TWI538513B - 數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法 - Google Patents

Description

數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法

本發明係有關於一種影音訊號交換之裝置及其運作方法，尤指一種藉由菊鏈式串接之數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法。

目前公司、政府、教育單位或是住宅等建築物皆具有網路與影音等兩種電子系統，兩者間具有明顯差異，如：網路系統可處理資訊，也就是多重電子裝置於非同步通訊中藉由多功資料封包分享相同之專用實體連結；而影音系統分配影音訊號，每個影音輸入源與顯示裝置間的連結是利用同步傳輸之專用實體連結。因此可得知兩種系統完成包含影像和音訊之訊息傳輸之方式是非常不同的。

以下為四種影音系統藉由四種元件達到四種基本功能：

1.介面或是發送-接收器：如圖1所示，介面(發送-接收器)為連接一影音輸入源與一顯示裝置。該介面具有可進行長距離傳輸之功能。

2.交換器：如圖3所示，交換器為連接多重影音輸入源與一顯示裝置。並且可以從多重影音輸入源中選擇其中一影音訊號顯示於該顯示裝置。

3.分配器或分配放大器：如圖5所示，其為用以連接一影音輸入源至複數個顯示裝置。

4.矩陣交換器：如圖7所示，其可連接多重影音輸入源與多重顯示裝置。並可從多重影音輸入源中選擇其中複數個輸入源顯示於複數個顯示裝置上。若在輸入影音訊號與輸出影 音訊號間需長距離傳輸，則可增設一對發送-接收器以增加傳輸之距離。若輸入影音訊號或輸出影音訊號之格式為不同於矩陣影音訊號格式之格式，則可利用一影音訊號轉換器轉變該輸入影音訊號或輸出影音訊號之格式影音訊號。

含有上述元件之傳統影音系統具有下列限制及缺失：

A.集中式設計使得所有輸出及輸入之電纜皆須匯集至單一位置以連接至交換或是分配裝置。例如：一具有20個座位之會議室，每一個位置皆配置一台具有VGA(視訊圖形陣列，Video Graphics Array)連接埠之筆記型電腦，就會有20條VGA電纜從議桌橫跨或置於地板下匯集至儀器架。如此一來，會增加影音系統架設之困難且亦會使視覺上不美觀。

B.集中式設計亦會使得每一條輸出及輸入之電纜因需匯集至中央設備而增加長度，此亦代表會增加架設之困擾。因為影像輸出主要之影音訊號連接格式需由類比VGA格式與色差影音訊號轉換為HDMI(數位高解析度多媒體介面，High Definition Multimedia Interface)、DisplayPort(數位視訊標準)及DiiVA(數位雙向影音標準)等影音訊號格式。因各類型之數位影音訊號具有較寬之頻寬，故不適合藉由如同目前系統中使用過長電纜進行傳輸，因此需要增設較昂貴之發送-接收器以增強傳輸距離。

C.傳統交換與分配設備具有固定數目之輸入端與輸出端。這代表當使用者於一段時間後欲增加輸入端與輸出端之數目或增加不同影音訊號格式，如HDMI，藉以擴充其影音系統 時，就需移除原本舊有之矩陣交換或分配器，進而裝設更大之設備、增加更多電纜。如此一來為接收更新之影音訊號格式，而進行擴充是昂貴的，隨著對於公司行號對於影音訊號傳輸需求增加亦即代表可能擴充成高成本之系統。

D.對於製造商與下游代理商來說具有固定數目之輸入端與輸出端之設備是更大之挑戰。具有一個輸出端與一個輸出端之裝置被稱做為1×1裝置；具有六個輸出端與一個輸出端之裝置被稱做為6×1裝置；具有一個輸出端與十個輸出端之裝置被稱做為1×10裝置；具有十六個輸出端與八個輸出端之裝置被稱做為16×8裝置。因為太多可能之應用種類，製造商需製作出數百個不同裝置才能涵蓋所有可能之組合如：1×1；1×2；2×1；2×2；4×1；1×4；4×2；2×4；4×4等，除此之外，不同影音訊號格式如VGA、HDMI、DisplayPort、DiiVA皆需一組專用的裝置，如此會大量增加製造商與其代理商需進貨及存貨的產品種類。為了迅速滿足客戶的需求，代理商必須擁有大量庫存，這是一個非常昂貴的庫存管理挑戰；對於製造商與下游代理商而言，亦是財務上與物流上的問題。

E.對於任何一個輸出端或輸出端來說，若長距離傳輸是必需的，則需增加一對發送-接收器以增強傳輸距離。

F.若輸出與輸入格式不同於矩陣訊號格式，則需裝設一昂貴之影音訊號轉換器或視訊縮放裝置。

G.集中式設計代表遠端遙控裝置亦須與中央控制裝置連接。多數交換裝置僅具有一個連接埠。在會議室或式電腦教室中可能會出現複數台電腦及使用者，而每一個使用者皆希望利用單一按鈕即可將其電腦顯示畫面投射至大螢幕，因此必須安裝一個複雜、昂貴且具有讓每個使用者個別使用之一個控制器之控制系統，連帶著含有複數條控制電纜。

H.某些集中式系統具有基本配備以利日後擴充，如4×4擴充至8×8，及亦可配合客製化需求。其中，元件具有數個插槽與透過安裝軟體可選擇輸入與輸出的數量。但是這種方式僅允許有限度的客製化。例如：若一個元件具有8個輸入插槽與8個輸出槽，其可呈現的效果需當輸入與輸出的數量都接近8個時才得以展現；但是具有8×8的系統通常都所費不貲。對於使用者來說於此系統中只配備6×1亦不划算。而且這些都只是利用一個於集中式系統中具備標準擴充插槽之中樞核心配備以完成上述之擴充。

某些網路裝置運用菊鏈方式彼此連接，但其所利用之網路通訊協定與多工資料封包並不能應用於高品質影音分配。某些類比之影音產品利用菊鏈連接，但於菊鏈中之裝置與裝置的傳輸會導致類比影音訊號累積衰減。因此，類比裝置可以真正應用於菊鏈中的數量因此受限。

本發明為一種數位影音訊號交換與分配之裝置及其運作方法，並說明其元件及其運作方法。該數位影音訊號交換與分配之裝置及其運作方法包含：至少一發送器用以影音訊號交換與分配。每一個發送器具有至少一發送器介面，其位置可以是前、後兩側、上方或下方，該至少一發送器介面具有至少一傳送輸入端，其透過一電纜接收來自於一訊號來源裝置、另一發送器或一節點之至少一影音訊號。

該至少一發送器介面亦可具有至少一傳送輸出端透過一電纜發出至少一影音訊號至一接收器、菊鏈式串接之至少一個接收器或一節點。於實施例中，以菊鏈式串接之該至少一發送器透過電纜相互連接。於實施例中，該至少一節點可接收來自於該至少一發送器之影音訊號，並傳送該至少一影音訊號至一接收器、以菊鏈式串接之該至少一接收器或其他節點。於其他實施例中，該至少一節點提供該數位影音訊號交換與分配之裝置之裝置及其運作方法不受限且可擴充之選擇。該數位影音訊號交換與分配之裝置及其運作方法更可進一步包含至少一接收器用以轉發影音訊號並分配至一顯示裝置，該顯示裝置可為一投影機。該至少一接收器具有至少一接收器介面，其位置可以是前、後、兩側、上方或下方，並具有至少一接收輸入端及至少一接收輸出端。該至少一接收輸入端透過一電纜接收來自於該至少一發送器、該至少一節點、或其他該至少一接收器之至少一影音訊號。該至少一接收輸出端傳送一影音訊號並透過一電纜傳送至顯示裝置、一接收器或是一節點。於實施例中，該至少一接收器連接至顯示裝置。於多數實施例 中，該數位影音訊號交換與分配之裝置及其運作方法更可進一步包含至少一電纜用以接收從訊號來源裝置發出之一影音訊號；訊號來源裝置可以是電腦、平板電腦、DVD/藍光播放器或智慧型手機等。

在許多實施例中，發送器包含至少一按鈕(例如標示為：顯示本機或其他指令之按鈕)，當觸發按鈕後，該影音訊號會持續通過所有下游發送器和所有與系統相連之接收器並顯示於顯示裝置(例如：顯示器或投影機)，在此種實施例中，最後觸發的按鈕控制該影音訊號的路徑。

在其他實施例中，至少一遠端控制裝置可以與以菊鏈式串接之發送器及接收器相連，用以提供第二層訊號傳送路徑之控制。在大多數實施例中，發送器及接收器有一個雙向網路交換機與網路相連。發送器及接收器並可做為任何影音裝置之網路無線基地台，且連接到發送器或接收器之裝置並可經由以菊鏈式串接之發送器及接收器與網路相連。

在另一實施例中，數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法可僅包含一發送器及一接收器。在其他實施例中，至少一發送器可僅與一接收器相連，或者一發送器與至少一接收器相連。常用實施例中，以菊鏈式串接之至少一發送器與至少一接收器連接於一點上。

