前言
矩阵是视频监控系统的核心组成部分，其最基本的功能就是将视频图像从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道输出。矩阵的出现，是因为视频监控系统的规模逐渐扩大，视频源逐渐增多，一对一的显示已不可能，解决大量视频图像的显示、切换调看和分配共享就必须使用矩阵。矩阵的应用在我国视频监控系统中的应用已有上十年的历史。随着科学技术的不断更新以及市场需求的不断发展，矩阵也在不断的变革和完善。这里我主要从技术的角度和大家探讨一下国内矩阵技术的发展历史及现状。
单机模拟矩阵时代
矩阵的发展经历了几个阶段。首先是单机模拟时代，好比电话交换机的机电交换阶段，基于模拟的电子开关技术。90年代前期，矩阵逐渐应用在国内的视频监控系统中，此时的矩阵均为模拟矩阵，且基本上都是国外进口。当时的矩阵系统都是整套引进，只是国内的厂商能够针对整套监控系统做客户端的软件开发，实现工作站/服务器和普通PC机对视频图像的切换调看以及控制等。当然这只是简单的做为矩阵的一个分控键盘使用而已。模拟矩阵可分为输入、输出和控制三组模块，通过电开关实现视频从输入通道到输出通道的切换。此时矩阵的应用相对简单，只是做为独立系统的核心管理控制设备使用，但是其可扩充的积木式的模块化结构、支持任意拓扑结构的组网方式以及提供增值开发的友好界面都给视频监控系统的快速发展提供了保障。
模拟矩阵联网时代
90年代后期，随着人们对监控系统要求的提高以及视频监控在诸多领域的进一步普及，模拟矩阵有了飞速发展并基本完善，矩阵进入了模拟联网时代。这就像电话交换机的模拟程控交换阶段。此时，模拟矩阵的工作原理没有改变，但是在容量、联网性以及功能的扩展上有了很大的提高。
从容量上说，在全国应用最广泛的32路总线的MAX-1000矩阵系统HD系列，其单机箱的最大容量为128×32，即在不扩机箱的前提下，可做到128路视频输入，32路视频任意同时输出。而目前市面上有些厂家还开发出更大容量的矩阵，如BOCOM的128路总线的AC-6900矩阵，其单机箱容量可达到128×128。
从联网性上说，矩阵的联网使得人们对视频资源共享的迫切需求得到满足。初期的矩阵系统间的联网是通过232/422低速数据进行矩阵主机间的数据通讯的，但是其缺陷不容忽视：232/422数据的传输速率低、节点不能任意编号使网络规模受到限制、系统设置繁琐与不支持远程管理加大系统扩容时的整体工作量、控制信号传输过程中一旦产生误码，错误报警的连锁反应会严重影响整个系统的运行效率。所以，很多厂家开发出了模拟/数字相结合的联网系统，即视频总线还是通过传统方式传输（远距离用光端机，近距离用电缆线），但在矩阵主机上开发出IP联网功能，即联网数据则走IP通道。虽然这样可以很好的避免上面所提到的232/422数据联网的诸多问题，但其交换原理还是基于模拟切换，该系统的核心还是模拟矩阵。以BOCOM监控系统为例，如图：
在功能的扩展上，由于部分国内公司已完成了矩阵、矩阵主机、管理软件的产业化生产以及矩阵和前端解码器、多媒体控制终端、存储等其他外设的无缝连接和集成，形成了具有中国特色的数/模结合的监控系统。在功能上，除了传统的切换、轮巡、云台控制、报警处理、日志查询、权限管理等功能外，还开发出电子地图、录像管理等诸多贴近客户实际需求的功能。
模拟矩阵的问题
虽然模拟矩阵经过近10年的发展完善，并通过其稳定的表现、简易的操作维护占据市场主流，但模拟视频技术的发展已接近极限，基于模拟视频技术的瓶颈，并随着系统规模的不断扩大，传统模式的问题也就暴露出来：
一个以视频为主的应用系统的搭建需要建立多种的信息平台，在这个系统中需要加入多种的大量的中间接入设备。光端机、矩阵、视分器等等，而这些设备又有不同的品牌，不同的型号以及不同的品质，这样就导致了整个系统过于复杂，无法做到统一、方便和有效的管理。
