淺談數(shù)字視頻矩陣的發(fā)展（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）

淺談數(shù)字視頻矩陣的發(fā)展淺談數(shù)字視頻矩陣的發(fā)展（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）視頻矩陣在安防領(lǐng)域有十分廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)有產(chǎn)品中，絕大多數(shù)都是傳統(tǒng)的模擬視頻矩陣。隨著近年來數(shù)字技術(shù)的高速發(fā)展，軟硬件水平的提高，不斷有高性能的DSP和更高速的總線得到應(yīng)用，使基于數(shù)字技術(shù)的視頻矩陣方案能夠得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，得益于數(shù)字視頻處理技術(shù)的強(qiáng)大功能，數(shù)字視頻矩陣的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，我們有理由相信，數(shù)字視頻矩陣將成為安防業(yè)中新興的一個(gè)熱點(diǎn)，也將是視頻矩陣以后的一個(gè)發(fā)展趨勢。一、視頻矩陣的基本概念1．視頻矩陣的基本功能和要求作為視頻矩陣，最重要的一個(gè)功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入視頻圖像的切換輸出。準(zhǔn)確概括那就是：將視頻圖像從任意一個(gè)輸入通道切換到任意一個(gè)輸出通道顯示。一般來講,一個(gè)M×N矩陣：表示它可以同時(shí)支持M路圖像輸入和N路圖像輸出。這里需要強(qiáng)調(diào)的是必須要做到任意，即任意的一個(gè)輸入和任意的一個(gè)輸出。另外，一個(gè)矩陣系統(tǒng)通常還應(yīng)該包括以下基本功能：字符信號(hào)疊加；解碼器接口以控制云臺(tái)和攝像機(jī)；報(bào)警器接口；控制主機(jī)，以及音頻控制箱、報(bào)警接口箱、控制鍵盤等附件。對(duì)國內(nèi)用戶來說，字符疊加應(yīng)為全中文，以方便不懂英文的操作人員使用，矩陣系統(tǒng)還需要支持級(jí)聯(lián)，來實(shí)現(xiàn)更高的容量，為了適應(yīng)不同用戶對(duì)矩陣系統(tǒng)容量的要求，矩陣系統(tǒng)應(yīng)該支持模塊化和即插即用（PnP）的，可以通過增加或減少視頻輸入、輸出卡來實(shí)現(xiàn)不同容量的組合。矩陣系統(tǒng)的發(fā)展方向是多功能、大容量、可聯(lián)網(wǎng)以及可進(jìn)行遠(yuǎn)程切換。一般而言矩陣系統(tǒng)的容量達(dá)到64×16即為大容量矩陣。如果需要更大容量的矩陣系統(tǒng)，也可以通過多臺(tái)矩陣系統(tǒng)級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。矩陣容量越大，所需技術(shù)水平越高，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度也越大。2．視頻矩陣的分類按實(shí)現(xiàn)視頻切換的不同方式，視頻矩陣分為模擬矩陣和數(shù)字矩陣?！つM矩陣視頻切換在模擬視頻層完成。信號(hào)切換主要是采用單片機(jī)或更復(fù)雜的芯片控制模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)。·數(shù)字矩陣視頻切換在數(shù)字視頻層完成，這個(gè)過程可以是同步的也可以是異步的。數(shù)字矩陣的核心是對(duì)數(shù)字視頻的處理，需要在視頻輸入端增加AD轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，在視頻輸出端增加DA轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出。視頻切換的核心部分由模擬矩陣的模擬開關(guān)，變將成了對(duì)數(shù)字視頻的處理和傳輸。二、數(shù)字視頻矩陣簡介根據(jù)數(shù)字視頻矩陣的實(shí)現(xiàn)方式不同，數(shù)字視頻矩陣可以分為總線型和包交換型?！た偩€型數(shù)字視頻矩陣顧名思義，總線型數(shù)字矩陣就是數(shù)據(jù)的傳輸和切換是通過一條共用的總線來實(shí)現(xiàn)的，例如PCI總線?？偩€型矩陣中最常見的就是PC－DVR和嵌入式DVR。對(duì)于PC－DVR來說，它的視頻輸出是VGA，通過PC顯卡來完成圖像顯示，通常只有1路輸出（1塊顯卡），2路輸出的情況（2塊顯卡）已經(jīng)很少；嵌入式DVR一般的視頻輸出是監(jiān)視器，一些新的嵌入式DVR也可以支持VGA顯示。在上面的兩個(gè)例子中，它們都可以實(shí)現(xiàn)1路視頻輸出（還可以進(jìn)行畫面分割），可以把這兩款產(chǎn)品當(dāng)作視頻矩陣的一個(gè)特例，也就是一個(gè)只有1路視頻輸出的特殊情況。·包交換型數(shù)字視頻矩陣包交換型矩陣是通過包交換的方式(通常是IP包)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的傳輸和切換。