视频矩阵顺势抢市 新市场需对应解决方案
- 来源：中国安防展览网 作者：编辑部
- 2014/4/30 9:30:277444
什么是视频矩阵？简单来说就是根据需求把M路输入信号切换到N路输出终端上面的一种设备（这种信号可以是音频的，也可以是视频的，也可以是混合的），操作过程比较简单，可以通过遥控器或者键盘等其他设备就能进行控制。现实中我们经常能看见工作人员坐在显示器前通过操作一些按钮，来对现场的环境进行监控。这种监控在我们的生活可以说已经应用的很广泛了。通过信号的切换把任何一路输入显示到设置的显示终端上面，而可以进行放大、缩小、拉近拉远、切换镜头等一系列操作。这样做既能起到监控的作用，还能很大程度避免一个显示终端对应一个输入信号的浪费。这便是视频矩阵带来的操作便捷作用。
而按照实现视频切换的不同方式，矩阵主要可以归为两类，即模拟矩阵和数字矩阵。模拟视频矩阵即视频切换在模拟视频层完成。信号切换主要是采用单片机或更复杂的芯片控制模拟开关实现；数字视频矩阵即视频切换在数字视频层完成。数字矩阵的核心是对数字视频的处理，需要在视频输入端增加AD转换，将模拟信号变为数字信号，在视频输出端增加DA转换，将数字信号转换为模拟信号输出。
自台视频切换矩阵问世以来，模拟视频切换矩阵经过不断的改进和创新，技术已然成熟。模拟矩阵也有过它风光的过去，但随着整个安防产品向数字化、网络化方向发展，以及DVR等安防新品的推出，原来占据市场主流的模拟矩阵倍感捉襟见肘。
模拟矩阵内外受敌 或将面临市场淘汰
近年来，各类公共安全事件、自然灾害、治安刑事案件时有发生，社会治安环境日益复杂，因而，如何建立和健全社会治安监控体系已成为和谐社会建设的重中之重，而身为监控系统*的矩阵更是肩负重担。可是，随着整个安防产品向数字化、网络化方向发展，以及DVR等安防新品的推出，原来占据市场主流的模拟矩阵正面临着的挑战和困境。
从自身来讲，由于模拟矩阵发展时间比较久，系统稳定性以及成熟性都比较好，但是随着系统向复杂化、远距离传输方向发展，模拟矩阵的缺点越来越凸显出来。杭州力弘电子有限公司市场部经理陈宏平细数了模拟矩阵的“四宗缺陷”：一是只适合于小范围的区域监控：基带模拟视频信号传输主要依赖同轴电缆，其传输距离短。如采用视频光端机技术传输，也经常局限于一个城市，这就决定了模拟监控矩阵系统只适合于小范围的场所；二是系统的扩展能力差：对于已经建好的系统，如要增加新的监控点，很难添加到原有的系统之中；三是对大系统，施工困难，安装调试复杂；四是系统升级困难，各厂家产品兼容性不好。
当前，模拟矩阵可谓内外受敌，除了前面谈到的那些内伤之外，在行业中还受到DVR和NVS的巨大冲击。据天津天地伟业数码科技有限公司监控产品部经理邓晔介绍：“从目前市场应用来看，由于监控行业的特殊性和适用性，对于一个监控系统来说DVR几乎是*，而矩阵是选配。模拟矩阵总体增量需求已呈现停滞甚至萎缩态势，中小型视频监控系统中矩阵的配置比例将会进一步降低。”因而从长远看，模拟矩阵已经不是很适合未来系统的要求。
数字矩阵闯进人们视野
进入21世纪，伴随着数字视频压缩技术的发展，数字产品逐渐大量进入监控系统，安防新贵——数字矩阵也顺势闯进人们的视野。
与模拟矩阵不同，数字矩阵主要由视频编码解码设备和管理软件平台构成，以网络为视频交换平台，输入视频和输出视频之间的切换以数据包交换方式进行。准确地说，数字矩阵并不是一台设备，而是由IP摄像机、编解码设备、管理平台以及网络传输系统组成的一个数字化监控系统。数字矩阵的优势主要有：可以任意扩容、灵活配置、可以实现设备分布式设计和布局，以便更好利用网络资源。然而刚出道的数字矩阵也存在不少软肋。数字矩阵虽说受到业内人士的青睐，然而由于现在前端摄像机主要以仿真为主，压缩编码不能兼容、成本高等原因，单纯的数字应用比较少，此外，在应用中出现的视频质量、延时等问题也为用户所诟病。
视频矩阵顺势抢市，未来将面临哪些问题？
从使用者的角度出发，会发现用户对大型视频监控系统的要求，不再满足于保障人员和资产的安全，不仅对视频浏览的便捷性(任意时间和任意地点观看视频)、视频录像的品质(实时、高画质)和视频画面的指标(高帧率、高分辨率)提出了更高的标准，而且要求视频监控系统向更快的联动反应速度、异常事件应急处理、行为分析和视频数字识别转变。
这就需要厂商充分了解客户实际需求，完善网络平台架构的同时，在产品设计的细节上充分考虑如何适应用户的要求，解决实际操作中的问题。矩阵作为大型视频监控系统中不可或缺的核心设备，目前的市场又为其提出哪些新的问题？
1、矩阵的视频容量多
不仅是输入摄像头数量的增加，而且由于各级管理部门对视频资源的共享要求，矩阵的输出也从以前的几十路扩充到上百路。传统的矩阵由于结构设计问题，单机的输出路数少，如果要组成这样的大系统，需要几十个切换箱，不仅体积大、造价高，而且机箱之间繁多的视频转接线也容易导致视频信号的衰减，从而影响显示的效果。