视/音频信号需要经过多次的A/D、D/A转换，图像质量无法得到保证。模拟的视频信号每经过一次传统模拟矩阵都产生一定的损耗，这样，在系统规模较大，需要对输入输出扩容或多点/多级联网的时候，信号的衰减成为了系统性能的瓶颈。
面对多种、复杂的视频管理系统，必需完成大量的、复杂的多种设备间的协调工作。维护、维修的工作不管是做为工程实施人员以及最终使用者来说都是极为头疼的事。各种系统、各种设备之间的协调、问题的排查、责任的纠纷等等问题都会给上述相关人员或单位带来极大的困扰。
所以模拟矩阵在面对大规模的、多级别远距离联网等诸多问题显得力不从心，限于模拟视频技术的瓶颈，很难找到合适的、从根本上解决问题的方法，这使得人们不得不去开发新型的矩阵技术。
网络数字矩阵技术
2000年后，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，针对上述模拟矩阵系统的诸多问题，人们提出了网络虚拟矩阵的全数字化矩阵概念。
网络虚拟矩阵和传统模拟矩阵不同，它以视频压缩模块（或视频编码软件）代替模拟矩阵中的视频输入模块，以视频解压缩模块（或视频解码软件）代替模拟矩阵中的视频输出模块，以网络视频服务器代替模拟矩阵主机，以基于TCP/IP协议的IP网代替模拟总线（或模拟视频总线结合IP控制总线），以数字高速处理芯片代替模拟电开关，运用高速处理芯片的运算完成视频从输入到输出的切换。
网络虚拟矩阵则是以IP网为媒质，基于TCP/IP协议，通过网络视频服务器完成视频的调度。我们可以将整个IP视频专网看作是一个巨大的矩阵交换系统，其基本硬件则是由视频编码设备、视频解码设备以及网络交换机、路由器组成。另外视频编码、解码过程也可以由软件来完成，所以网络虚拟矩阵可能并不是一个具体的硬件设备，而只是一个具有特定功能的系统。
网络虚拟矩阵以BOCOM系统为例，如图：
网络虚拟矩阵的问题
网络虚拟矩阵做为一种数字矩阵技术，充分发挥了数字技术的优势，在很多方面解决了模拟矩阵技术无法解决的难题，如视频的无损交换、复制与存储，支持任意网络拓扑结构等等，但是这种数字矩阵技术远非完善：
首先，网络虚拟矩阵技术是基于IP网的，限于网络带宽的限制，必须在模拟视频数字化的过程中对视频信号进行数字压缩。视频数字压缩技术的产生，主要基于视频应用需求与下列条件的限制。首先来自节省存储空间的要求，其次是数字传输系统带宽的限制。也可以说，选用视频数字压缩技术，通常是在外在条件的限制下不得已而为之的手段。
其次，这种数字矩阵技术都是基于压缩视频，而目前的压缩算法基本上基于DCT的技术，无论是MPEG-2还是MPEG-4等，都还没有根本性的进展，当网络带宽得不到保证时不可避免的会产生马赛克等问题。其在图像质量、延时、带宽占用等各方面都还需要进一步改进。
另外，这种数字矩阵技术还需要考虑IP网本身的问题。因为现用的IPV4网络技术20世纪70年代设计的，无论从计算机本身的发展还是从因特网规模和网络传输速率以及32bit地址来看，IPV4都已经很不适用了。并且IPV4在设计之初也没有考虑到视频业务，视频基于IP传输并没有对视频做额外的处理，仅仅只是将视频流打包成IP包，由网络设备（交换机、路由器等）对承载视频的IP包进行数据交换。例如IP网的传输采用的是TCP/IP协议，TCP协议具有差错控制重传机制，即数据包发送后在指定的时间内没有收到确认信息，认为数据丢失了，需要重传数据包。可以看出TCP协议针对的是非实时业务的数据，保证数据的正确性，而对于实时业务的数据如视频、音频显然是不适用的。当前IP网上传输视频、音频采用的基本上是UDP协议，是一种面向无连接的协议，采用大块数据报形式连续发送数据而不必等待确认信息，非常适合视频、音频在IP网络上传输。但是正是由于他的无连接性，数据报在传输过程中丢失了，导致接收端接收的信息不完整，比如视频就会出现跳镇、丢镇甚至是黑屏。而且当网络比较拥挤时，数据报不能按时到
该文观点仅代表作者，本站仅提供信息存储空间服务，转载请注明出处。若需了解详细的安防行业方案，或有其它建议反馈，欢迎联系我们。