包交換型矩陣目前已經(jīng)比較普及，比如已經(jīng)廣泛應(yīng)用的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，即在本地錄像端把圖像壓縮，然后把壓縮的碼流通過網(wǎng)絡(luò)（可以是高速的專網(wǎng)、internet、局域網(wǎng)等）發(fā)送到遠(yuǎn)端，在遠(yuǎn)端解碼后，顯示在大屏幕上。包交換型數(shù)字矩陣目前有兩個(gè)比較大的局限性：延時(shí)大、圖像質(zhì)量差。由于要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此不可避免的會(huì)帶來延時(shí)，同時(shí)為了減少對(duì)帶寬的占用，往往都需要在發(fā)送端對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，然后在接收端實(shí)行解壓縮，經(jīng)過有損壓縮過的圖像很難保證較好的圖像質(zhì)量，同時(shí)編、解碼過程還會(huì)增大延時(shí)。所以目前包交換型矩陣還無法適用于對(duì)實(shí)時(shí)性和圖像質(zhì)量要求比較高的場合。三、數(shù)字視頻矩陣優(yōu)勢分析數(shù)字視頻矩陣的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1．成本優(yōu)勢：實(shí)現(xiàn)了視頻矩陣和DVR合二為一。采用數(shù)字視頻矩陣方案，只需一臺(tái)設(shè)備就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻矩陣和DVR的功能，大大的節(jié)省了成本。對(duì)矩陣的控制和DVR的控制集成在一起，方便靈活。如果采用模擬矩陣，至少需要一臺(tái)矩陣主機(jī)和一臺(tái)DVR主機(jī)，安裝調(diào)試復(fù)雜，除了DVR的成本外，還要為模擬矩陣付出高額的成本。此外，對(duì)于模擬矩陣的控制，可能還需要外接其他設(shè)備，比如顯示設(shè)備、矩陣控制器，矩陣控制鍵盤等，有些復(fù)雜的功能甚至需要專門的PC機(jī)來進(jìn)行配置。模擬矩陣的方案還需要視頻信號(hào)的分配、復(fù)用設(shè)備來實(shí)現(xiàn)DVR的錄像功能，而采用數(shù)字矩陣，則只需在DVR的基礎(chǔ)之上，增加簡單的矩陣模塊即可，成本相對(duì)低廉，且數(shù)字矩陣、錄像系統(tǒng)的集成度高，穩(wěn)定性增強(qiáng)，也降低了以后維護(hù)的成本。2．功能優(yōu)勢：配置靈活，功能強(qiáng)大，簡單易用在模擬矩陣＋DVR方案中，矩陣和DVR各自為政，需要分別控制，模擬矩陣提供的操作方式復(fù)雜，易操作性很差，且功能單一，如果要實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能，需要很繁瑣的操作流程；而采用數(shù)字矩陣，通過一個(gè)控制平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)切換矩陣和DVR的同時(shí)控制，操作界面可由二次開發(fā)商在Windows或Linux下自由開發(fā)，可以根據(jù)自己客戶的需求定制應(yīng)用程序，定制各種功能，所構(gòu)建的系統(tǒng)，完全取決于開發(fā)商自己的軟件。在數(shù)字矩陣中，基于對(duì)圖像的數(shù)字處理：可以在實(shí)現(xiàn)視頻切換的同時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行很多處理，比如疊加字符、疊加圖像，區(qū)域遮蓋等，這些都是目前DVR所普遍具有的功能，但是對(duì)于模擬矩陣，由于它的核心是基于模擬信號(hào)的處理，在面對(duì)這些功能時(shí)，則顯得力不從心。這里以字符疊加功能為例，模擬矩陣往往需要外接字符疊加芯片來實(shí)現(xiàn)，通常只能實(shí)現(xiàn)ASCII碼也就是英文字符的疊加，而能夠?qū)崿F(xiàn)漢字疊加的模擬則可以說是寥寥無幾，更不用說同時(shí)支持簡體、繁體，甚至日文了。至于圖像疊加等功能，在模擬信號(hào)層基本是無法實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字矩陣可以提供更豐富的圖像顯示模式。傳統(tǒng)的模擬矩陣只能進(jìn)行最簡單的1:1的圖像輸出；而數(shù)字矩陣在此基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)N→1(通過對(duì)圖像的縮放處理，可以實(shí)現(xiàn)多路圖像在一個(gè)窗口顯示)和1→N(一個(gè)輸入圖像同時(shí)在多個(gè)輸出端顯示)的顯示方式，甚至是畫中畫等高級(jí)功能。3．系統(tǒng)穩(wěn)定性，數(shù)字矩陣＋DVR的方案，系統(tǒng)集成度高、功耗低，穩(wěn)定性高；而采用模擬矩陣方案，由于需要多臺(tái)設(shè)備，出問題的概率則大大增加。4．