每個發送器及接收器皆包含一電路板，發送器之電路板主要係用以接收不同格式之影音訊號並轉換成通用的影音訊號格式，例如：HDMI，其包含VGA/音訊轉HDMI轉換器、DisplayPort轉HDMI轉換器、或DiiVA轉HDMI轉換器，在一些實施例中並可將其他新穎影音訊號格式轉換為通用影音訊號格式，通用影音訊號格式的切換器(例如2X1、 3X1、4X1或多X1)再將選擇之影音訊號分配至發送器輸出介面。發送器之電路板還包含一微控制器、儲存介面、雙向網路交換機以及可選的按鈕(例如：顯示本機按鈕)，該按鈕是用以選擇並控制發送器所傳送之影音訊號。發送器之電路板更可包含一菊鏈式串接處理器，係用以插入影音訊號至影音訊號之訊號傳輸路徑，發送器輸出介面係用以透過以菊鏈式串接之至少一發送器或接收器傳送影音訊號至訊號傳輸路徑中。

發送器可經由單一電纜傳送單一影音訊號或多重影音訊號。

在其他實施例中，發送器的電路板所需電力可由該數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法中之至少一發送器及至少一接收器提供，所以不需設置額外的電源。

接收器實施例中，接收器含有一電路板，係用以接收發送器所傳送之通用格式的影音訊號，例如：HDMI，每個接收器含有一處理器，係用以讀取影音訊號並傳送至顯示裝置，一微控制器，用以偵測及控制影音訊號的傳輸路徑。接收器可經由單一纜線接收單一影音訊號或多重影音訊號。在其他實施例中，接收器之電路板可含有一功率放大元件，係用以將音訊影音訊號放大後傳送至揚聲器。

在大多數實施例中，系統係透過電纜進行連結，其可以是同軸電纜、雙絞線電纜，光纖電纜或其他傳輸數位視訊和音訊等影音訊號的電纜。在其他實施例中，光纖電纜可用以傳輸大量的影音訊號。

在一發送器及一接收器之情況下，可以額外增加菊鏈式串接之發送器及接收器擴充該影音訊號交換及分配之裝置。這種可擴充的配置 允許在任何距離內傳輸所需訊息。在可選星型配置的實施例中，至少一節點可從發送器、菊鏈式串接中之發送器、或其他節點接收影音訊號，並傳送影音訊號至接收器、菊鏈式串接中之接收器或其他節點，其中，多維度矩陣的菊鏈式串接(例如24*24)更可轉換任何發送器或節點之輸入影音訊號至任何輸出裝置或節點。在節點系統的實施例中，包含一具有電路板之裝置，其係經由一微控制器控制，並具有一控制影音訊號流之儲存介面，在其他實施例中，發送器、節點、接收器更可無限制的擴充。在其他實施例中，節點更可包含至少一解多工器，解多工器係用以從單一電纜或雙絞線電纜接收一影音訊號並將接收之影音訊號解碼為獨立的多重獨立影音訊號，並傳送至矩陣中之至少一多工器，多工器將接收到之多重獨立影音訊號組合為一組合影音訊號，並透過單一電纜或雙絞線電纜傳送至接收器、菊鏈式串接中之接收器或其他節點。在其他實施例中，節點可包含網路交換機，例如：乙太網路交換機，在其他實施例中，節點更可包含一外部電源。

在某些實施例中，若影音訊號傳輸距離較長，系統更可包含一接力器以進行影音訊號傳輸。每個接力器包含一具有菊鏈式串接擴展電路的電路板，以重建修復欲傳輸之影音訊號。接力器並可以菊鏈式串接之方式與至少一發送器、接收器或節點相連。

影音訊號交換及分配系統之發送器及接收器係經由一電纜相連，在其他實施例中，光纖電纜可用以傳輸大量的影音訊號，在一些實施例中則使用雙絞線電纜及RJ45連接器。在許多實施例中，8引腳之排線係用以連接4組雙絞線電纜組，雙絞線電纜組中個別的兩個雙絞 線電纜不被其他雙絞線電纜組之電纜所分開。在一實施例中，引腳1和引腳2是用於雙絞線組3之第一和第二線，引腳3和4是用於雙絞線組2之第一和第二線，引腳5和6是用於雙絞線組1之第一和第二線，引腳7和8是用於雙絞線組4之第一和第二線。在其他類似實施例中，引腳1和2是用於雙絞線組2之第一和第二線，引腳3和4是用於雙絞線組3之第一和第二線，這些引腳係用以增進共模雜訊抑制的效果，減少干擾並改善阻抗特性，且在高速影音訊號傳輸的情況下，性能的改進會更加顯著。

本發明之數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法係用以執行數位影音訊號之交換及分配並用以顯示影音訊號之內容。在實施例中，訊號來源裝置提供至少一種影音格式的影音訊號，例如：VGA/audio,DisplayPort,HDMI,or DiiVA，該影音訊號可經由電纜傳送至以菊鏈式串接之至少一發送器，其訊號傳輸路徑由輸入裝置進入並通過發送器、以菊鏈式串接之發送器或節點，該影音訊號並由發送器之影音訊號轉換器或訊號縮放裝置轉換為一通用影音訊號格式如：HDMI。當有一個以上的影音訊號輸入至發送器，菊鏈式串接之發送器或節點內的交換器則選擇其中一影音訊號並插入訊號傳輸路徑中以進行輸出。每個發送器皆具有一菊鏈處理器，係用以插入影音訊號至訊號傳輸路徑，使影音訊號可經由發送器、菊鏈式串接之發送器、或上游節點之發送器、接收器或節點傳送。影音訊號是由一發送器傳送至一接收器，也可經由至少一節點或菊鏈式串接之接收器傳送。訊號傳輸路徑由單一的發送器或菊鏈式串接之發送器至單一的接收器或以菊 鏈式串接之至少一接收器。在某些實施例中，節點可能位於發送器與接收器或以菊鏈式串接之裝置之間。每個接收器可提取所需影音訊號以將影音訊號內容顯示於顯示裝置，如：顯示裝置或投影機，每個接收器並包含一菊鏈處理器，係用以提取欲顯示於顯示裝置之影音訊號並將影音訊號傳送至下一相連之裝置。在一些實施例中，接收器具有一內置的訊號縮放裝置，係用以將接收之影音訊號格式轉換成顯示裝置可用以顯示之影音訊號格式。

在一實施例中，經由至少一按鈕，例如：標記為顯示本機之按鈕，可控制影音訊號在菊鏈式串接之發送器及接收器間的交換及分配，啟動發送器之按鈕後，影音訊號將從與發送器相連之訊號來源裝置插入菊鏈式串接之影音訊號傳輸路徑中，並覆蓋同一訊號傳輸路徑之傳輸訊號，再顯示於與接收器相連之顯示裝置。一般情況下，最後激活之按鈕控制目前欲顯示之影音訊號。

在另一實施例中，選擇影音訊號的第二層控制及影音訊號傳輸路徑由一遠端控制裝置執行，遠端控制裝置並可與菊鏈式串接之發送器及接收器或節點相連。

在某些實施例中，以菊鏈式相鄰之裝置之間距離超過一最大傳輸距離，至少一個接力器可以設置於菊鏈式串接之裝置之間，係用以擴展可傳輸之距離。

在一些實施例中，發送器及接收器具有雙向傳輸之功能，使影音訊號可雙向傳輸。在這些實施例中，系統配置與控制軟體也設計為可從任何系統中之裝置雙向傳輸影音訊號、網路訊號及控制訊號，例如： 發送器、接收器、接力器或節點。

在某些實施例中，數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法具有至少一雙工器，其具有至少一輸入端，係用以接收訊號來源裝置或其他雙工器所傳輸之影音訊號，並交換及分配所接收之影音訊號。雙工器介面還包含至少一雙工器輸出端，係用以雙向傳送輸入之影音訊號至一裝置或一雙工器。在優選的實施例中，雙工器包含至少一訊號選擇控制裝置，並包含一設置於雙工器或相連之遠端控制裝置之按鈕(例：顯示本機按鈕)。在許多實施例中，顯示裝置，例如：高清晰度電視HDTV、投影機，其係與雙工器相連。

在雙工器的實施例中，每個雙工器包含一電路，其設有一影音訊號轉換交換裝置，其係用以接收不同格式之影音訊號；一訊號轉換分配裝置，其係用以輸出至少一影音訊號；一傳送接收器，係用以接收上游雙工器所傳輸之影音訊號；菊鏈處理器，係用以插入影音訊號至訊號傳輸路徑；一微控制器，係用以偵測及控制訊號傳輸之路徑，其中，雙工器之菊鏈處理器由影音訊號傳輸路徑中讀取所需影音訊號並傳送至與雙工器相連之顯示裝置進行顯示。在具體的實施例中，雙工器裝置包含一電路板，可用以選擇接收及輸出影音訊號，其影音訊號包含VGA,audio,DisplayPort,and DiiVA等影音訊號格式。

