數字矩陣

數字矩陣切換器將視頻圖像從任意一個輸入通道切換到任意一個輸出通道顯示。一般來講，一個M×N矩陣：表示它可以同時支持M路圖像輸入和N路圖像輸出。這裡需要強調的是必須要做到任意，即任意的一個輸入和任意的一個輸出。

1、矩陣的概念，包括模擬矩陣和數字矩陣。

2、模擬矩陣和數字矩陣都有視頻矩陣，通常說的視頻矩陣其實是模擬複合視頻矩陣。

3、模擬矩陣包括：複合、分量（YPbPr）、VGA、RGB、及音頻等信號矩陣。

4、數字矩陣包括：SDI、DVI、HDMI及數字音頻矩陣。

數字矩陣，是針對前端設備全部是網路數字視頻流輸入，到監控中心輸出上電視牆專門製作的一款產品，用於完成輸出、切換、存儲、轉發、遠程控制視頻等功能。其中宙視達集團數字矩陣產品是比較權威的代表之一，超強的解碼能力是宙視達網路數字矩陣視頻輸出的優勢，單機相當於18張四路解碼卡（144路CIF視頻）。

單機可實現VGA/DVI/HDMI高清晰度顯示輸出(64入64出,100入100出,144入144出)。滿足了監控系統的“全面覆蓋，重點監控”,1:1顯示輸出的行業主流需求。系統支持電腦VGA顯示器實現成本低廉的電視牆，也支持等離子液晶屏、專用液晶監視器、DID液晶屏、投影儀、DLP大屏輸出。任意一路視頻圖像的解碼和輸出都可以在管理中心自定義和統一控制。圖像連接成功時音頻同步於視頻預覽.各屏輸出1/2/4/6/7/8/9/10/12/13/14/16/25/36畫面，可實現獨特的144入144出(4*36)1:1顯示。單屏顯示輸出解析度為1280*1024，發揮了液晶屏高解析度的優勢，單屏四畫面也能充分展現D1(704*576)編碼的優勢。

採用標準的TCP/IP輸入及輸出，通過普通1000M交換機進行多機聯網全交叉矩陣切換，所有視頻通過數字矩陣、大屏、窗口、前端攝像機統一編號識別，實現數字矩陣、大屏、窗口、視頻全交叉切換。

提供DDNS支持組件，支持ADSL動態域名下聯網的視頻監控網路，支持能夠承載IP數據的各種網路（網際網路、數據專線、衛星、無線微波等），支持跨路由器的遠程監控；支持多播功能數字矩陣顧名思義就是具備模擬矩陣的切換功能，輸入是網路數字信號，輸出是高清數字信號。

數字矩陣是真正基於寬頻ADSL/VPN/Wireless/LAN/3G等支持異構網路輸入信號，輸出是HDMI高清介面的網路數字矩陣。網路數字矩陣是一整套網路監控系統裡面的核心設備，其中宙視達數字矩陣產品是比較權威的代表之一。所有產品對外的數據介面只有一根網路或一根光纖，可以級聯上萬路視頻，完全的模擬矩陣操作方式。根據不同的功能細分為，模擬入數字出，數字入模擬出，數字入數字出三種不同的類型：

（1）模擬入數字出的編碼數字視頻矩陣JSD6HD32V32（2*16）和JSD6HD32V32(2*16)產品設備，分別為32路CIF視頻壓縮、存儲、上電視牆，32路D1視頻壓縮、存儲、上電視牆。模擬視頻輸入，通過VGA/DVI/HDMI介面上電視牆分屏顯示。相比較模擬矩陣在項目中實現相同的功能，省掉了視頻分配器、硬碟錄像機、畫面分割器等相關設備。

（2）數字入模擬出的解碼數字視頻矩陣根據不同的輸出方式分為8-16個BNC方式的JSD6HD8+1和JSD6HD16+1解碼數字視頻矩陣，BNC輸出監視器的是獨立畫面，VGA輸出中間液晶大屏的多畫面分割模式，D1與CIF自適應解碼。

（3）數字入數字出的網路數字矩陣JSD6HC,JSD6HD,JSD6HP,JSD6HF系列是整個系統裡面的純數字矩陣設備，前端設備全部輸入都是網路數字信號，如DVS、網路攝像機、百萬高清攝像機，網路數字矩陣是通過一根1000M的網口把網路視頻輸入到數字矩陣，通過數字HDMI介面輸出上電視牆。