潛力：發(fā)展空間巨大模擬矩陣控制系統(tǒng)目前已經(jīng)非常成熟，其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能在近幾年，甚至是十幾年內(nèi)，都沒有發(fā)生大的變化，可挖掘的潛力已經(jīng)十分有限。而數(shù)字矩陣則完全不同，目前數(shù)字技術(shù)的發(fā)展可以用日新月異、前途廣闊來形容。首先，隨著硬件性能的提高，在高速總線方面：66M的PCI總線已經(jīng)很成熟和普及，比如PCI－E或其它的高速串行總線也不斷的提出；在芯片技術(shù)上：已經(jīng)出現(xiàn)了600M、720M甚至是1GHz的高性能DSP，可以說，得益于硬件平臺(tái)性能的不斷提高，必然使數(shù)字矩陣的功能不斷的提升，不斷的向高端發(fā)展。與此同時(shí)，軟件的進(jìn)步同樣不可忽略，不斷有新圖像的壓縮、處理算法提出，圖像壓縮的效率不斷提高，也不斷有更復(fù)雜、更智能的圖像處理算法得到應(yīng)用，比如智能的移動(dòng)檢測、智能識(shí)別技術(shù)（人臉識(shí)別，指紋識(shí)別、車牌識(shí)別、簽名識(shí)別）目前都已經(jīng)有了比較成熟的應(yīng)用，這些更高層次的圖像處理技術(shù)，利用目前硬件平臺(tái)，已經(jīng)可以應(yīng)用到我們的數(shù)字視頻系統(tǒng)中。因此隨著軟、硬件水平的的飛速提高，我們有理由相信，數(shù)字矩陣的發(fā)展空間會(huì)非常廣，無論是在性能上還是在功能上必然會(huì)全面超過模擬矩陣。5．二次開發(fā)簡單、便捷和以前的H卡和D卡分別使用各自的SDK不同，新的SDK將同時(shí)支持H卡、HC卡和MD卡。只需通過一個(gè)SDK即可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)編碼、解碼、和矩陣控制，新的SDK中編碼、解碼部分和原有SDK中的編碼、解碼部分兼容，用戶只需增加矩陣控制部分即可，極大的降低了用戶進(jìn)行二次開發(fā)的復(fù)雜性。同時(shí)：H卡、HC卡和MD卡可以混插，便于對(duì)現(xiàn)有的工程進(jìn)行維護(hù)和擴(kuò)展。四、矩陣產(chǎn)品功能描述矩陣切換控制系統(tǒng)是集模擬和數(shù)字視音頻信號(hào)切換，視頻圖像智能分析，視頻信號(hào)編解碼，視頻壓縮數(shù)據(jù)集中管理存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)預(yù)覽，多種外設(shè)控制于一體的控制系統(tǒng)，該產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：·采用PCI-ExpressSwitch交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速的、大容量的視頻交換背板設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化任意輸入數(shù)字信號(hào)經(jīng)過高速背板切換到任意輸出的矩陣功能；·刀片式數(shù)字矩陣板，支持64×16；128×32；256×64；512×128下數(shù)字視頻全交叉切換；·采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不同型號(hào)的交換矩陣通過更換或增加數(shù)字矩陣板實(shí)現(xiàn)；·同時(shí)支持?jǐn)?shù)字矩陣交換和網(wǎng)絡(luò)IP矩陣交換，支持多種模擬輸入、數(shù)字等壓縮、非壓縮高清視頻信號(hào)輸入和多種模擬、數(shù)字壓縮、非壓縮信號(hào)的輸出轉(zhuǎn)換，并可輸出到模擬和數(shù)字顯示設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的全高清、全數(shù)字化的矩陣；·采用雙電源提供冗余切換后備保護(hù)；·支持視頻行為智能分析功能；·支持視頻圖像編解碼，網(wǎng)絡(luò)視頻收發(fā)服務(wù)，視頻數(shù)據(jù)記錄和回放功能；·內(nèi)置多個(gè)千兆網(wǎng)絡(luò)接口，用于視頻壓縮圖像、IPC的接收和發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，提供網(wǎng)絡(luò)收發(fā)控制板，方便網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)口數(shù)的擴(kuò)容。視頻矩陣系統(tǒng)示意圖整個(gè)系統(tǒng)以高速PCIExperssSwitch和Ethernetswitch雙交換結(jié)構(gòu)作為矩陣交換背板，采用插拔式模塊化設(shè)計(jì)，包括中央主處理器模塊、視頻信號(hào)輸入模塊、視頻信號(hào)輸出模塊、電源模塊、視頻編解碼模塊，視頻圖像智能行為分析模塊、風(fēng)扇控制模塊、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)協(xié)處理模塊，視頻數(shù)據(jù)記錄協(xié)處理模塊。