100‧‧‧影音傳輸系統

101‧‧‧來源裝置

102‧‧‧VGA纜線

103‧‧‧中間介面

104‧‧‧VGA纜線

105‧‧‧訊號顯示裝置

200‧‧‧本發明之系統架構

201‧‧‧訊號來源裝置

202、204、206‧‧‧電纜

203‧‧‧發送器

205‧‧‧接收器

207‧‧‧顯示裝置

300‧‧‧影音系統

301‧‧‧至少一影音訊號來源裝置

302‧‧‧VGA纜線

303‧‧‧中央切換器

304‧‧‧遠端控制器

305‧‧‧發送器

306‧‧‧電纜

307‧‧‧接收器

308‧‧‧顯示裝置

400‧‧‧本發明之系統架構

401‧‧‧訊號來源裝置

402‧‧‧電纜

403‧‧‧發送器

405‧‧‧接收器

408‧‧‧菊鏈式串接電纜

409‧‧‧遠端控制裝置

410‧‧‧顯示本機按鈕

411‧‧‧顯示裝置

500‧‧‧訊號分配系統

503‧‧‧中央分配器

505‧‧‧發送器

506‧‧‧電纜

507‧‧‧接收器

508‧‧‧顯示裝置

600‧‧‧本發明之系統架構

601‧‧‧訊號來源裝置

603‧‧‧發送器

604‧‧‧電纜

605‧‧‧接收器

608‧‧‧顯示裝置

700‧‧‧影音系統

701‧‧‧訊號來源裝置

702‧‧‧訊號格式轉換器

703‧‧‧矩陣轉換器

704‧‧‧遠端控制裝置

705‧‧‧發送器

706‧‧‧電纜

707‧‧‧接收器

708‧‧‧顯示裝置

709‧‧‧訊號格式轉換器

800‧‧‧本發明之系統架構

801‧‧‧訊號來源裝置

803‧‧‧發送器

805‧‧‧接收器

806‧‧‧遠端控制裝置

802、807‧‧‧電纜

808‧‧‧顯示裝置

900A‧‧‧發送器介面

901‧‧‧VGA接口

902‧‧‧類比音頻訊號迷你接口

903‧‧‧HDMI輸入接口

904‧‧‧DisplayPort輸入接口

905‧‧‧發光二極體

906‧‧‧按鈕

907‧‧‧電源輸入介面

908‧‧‧傳送輸入端

909‧‧‧發送器輸出端

910‧‧‧雙向乙太網路RJ45介面接口

911‧‧‧RS232介面

912‧‧‧顯示本機控制介面

920‧‧‧菊鏈處理器

921‧‧‧HDMI切換器

922‧‧‧VGA/音訊轉換器

923‧‧‧DisplayPort轉HDMI轉換器

924‧‧‧微控制器

925‧‧‧儲存界面

926‧‧‧解碼器

1000A‧‧‧接收器介面

1001‧‧‧電源顯示燈號

1002‧‧‧VGA輸出端

1003‧‧‧音頻輸出端

1004‧‧‧外接電源介面

1005‧‧‧接收輸入端

1006‧‧‧接收輸出端

1007‧‧‧RJ45連接介面

1008‧‧‧HDMI輸出連接器

1009‧‧‧連接器

1020‧‧‧菊鏈串接式處理器

1021‧‧‧微控制器

1022‧‧‧儲存介面

1023‧‧‧HDMI分配器

1024‧‧‧解碼器

1025‧‧‧訊號縮放裝置

1027‧‧‧音頻擷取器

1100‧‧‧大型矩陣交換器系統

1101‧‧‧遙控裝置

1102‧‧‧矩陣交換器

1103‧‧‧輸入端

1104‧‧‧輸出端

1105‧‧‧影音訊號源

1106‧‧‧發送器

1107‧‧‧接收器

1108‧‧‧縮放裝置

1109‧‧‧顯示裝置

1200‧‧‧本發明之系統架構

1201‧‧‧節點

1202‧‧‧遠端控制裝置

1203‧‧‧發送器組

1204‧‧‧接收器組

1205‧‧‧發送器

1206‧‧‧訊號來源裝置

1207‧‧‧接收器

1208‧‧‧顯示裝置

1300A‧‧‧節點介面

1302‧‧‧電源輸入端

1303‧‧‧接收連接器

1304‧‧‧至少一節點輸入端

1305‧‧‧至少一節點輸出端

1306‧‧‧網路介面

1307‧‧‧電源顯示

1320‧‧‧菊鏈式串接訊號輸入端

1322‧‧‧矩陣

1324‧‧‧菊鏈式串接訊號輸出端

1326‧‧‧電源

1327‧‧‧微控制器

1328‧‧‧儲存介面

1330‧‧‧網路交換器

1332‧‧‧乙太網路

1334‧‧‧RS-232介面

1336‧‧‧解多工器

1338‧‧‧多工器

1400‧‧‧擴展裝置

1402‧‧‧影音訊號裝置

1404‧‧‧發送器

1405‧‧‧電纜

1407‧‧‧雙絞線電纜

1408‧‧‧接收器

1500‧‧‧本發明之系統架構

1504‧‧‧發送器

1505‧‧‧電纜

1506‧‧‧接力器

1508‧‧‧接收器

1600A‧‧‧接力器介面

1602‧‧‧正面端

1604‧‧‧電源輸入端

1606‧‧‧輸入端

1608‧‧‧輸出端

1600B‧‧‧電路板

1610、1612‧‧‧電纜

1614‧‧‧接力器

1616‧‧‧電源輸入端

1618‧‧‧電源輸入介面

1620‧‧‧電源顯示裝置

1907‧‧‧訊號來源裝置

1908‧‧‧發送器

1909‧‧‧接收器

1910‧‧‧按鈕

1911‧‧‧遠端控制裝置

1912‧‧‧顯示裝置

2000‧‧‧系統配置架構

2001‧‧‧參考點

2002‧‧‧發送器

2003‧‧‧接收器

2200‧‧‧雙工器系統

2201‧‧‧訊號來源裝置

2202‧‧‧雙工器

2203‧‧‧雙向影音訊號

2204‧‧‧顯示裝置

2205‧‧‧遠端控制裝置

2300‧‧‧電路方塊圖

2301‧‧‧雙工器輸入端

2302‧‧‧雙工器輸出端

2303‧‧‧影音訊號輸入連接器

2304‧‧‧影音訊號輸出連接器

2305‧‧‧影音訊號選擇輸入端

2306‧‧‧控制鈕

2307‧‧‧影音訊號轉換交換器

2308‧‧‧影音訊號轉換器

2309‧‧‧微控制器

2310‧‧‧菊鏈處理器

2312‧‧‧雙向影音訊號

2314‧‧‧電源輸入端

2315‧‧‧雙向乙太網路介面

2316‧‧‧USB輸入端

2317‧‧‧控制影音訊號

圖1為習知系統之實施例一(介面)

圖2為本發明之實施例一(發送-接收系統)

圖3為習知系統之實施例二(切換器)

圖4為本發明之實施例二(切換系統)

圖5為習知系統之實施例三(分配器)

圖6為本發明之實施例三(分配系統)

圖7為習知系統之實施例四(矩陣切換器)

圖8為本發明之實施例四(矩陣切換系統)

圖9A為本發明之發送器介面示意圖

圖9B為本發明之發送器電路板示意圖

圖10A為本發明之接收器介面示意圖

圖10B為本發明之接收器電路板示意圖

圖11為習知系統之實施例五(大型矩陣切換器)

圖12為本發明之實施例五(大型矩陣切換系統)

圖13A為本發明之節點介面示意圖

圖13B為本發明之節點電路板示意圖

圖14為習知系統之實施例六(發送-接收器)

圖15為本發明之實施例六(多重接力系統)

圖16A為本發明之接力器介面示意圖

圖16B為本發明之接力器電路板示意圖

圖17為習知雙絞線電纜連接器實施例

圖18為本發明之雙絞線電纜連接器實施例

圖19為本發明之運作方法流程圖

圖20為本發明之系統配置及裝置編號架構圖

圖21A為本發明之系統發送器編號流程圖

圖21B為本發明之系統接收器編號流程圖

圖22為本發明之雙工器系統示意圖

圖23為本發明之雙工器電路方塊圖

本發明提出可擴展之一數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法並說明其元件、組成之系統架構和系統運作方法，通過菊鏈式串接多個發送器、接收器和可選的節點，來達成傳統設備，如介面、切換器、分配器、矩陣交換器和訊號縮放裝置的功能，形成可擴展且易於安裝的數位影音訊號交換及分配之裝置。