宙視達網路數字矩陣充分利用網路分組交換技術進行音視頻數據的交換，主要包括以下幾方面的功能：

（1）可以把任意一路壓縮的音視頻輸入解碼切換到任意一路大屏窗口輸出（多路視頻輸入到少路視頻輸出）的手動或自動切換功能，即擁有模擬矩陣的手動切換、循環切換及報警聯動切換的功能；

（2）可以在區域網、無線網、廣域網、3G網上進行上述手動或自動切換，並可通過網路優勢進行多網路數字矩陣級聯；

（3）具備網路視頻轉發功能，區域網內的所有視頻都可以任意轉發調取視頻。

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1、多屏模擬電視牆輸出功能，1-12路VGA輸出（可選/DVI/HDMI），輸出上1-12個顯示單元。

2、多畫面分割功能，每個顯示單元支持1/4/6/9/16畫面分割功能，單屏多畫面分割顯示不同視頻；

3、多視頻解碼能力，單機最大支持36路2048K/BPS或30路3072K/BPS或12路4096K/BPS或9路6144K/BPS碼流視頻流；前端網路攝像機或硬碟錄像機碼流不同，矩陣同時輸出的視頻路數不同。

4、視頻輪循分組切換功能，以各分割窗口為單位，10秒以上間隔時間進行分組切換。包括報警聯動切換輸出視頻。可選錄像文件回放上電視牆。

5、流媒體轉發功能，流媒體負責從前端攝像機取回視頻流後轉發給存儲顯示程序，通過矩陣硬體實現視頻集中存儲回放以及切換輸出上屏幕牆；

6、集中存儲功能，數字矩陣集中存儲存儲多串口硬碟存儲，不含RADI5陣列，默認盤符自動錄像存儲，支持計劃錄像，存儲回放；X86系統架構，雙千兆網口，198M/BPS轉發能力，單機最大支持64路視頻集中存儲能力。

7、雙向語音對講和語音廣播功能；

8、三維鍵盤雲台控制功能（可選球機預製位功能）、輪循切換功能；

9、提供前端網路攝像機SDK兼容開發以及功能定製需求；

視頻矩陣概念

另外，一個矩陣系統通常還應該包括以下基本功能：字元信號疊加；解碼器介面以控制雲台和攝像機；報警器介面；控制主機，以及音頻控制箱、報警介面箱、控制鍵盤等附件。對國內用戶來說，字元疊加應為全中文，以方便不懂英文的操作人員使用，矩陣系統還需要支持級聯，來實現更高的容量，為了適應不同用戶對矩陣系統容量的要求，矩陣系統應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、輸出卡來實現不同容量的組合。

宙視達數字矩陣系統的發展方向是多功能、大容量、可聯網以及可進行遠程切換。一般而言矩陣系統的容量達到64×16即為大容量矩陣。如果需要更大容量的矩陣系統，也可以通過多台矩陣系統級聯來實現。矩陣容量越大，所需技術水平越高，設計實現難度也越大。

按實現視頻切換的不同方式，視頻矩陣分為模擬矩陣和數字矩陣。

模擬矩陣：

視頻切換在模擬視頻層完成。信號切換主要是採用單片機或更複雜的晶元控制模擬開關實現。

數字矩陣：

視頻切換在數字視頻層完成，這個過程可以是同步的也可以是非同步的。數字矩陣的核心是對數字視頻的處理，需要在視頻輸入端增加AD轉換，將模擬信號變為數字信號，在視頻輸出端增加DA轉換，將數字信號轉換為模擬信號輸出。視頻切換的核心部分由模擬矩陣的模擬開關，變將成了對數字視頻的處理和傳輸。

根據數字視頻矩陣的實現方式不同，數字視頻矩陣可以分為匯流排型和包交換型。

匯流排型數字視頻矩陣

顧名思義，匯流排型數字矩陣就是數據的傳輸和切換是通過一條共用的匯流排來實現的，例如PCI匯流排。

匯流排型矩陣中最常見的就是PC－DVR和嵌入式DVR。對於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）已經很少；嵌入式DVR一般的視頻輸出是監視器，一些新的嵌入式DVR也可以支持VGA顯示。在上面的兩個例子中，它們都可以實現1路視頻輸出（還可以進行畫面分割），可以把這兩款產品當作視頻矩陣的一個特例，也就是一個只有1路視頻輸出的特殊情況。

