监控矩阵的作用、变革及发展

【安防在线 www.anfang.cn】视频监控是各行业重点部门或重要场所进行实时监控的物理基础，管理部门可通过它获得有效数据、图像或声音信息，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆，用以提供高效、及时地指挥和高度、布置警力、处理案件等。

监控矩阵是一种集视频切换、音频切换、报警管理、跟随控制、IP网络选配控制于一体的完善的视频监控系统设备。可以把任何接入矩阵的视频信号显示在想看的监视器上面，也可以用矩阵自带的控制键盘实现对前端有可控制功能的摄像。监控矩阵的发展已经经历了30多年了，它的兴衰是伴随着监控系统的发展而不断迭代的。

矩阵的发展沿革

监控矩阵自上个世纪在美国诞生以来，经过近三十年的发展，经历了不同的发展阶段。首先是单机模拟时代，单机模拟矩阵分为输入、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切换。矩阵应用相对简单，只是作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。到上世纪后期，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。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提高。

2000年后随着数字视频压缩技术的发展，数字化产品逐渐大量进入监控系统，网络虚拟矩阵的全数字化矩阵的出现。以视频压缩模块代替模拟矩阵中的视频输入模块，以视频解压缩模块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，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，大量用于数字网络监控系统中。

近些年高清视频监控系统得到了快速发展，形成了720P、1080P为主的数字网络高清摄像机产品线，而这类产品对网络矩阵的切换提出了更高的要求，如高清数字解码能力，高清解码HDMI输出接口能力，多画面分割切换能力及其他拓展功能等等。

视频监控发展总共经历了四个时代的更迭，也意味着矩阵技术的不断革新和成熟。

第一代是模拟视频矩阵监控系统

，以视频矩阵为核心，其特点是系统的管理、扩展性不佳，存储容量小，一般只能容纳20-60个摄像头数据。

第二代是“模拟+数字”视频矩阵监控系统

，以矩阵快速切换信号+硬盘录像机存储管理为核心，可以容纳100-1000个摄像头数据。

第三代是IP网络数字解码矩阵监控系统

，以局域网为核心，依托先进的视频编码格式，集中管理，集中存储，可容纳上万个摄像头的数据。

第四代是数字化智能视频矩阵监控系统

，在第三代的基础上，第四代的系统加入了智能化的元素，比如行为模式分析、智能搜索、人脸识别等等，越来越高科技，越来越智能化，这必然是视频监控行业发展的趋势。

不难看出，视频矩阵经历了由模拟视频矩阵向数字视频矩阵，由标清视频矩阵到高清视频矩阵的发展过程。

矩阵市场的分类

监控矩阵种类选择，广电和视讯会议应用，应选用广播级产品，监控应用可采用监控类产品，视频信号(有些人也将其视为视频)要采用监控信号矩阵，监控矩阵大小选择：在一个工程中，应将音频信号和视频信号和VGA信号看成三种不同的媒体。

按实现视频切换的不同方式，视频矩阵分为模拟矩阵和数字矩阵：

视频切换在数字视频层完成，这个过程可以是同步的也可以是异步的。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。视频切换的核心部分由模拟矩阵的模拟开关，变将成了对数字视频的处理和传输。

视频矩阵在我们的日常监控系统中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。

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。

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。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几乎是必备，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，系统升级趋势非常迫切。

还可根据处理的信号类型划分为模拟矩阵与数字矩阵，当然还有混合矩阵。

矩阵发展依然面临阻碍

随着技术水平的提高，视频矩阵规模也逐渐扩大，应用领域日益拓展，在广播电视、电视电话会议、安防监控等领域得到广泛应用，功能也日趋多样化和完善。

行业的高清化、网络化、智能化趋势愈演愈烈，矩阵也划分为两大类，一类是传统的模拟视频矩阵，另一类是基于智能数字技术的视频矩阵。

模拟矩阵简单地说，就是一个大型切换器，用户可控制哪些图像在哪个监视器上轮巡显示。模拟矩阵经过几十年的发展已然相当成熟，具有稳定性高、操作简单、延迟小等优点，且因目前已建立的视频监控系统大部分仍是模拟标清的系统，短时间内不会被市场淘汰。

但模拟矩阵扩容不如数字矩阵方便，模拟矩阵输入的路数是固定的，如果要扩充路数必须扩充硬件，还要增加视频线。针对IP视频以及高清视频信号，传统模拟矩阵无法直接处理。因此未来传统模拟矩阵的市场份额将会有较大的萎缩，同时高清化，数字化也将成为未来矩阵的发展方向。对于传统模拟的单一的矩阵产品来说，其自身的单一信号处理能力、不支持网络高清等问题必然会遭到市场淘汰，就像高清网络摄像机淘汰模拟摄像机一样。

与模拟矩阵不同，数字矩阵主要由视频编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IP网络的数据包交换方式进行。准确地说，数字矩阵并不是如模拟矩阵有一台被称谓矩阵的设备，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体系。相较于传统模拟矩阵，数字矩阵的优势主要是可以任意扩容，灵活配置，可以实现设备分布式设计和布局。

数字矩阵的缺点是音视频传输难以保证实时性，它取决于远程前端(网络摄像机或编码器)和终端(解码器)的编解码速度以及IP交换网络的传输效率。IP信号的编解码对视频的还原损失也是相当严重。IP化很多情况下走的不是专用网络，通过以太网等数字化、共用网络，可能会带来一些不稳定的现象如卡、数据丢包等。

总的来说，矩阵发展至今，已有多种产品共存，虽目前还未有较为清晰的概念区分，但在实际应用中，无论是数字矩阵、网络矩阵还是高清矩阵等，都有其适用的场所，而用户在选择时，需要考虑自己的实际需求，选择适用自己的产品。