請參考圖1及圖2，圖1為習知系統之實施例一，圖2為本發明之實施例一。一本發明之系統架構200包含一訊號來源裝置201，例如：筆記型電腦、平板電腦、DVD/藍光播放器或其他可用以播放影音之設備。該訊號來源裝置201經由一電纜202與一發送器203相連，該發送器203再經由該電纜204與一接收器205相連，該接收器205再經由該電纜206與一顯示裝置207相連，該顯示裝置207包含一顯示裝置介面，該顯示裝置介面具有至少一顯示裝置輸入端，該至少一顯示裝置輸入端係用以接收影音訊號，該顯示裝置207可以是投影機、高解析度電視(High Definition Television，HDTV)或其他可顯示影音訊號之裝置。其中，該電纜204可以是同軸電纜，雙絞線電纜(如第六類(Cat6)電纜)或光纖電纜，並可根據不同的實施例替換使用。此種系統代替了傳統1x1的一影音傳輸系統100，如圖1所示，一影音來源裝置101經由一VGA纜線102與一中間介面103相連，該中間介面103再經由該VGA纜線104或第五類(Cat5)電纜與一訊號顯示裝置105相連。

請參考圖4，一本發明之系統架構400包含至少一訊號來源裝置401，如個人電腦、DVD播放器，並與至少一發送器403經由一電纜402相連，以替代傳統的訊號交換系統，如圖3所示。該至少一發送器403係經由一菊鏈式串接電纜408相連，該菊鏈式串接電纜408可以是同軸電纜、雙絞線電纜或光纖電纜，並可根據不同的實施例替換使用。在某些實施例中，該至少一發送器403並透過該電纜402與該接收器405相連，該接收器405並與一顯示裝置411相連。該系統架構400之訊號傳輸路徑為由該至少一訊號來源裝置401傳送影音訊號至相對應之該至少一發送器403，該至少一發送器403再將影音訊號傳送至與該接收器405相連之該發送器403，並透過該接收器405將影音訊號傳送至該顯示裝置411以顯示播放接收到之影音訊號。該系統架構400更可包含一顯示本機按鈕410或開關，或者是在該至少一發送器403或該接收器405之間連上一遠端控制裝置409，以控制選擇欲顯示之訊號。

在這個實施例中，該至少一發送器403具有一可啟動之該顯示本機按鈕410，其並可標示為「顯示本機」或其他標記，當使用者啟動該顯示本機按鈕410，該訊號來源裝置401將會經由以菊鏈式串接之該至 少一發送器403，沿著訊號傳輸路徑傳送影音訊號至該接收器405，最後顯示於該顯示裝置411。上述控制方法可輕易取代習知之中央控制系統，且所有在系統中之使用者皆可使用。在其他實施例中，該遠端控制裝置409可與系統中之該至少一發送器403或該接收器405相連，並可控制並指示欲顯示之影音訊號，以提供第二層的控制。在其他的實施例中，更可以開關或其他激活裝置取代該顯示本機按鈕410或該遠端控制裝置409。

請參閱圖3，圖3為習知系統之實施例二。一影音系統300中，至少一影音訊號來源裝置301經由一VGA纜線302與一中央切換器303相連，該中央切換器303必須能夠接收所需之影音訊號之數量(如圖3所示)，並從所接收之影音訊號中選擇欲輸出至一顯示裝置308進行顯示之影音訊號。在許多情況下，該影音系統300需要一發送器305及一接收器307以增強經過較長之一電纜306長距離傳輸之訊號，在某些實施例中，一遠端控制器304可與該中央切換器303相連。

請參考圖6，圖6為本發明之另一實施例，一訊號來源裝置601與一發送器603相連，該發送器603與以菊鏈式串接之一接收器605相連，以菊鏈式串接之該至少一接收器605個別與一顯示裝置608相連。此一本發明之系統架構600係用以取代習知一訊號分配系統500，如圖5所示。在本實施例中，該發送器603透過一電纜604與以菊鏈式串接之該接收器605相連，以菊鏈式串接之該至少一接收器605之間亦以該電纜604相連，其中，該電纜604可以是同軸電纜、雙絞線電纜、或光纖電纜等。訊號傳輸路徑會由底部之以菊鏈式串接之該至少一接收器605 傳送至頂部之以菊鏈式串接之該至少一接收器605，並個別傳送至該至少一顯示裝置608。在實施例中，以菊鏈式串接之該至少一接收器605之數量是可依據需求調整的，因此該系統架構600可以靈活地擴展該接收器605和該顯示裝置608數量而不須重新配置系統。

請參考圖5，圖5為習知之一訊號分配系統500，係用以將單一影音訊號分配為至少一影音訊號並傳送至至少一顯示裝置508以進行顯示。在此實施例中，一中央分配器503為1X4之配置。該中央分配器503輸出數固定，且只能接收一種訊號類型，且必須以至少一電纜506輸出之方式將訊號傳送至該至少一顯示裝置508。當該中央分配器503與該至少一顯示裝置508距離太遠時，通常需要外加的一發送器505及一接收器507，以提高傳輸的距離。

請參閱圖8，圖8為本發明之另一實施例，本發明之系統架構800包含至少一訊號來源裝置801、至少一發送器803及至少一接收器805，該系統架構800並取代了傳統的訊號矩陣切換系統，如圖7所示。於該系統架構800中，該至少一訊號來源裝置801個別與單一之該至少一發送器803相連，該至少一發送器803之間並以菊鏈式串接互相連接，其中之一該發送器803並與該接收器805透過一電纜807相連，該電纜可以是同軸電纜，雙絞線，光纖電纜等，該至少一接收器805之間再以菊鏈式串接互相連接，並個別與一顯示裝置808相連。本實施例之訊號傳輸路徑為該至少一訊號來源裝置801將影音訊號傳送至相連之該至少一發送器803，該至少一發送器803再將訊號傳送至與該接收器805相連之該發送器803，該接收器805接收到訊號後，再將影音訊號傳送至以菊 鏈式串接之該至少一接收器805，該至少一接收器805再將接收到之影音訊號傳送至個別相連之該至少一顯示裝置808，以顯示訊號之內容。該影音系統800並可包含至少一遠端控制裝置806，該遠端控制裝置806可任意設置於該系統架構800中，並控制特定之該訊號來源裝置801之訊號於特定之該顯示裝置808顯示。且在本實施例中，該至少一發送器803可具有顯示本機之按鈕，可直接選定欲顯示之影音訊號，以菊鏈式串接之該至少一發送器803以及該至少一接收器805並可依照需求額外增加該至少一發送器803以及該至少一接收器805。

請參閱圖7，圖7為習知具有一矩陣轉換器703之一影音系統700，該矩陣轉換器703接收一訊號來源裝置701所傳輸之訊號，並選擇欲顯示於一顯示裝置708之訊號以進行顯示，故該矩陣轉換器703需與輸入及輸出之至少一電纜706相連。當該矩陣轉換器703與該訊號來源裝置701或該顯示裝置708距離較遠時，通常需要外加的一發送器705及一接收器707，以提高傳輸的距離。此外，該影音系統700更包含至少一訊號格式轉換器702，其設置於該訊號來源裝置701以及該發送器705之間，係用以將該訊號來源裝置701所傳輸之訊號轉換為該矩陣轉換器703可使用之訊號格式。另一訊號格式轉換器709更可設置於該接收器707與該顯示裝置708之間，係用以將訊號轉換為該顯示裝置708可顯示之訊號格式。該影音系統700更包含一遠端控制裝置704，其與該矩陣轉換器703相連。

在上述習知實施例中所提到之介面、交換器、分配器、矩陣交換器等皆可以本發明之該發送器、該接收器或該節點來替代或擴展。舉 例來說，7x4的訊號分配系統可以包含以菊鏈式串接之7個該發送器以及4個該接收器，且因為本發明可靈活擴展的特性，可以大幅減少系統及使用者所需之裝置種類數量，有效減少成本的支出，並可依需求在菊鏈式串接中增加該發送器、該接收器或該節點，或者以該節點連接至少一菊鏈式串接系統，因此使用者可根據新系統或現有系統之需求增加該至少一訊號來源裝置、該至少一發送器、該至少一接收器或該至少一節點，在訊號傳輸距離太遠之情況下，更可增加該至少一接力器以增加訊號之傳輸距離，故本發明不因距離限制而無法設置，並可有效的彈性擴展訊號傳輸之距離及範圍。

在上述實施例中，所述該訊號來源裝置所傳之訊號格式可以是VGA、HDMI、DisplayPort、或DiiVA等影音訊號格式，該顯示裝置可顯示之訊號格式可以為HDMI或VGA等其他可播放之訊號格式，本發明之該數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作方法並可根據各種影音訊號格式進行設計及擴充。