淺析網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣的發(fā)展架構(gòu)與DVR的關(guān)系第一章視頻矩陣的發(fā)展慧聰安防網(wǎng)訊所謂視頻矩陣就是能將視頻圖像從任意一個(gè)輸入通道切換到任意一個(gè)輸出通道顯示設(shè)備。一般實(shí)用型視頻矩陣包括字符疊加，云臺(tái)控制，控制鍵盤等功能，矩陣規(guī)模通常用M×N來表示，M表示輸入通道，N表示輸出通道。矩陣提供多路視頻輸出，每路輸出顯示單路或者4分割圖像，一般不顯示更多的圖像拼接。目前的常用視頻矩陣都是傳統(tǒng)模擬矩陣，利用模擬交換芯片來實(shí)現(xiàn)交換功能。傳統(tǒng)視頻著矩陣有著大量的模擬視頻輸入和輸出口。無論工程上和維護(hù)上，幾十條的視頻線都是工程商與用戶的噩夢(mèng)。模擬視頻矩陣的設(shè)計(jì)原理非常簡單，如下圖：第一章視頻矩陣的發(fā)展慧聰安防網(wǎng)訊所謂視頻矩陣就是能將視頻圖像從任意一個(gè)輸入通道切換到任意一個(gè)輸出通道顯示設(shè)備。一般實(shí)用型視頻矩陣包括字符疊加，云臺(tái)控制，控制鍵盤等功能，矩陣規(guī)模通常用M×N來表示，M表示輸入通道，N表示輸出通道。矩陣提供多路視頻輸出，每路輸出顯示單路或者4分割圖像，一般不顯示更多的圖像拼接。目前的常用視頻矩陣都是傳統(tǒng)模擬矩陣，利用模擬交換芯片來實(shí)現(xiàn)交換功能。傳統(tǒng)視頻著矩陣有著大量的模擬視頻輸入和輸出口。無論工程上和維護(hù)上，幾十條的視頻線都是工程商與用戶的噩夢(mèng)。模擬視頻矩陣的設(shè)計(jì)原理非常簡單，如下圖：從設(shè)計(jì)原理圖中可以看出，模擬矩陣的核心是“交換芯片”。“交換芯片”的容量決定了模擬矩陣的容量，當(dāng)然也可以使用多片“交換芯片”級(jí)聯(lián)來擴(kuò)展容量設(shè)計(jì)，但是交換能力會(huì)受到一定的限制。這種交換模式屬于“電路交換”，特點(diǎn)是簡單、擴(kuò)展性差、級(jí)聯(lián)性差。因?yàn)楹诵募夹g(shù)的簡單、唯一性，所以各個(gè)廠家的模擬矩陣大同小異，無論性能和功能都是無法做到差異化競爭。近年來隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，視頻矩陣也進(jìn)入了數(shù)字時(shí)代。從性能維度看，矩陣的發(fā)展必然是從標(biāo)清矩陣到高清矩陣;從接口維度看，視頻矩陣的發(fā)展必然是從模擬接口矩陣到混合接口矩陣;從核心技術(shù)維度看，視頻矩陣的發(fā)證必然是從電路交換到包交換，再到多業(yè)務(wù)混合交換。綜合接口維度和技術(shù)維度，視頻矩陣發(fā)展的一個(gè)重要方向是：網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻矩陣。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣在接口上拋棄了大量的模擬視頻輸入線纜，在核心技術(shù)上改用以太網(wǎng)包交換來代替模擬電路交換，所以在容量上，易用性，可擴(kuò)展性上都有了質(zhì)的提高。下圖展示了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻矩陣的典型設(shè)計(jì)：在這種框架下，交換機(jī)帶寬是系統(tǒng)容量的唯一限制因素，輸入M和輸出N可以自由配置，一般來說，千兆網(wǎng)可以支持64路高清視頻或者300路以上的標(biāo)清視頻交換。有了系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活度，不同廠家就可以實(shí)現(xiàn)差異化競爭。當(dāng)然，由于網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸壓縮視頻信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻矩陣也有著延時(shí)大，圖像清晰度不夠等天生劣勢，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些劣勢都將被逐步克服。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻矩陣只是矩陣產(chǎn)品發(fā)展的一個(gè)小分支，視頻矩陣的終極發(fā)展方向是多業(yè)務(wù)混合矩陣。在多業(yè)務(wù)混合矩陣?yán)铮瑝嚎s視頻、非壓縮視頻不是問題;光接口、以太網(wǎng)接口、模擬視頻接口不是問題;模擬輸出、VGA輸出、HDMI輸出不是問題;擴(kuò)展、級(jí)聯(lián)不是問題。多業(yè)務(wù)混合矩陣設(shè)計(jì)原理如下：多業(yè)務(wù)混合視頻矩陣的技術(shù)特點(diǎn)：支持多種輸入信號(hào)，可以是原始視頻或者壓縮視頻;使用高帶寬工業(yè)總線作為交換總線，具備熱拔插擴(kuò)展能力在多業(yè)務(wù)混合矩陣設(shè)計(jì)中，總線帶寬是系統(tǒng)系統(tǒng)容量的唯一限制因素。普通工業(yè)總線PCIE、RapidIO等常見交換能力都達(dá)到40Gbps以上，可以認(rèn)為系統(tǒng)容量幾乎是沒有上限的。