PC－DVR（PC+H卡、HC卡）構成的匯流排型數字矩陣

包交換型數字視頻矩陣

包交換型矩陣是通過包交換的方式(通常是IP包)實現圖像數據的傳輸和切換。包交換型矩陣已經比較普及，比如已經廣泛應用的遠程監控中心，即在本地錄像端把圖像壓縮，然後把壓縮的碼流通過網路（可以是高速的專網、internet、區域網等）發送到遠端，在遠端解碼后，顯示在大屏幕上。包交換型數字矩陣目前有兩個比較大的局限性：延時大、圖像質量差。由於要通過網路傳輸，因此不可避免的會帶來延時，同時為了減少對帶寬的佔用，往往都需要在發送端對圖像進行壓縮，然後在接收端實行解壓縮，經過有損壓縮過的圖像很難保證較好的圖像質量，同時編、解碼過程還會增大延時。所以包交換型矩陣還無法適用於對實時性和圖像質量要求比較高的場合。

視頻矩陣和DVR合二為一

採用宙視達數字視頻矩陣方案，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，增加簡單的矩陣模塊即可，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。

配置靈活，功能強大，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；而採用宙視達數字矩陣，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序，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。

在宙視達數字矩陣中，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，比如疊加字元、疊加圖像，區域遮蓋等，這些都是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。這裡以字元疊加功能為例，模擬矩陣往往需要外接字元疊加晶元來實現，通常只能實現ASCII碼也就是英文字元的疊加，而能夠實現漢字疊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。至於圖像疊加等功能，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窗口顯示)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，出問題的概率則大大增加。

潛力發展空間巨大模擬矩陣控制系統已經非常成熟，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，數字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；在晶元技術上：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、處理演演算法提出，圖像壓縮的效率不斷提高，也不斷有更複雜、更智能的圖像處理演演算法得到應用，比如智能的移動檢測、智能識別技術（人臉識別，指紋識別、車牌識別、簽名識別）都已經有了比較成熟的應用，這些更高層次的圖像處理技術，利用硬體平台，已經可以應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。

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。

四、數字模擬矩陣優勢

數字矩陣的發展日新月異，無論是在應用，性能，功能，穩定性，操作方便性方面，宙視達數字矩陣都與傳統模擬矩陣有著明顯的優勢區分：高清時代下，宙視達數字矩陣區別於模擬矩陣的優勢主要表現在以下20個方面：

數字矩陣源於網路，並與網路有著密不可分的關係，網路的重要特徵在於它的分散式計算能力。那麼其功能不應受制於類似於模擬矩陣或硬碟錄像一樣單台機箱的約束，而是應充分的借用它在網路方面的先天優勢，方便地進行分散式計算。

多機無縫級聯是宙視達數字矩陣網路監控系統的一項基本功能，因為多機全交叉切換則是網路矩陣賴以生存的重要職能。如果說實時流媒體是數字矩陣的軟晶元，那麼網路交換機就是它的硬晶元。很多人能夠理解非常複雜的模擬系統的接線結構，或許也是電腦方面的專家，但對於家喻戶曉的普通網路交換機，卻不知道它在這樣大型的監控系統里起著不可估量的作用。

通過實時流媒體及網路交換機，進行多機聯網全交叉矩陣切換，則可輕鬆實現256入256出(16屏)、512入512出(32屏)等超大型聯網監控系統。

在大型的網路監控系統中，核心骨幹網的負載能力是一個最重要的指標。越是大型的系統，每兆位元組的傳輸成本越高。一個512路以上的網路監控系統，相當於一個上千戶寬頻用戶的網路資源需求。在實時性方面的要求，比以文本傳輸或可間斷非實文件流為主的民用寬頻要求要高得多，所以在網路負載平衡方面需做出非常專業的考慮。然而因為IP監控的剛剛興起，甲方或工程商缺少專業的網路建設方面的知識與經驗。相關的廠家雖然技術員的水平相對要高一些，但往往不會從產品的角度做出比較負責任的考慮與設計，反而會出於商業的目的設計一些比較獨立的僅具有商業目的的產品，比如網路存儲伺服器。

在這樣大的網路監控系統中，要最大可能的對獨立的子系統或分區進行物理切割，比如分區的前端DVR/DVS/IPC與後端訪問網路相隔離。而像網路矩陣本身不能產生附加帶寬的同時，需要起到這個分區或切割的職能，比如採用雙1000M網口設計，一個網口用來輸入某一區域前端設備網路過來的視頻，另一個網口再進入主幹網，自身完成了解碼、存儲功能，從而通過流媒體的轉發，巧妙地實現了網關的職能。這樣，就把整個網路的壓力降到了最低，那麼網路風暴產生的機會就大大降低了。

最近幾年，海量存儲技術一直在快速地進步。從07年初的160G，快速跳過250G、320G、500G、750G，並逐漸進化到1000G、1500G，及最高的2000G硬碟。前2000G硬碟在價格上與幾年前的160G硬碟是持平的。也就意味著通過一台2U機箱的9個2000G硬碟，相當於幾年前112個以上160G硬碟位超大型存儲陣列，這差不多是一個省級數據中心的存儲量。