由於本發明之該數位影音訊號交換及分配之系統及其運作方法在每一節點僅有一電纜，因此安裝簡易，且可依據需求彈性配置該至少一發送器及該至少一接收器，該電纜的長度更可隨意調整以符合需求，使用者可選擇最近之裝置並連接，並以單一該電纜進行設置，無須鋪設大量之該電纜，而所有的菊鏈式串接係以單一的該電纜完成，使該電纜可簡單快速的配置，菊鏈式串接只要在該發送器、該接收器、或該接力器可達的傳輸範圍內，即能完成大範圍的訊號傳輸。

為了更詳盡說明本發明之該數位影音訊號交換及分配之裝置及 其運作方法，以下為針對本發明之各元件進行說明。

請參閱圖9A，圖9A為本發明之一發送器示意圖，上方面板為一發送器介面900A之前方視圖，下方面板為該發送器介面900A之後方視圖，其包含各種訊號來源的輸入端，如電腦、平板電腦、DVD/藍光撥放器、智慧型手機等。其包含一VGA接口901、一類比音頻訊號迷你接口902、一HDMI輸入接口903、或一DisplayPort輸入接口904，在其他實施例中，更可包含一DiiVA接口或其他可用以輸入影音訊號之訊號格式。

該發送器介面900A更包含三個該發光二極體(LED)905，係用以標示目前被選擇之影音訊號格式。該發送器介面900A包含一按鈕906(標示為”顯示本機”)其具有雙重功能：一是從本機的多路影音訊號中選出一路；二是告知系統本機被選中，其影音訊號會被插入訊號傳輸路徑中進行傳輸。

該發送器介面900A更可包含一電源輸入介面907，其可與外部電源相連。該發送器介面900A包含一傳送輸入端908，係用以將接收以菊鏈式串接之上游裝置之訊號，另一發送器輸出端909係用以經由一發送器輸出介面輸出影音訊號至菊鏈式串接之下一裝置。100系列裝置可以在一條電纜中傳輸一套影音訊號；300系列裝置可以在一條電纜中傳輸三套影音訊號；600系列裝置可以在一條電纜中傳輸六套影音訊號。在其他實施例中一條電纜中傳輸的影音訊號數量可以是其他數目。該發送器介面900A包含另一雙向乙太網路RJ45介面接口910，係用以雙向傳輸網路訊號，該發送器介面900A包含一RS232介面911，該發送器介 面900A更包含一顯示本機控制介面912，其與該按鈕906具有同樣功能。在其他實施例中更可包含其他開關、切換器或其他類似的功能，在一些實施例中，該發送器可根據需求包含功能類似但不同之該至少一傳送輸入端及該至少一傳送輸出端。

請參閱圖9B，圖9B為該發送器電路板示意圖，其包含該VGA接口901、該類比音頻訊號迷你接口902、該HDMI輸入接口903、該DisplayPort輸入接口904、該RS232介面911以及該顯示本機控制介面912。一VGA/音訊轉換器922係用以將VGA訊號以及音訊訊號轉換為HDMI訊號格式，一DisplayPort轉HDMI轉換器923係用以將DisplayPort訊號轉換為HDMI訊號格式，在其他實施例中還可增加如DiiVA或其他訊號格式之應用電路，轉換後的影音訊號會由一切換器進行選擇，如圖所示之一HDMI切換器921，該HDMI輸入接口903可連接至該HDMI切換器921，該HDMI切換器921透過一解碼器926與一菊鏈處理器920相連，以進行訊號傳輸，在某些實施例中，該發送器僅具有HDMI輸入接口903，並無設置其他格式轉換器或者交換器，該RS232介面911、該顯示本機控制介面912、以及該按鈕906與一微控制器924相連，該微控制器924再與一儲存介面925以及該HDMI切換器921相連，該儲存介面925以及該HDMI切換器921再與該菊鏈處理器920相連。

該發送器之電路板係以該傳送輸入端908以及該發送器輸出端909與其他裝置以菊鏈式串接，在一些實施例中，會以一節點連接菊鏈式串接之該發送器及該接收器，如圖12所示。一電源輸入介面907以及該雙向乙太網路RJ45介面接口910並與該菊鏈處理器920相連。一軟體並 用以提供傳送及訊號路徑之命令查詢。本發明在操作時會選擇一訊號格式為菊鏈式串接所使用之訊號格式，例如：VGA/audio、DisplayPort、HDMA、或DiiVA，其他格式之影音訊號在輸入時會轉換為指定之訊號格式。軟體、該微控制器924、以及儲存介面925可控制影音訊號傳送之路徑，以及在該發送器之間的交換。當指定使用HDMI為影音訊號格式時，系統根據不同的訊號轉換器轉換訊號格式為HDMI，該HDMI切換器921再將訊號傳送至該菊鏈處理器920，該菊鏈處理器920再將HDMI訊號插入訊號傳輸路徑中進行傳輸，該發送器之特定LED燈號將會指示目前所傳輸之影音訊號來源。

第10A圖與第10B圖說明該至少一接收器及該至少一接收器電路板之最佳實施例。於第10A圖中說明兩種該至少一接收器介面1000A之實施態樣，上方面板為該至少一接收器介面1000A之前方視圖，下方面板為該至少一接收器介面1000A之後方視圖。當於前視圖中一電源顯示燈號1001亮起，顯示其具有充足電源並來自於一外接電源介面1004或來自於菊鏈式串接系統中，該電源亦可經由一接收輸入端1005來自上游輸入設備或經由一接收輸出端1006來自下游輸出設備。其中該至少一VGA輸出端1002與一音頻輸出端1003位於該至少一接收器介面1000A之正面。於其他實施例中，該至少一接收器可視實際影音訊號輸出端或影音訊號輸入端之需要設置多個該至少一接收器介面1000A。

下方面板為該至少一接收器介面1000A之後方視圖，其具有該至少一輸出端與輸入端，包含：一外接電源介面1004，可將一外部電源與該至少一接收器連接，旁邊為該接收輸入端1005，用以接收於菊鏈串 接中上游之該至少一發送器或該至少一接收器所發出之影音訊號，接下來為該接收輸出端1006輸出該至少一影音訊號至下游之該至少一接收器，接下來為一RJ45連接介面1007，透過該RJ45連接介面1007，至少一雙向影音訊號可於網路傳輸，並且透過菊鏈串接，將該至少一雙向影音訊號傳送至位於菊鏈式串接中之該至少一發送器或該至少一接收器，或接收於菊鏈中之該至少一發送器或該至少一接收器之該至少一雙向影音訊號。一HDMI輸出連接器1008，從菊鏈中之上游該至少一發送器或該至少一接收器所傳來之該至少一影音訊號以已經解碼的HDMI格式經由該HDMI輸出連接器1008輸出至一顯示裝置，如投影機或是高解析度電視(HDTV)。於一實施例中，100系列裝置可以在一條電纜中傳輸一套影音訊號；300系列裝置可以在一條電纜中傳輸三套影音訊號；600系列裝置可以在一條電纜中傳輸六套影音訊號。在其他實施例中一條電纜中傳輸的影音訊號數量可以是其他數目。。一連接器1009，係用以接收RS-232格式之控制信號或其它信號格式例如：RS-485之控制訊號，並且透過菊鏈串接之方式傳送或是接收位於菊鏈中其他該至少一之傳輸端、接收器或是至少一節點，以控制於系統中之影音訊號之訊號傳輸路徑及其他裝置功能。

請參考圖10B，為該至少一接收器之該電路板1000B之示意圖。該電路板1000B經由該接收輸入端1005及一菊鏈串接式處理器1020可接收至少一影音訊號，並經由該接收輸入端1005及一菊鏈串接式處理器1020並將影音訊號輸入至該至少一接收器。至少一影音訊號經由該接收輸出端1006以及一接收輸出介面輸出至於菊鏈中之其他該至少一接 收器，再至位於下游之鄰近的該至少一接收器或該至少一節點。該至少一影音訊號從位於菊鏈中上游之該至少一發送器或是該至少一接收器經過擷取與經由一解碼器1024解碼成HDMI格式，先傳送至一HDMI分配器1023，其可為1×2裝置，再傳送至一訊號縮放裝置1025，將HDMI格式轉換成VGA格式，最後經該VGA輸出端1002輸出至顯示裝置。一音頻擷取器1027亦連接至該HDMI分配器1023，其可由HDMI格式中擷取該音頻訊號，並透過該音頻輸出端1003輸出，該HDMI格式也可輸出至該HDMI輸出連接器1008。於某些實施例中，該至少一接收器可僅具有一HDMI輸出端並無內建該分配器或該音頻擷取器1027。一微控制器1021與一儲存介面1022以及該解碼器1024相連，係用以接收來自於該連接器1009之該控制訊號，並將該控制訊號傳入該菊鏈系統中以利系統控制，該電源可透過該外接電源介面1004提供。

