數字視頻矩陣技術

基本介紹

• 中文名：數字視頻矩陣技術

技術起源

隨著電視技術向數位化發展，電視監控行業也出現了很多數字設備，數字系統已成為目前的熱點，於是出現了數字視頻矩陣的概念，一些廠家也推出了純數字視頻矩陣設備。

技術原理

目前數位化系統主要有下面兩種情況：

一是按著模擬視頻矩陣的概念，對輸入的數字視頻信號(數據流)建立通道式的連線(多少入對多少出)，這樣的設備主要用在電視演播室中，它所適應的系統(網路)結構是集總式的，但採用這種結構在安防行業的電視監控系統很少採用。

另一種方式是在LAN的環境下，利用DVR、視頻網關或採用IP攝像機使圖像源數位化，通過網路交換機來實現數字流的切換，這時系統的輸出可認為是B/S或C/S結構中的客戶機，它沒有在輸入和輸出信號之間建立一個傳輸通道，實質上只是在並行地進行多路的圖像變換和編解碼處理，輸入和輸出之間的連線不是直接的(有變換)，也不是實時的(有延遲)。而且輸入信號通常是模擬的視頻信號，輸出則可能是數位訊號或模擬信號。這是一種分散式結構，其特點是：

數字視頻信號在多次傳輸、記錄和處理過程中，圖像質量不會降低。同時，既能實現分散式存貯和本地控制，又能做到集中的圖像調用、記錄和統一地管理，圖像檢索處理比較方便，比如做多畫面分割，車牌號識別等，這些圖像處理採用模擬技術很難或者無法實現;

網路布線方便，可以充分利用建築內預留的數據網路。便於與廣域網連線，實現遠程監控;

系統的可擴展性和可升級性好，保密性強。

但其仍存在一些亟待提高的問題：中心監控室不能同時獲得系統全部的實時圖像。圖像質量(分辨能力清晰度、連續性、圖像還原性)都還達不到模擬系統的水平。更重要的一點是，產品尚未完全成熟、接口關係不統一(特別是視頻編解碼算法)還沒有形成基本的標準和統一。儘管如此，這種方式將是電視監控系統從模擬向數位化過渡的最佳且必然的途徑。

現在市場上銷售的視頻矩陣主機，很大一部分還是傳統的模擬視頻矩陣，數字矩陣只是其中的少部分，隨著技術的進步和安防產品的數位化進程，不可否認，數字矩陣主機將是未來的發展趨勢。在數字矩陣面臨很多問題沒有完全解決之前，模擬矩陣和數字矩陣將會在市場上共存。

套用優勢

1、成本優勢：視頻矩陣和DVR合二為一

採用數字視頻矩陣方案，只需一台設備就可以同時實現視頻矩陣和DVR的功能，大大的節省了成本。對矩陣的控制和DVR的控制集成在一起，方便靈活。如果採用模擬矩陣，至少需要一台矩陣主機和一台DVR主機，安裝調試複雜，除了DVR的成本外，還要為模擬矩陣付出高額的成本。此外，對於模擬矩陣的控制，可能還需要外接其他設備，比如顯示設備、矩陣控制器，矩陣控制鍵盤等，有些複雜的功能甚至需要專門的PC機來進行配置。模擬矩陣的方案還需要視頻信號的分配、復用設備來實現DVR的錄像功能，而採用數字矩陣，則只需在DVR的基礎之上，增加簡單的矩陣模組即可，成本相對低廉，且數字矩陣、錄像系統的集成度高，穩定性增強，也降低了以後維護的成本。

2、功能優勢：配置靈活，功能強大

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複雜，易操作性很差，且功能單一，如果要實現比較複雜的功能，需要很繁瑣的操作流程;而採用數字矩陣，通過一個控制平台即可實現對切換矩陣和DVR的同時控制，操作界面可由二次開發商在Windows或Linux下自由開發，可以根據自己客戶的需求定製應用程式，定製各種功能，所構建的系統，完全取決於開發商自己的軟體。

在數字矩陣中，基於對圖像的數字處理：可以在實現視頻切換的同時，對圖像進行很多處理，比如迭加字元、迭加圖像，區域遮蓋等，這些都是目前DVR所普遍具有的功能，但是對於模擬矩陣，由於它的核心是基於模擬信號的處理，在面對這些功能時，則顯得力不從心。這裡以字元迭加功能為例，模擬矩陣往往需要外接字元迭加晶片來實現，通常只能實現AS CII碼也就是英文字元的迭加，而能夠實現漢字迭加的模擬則可以說是寥寥無幾，更不用說同時支持簡體、繁體，甚至日文了。至於圖像迭加等功能，在模擬信號層基本是無法實現的。

數字矩陣可以提供更豐富的圖像顯示模式。傳統的模擬矩陣只能進行最簡單的1:1的圖像輸出;而數字矩陣在此基礎上還可以實現N→1(通過對圖像的縮放處理，可以實現多路圖像在一個視窗顯示)和1→N(一個輸入圖像同時在多個輸出端顯示)的顯示方式，甚至是畫中畫等高級功能。

最後是系統穩定性，數字矩陣+DVR的方案，系統集成度高、功耗低，穩定性高;而採用模擬矩陣方案，由於需要多台設備，出問題的機率則大大增加。

3、潛力：發展空間巨大

模擬矩陣控制系統目前已經非常成熟，其產品的結構和功能在近幾年，甚至是十幾年內，都沒有發生大的變化，可挖掘的潛力已經十分有限。

而數字矩陣則完全不同，目前數位技術的發展可以用日新月異、前途廣闊來形容。首先，隨著硬體性能的提高，在高速匯流排方面：66M的PCI匯流排已經很成熟和普及，比如PCI-E或其它的高速串列匯流排也不斷的提出;在晶片技術上：已經出現了600M、720M甚至是1GHz的高性能DSP，可以說，得益於硬體平台性能的不斷提高，必然使數字矩陣的功能不斷的提升，不斷的向高端發展。與此同時，軟體的進步同樣不可忽略，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，也不斷有更複雜、更智慧型的圖像處理算法得到套用，比如智慧型的移動檢測、智慧型識別技術(人臉識別，指紋識別、車牌識別、簽名識別)目前都已經有了比較成熟的套用，這些更高層次的圖像處理技術，利用目前硬體平台，已經可以套用到我們的數字視頻系統中。因此隨著軟、硬體水平的的飛速提高，我們有理由相信，數字矩陣的發展空間會非常廣，無論是在性能上還是在功能上必然會全面超過模擬矩陣。

4、二次開發簡單、便捷

和以前的H卡和D卡分別使用各自的SDK不同，新的SDK將同時支持H卡、HC卡和MD卡。只需通過一個SDK即可以同時實現編碼、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行二次開發的複雜性。同時：H卡、HC卡和MD卡可以混插，便於對現有的工程進行維護和擴展。