• Analogové vyvážené stereo audio přepínače
• Přepínače linkového zvuku
• Vypínače mikrofonu
• Přepínače digitálního zvuku AES/EBU
• IEC 958 digitální audio přepínače
• Přepínače digitálního zvuku S/PDIF
• Digitální audio přepínače EIAJ CP340/1201

Přepnout služby

Skupina společností Atanor nabízí následující služby pro audio přepínače:

• Poradenství v oblasti přepínačů Kramer a ATEN
• Výběr přepínačů pro různé typy projektů
• Návrh ozvučení a rozhlasu pomocí přepínačů Kramer a ATEN
• Návrh audio vysílacích systémů pomocí přepínačů Kramer a ATEN
• Dodávka spínačů Kramer a ATEN
• Montáž spínacích systémů a spínačů Kramer a ATEN
• Dohlížená montáž spínacích systémů a spínačů Kramer a ATEN
• Školení použití a výběru výhybek v rámci školení projektování hal a realizace různých typů projektů
• Tvorba a implementace centralizovaných automatizovaných řídicích systémů kompatibilních s přepínači
• Pronájem vypínačů (pro prezentační akce, výstavy, konference)

Chcete-li se dozvědět více o profesionálních spínacích zařízeních a službách nabízených skupinou společností Atanor,

Situace, pro kterou byl tento přepínač vyvinut, byla následující: je zde určitá místnost, kde je instalován systém reprodukce zvuku, který nepřetržitě přehrává hudbu z počítače (PC), ale je zde také jiný zdroj signálu - televize (TV) a podle toho, když se na výstupu objeví zvukový signál, systém by se měl přepnout na přehrávání zvuku TV.

Jak je vidět z systém, ovládáním přepínače je signál pravého kanálu (R), přicházející z televizoru, je přiváděn do zesilovače vyrobeného na bázi operačního zesilovače - U1A. Zesílení tohoto stupně, nezbytné pro přesný provoz zařízení, lze upravit pomocí trimovacího rezistoru RV1. Dále je zesílený signál přiveden do obvodu usměrňovače napětí vytvořeného na prvcích C2, D1, D2, C3.

Usměrněným napětím je ovládán tranzistor Q1, v jehož obvodu báze je paralelně s elektrolytickým kondenzátorem C3 zapojen ladicí rezistor RV2, u kterého lze nastavovat „reverzní“ dobu sepnutí, tzn. doba, po které se spínač vrátí do režimu PC poté, co zmizí řídicí signál. Je nutné zvolit optimální „reverzní“ spínací čas, aby nebyl příliš dlouhý - například zvuk z televizoru již není přijímán a z PC stále není žádná hudba a nebyl příliš krátký - v tomto případě se může přepínač přepnout do režimu PC i při pauzách ve zvukové stopě televizoru.

Z kolektoru Q1 je řídicí signál, který má být převeden do „digitální“ podoby, přiveden na vstup měniče se Schmittovým spouštěčem - prvek U3E. Přepínač SW1 umožňuje zvolit provozní režim zařízení – automatický, nebo ruční zapnutí režimu TV. Základem přepínače je čip U2 4053 (CD4053, KR1561KP5), který se skládá ze tří obousměrných analogových přepínačů (používány jsou pouze dva - X a Z). Ovládání se provádí přes vstupy A (11) a C (9) kombinovanými dohromady, vstup povolení pro spínače mikroobvodu Inh (6) je připojen na společný vodič. Při práci s analogovými signály je pro čip 4053 nutné použít zdroj záporného napětí - pin VEE (7).

Spínač je napájen z jednoduchého bipolárního zdroje, vyrobeného podle následujícího zapojení: síťový transformátor 6-0-6V / 500mA, čtyři diody FR103, dva elektrolytické kondenzátory 2200uF/16V, integrované stabilizátory jako L78L05 a L79L05.

Operační zesilovač U1A - LM358M, v pouzdře SO8 (ze dvou dostupných v pouzdře je použit pouze jeden zesilovač); mikroobvod U3 - typ 74HC14, v pouzdře SO14 (vstupy 1, 3, 5, 9 nepoužitých prvků tohoto mikroobvodu, musíte připojit k jeho výstupu 16 - „+“ napájecí napětí); miniaturní typ 3329H byly použity jako ladicí odpory RV1, RV2; všechny pevné odpory jsou SMD (0805); elektrolytické kondenzátory C2, C3 - libovolné vhodné rozměry; kondenzátory C1, C4, C5 jsou keramické SMD (1206).

Obvody spínače a jeho napájení jsou namontovány na sekcích krájecí desky, umístěné v plastovém pouzdře typu Gxxx, konektory pro vstupní a výstupní signály jsou typu „tulipán“, umístěné na zadním panelu skříně. . Přepínač SW1 a LED indikátor zapnutí jsou umístěny na předním panelu.

Toto schéma bylo vyvinuto v relativně krátké době s použitím komponent, které byly, jak se říká, „po ruce“, takže jsou v něm nějaké „ošklivky“ a suboptimálnosti, ale přesto bylo zařízení vyrobeno a je poměrně úspěšně používáno.

Funguje na webu "Electron55.ru"