請參考圖11與圖12。該圖11為習知大型矩陣交換系統，圖12為本發明之可擴充的數位影音訊號交換及分配之裝置。先參閱圖12，本發明之系統架構1200包含四個菊鏈式串接之至少一發送器組1203，其中每一個至少一發送器Tx1205個別與一訊號來源裝置連接1206，其可為PC或DVD播放器。一遠端控制裝置1202可置於該系統架構1200中任一菊鏈式串接中。至少一節點1201可與該至少一發送器或是於菊鏈串接中該至少一發送器連接。於此實施例中，四個發送器組1203之菊鏈串可經由位於該至少一節點1201上的至少一節點介面之連接。四個至少一接收器組1204之菊鏈串與該至少一節點1201及至少一顯示裝置1208連接，其可為高畫質電視或是投影機。於此實施例中可利用該至少一 電纜連接該至少一發送器組1203與該至少一接收器組1204，該至少一電纜可為同軸電纜或是光纖電纜。

於其他實施例中，與該至少一節點1201連接之該至少一發送器組1203根據需求可為五個以上。於其他實施例中，該至少一節點1201可視實際需要增加，並可當作整體規劃之分支點。

相較於圖11為習知之大型矩陣交換器系統1100，每一個影音訊號源1105直接與一發送器1106、一個接收器1107與一個縮放裝置1108相連接，形成一輸入端1103，再與一矩陣交換器1102相連，其為一24×24裝置。該矩陣交換器1102可與一遙控裝置1101及位於一輸出端1104之顯示裝置1109相連，其可為高畫質電視或是投影機。其中之每一個連接皆需要專用之電纜，使得整體系統複雜且笨重。

請參閱圖13A與圖13B，其說明本發明之該至少一節點介面與電路板。圖13A上方為該至少一節點介面1300A之前方視圖，該圖下方為該至少一節點介面1300A之後方視圖。一前方節點介面端1301具有一電源顯示1307，而一後方節點介面端包含一系列之連接器，其可為但不用以限定，一電源輸入端1302，可供一外接電源連接至該至少一節點介面1300A。至少一節點輸入端1304與該至少一節點輸出端1305，可為RJ45接頭。100系列裝置可以在一條電纜中傳輸一套影音訊號；300系列裝置可以在一條電纜中傳輸三套影音訊號；600系列裝置可以在一條電纜中傳輸六套影音訊號。在其他實施例中一條電纜中傳輸的影音訊號數量可以是其他數目。一網路介面1306使得該節點可連接到網路，其可為乙太網路之型態。一接收連接器1303，其可為RS-232格式，係 用以接收至少一控制訊號或其他格式影音訊號，例如RS-485格式之該至少一控制訊號，可透過菊鏈式串接使得該至少一控制訊號傳送至其他該至少一節點、該至少一發送器、該至少一接收器與其他位於菊鏈串接中之該至少一節點，或接收來自該至少一節點、該至少一發送器、該至少一接收器與其他位於菊鏈串接中之該至少一節點之該至少一控制訊號，以控制影音訊號之訊號傳輸路徑及其他裝置功能。

參考圖13B，其為該至少一節點電路板示意圖。該至少一菊鏈式串接訊號輸入端1320位於該圖之左方，該至少一菊鏈式串接訊號輸出端1324位於該圖之右方。至少一解多工器1336可以接收由每一個電纜或雙絞線電纜輸入該至少一多重影音訊號，將之解碼為多重獨立影音訊號並饋送該多重獨立影音訊號至任何規格之至少一矩陣1322，該矩陣1322之格式可為24×24、12×12、48×48、96×96、256×256，或是高於256及其組合。該多重獨立影音訊號可以被發送至該至少一多工器1338，將該多重獨立影音訊號編碼成一多重影音訊號，藉由電纜或該雙絞線電纜傳輸。於實施例中，任何該至少一影音訊號可以傳送至任何該至少一菊鏈式串接訊號輸出端1324。該至少一矩陣1322亦可使用較小之規格，例如1×1、1×2、2×1、2×2、4×1、1×4、4×2、2×4、4×4，或可至256×256甚至是512×512，或其他組合。其中，一電源1326、一網路交換器1330、乙太網路1332皆與該矩陣1322相連接。

一軟體提供從一微控制器1327至一儲存介面1328間影音訊號發送之命令查詢，該儲存介面1328與該微控制器1327及該矩陣1322相連，該微控制器1327並經由一RS-232介面1334或RS-485介面控制影音訊號選 擇與控制該影音訊號傳輸路徑。本發明可將任何輸入的該至少一影音訊號輸出至任何該至少一菊鏈式串接訊號輸出端1324，從該至少一節點至下游該至少一接收器、於菊鏈串接中之該至少一接收器或其他該至少一節點。

圖14說明先前技術之一擴展裝置1400，用以延長影音訊號傳送之範圍。圖15說明本發明之系統架構1500，其包含：至少一發送器、至少一接收器與至少一接力器。於圖15中，從一訊號來源裝置1502而來之一影音訊號由至少一電纜1505傳輸到至少一發送器1504。該至少一發送器1504與串聯之至少一接力器1506，圖中以兩個為例，其後與至少一接收器1508相連，再經由該至少一電纜1505與一顯示裝置1510連接。該至少一發送器1504與該至少一接收器1508間以一電纜1505連接，其可為第六類(Cat6)電纜，45公尺、一訊號輸入。接收該至少一影音訊號與輸出至該顯示裝置1510之該至少一電纜1505可為VGA、DisplayPort或HDMI電纜。該系統架構1500可以擴充，可視實際需要數量以菊鏈方式串接該至少一發送器1504、該至少一接力器1506與該至少一接收器1508，因此不限傳輸距離。反觀先前技術之擴展裝置1400於圖14中，其具有一影音訊號由PC、DVD也就是一影音訊號裝置1402發出經過一電纜1405傳送到一發送器1404，經由很長之一雙絞線電纜1407傳輸至一接收器1408，再經由該電纜1405傳送至顯示裝置。因先前技術之該擴展裝置1400僅具有一對標準之發送器1404與接收器1408，故其可傳輸之距離為有限的。

圖16A說明本發明之該至少一接力器之一接力器介面1600A，圖 16A上方為該接力器介面1600A之前方視圖，下方為該接力器介面1600A之後方視圖。第16B圖說明該至少一接力器電路板1600B。該接力器介面1600A之正面端1602具有一電源顯示裝置1620，該接力器介面1600A其後具有一電源輸入端1604，供一外在電源輸入電源。一輸入端1606與一輸出端1608可供至少一電纜連接，其可為RJ45連接器。實施例中，100系列裝置可以在一條電纜中傳輸一套影音訊號；300系列裝置可以在一條電纜中傳輸三套影音訊號；600系列裝置可以在一條電纜中傳輸六套影音訊號。在其他實施例中一條電纜中傳輸的影音訊號數量可以是其他數目。

於16B圖中之該電路板1600B中，經由一電纜1610輸入之至少一影音訊號傳送至位於菊鏈中之一接力器1614，將該至少一影音訊號進行等化與重組修復。接下來該接力器1614輸出處理過之該至少一影音訊號，透過該電纜1612，至下一個位於菊鏈中之元件。一外接電源透過一電源輸入端1616與一電源輸入介面1618將電力供應給該接力器1614。電源亦可由位於該菊鏈串接之該至少一電纜提供。

請參閱圖18，圖18為八引腳之連接器，其可以是RJ45連接器，四對雙絞線電纜個別分開，沒有分離或交叉，因此可提高彼此阻抗特性以及共模雜訊抑制的效果，並最大限度地減少彼此之間的串擾，此特性在高頻高速數位影音訊號傳輸是重要的。圖18中，配置A所示為雙絞線組P3為引腳1及引腳2；雙絞線組P2為引腳3及引腳4；雙絞線組P1為引腳5及引腳6；雙絞線組P4為引腳7及引腳8。配置B為雙絞線組P2為引腳1及引腳2；雙絞線組P3為引腳3及引腳4；雙絞線組P1為引腳5及引腳 6；雙絞線組P4為引腳7及引腳8。主要方法為沒有任一對雙絞線電纜是個別分開的，且個別之成對雙絞線電纜並未互相橫跨干擾。

請參考圖17之習知連接器，圖中之配置A及配置B，其中一成對雙絞線電纜為分開之形式，因此導致阻抗特性的改變，此外彼此間的干擾也導致訊號傳輸之質量下降，更因為在高頻環境下傳輸，更導致問題的嚴重性。