這樣的技術進步是眾人皆知的，因為它直接影響到普通PC市場的變化。顯然，數字監控的重要的本地錄像功能自然也會受它的影響。隨著犯罪水平的不斷提高，作案的時候連同監控設備一起搬走或是一起破壞的事件屢屢發生，集中存儲或是集中存儲與本地存儲相結合的需求日趨強烈。伴隨著海量存儲技術的不斷進步，海量存儲的成本不斷降低，這種需求自然而然的成為了IP監控的必備功能。

當網路集中存儲的需求產品化后，即出現了專門的獨立存儲伺服器。這個產品雖然解決了存儲的問題，但卻加重了核心骨幹網上的壓力。比如512路視頻進入骨幹網后，按512K來算，即產生了256M的實際網路帶寬。如果這個256M的帶寬，經流媒體伺服器，再轉存儲伺服器，然後輸出到解碼伺服器，有一部分通過分控訪問，就會產生超過1000M實際碼流的網路風暴。

宙視達數字矩陣採用流媒體、存儲、解碼輸出一體化設計，即網路視頻一經輸入到某台矩陣，則少有機會再需轉發出來。這樣的方案不僅可以最大程度降低網路風暴的風險，更重要的是通過本機的本地內存複製等機制，使網路傳輸的延時降到最低，從而使圖像的實時性、連慣性等方面得到非常大的提升，這就從根本上解決了這一系列問題。

綜上所述，新一代數字矩陣如果能完全滿足上述要求，不斷豐富IP監控的功能特點，使數字矩陣賦予新的職能，才能發揮IP監控的原動力作用，把IP監控推向新的發展高峰。

數字矩陣平台系統的主要有以下幾個功能

多數字終端發送

系統可同時發送多個數字終端(VGA屏幕牆或AV屏幕牆)，將接收到的音視頻數據發送到任意一個數字終端上;

遠程錄像回放

系統可依輸入模塊、攝像機通道、時間、錄像類型等方式進行遠程錄像回放，播放、控制輸入模塊錄製的音、視頻文件;

遠程參數設置

系統可對連接上來的輸入模塊進行攝像機參數、解碼器參數、最小磁碟空間、錄像打包時間等遠程參數設置，具有與輸入模塊完全相同的系統參數設置功能，真正實現前端無人值守;

報警輪詢功能

系統提供的該功能主要是為了配合保安更好做好安保工作，當報警發生時，保安無須到現場即可通過監控圖像查看到第一時間的案發現場，提高了工作效率和質量;

報警設置

可對前端報警器的報警埠、撤布防、聯動攝像機、聯動的輸出等進行遠程設置;

遠程錄像計劃設置

本系統可進行遠程錄像計劃設置，通過報警錄像、實時錄像、異動錄像、不錄像等錄像計劃設置，完成對前端單體任一或全部攝像機監視工作的時間、任務類型的設置。

本地用戶許可權管理

具有本徠地多用戶許可權管理功能，可以設置不同等級許可權，允許多個具有不同許可權的工作人員根據許可權進入系統，在自己許可權的範圍內進行監視管理工作;

電子地圖

可在電子地圖上設置監控點以及報警點，當發生報警時可以瀏覽報警地圖的相關信息，查看當前報警點所在的位置;

2011年，數字矩陣肯定是未來的一個方向，但數字矩陣需要在市場上打開份額，還需要解決其佔用資源較大、視頻實時性與連續性較差、解析度不高等問題，這些均是數字矩陣亟待解決的技術瓶頸。據了解，由於國內網路帶寬問題，導致數字矩陣無法達到25幀/秒的實時，視頻會出現延遲現象，而另一方面，當前數字系統的清晰度仍無法與模擬系統相比，還有待進一步提高。

另外，矩陣發展的方向必將順應科技的發展，不少廠家指出，矩陣若要延長生命周期，必須堅持走網路化的發展方向，加強其在大中型項目中的核心控制優勢。但網路矩陣取代模擬矩陣還需一定的技術積累和市場培育，分階段平滑演進過渡。

網路矩陣的主要制約因素在於圖像效果，無論是全IP接入方式的網路矩陣，還是IP輸出方式的網路矩陣，都不可迴避兩個問題，即網路環境中視頻的實時性無法得到充分保證，有待提高；IP視頻在還原到監視器還需信號格式轉換，會導致視頻衰減。但隨著各方面技術的發展與改進，這些問題都可隨之解決。