接入時(shí)只需將所接入的信號(hào)轉(zhuǎn)成系統(tǒng)可識(shí)別的交換信號(hào)，所以可認(rèn)為系統(tǒng)是可以接入任何信號(hào)的，也可以任意級(jí)聯(lián)。第二章網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣和DVR的關(guān)系DVR是視頻監(jiān)控領(lǐng)域主流的存儲(chǔ)設(shè)備，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中起到圖像預(yù)覽，壓縮存儲(chǔ)，錄像回放的作用。DVR一般只提供1-2路的視頻輸出，可以輸出任意分割的圖像拼接。視頻監(jiān)控工程中視頻矩陣和DVR是焦不離孟的關(guān)系。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中多于一臺(tái)DVR，并且要上墻顯示的時(shí)候，必須配置一臺(tái)視頻矩陣。DVR越多，配套的視頻矩陣規(guī)模就越龐大。通常來說64×16的規(guī)格是中等規(guī)模矩陣的容量上限，這種矩陣可以配套4臺(tái)16路DVR的上墻顯示。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻矩陣天生就是高清化，大規(guī)模的。千兆以太網(wǎng)完全可以支持64路高清或者300路以上的標(biāo)清視頻傳輸，搭配的DVR臺(tái)數(shù)可以認(rèn)為是不受限制。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻矩陣的發(fā)展，將對(duì)視頻矩陣和DVR的互相關(guān)系產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。影響之一，兩者關(guān)系將更加緊密。摘要：所謂視頻矩陣就是能將視頻圖像從任意一個(gè)輸入通道切換到任意一個(gè)輸出通道顯示設(shè)備。一般實(shí)用型視頻矩陣包括字符疊加，云臺(tái)控制，控制鍵盤等功能，矩陣規(guī)模通常用M×N來表示，M表示輸入通道，N表示輸出通道。矩陣提供多路視頻輸出，每路輸出顯示單路或者4分割圖像，一般不顯示更多的圖像拼接...傳統(tǒng)模擬矩陣搭建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻矩陣和DVR是并聯(lián)關(guān)系，互相不會(huì)產(chǎn)生影響;而在數(shù)字矩陣搭建的系統(tǒng)中，DVR是和視頻矩陣是串聯(lián)關(guān)系，DVR是矩陣的上游，是生產(chǎn)者，視頻矩陣是DVR的下游，是消費(fèi)者。所以，數(shù)字視頻矩陣與DVR的配合將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、兼容性、用戶體驗(yàn)造成致命影響。也因此要求矩陣生產(chǎn)廠家與DVR生產(chǎn)廠家配合更加緊密，一榮俱榮，一損俱損。影響之二，兩者將發(fā)生部分融合。在監(jiān)控系統(tǒng)中，一般認(rèn)為DVR是核心功能設(shè)備，視頻矩陣是邊緣功能設(shè)備。從電子設(shè)備發(fā)展規(guī)律來看，核心功能設(shè)備會(huì)必然和邊緣功能設(shè)備逐步融合。比如和MP3播放器融合，電腦和游戲機(jī)融合。當(dāng)然，這個(gè)融合是局部的，比如只會(huì)融合通用MP3播放器，不可能融合全部包括專業(yè)性的MP3播放器。融合也是長期的，融合要花費(fèi)3-5年時(shí)間來消化淘汰運(yùn)行中的現(xiàn)有設(shè)備、改變用戶消費(fèi)習(xí)慣。隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，DVR的網(wǎng)絡(luò)性能，解碼性能，顯示性能都在快速提高。目前的主流DVR可以提供千兆網(wǎng)、16D1實(shí)時(shí)解碼、1-2路高清視頻輸出，這些已經(jīng)構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣的基本部件。DVR融合數(shù)字視頻矩陣已經(jīng)是必然的技術(shù)發(fā)展方向。一旦DVR融合了數(shù)字視頻矩陣，會(huì)對(duì)市場格局、用戶消費(fèi)習(xí)慣產(chǎn)生革命性的影響。當(dāng)然和融合MP3播放器一樣，DVR融合數(shù)字視頻矩陣也是局部和長期的。DVR只會(huì)融合一百路以下的中小規(guī)模數(shù)字視頻矩陣功能，而為大規(guī)模、多種接口的數(shù)字矩陣留下生存空間。同時(shí)DVR廠商也需要化大量的時(shí)間、人力、財(cái)力來開發(fā)、推廣矩陣融合型DVR，這個(gè)不是一蹴而就的事情。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻矩陣的技術(shù)特點(diǎn)：使用以太網(wǎng)信號(hào)作為輸入信號(hào)，因此只能使用壓縮視頻;使用以太網(wǎng)交換機(jī)作為交換核心，具備熱拔插擴(kuò)展能力;輸出芯片需要有視頻解碼功能;數(shù)字視頻矩陣