圖19說明本發明之運作方法1900。步驟1901中，該至少一影音訊號從一訊號來源裝置1907，其可為電腦、筆電、智慧型手機，輸入至該至少一發送器1908。該至少一發送器1908可以是於菊鏈中串聯型態。於步驟1902中，該至少一影音訊號轉變成一共同格式，該格式可為HDMI。再將該共同格式轉譯成可傳送於以菊鏈串接之該至少一發送器1908中的該至少一影音訊號。該至少一發送器1908透過該至少一電纜與於菊鏈串接中該至少一接收器1909連接。於步驟1904中，該至少一接收器1909將該至少一影音訊號傳送至下游之該至少一接收器1909。於步驟1906中，該至少一接收器1909可由影音訊號傳輸路徑中擷取特定該少一影音訊號，並譯解該至少一影音訊號，再將之轉換為可播放於顯示裝置1912之格式。於某些實施例中，可具有步驟1905，該步驟為控制傳輸路徑中之影音訊號交換。此功能可藉由：(1)操作一按鈕1910，該按鈕1910可位於該至少一發送器1908，並標示為「顯示本機」，該按鈕1910亦可為開關、觸發器，或是其他可以啟動之型態呈現。(2)於該菊鏈系統中插入至少一遠端控制裝置1911。透過該至少一遠端控制裝置1911與該菊鏈系統中之該至少一發送器1908或該至少一接收 器1909，以控制該至少一影音訊號至一顯示裝置1912的顯示。於步驟1903中，於欲進行進一步傳輸該至少一影音訊號前，可先插入一影音訊號或是多重影音訊號。於步驟1905中，該至少一接收器1909可以接收該一影音訊號或是，並且選定及解譯該至少一影音訊號之其中之一並顯示於該顯示裝置，當其他該至少一影音訊號傳輸至菊鏈中下一個元件。在某些特定大型系統之運作方法中，可進一步增加一影音訊號交換步驟於該至少一發送器間、菊鏈串接之該至少一發送器與該至少一接收器間，或是於該系統中任何菊鏈串接之該至少一接收器間，其作為一個星狀配置，如圖12。

請參考圖20、圖21A以及圖21B，為本發明之系統裝置編號示意圖及軟體流程圖，系統裝置編號會在當一裝置加入本發明之系統架構或當該遠端控制裝置詢問時發生，該至少一發送器2002、該至少一接收器2003，或該至少一節點可偵測該裝置位於該系統中之上游或下游，根據偵測之回應，該發送器2002與該接收器2003之直接連結被確定並且當作一參考點2001。所有其他該至少一發送器2002與該至少一接收器2003都會被辨認並且分別給予一連續的號碼。也就是說，一開始被辨認的該發送器2002與該接收器2003之設備編號標記為編號1，離該參考點2001越遠的該至少一發送器2002與該至少一接收器2003及該至少一節點則標記數字越來越大。最遠離該參考點2001則分別標記為M與N，該系統則為M×N系統。一但當M與N之作為辨識之訊息已傳送至整個菊鏈系統，影音訊號之發送訊號傳輸命令則不會包含數字大於M以上之發送器編號或數字大於N以上之接收器編號。其他可供辨認的方 式可包含依照數字、名子、或是字母或其他熟悉此領域之人應用之方式，但不以此為限。

以下說明本發明之影音訊號傳輸運作方法。當發送的命令為m*ns，其中m為發送器編號，n為接收器編號；且m不會大於上述之M，n不會大於上述之N，s則代表一個切換的命令。當該m*ns命令發出於整個菊鏈系統中，與m符合之該至少一發送器傳送由訊號來源裝置輸出之該至少一影音訊號至該菊鏈系統。其他位於該菊鏈系統中之該至少一發送器則會傳遞該至少一影音訊號。符合n之該至少一接收器則會由該菊鏈系統中擷取該至少一影音訊號並將之轉換及傳送至顯示裝置播放。該軟體亦可用於整個系統中控制雙方向影音訊號。因發出之命令包含辨識輸入的該至少一發送器與輸出的該至少一接收器之設備編號，其獨立於已發送之命令之外，因此該至少一遠端遙控裝置可以連接該菊鏈系統中之任何一個裝置。若有一個以上之命令連續發出，兩個命令中有衝突，則較後之命令可蓋過較前之命令。該命令可以透過其他該領域人士所熟知之其他方式，如號碼、名字、可供參考之字母等，但不以此為限。

圖22說明該數位影音訊號交換及分配之裝置及其運作系統進一步具備該至少一雙工器，其具有雙方向影音訊號傳輸功能。於圖22之一雙工器系統2200中，該至少一雙工器2202串接於菊鏈系統中，且數量可以實際所需而調整。該至少一雙工器2202接收來自於一訊號來源裝置2201輸入之至少一影音訊號，並送出該至少一影音訊號予至少一顯示裝置2204；該訊號來源裝置2201可為PC或DVD/Blue-Ray Player， 該顯示裝置2204可為HDTV或投影機。於其他實施例中，可具有兩條分開之以菊鏈方式串接之至少一雙工器鏈，並可用該至少一電纜將兩條串接。每一條串接之雙工器鏈皆具有於菊鏈中可傳送與接收至少一雙方向影音訊號2203之功能，且彼此亦可互相傳送與接收。該至少一雙方向影音訊號2203來自於該雙工器系統2200中之任何一該訊號來源裝置2201，並可被發送至任何一個於該雙工器系統2200中之該顯示裝置2204。該至少一遠端控制裝置2205可以與該雙工器系統2200中之任何一個裝置連接。至少一訊號控制裝置可以是一按鈕或是一觸發器、開關可做為控制該至少一影音訊號之選擇，其可以以「顯示本機」或是其他方式呈現，係用以發出一控制影音訊號，使得該至少一影音訊號略過其他於菊鏈中之該至少一雙工器並傳送至該至少一顯示裝置2204。該至少一遠端控制裝置2205亦可與任一該至少一雙工器2202連接，做為第二層之影音訊號管控。或者，該至少一遠端控制裝置2205透過一個與該至少一雙工器2202以無線方式連接之接收器連接，以此之方式與該至少一雙工器連接。該控制影音訊號可包含RS-485、RS-232、USB、inferred(IR)、RF影音訊號等訊號格式，可以發送至或是接收於任何方向之任一裝置。

第23圖說明該至少一雙工器之一電路方塊圖2300。於本實施例中，可由菊鏈串接之至少一雙工器或是該至少一訊號來源裝置接收至少一雙向影音訊號2312。該至少一雙向影音訊號2312透過該至少一電纜及一雙工器輸入端2301傳送至一菊鏈處理器2310，該菊鏈處理器2310可將該雙向影音訊號2312所含有之訊息插入影音訊號路徑中以擷取並 將之該雙向影音訊號2312格式透過一雙工器輸出端2302輸出至菊鏈下游之該至少一雙工器，或輸出至一影音訊號轉換器分配器2308後，再傳送到至少一影音訊號輸出連接器2304。該電源輸入端2314與該雙向乙太網路介面2315，所輸入之至少一影音訊號一起傳送至該菊鏈處理器2310。複數個輸入影音訊號從一訊號來源裝置傳送至至少一影音訊號輸入連接器2303，其可為VGA、audio、DisplayPort、HDMI或是DiiVA，並輸入至一影音訊號轉換交換器2307，其可將該複數個輸入影音訊號轉換與選擇，用以傳送至該菊鏈處理器2310。該電路板中亦可複數個影音訊號轉換交換器2307與該影音訊號轉換器2308連接，將VGA、audio、DisplayPort、HDMI或是DiiVA經由至少一影音訊號輸出連接器2304輸出。於某些實施例中，該影音訊號轉換交換器2307適用於不同之訊號數，例如1×1、1×2、2×1、2×2、4×1、1×4、4×2、2×4、4×4，或可至256×256，或其他組合。該至少一雙工器亦可僅具有一個HDMI輸入端與一個HDMI輸出端且並非內建於交換器、分離器、訊號縮放裝置等。其中，該雙工器輸入端2301以及該雙工器輸出端2302透過一傳送接收器與該菊鏈處理器2310相連。

影音訊號控制軟體調控一微控制器2309與儲存介面，該微控制器2309與該菊鏈處理器2310相連，可接收來自於一外在影音訊號源之至少一控制影音訊號2317，該控制影音訊號2317可為RS232格式，該控制影音訊號2317可用以控制該影音訊號之訊號傳輸路徑。在一些實施例中，一USB輸入端2316用以提供從USB裝置輸入之至少一影音訊號；而影音訊號選擇輸入端2305與一控制鈕2306也與該微控制器2309連接。

於其他實施例中，本發明之元件可以整合於其他影音裝置，不限至於影音訊號源裝置、或其他附屬裝置。

800‧‧‧本發明之系統架構

801‧‧‧訊號來源裝置

803‧‧‧發送器

805‧‧‧接收器

806‧‧‧遠端控制裝置

802、807‧‧‧電纜

808‧‧‧顯示裝置

Claims (10)

