解析VGA视频双绞线传输技术

        VGA视频双绞线传输技术在国内出现并生产出产品已经有很长时间了，对比传统VGA传输方式，VGA双绞线传输产品的技术更加可靠、传输距离更远，并且价格并不高，可是很多工程商还是采用老式的传输方式，这是什么原因？

原因有二：

        一，新技术的宣传力度不够，工程商和用户并不明白VGA双绞线传输的优势在哪里。VGA双绞线传输产品生产商大多是技术出身，对技术持有的是保守态度，不仅不对市场进行宣传，而且对客户闭口不谈技术原理，好像对别人说一句差分信号就泄密了。这是典型的小农意识，这样对行业的长远前景，市场的推广相当不利，也不能让工程商及用户有更实惠的方案选择。

        二、某些传统VGA传输产品生产商不甘心失去曾经有的市场份额，不惜破坏诚信度、虚假吹嘘设备性能。记得当年北京有公司的新推出双绞线传输产品刚刚出现，宣传能够传输120米左右的时候，RGB传输方式宣传可以到150米；到我们宣传新一代双绞线传输设备可以到达300米距离时，RGB传输设备也有人宣称达到300米，甚至有人在千家论坛号称RGB传输可以达到1000米距离；荒唐得不可想象，就是VGA光端机目前也不过是这个水准，多模VGA光端机的甚至还达不到这个距离。

为了真实了解VGA视频传输技术谁优谁劣，下面我们来仔细分析一下：

一，VGA视频定义

        VGA视频是由IBM推出，英文全称是Video Graphic Array，即显示绘图阵列。早期的VGA是支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度。随着各个电脑显卡厂家的大力推广及开发，VGA视频模式已经扩展到支持分辨率800*600、1024*768…….2048*1536等，刷新率和色度也有大幅度提高。

二，VGA视频信号组成

        VGA视频信号是模拟分量信号，由5种信号组成，分别是R、G、B三原色及H、V行场同步信号。

        VGA视频线由多根同轴电缆组成，行业内说法是3+4，3+6，3+9……等，表示内部线的数量，很多人以此来判断线的质量。其实VGA的好坏还有一个重要标准，就是那个“3”—代表的RGB三原色的信号，这三根线的线芯直径要粗，材质要纯。

三，VGA视频信号采用普通VGA线不能远程传输的原因

        视频信号传输过程中影响图像质量的主要原因就是干扰和衰减，对于干扰一般采用屏蔽接地，抗干扰电路等就可以解决，对于衰减一般可以用前端放大、后端补偿等模式解决。

        VGA视频却有它的特殊性：VGA视频在使用VGA线远距离传输的时候，采用上面的技术并不能解决问题。对于外部电磁干扰，有采用屏蔽层屏蔽接地，穿金属管等方式来解决；但VGA视频信号的干扰却来自它内部本身：VGA线里面的RGB三原色信号都是非平衡信号，传输过程中都会对外发散电波，进而产生相互干扰，我们把这种情况叫串扰。在短距离传输里面，这种影响并不明显；但是随着距离加大，这种干扰就越来越强，最终导致图像效果出现明显的偏差，甚至完全不能显示。

        这种来自内部的串扰具有VGA视频信号本身一模一样的幅频特征，电路抗干扰只能针对具有不同幅频特征的电磁干扰；而且这种串扰强度还会随着信号强度的增强而增强，这意味着我们不能做前端放大；如果采用后端放大的模式，由于无法过滤串扰信号，放大电路会将串扰信号一起放大。既不能对信号做放大补偿，也不能对干扰进行过滤，所以如果不在技术上面做彻底改变，就无法做到VGA视频信号的远程传输。严格来说普通VGA线的传输距离为15米，在对图像质量标准下调（带宽不高、容许一定图像偏差）的情况下，采用放大电路可以达到30米。

四，RGB传输技术

        RGB传输技术是一种通过对VGA视频信号进行分离，分别用五根同轴线缆来传输VGA视频信号的R/G/B/H/V五种信号的传输方式。

        从技术上来分析，RGB传输方式没有对VGA视频信号进行技术上的改变，只能从传输形式上做了变动；在采用屏蔽较高的同轴电缆后，对VGA视频信号的内部串扰起到了较好的抑制作用，也增加了VGA视频信号的传输距离。那么RGB传输方式是否可以真正的解决VGA视频传输的问题呢？

        同轴电缆特性决定了不适合VGA信号传输：同轴电缆本来是用于视频信号基带传输的线缆，在传输5M以下带宽的信号衰减小，工程中一般用来传输带宽6M以下的摄像机视频图像。VGA视频在800*600/85hz视频带宽约为：57M，高分辨率情况下2048*1536/60hz带宽约为300M。由于导体在传输交流信号的时候，同轴电缆中会产生涡流、趋肤效应，其强度随着频率越高而增强；因此同轴电缆的有效电阻会随着信号频率的升高而变大。实际测试中同轴电缆在传输5M带宽以上信号的衰减急剧增大。