2、要通过网络实现对矩阵的远程控制
大型监控系统经常会遇到跨地域的联网控制和管理，对于传统矩阵，视频输出可以通过光端机或者编解码器实现远程传输，矩阵的通讯信号大多采用RS-485或者RS-232方式，如果距离比较远或者没有现成的光纤资源，就必须通过网络传输。
3、矩阵级联系统兼顾图像实时高清和互联互控
在平安城市项目中，大多需要采用矩阵级联系统，不仅市局的中心矩阵要控制切换下级派出所矩阵，不同辖区的派出所矩阵之间经常需要互相调看图像控制云台，从而更从容的应对跨辖区的突发紧急
4、终端用户数量多
和传统矩阵系统只需要几个分控用户不同，现在的大型视频监控系统注重协同管理和对监控区域的及时处理，所以终端用户的数量通常会增加到十几个甚至几十个(比如平安城市项目往往需要区局矩阵为下级所有派出所用户分配多路视频输出的切换控制权限)，并发的控制信号和广播的状态数据也同步增加，这就给矩阵CPU处理能力和总线吞吐数据的能力带来较大的负荷。而且不同的用户需要具备不同的权限以便操作不同的监视器和摄像头，每个摄像头都可以为每个用户设定不同的权限。
5、多级视频传输中图像的文字标识
视频联网后，经过多级矩阵叠加的中英文信息不仅标注位置不统一，而且容易重叠，无法看清标注内容，甚至覆盖了视频图像，影响了图像的质量，不利于进行综合指挥调度。而且目前对于视频图像的叠加的汉字也从简单标注提升到字体美观和利于观看的标准，传统的16×16/16×12点阵汉字和不可调整的字号已经很难满足要求。
6、快球控制操作的灵敏和准确度需要提升
随着平安城市建设的展开，快球由于其高速的云台旋转和准确的角度定位等特点，市场占有率迅速攀升。这就要求矩阵能够提供对快球的支持。比如城市治安监控不但需要通过快球实现对高速移动的动态目标实时跟踪，更需要对缓慢移动的行人进行近景放大后的准确追踪定位，而目前大多数矩阵对快球云台的转动控制精度太粗，放大图像后的云台操作容易偏离目标，无法定位;甚至云台运动的时候不能镜头变倍;镜头变倍的时候不支持变速;这些都无疑将系统的整体性能大打折扣。
7、对紧急事件的应急预案处理
矩阵作为视频切换的核心设备，需要响应各种联动信息，将关联的视频图像及时切换显示在屏幕墙上。特别是大型系统，在遇到突发事态时，要根据发生的情况，采用不同的策略，这时，准确、丰富、及时的图像显示将提供有力的帮助。
传统的矩阵只能根据报警信号，联动预先编辑好的切换序列，即便具备了宏指令，也只是联动切换一个输入，如果是不同时间段内的不同警情需要将不同快球的不同预置位显示在不同的监视器上，就无能为力了。
8、对报警点和视频点进行分区管理
系统需要根据实际的客户要求，将不同的报警点划归到不同的分区，每个分区可以具备独立的报警响应，而且支持报警记录和操作记录，对于分散区域的独立布防监控管理非常有帮助。
9、多个监视器同步切换快速
由于矩阵输出路数较多，经常需要多个监视器同时翻页切换，而这正是对矩阵切换速度的考验，如果尽可能地让用户感觉不到多个监视器各自前后视频切换时的滚动条纹，是衡量矩阵性能的一个标准。
10、具备可靠的接口保护
由于大型系统连接设备庞杂繁多，室外监控点比例大，给矩阵的稳定性也带来了严峻的考验，视频输入输出接口和控制通讯接口都需要考虑防静电、防雷感应和防电源浪涌。
安防各厂商需有应对解决方案
高清监控矩阵仍然处于不断演进的过程中。伴随着传输的视频带宽不断增加，高频信号在线路中不同频率有不同的衰减，因此芯片供应厂商需要在芯片内增加预加重和均衡(EQ)功能，并且让这种功能可编程，以适应不同的线长。同时，未来更高速度的串行接口(类似于JESD204B)将会被开发出来，以适应高带宽大型数字矩阵的需要。
而这些挑战主要来自于监控工程应用对可靠性、实时性和可部署性的需求，如在可靠性方面，要求有强大的算法基础、有针对具体应用需求的规则和抗干扰能力；在实时性方面，要求系统具备实时输入、实时运算和实时控制的能力；在可部署性方面，要求系统能与当前混合式(模拟与数字)监控系统无缝联接，可独立工作、可内嵌至设备，并具备规则设定与维护能力，以及达到低成本的目标。
为了提高系统的可靠性，一批矩阵开发厂商进行了大胆的尝试。未来矩阵系统将朝着数字高清化、集成化、智能化，以及更加友善的人机界面方向发展。
此外，基于多种高清视频监控方案，要实现大规模的组网建设需求，在后端的矩阵控制上也有不少的技术难点。不同系统的通信格式构建在不同的结构上，IP网络监控是通过网络进行通信，HD-SDI监控是通过同轴差分进行数据传输，而高清晰度模拟系统是通过电缆进行模拟视频的传输，如果要将三者组建在一个监控组网内，就必须要将所有设备进行格式转换。其中，不同制式的图像转换是大的问题，如何将像素大小不同、数据格式不同、传输延时不同的画面投射到统一的大屏幕上，这需要方案厂家和芯片设计厂家的共同努力。