1. 一種數位影音訊號交換及分配之裝置，其包含：至少一訊號來源裝置，其係用以輸出至少一影音訊號；至少一發送器，與該至少一訊號來源裝置相連，用以該至少一影音訊號之交換與分配，其中每個該至少一發送器可利用至少一電纜與其他之該至少一發送器以菊鏈式串接，該至少一發送器更包含至少一發送器介面，其設置於該至少一發送器，該至少一發送器介面具有至少一傳送輸入端，透過該至少一電纜接收來自於該至少一訊號來源裝置、其他該至少一發送器、或至少一節點之該至少一影音訊號，該至少一發送器介面更具有至少一傳送輸出端，其透過該至少一電纜傳送該至少一影音訊號；至少一接收器，係用以分配該至少一影音訊號，透過該至少一電纜以菊鏈式串接與其他該至少一接收器相連，其並可連接至該至少一節點，該至少一接收器更包含至少一接收器介面，其設置於該至少一接收器，該至少一接收器包含至少一接收輸入端，係用以接收該至少一發送器、其他該至少一接收器或該至少一節點所傳送之該至少一影音訊號，該至少一接收器介面更包含至少一接收輸出端，該至少一接收輸出端係用以傳送該至少一影音訊號；以及至少一顯示裝置，其與該至少一接收器相連並包含一顯示裝置介面，該顯示裝置介面具有至少一顯示裝置輸入端，該至少一顯示裝置輸入端係用以接收該影音訊號；其中，該至少一節點可接收來自於已連接之該至少一發送器或以菊鏈式串接之該至少一發送器之該至少一影音訊號，並傳送至已連結之該至少 一接收器或以菊鏈式串接之該至少一接收器。
2. 如權利要求第1項所述之數位影音訊號交換及分配之裝置，其中該至少一發送器更包含一電路板，該電路板係用以接收該至少一影音訊號，該至少一影音訊號之格式可以是視訊圖形陣列/音頻(VGA/audio)、數位高解析度多媒體介面(HDMI)、數位視訊標準(DisplayPort)或數位雙向影音標準(DiiVA)等影音訊號格式，該電路板更可包含：一微控制器以及一按鈕，係用以選擇並控制該至少一影音訊號；一數位高解析度多媒體介面(HDMI)切換器，係用以選擇並傳送輸入之該至少一影音訊號，並與該微控制器相連；一視訊圖形陣列/音頻(VGA/audio)轉數位高解析度多媒體介面(HDMI)轉換器，係用以接收視訊圖形陣列以及音訊訊號，並與該數位高解析度多媒體介面(HDMI)交換器相連；一數位視訊標準(DisplayPort)轉數位高解析度多媒體介面(HDMI)轉換器，係用以接收數位視訊標準(DisplayPort)訊號，並與該數位高解析度多媒體介面(HDMI)交換器相連；一菊鏈處理器，與該數位高解析度多媒體介面(HDMI)交換器相連，係用以插入該至少一影音訊號至訊號傳輸路徑，訊號傳輸路徑可為單一之該至少一發送器傳送至單一之該至少一接收器，或經由菊鏈式串接之該至少一發送器傳送至單一該至少一接收器或以菊鏈串接之該至少一接收器；以及一發送器輸出介面，係用以輸出該至少一影音訊號至相連之下一該至少 一發送器、該至少一接收器或該至少一節點，其並與該菊鏈處理器相連。
3. 如權利要求第1項所述之數位影音訊號交換及分配之裝置，該至少一接收器包含：一電路板，係用以從該至少一發送器、其他該至少一接收器或該至少一節點接收該至少一影音訊號；該電路板更包含：一處理器，該處理器係用以讀取並傳送該至少一影音訊號，該至少一影音訊號可以一訊號分離器以及一訊號轉換器或一訊號縮放裝置轉換該影音訊號為視訊圖形陣列/音頻(VGA/audio)、數位高解析度多媒體介面(HDMI)、數位視訊標準(DisplayPort)或數位雙向影音標準(DiiVA)等訊號格式；一接收輸出介面，其與該處理器相連，係用以經由下一相連之該至少一接收器或該至少一節點分配該至少一影音訊號；一微控制器，透過一解碼器與該處理器相連，係用以偵測及控制訊號傳輸路徑。
4. 如權利要求第1項所述之數位影音訊號交換及分配之裝置，其更包含：至少一雙工器，該至少一雙工器係用以交換並分配該至少一影音訊號，該至少一雙工器包含至少一雙工器介面，該至少一雙工器介面更包含至少一雙工器輸入端，該至少一雙工器輸入端係用以從該至少一訊號來源裝置、其他該至少一雙工器、或該至少一節點接收該至少一影音訊號，該至少一雙工器介面並包含至少一雙工器輸出端，係用以雙向輸出該至 少一影音訊號至其他該至少一雙工器或該至少一節點；該至少一雙工器更包含：一菊鏈處理器，係用以插入該影音訊號至訊號傳輸路徑；至少一訊號控制裝置，與該菊鏈處理器相連；一影音訊號轉換交換器，係用以接收不同格式之該影音訊號，並與該菊鏈處理器相連；一影音訊號轉換器，係用以輸出所該訊號轉換交換裝置所傳輸之該影音訊號，並與該菊鏈處理器相連；一傳送接收器，係用以接收由上游之該至少一雙工器傳送之該至少一影音訊號，並傳送至下游之該至少一雙工器或該至少一節點，並與該菊鏈處理器相連；以及一微控制器，係用以偵測及控制訊號傳輸路徑，並與該菊鏈處理器相連；其中，該至少一影音訊號可從視頻、音訊、網路訊號以及控制訊號中選擇，並且可雙向傳送，該菊鏈處理器並讀取該至少一影音訊號並用以傳送至該至少一顯示裝置進行顯示。
5. 如權利要求第1項所述之數位影音訊號交換及分配之裝置，更包含：一按鈕或一遠端遙控裝置，該按鈕設置於該至少一發送器，其係用以選擇該發送器欲傳送之該至少一影音訊號，並經由該至少一發送器、該至少一接收器、傳送至該至少一顯示裝置，最後觸發之該按鈕控制訊號傳輸路徑；該遠端遙控裝置，設置於以菊鏈式串接之該至少一發送器及該至少一接收器之間，係用以提供該至少一影音訊號第二層之控制。
6. 如權利要求第1項所述之數位影音訊號交換及分配系統之裝置，更包含一 接力器，其可設置於該至少一發送器及該至少一接收器之間，該至少一發送器、該至少一接力器、該至少一節點及該至少一接收器可依需求擴充以增進該數位影音訊號交換及分配系統之傳輸距離。
7. 如權利要求第1項所述之數位影音訊號交換及分配之裝置，該電路板之電源可由相連之該至少一發送器、該至少一接收器、該至少一節點、該至少一接力器或該至少一雙工器提供，不須額外電源供應。
8. 如權利要求第1項所述之數位影音訊號交換及分配之裝置，該至少一發送器、該至少一接收器、或該至少一節點係經由RJ45連接器相連，該RJ45連接器為一八引腳之連接器，該八引腳連接器用以連接四對雙絞線電纜，每對雙絞線電纜並無獨自分開，所述引腳特徵如下：引腳1和引腳2是用於雙絞線組P3；引腳3和引腳4是用於雙絞線組P2；引腳5和引腳6是用於雙絞線組P1；以及引腳7和引腳8是用於雙絞線組P4。
9. 一種數位影音訊號交換及分配之裝置節點，其包含：至少一節點介面，具有至少一節點輸入端，藉由一電纜接收由至少一發送器所發出之至少一影音訊號，其中每個該至少一發送器係以菊鏈式串接，該至少一節點介面並具有至少一節點輸出端，係用以傳送該至少一影音訊號至至少一接收器，該至少一影音訊號並可從任一該至少一節點輸入端傳送至任一之該至少一節點輸出端； 該至少一節點更包含：至少一矩陣，係用以接收從該至少一節點輸入端發出之該至少一影音訊號，且輸出該至少一影音訊號至該至少一節點輸出端；至少一微控制器，係用以控制該至少一影音訊號，並與該至少一矩陣相連；一解多工器，與該至少一矩陣相連，係用以從該至少一節點輸入端接收該至少一影音訊號並將該至少一影音訊號分解為多重獨立影音訊號並傳送至該至少一矩陣；以及一多工器，與該至少一矩陣相連，係以從該至少一矩陣接收多重獨立影音訊號並將其結合為單一之該至少一影音訊號後輸出至該至少一接收器、以菊鏈串接之該至少一接收器或其他該至少一節點。
10. 一種數位影音訊號交換及分配之裝置運作方法，其包含：A.偵測上游及下游之至少一發送器及至少一接收器；B.標示該發送器及該接收器之一設備編號為1，若該發送器之下游設備為該接收器，標誌其該設備編號為Tx1，若該接收器之上游的設備為該發送器，標誌該設備編號為Rx1；C.其他該至少一發送器及該至少一接收器根據與標記為Tx1之該發送器或標記為Rx1之該接收器之間的裝置數目來標記該設備編號，該至少一發送器及該至少一接收器所標記之該設備編號號碼隨著與Tx1或Rx1之間的裝置數目而增加；以及D.該至少一發送器如發現沒有其他該發射器在其上游，該發射器就將自己 的該裝置編號通知為系統之發射器編號最大值；該至少一接收器如發現沒有其他該接收器在其下游，該接收器就將自己的該裝置編號通知為系統之接收器編號最大值。