        因此我们不能把同轴电缆传输带宽6M下视频信号的传输距离等同于RGB模式下高带宽VGA视频信号的传输距离，同轴电缆也并不适合用来传输高频的VGA信号。

        串扰：RGB传输模式对串扰的抑制作用对比原来的VGA先传输模式有所改善。但是没有技术的革新，不能从根本上解决串扰问题，在长距离传输中，串扰问题同样严重影响到图像效果。

        RGB信号传输存在先天缺陷：从工程施工的角度,RGB传输存在重大的施工难点，现场施工布线过程中往往有很多拐弯的地方，由于一个VGA信号被分解为几根同轴电缆传输，线的直径变得很大，每根线每次拐弯的半径都不一样，这样就出现多次拐弯后传输同一信号的几根线长度不一，信号无法同步的现象。而在实验室的测试图像的时候则不存在线的长度差别，所以实验传输的效果和现场施工的实际效果往往有很大的差别，甚至不得不返工而造成重大损失。

五，VGA双绞线传输技术

        视频双绞线传输技术是国际上最近几年才兴起的热门技术，最初也是用来传输普通视频信号。广州宏控电子科技有限公司也对双绞线传输技术进行精心的研究，并推出VGA视频延长器等一系列多功能产品，专门用来传输VGA视频及相关其他信号。

        研究发现：利用平衡差分信号原理来传输VGA视频信号，和传统方式相比有巨大的优势。非平衡信号转为平衡信号后，会产生一对极性相反，波形相同的信号，通过一对紧密绞合在一起的双绞线线对传输，在信号对外发散时，由于它们波形相同而极性相反，任何时候的对外发散的电波相互抵消为零，不对附近电缆产生影响，这样就从技术上彻底解决VGA视频的串扰问题。

        既然串扰的问题已经彻底解决，也就解放了VGA视频信号传输技术上的限制。虽然网线的线芯比较细小，我们可以在近端做最大限度的放大处理，在远端做最大的电路补偿。

        双绞线传输技术对抗外部电磁干扰的能力也非常强。当外部干扰对双绞线产生干扰作用时，会同时对两根绕在一起的正负信号产生相同的干扰，远端接受信号的时候，两根线的本来信号相加抵消为零，剩下的就是完整的干扰信号，我们只需按照干扰信号强度对传输过来的原信号进行反向补偿，就可以实现信号的完整还原。

        VGA视频信号组成为五种信号，网线里面只有4对线，要用网线传输VGA视频信号，必须对信号进行重新编码处理，同时通过编码，我们也可以增强信号的抗干扰性。我们使用网线里面的三对双绞线来传输VGA视频的R/G/B三原色信号，然后对H/V信号进行编码，混入R/G/B信号中传输，再在远端进行分离解码，还原为H/V行场同步信号，这样网线中还可以多出一对双绞线用来传输别的信号（如：音频、鼠标键盘信号、RS485等）。

        看完上面的介绍，我们再来谈一下，信号远距离传输后，如何采集的问题，经过远距离传输的VGA信号，如果要得到好的采集效果，就需要稳定且技术实现合理的VGA采集卡，市面上的VGA采集卡在市场需要不断增加的过程中也在逐渐增多，但大多无法满足专业及工业级的需求，笔者推荐一款多功能的采集卡，WIS-HDCAP1.0的高清视频采集卡，除了能达到1080P的高清效果外，还直接VGA、DVI、分量、HDMI的多功能采集。

VGA视频延长器对比其他方式的优势：

        1，VGA双绞线传输技术采用单根网线连接，和VGA线及RGB线缆比较，线材更便宜，购买十分方便；

        2，布线方便，网线柔软而细小，施工时拐弯和穿管都非常容易；

        3，抗干扰性强；对外部电磁干扰有很强的抵抗力，在恶劣环境下性能稳定；

        4，功能强大，能同时传输VGA信号和其他信号，减少其他信号的布线费用；

        5，传输距离远，图像清晰，300米1024*768/60HZ -3db；

        6，价格低廉，目前150米内的VGA延长器价格已经比RGB长线驱动器低了不少；300米距离的延长器价格也不高。

        VGA视频双绞线传输技术作为最新一代VGA视频传输的廉价解决方案，相比传统方式具有巨大的技术优势、价格优势和使用施工方面的优势，已成为VGA视频传输工程广泛使用的主导产品。

差分平衡信号已经成为计算机高带宽信号的主要传输技术：

        前段时间见到某论坛里面在对摄像机视频用双绞线传输技术的争论中，有的网友发言认为：双绞线传输技术是国外过时的技术。这一意见居然还得到一些“工程师”的附和。笔者认为这些人并不了解最新的信号传输技术的发展，或者完全是一次恶意的攻击。事实是：在计算机信号接口中，DVI视频技术用5对差分信号来传输视频，带宽高达1.2G；HDMI1.3版和最新的DisplayPort数字视频接口标准，也是采用差分平衡传输方式，带宽高达10.2G；而USB信号仅仅采用一对差分信号传输数据，其2.0版本的信号带宽可到480M。可见，差分平衡传输技术已经成为计算机高带宽信号的主要传输技术。