安防全新概念－數(shù)字視頻矩陣

摘要：本文介紹了視頻矩陣的基本概念和分類，對(duì)數(shù)字視頻矩陣相對(duì)于模擬視頻矩陣的優(yōu)勢做了重點(diǎn)分析了，并詳細(xì)描述了基于DS4002MD矩陣解碼卡的數(shù)字視頻矩陣解碼方案。

關(guān)鍵字：視頻矩陣數(shù)字視頻矩陣DVRDS4002MD矩陣解碼卡

隨著數(shù)字技術(shù)的高速發(fā)展，軟硬件水平的提高，不斷有高性能的DSP和高速的總線得到應(yīng)用，使基于數(shù)字技術(shù)的視頻矩陣方案能夠得以實(shí)現(xiàn)。海康威視近期將在板卡產(chǎn)品線上推出一款新的型號(hào)：DS4002MD，即矩陣解碼卡，并基于這款產(chǎn)品，?？低曁岢鰯?shù)字視頻矩陣的解決方案。同時(shí)，我們?？低曊J(rèn)為，數(shù)字視頻矩陣將是安防業(yè)中新興的一個(gè)熱點(diǎn)，也將是視頻矩陣以后的一個(gè)發(fā)展趨勢。

一、視頻矩陣的基本概念

1．視頻矩陣的基本功能和要求

作為視頻矩陣，最重要的一個(gè)功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入視頻圖像的切換輸出。準(zhǔn)確概括那就是：將視頻圖像從任意一個(gè)輸入通道切換到任意一個(gè)輸出通道顯示。一般來講,一個(gè)M×N矩陣：表示它可以同時(shí)支持M路圖像輸入和N路圖像輸出。這里需要強(qiáng)調(diào)的是必須要做到任意，即任意的一個(gè)輸入和任意的一個(gè)輸出。

另外，一個(gè)矩陣系統(tǒng)通常還應(yīng)該包括以下基本功能：字符信號(hào)疊加；解碼器接口以控制云臺(tái)和攝像機(jī)；報(bào)警器接口；控制主機(jī)，以及音頻控制箱、報(bào)警接口箱、控制鍵盤等附件。對(duì)國內(nèi)用戶來說，字符疊加應(yīng)為全中文，以方便不懂英文的操作人員使用，矩陣系統(tǒng)還需要支持級(jí)聯(lián)，來實(shí)現(xiàn)更高的容量，為了適應(yīng)不同用戶對(duì)矩陣系統(tǒng)容量的要求，矩陣系統(tǒng)應(yīng)該支持模塊化和即插即用（PnP）的，可以通過增加或減少視頻輸入、輸出卡來實(shí)現(xiàn)不同容量的組合。

