視頻矩陣技術(shù)原理與應(yīng)用

隨著電視技術(shù)向數(shù)字化發(fā)展，電視監(jiān)控行業(yè)也出現(xiàn)了很多數(shù)字設(shè)備，數(shù)字系統(tǒng)已成為目前的熱點(diǎn)，于是出現(xiàn)了數(shù)字視頻矩陣的概念，一些廠家也推出了純數(shù)字視頻矩陣設(shè)備。

數(shù)字視頻矩陣技術(shù)原理

目前數(shù)字化系統(tǒng)主要有下面兩種情況：

一是按著模擬視頻矩陣的概念，對(duì)輸入的數(shù)字視頻信號(hào)(數(shù)據(jù)流)建立通道式的連接(多少入對(duì)多少出)，這樣的設(shè)備主要用在電視演播室中，它所適應(yīng)的系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò))結(jié)構(gòu)是集總式的，但采用這種結(jié)構(gòu)在安防行業(yè)的電視監(jiān)控系統(tǒng)很少采用。

另一種方式是在LAN的環(huán)境下，利用DVR、視頻網(wǎng)關(guān)或采用IP攝像機(jī)使圖像源數(shù)字化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字流的切換，這時(shí)系統(tǒng)的輸出可認(rèn)為是B/S或C/S結(jié)構(gòu)中的客戶機(jī)，它沒(méi)有在輸入和輸出信號(hào)之間建立一個(gè)傳輸通道，實(shí)質(zhì)上只是在并行地進(jìn)行多路的圖像變換和編解碼處理，輸入和輸出之間的連接不是直接的(有變換)，也不是實(shí)時(shí)的(有延遲)。而且輸入信號(hào)通常是模擬的視頻信號(hào)，輸出則可能是數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)。這是一種分布式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是：

數(shù)字視頻信號(hào)在多次傳輸、記錄和處理過(guò)程中，圖像質(zhì)量不會(huì)降低。同時(shí)，既能實(shí)現(xiàn)分布式存貯和本地控制，又能做到集中的圖像調(diào)用、記錄和統(tǒng)一地管理，圖像檢索處理比較方便，比如做多畫(huà)面分割，車牌號(hào)識(shí)別等，這些圖像處理采用模擬技術(shù)很難或者無(wú)法實(shí)現(xiàn);

網(wǎng)絡(luò)布線方便，可以充分利用建筑內(nèi)預(yù)留的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。便于與廣域網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控;

系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可升級(jí)性好，保密性強(qiáng)。

但其仍存在一些亟待提高的問(wèn)題：中心監(jiān)控室不能同時(shí)獲得系統(tǒng)全部的實(shí)時(shí)圖像。圖像質(zhì)量(分辨能力清晰度、連續(xù)性、圖像還原性)都還達(dá)不到模擬系統(tǒng)的水平。更重要的一點(diǎn)是，產(chǎn)品尚未完全成熟、接口關(guān)系不統(tǒng)一(特別是視頻編解碼算法)還沒(méi)有形成基本的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一。盡管如此，這種方式將是電視監(jiān)控系統(tǒng)從模擬向數(shù)字化過(guò)渡的最佳且必然的途徑。

現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的視頻矩陣主機(jī)，很大一部分還是傳統(tǒng)的模擬視頻矩陣，數(shù)字矩陣只是其中的少部分，隨著技術(shù)的進(jìn)步和安防產(chǎn)品的數(shù)字化進(jìn)程，不可否認(rèn)，數(shù)字矩陣主機(jī)將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在數(shù)字矩陣面臨很多問(wèn)題沒(méi)有完全解決之前，模擬矩陣和數(shù)字矩陣將會(huì)在市場(chǎng)上共存。

數(shù)字視頻矩陣應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1、成本優(yōu)勢(shì)：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(pán)等，有些復(fù)雜的功能甚至需要專門(mén)的PC機(jī)來(lái)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(lái)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(jiǎn)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(shì)：配置靈活，功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)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(guò)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(kāi)發(fā)商在Windows或Linux下自由開(kāi)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(kāi)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(lái)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(shuō)是寥寥無(wú)幾，更不用說(shuō)同時(shí)支持簡(jiǎn)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(wú)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(jiǎn)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(guò)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(huà)中畫(huà)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(wèn)題的概率則大大增加。

3、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(méi)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(lái)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(shuō)，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(cè)、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(wú)論是在性能上還是在功能上必然會(huì)全面超過(guò)模擬矩陣。

4、二次開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)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(guò)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(kāi)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。