視頻矩陣

目前，矩陣市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了帶有多路視頻輸出和解碼功能的矩陣卡，這種矩陣卡在原有的硬件解碼卡的基礎(chǔ)之上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了一卡多路的視頻輸出。由于采用了全新的高性能DSP，并配合目前已經(jīng)得到普遍應(yīng)用的2.2版本PCI總線，我們已經(jīng)可以利用現(xiàn)有的硬件平臺(tái)組建一個(gè)小型的數(shù)字視頻矩陣系統(tǒng)。那么，下面就介紹一下實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻矩陣的兩個(gè)典型方案:

用矩陣卡和DVR板卡組建視頻矩陣、實(shí)時(shí)錄像系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，由音視頻壓縮卡完成圖像壓縮功能，與PC機(jī)構(gòu)成DVR系統(tǒng)，這和目前市場(chǎng)上主流的PC-DVR完全相同。此外，在系統(tǒng)中增加矩陣卡，并由音視頻壓縮卡把數(shù)字視頻數(shù)據(jù)通過PCI總線發(fā)送到矩陣卡，由矩陣卡實(shí)現(xiàn)視頻的輸出，這就構(gòu)成了一個(gè)小型的數(shù)字視頻矩陣(如圖3)。

用矩陣卡組建網(wǎng)絡(luò)矩陣

在該方案里，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心主機(jī)來調(diào)度多塊解碼卡，將從網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端接收的圖像數(shù)據(jù)切換到各個(gè)解碼卡進(jìn)行解碼，最后由解碼卡實(shí)現(xiàn)視頻輸出(如圖4)。

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。下面以目前安防市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的壓縮板卡和硬盤錄像機(jī)為例，介紹這兩種類型的數(shù)字視頻矩陣。

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。

其中最常見的就是PC-DVR型和嵌入式DVR型。對(duì)于PC-DVR型來說，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。PC-DVR型和嵌入式DVR型都可以實(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(如圖1)。

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(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。

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，比如迭加字符、迭加圖像，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。這里以字符迭加功能為例，模擬矩陣往往需要外接字符迭加芯片來實(shí)現(xiàn)，通常只能實(shí)現(xiàn)AS CII碼也就是英文字符的迭加，而能夠?qū)崿F(xiàn)漢字迭加的模擬則可以說是寥寥無幾，更不用說同時(shí)支持簡(jiǎn)體、繁體，甚至日文了。至于圖像迭加等功能，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(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。

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(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，無論是在性能上還是在功能上必然會(huì)全面超過模擬矩陣。

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。