矩陣系統(tǒng)的發(fā)展方向是多功能、大容量、可聯(lián)網(wǎng)以及可進(jìn)行遠(yuǎn)程切換。一般而言矩陣系統(tǒng)的容量達(dá)到64×16即為大容量矩陣。如果需要更大容量的矩陣系統(tǒng)，也可以通過多臺(tái)矩陣系統(tǒng)級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。矩陣容量越大，所需技術(shù)水平越高，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度也越大。

2．視頻矩陣的分類

按實(shí)現(xiàn)視頻切換的不同方式，視頻矩陣分為模擬矩陣和數(shù)字矩陣。

模擬矩陣：

視頻切換在模擬視頻層完成。信號(hào)切換主要是采用單片機(jī)或更復(fù)雜的芯片控制模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字矩陣

視頻切換在數(shù)字視頻層完成，這個(gè)過程可以是同步的也可以是異步的。數(shù)字矩陣的核心是對(duì)數(shù)字視頻的處理，需要在視頻輸入端增加AD轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，在視頻輸出端增加DA轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出。視頻切換的核心部分由模擬矩陣的模擬開關(guān)，變將成了對(duì)數(shù)字視頻的處理和傳輸。

二、數(shù)字視頻矩陣簡介

1．?dāng)?shù)字視頻矩陣的分類

根據(jù)數(shù)字視頻矩陣的實(shí)現(xiàn)方式不同，數(shù)字視頻矩陣可以分為總線型和包交換型。

總線型數(shù)字視頻矩陣

顧名思義，總線型數(shù)字矩陣就是數(shù)據(jù)的傳輸和切換是通過一條共用的總線來實(shí)現(xiàn)的，例如PCI總線。

總線型矩陣中最常見的就是PC－DVR和嵌入式DVR。對(duì)于PC－DVR來說，它的視頻輸出是VGA，通過PC顯卡來完成圖像顯示，通常只有1路輸出（1塊顯卡），2路輸出的情況（2塊顯卡）已經(jīng)很少；嵌入式DVR一般的視頻輸出是監(jiān)視器，一些新的嵌入式DVR也可以支持VGA顯示。在上面的兩個(gè)例子中，它們都可以實(shí)現(xiàn)1路視頻輸出（還可以進(jìn)行畫面分割），可以把這兩款產(chǎn)品當(dāng)作視頻矩陣的一個(gè)特例，也就是一個(gè)只有1路視頻輸出的特殊情況。

PC－DVR（PC＋H卡、HC卡）構(gòu)成的總線型數(shù)字矩陣

包交換型數(shù)字視頻矩陣

包交換型矩陣是通過包交換的方式(通常是IP包)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的傳輸和切換。包交換型矩陣目前已經(jīng)比較普及，比如已經(jīng)廣泛應(yīng)用的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，即在本地錄像端把圖像壓縮，然后把壓縮的碼流通過網(wǎng)絡(luò)（可以是高速的專網(wǎng)、internet、局域網(wǎng)等）發(fā)送到遠(yuǎn)端，在遠(yuǎn)端解碼后，顯示在大屏幕上。包交換型數(shù)字矩陣目前有兩個(gè)比較大的局限性：延時(shí)大、圖像質(zhì)量差。由于要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此不可避免的會(huì)帶來延時(shí)，同時(shí)為了減少對(duì)帶寬的占用，往往都需要在發(fā)送端對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，然后在接收端實(shí)行解壓縮，經(jīng)過有損壓縮過的圖像很難保證較好的圖像質(zhì)量，同時(shí)編、解碼過程還會(huì)增大延時(shí)。所以目前包交換型矩陣還無法適用于對(duì)實(shí)時(shí)性和圖像質(zhì)量要求比較高的場合。

包交換型數(shù)字矩陣

三、數(shù)字視頻矩陣優(yōu)勢分析

成本優(yōu)勢：視頻矩陣和DVR合二為一

采用數(shù)字視頻矩陣方案，只需一臺(tái)設(shè)備就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻矩陣和DVR的功能，大大的節(jié)省了成本。對(duì)矩陣的控制和DVR的控制集成在一起，方便靈活。如果采用模擬矩陣，至少需要一臺(tái)矩陣主機(jī)和一臺(tái)DVR主機(jī)，安裝調(diào)試復(fù)雜，除了DVR的成本外，還要為模擬矩陣付出高額的成本。此外，對(duì)于模擬矩陣的控制，可能還需要外接其他設(shè)備，比如顯示設(shè)備、矩陣控制器，矩陣控制鍵盤等，有些復(fù)雜的功能甚至需要專門的PC機(jī)來進(jìn)行配置。模擬矩陣的方案還需要視頻信號(hào)的分配、復(fù)用設(shè)備來實(shí)現(xiàn)DVR的錄像功能，而采用數(shù)字矩陣，則只需在DVR的基礎(chǔ)之上，增加簡單的矩陣模塊即可，成本相對(duì)低廉，且數(shù)字矩陣、錄像系統(tǒng)的集成度高，穩(wěn)定性增強(qiáng)，也降低了以后維護(hù)的成本。

功能優(yōu)勢：配置靈活，功能強(qiáng)大，簡單易用

在模擬矩陣＋DVR方案中，矩陣和DVR各自為政，需要分別控制，模擬矩陣提供的操作方式復(fù)雜，易操作性很差，且功能單一，如果要實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能，需要很繁瑣的操作流程；而采用數(shù)字矩陣，通過一個(gè)控制平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)切換矩陣和DVR的同時(shí)控制，操作界面可由二次開發(fā)商在Windows或Linux下自由開發(fā)，可以根據(jù)自己客戶的需求定制應(yīng)用程序，定制各種功能，所構(gòu)建的系統(tǒng)，完全取決于開發(fā)商自己的軟件。

在數(shù)字矩陣中，基于對(duì)圖像的數(shù)字處理：可以在實(shí)現(xiàn)視頻切換的同時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行很多處理，比如疊加字符、疊加圖像，區(qū)域遮蓋等，這些都是目前DVR所普遍具有的功能，但是對(duì)于模擬矩陣，由于它的核心是基于模擬信號(hào)的處理，在面對(duì)這些功能時(shí)，則顯得力不從心。這里以字符疊加功能為例，模擬矩陣往往需要外接字符疊加芯片來實(shí)現(xiàn)，通常只能實(shí)現(xiàn)ASCII碼也就是英文字符的疊加，而能夠?qū)崿F(xiàn)漢字疊加的模擬則可以說是寥寥無幾，更不用說同時(shí)支持簡體、繁體，甚至日文了。至于圖像疊加等功能，在模擬信號(hào)層基本是無法實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)字矩陣可以提供更豐富的圖像顯示模式。傳統(tǒng)的模擬矩陣只能進(jìn)行最簡單的1:1的圖像輸出；而數(shù)字矩陣在此基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)N→1(通過對(duì)圖像的縮放處理，可以實(shí)現(xiàn)多路圖像在一個(gè)窗口顯示)和1→N(一個(gè)輸入圖像同時(shí)在多個(gè)輸出端顯示)的顯示方式，甚至是畫中畫等高級(jí)功能。

最后是系統(tǒng)穩(wěn)定性，數(shù)字矩陣＋DVR的方案，系統(tǒng)集成度高、功耗低，穩(wěn)定性高；而采用模擬矩陣方案，由于需要多臺(tái)設(shè)備，出問題的概率則大大增加。

潛力：發(fā)展空間巨大

模擬矩陣控制系統(tǒng)目前已經(jīng)非常成熟，其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能在近幾年，甚至是十幾年內(nèi)，都沒有發(fā)生大的變化，可挖掘的潛力已經(jīng)十分有限。

而數(shù)字矩陣則完全不同，目前數(shù)字技術(shù)的發(fā)展可以用日新月異、前途廣闊來形容。首先，隨著硬件性能的提高，在高速總線方面：66M的PCI總線已經(jīng)很成熟和普及，比如PCI－E或其它的高速串行總線也不斷的提出；在芯片技術(shù)上：已經(jīng)出現(xiàn)了600M、720M甚至是1GHz的高性能DSP，可以說，得益于硬件平臺(tái)性能的不斷提高，必然使數(shù)字矩陣的功能不斷的提升，不斷的向高端發(fā)展。與此同時(shí)，軟件的進(jìn)步同樣不可忽略，不斷有新圖像的壓縮、處理算法提出，圖像壓縮的效率不斷提高，也不斷有更復(fù)雜、更智能的圖像處理算法得到應(yīng)用，比如智能的移動(dòng)檢測、智能識(shí)別技術(shù)（人