数字化虚拟矩阵技术浅析

　　数字化虚拟矩阵现状

　　中、大型规模的安防系统对矩阵切换系统功能一直有着巨大市场需求。同时，模拟矩阵系统已经在众多项目中使用。与其他安防系统技术产品的演变一样，矩阵切换系统也需要面临全数字化系统解决方案的变革。因此，在矩阵切换中所有模拟切换功能都需以数字产品进行替代，并且视频流将高效数字编码来传输。所以从目前市场上的众多类似概念产品来看，数字化矩阵切换技术已经开始，但被证明没有多少新意。这也正是因此虚拟矩阵切换技术并没有做到足够优秀和强大，来能满足数字化与网络化结合的网络视频监控系统的需求。

虚拟矩阵解决方案中，可以使用高度工业化的IT设备以及现有网络线路完成虚拟矩阵方案的构建，并且可以提供全部模拟矩阵的功能，如使用标准的矩阵键盘，为用户提供对安防系统的各种业务操控，以及更多客制化的多系统集成方案中的指挥调度中心。传统的模拟视频矩阵系统一直是以选择闭路视频信号为主要方式。并且在监视器显示视频显示前为视频信息附加时间、日期和设备名称信息。而使用同轴电缆传输的模拟信号源是脆弱的，普通的线缆传输距离有限。而光纤和电话线的方式在某些系统不能灵活满足需求：如远程传输的低质量、新建线缆往往造成很大的施工和成本的困扰、未来扩展等诸多因素等。在这种日益增多的业务需求下，视频矩阵技术的创新和形成一个完善的解决方案变得需求强烈。

　　而近年来，网络视频监控的迅速发展，与传统的点对点专用系统相比将是可选的低成本的解决方案。数字化的网络传输与其他传输方式相比拥有巨大的优势，如信号的完整性，远距离传输，使用现有高性能的IT硬件。同时，各类音视频数据及控制信息可通过局域网和广域网进行远距离传输变得更加安全。

　　数字矩阵系统中使用网络线路进行视频的切换功能等同于模拟矩阵切换系统，但数字矩阵系统是采用网络结构中的分布式架构，将具有更强的功能和扩展性。在数字化的过程中，仅保留矩阵键盘，矩阵控制器和字符叠加的功能，提供强大的矩阵切换功能和完整的传统模拟矩阵用户体验。对于模拟矩阵而言，其操作的核心为矩阵控制器，现在也将采用计算机来进行数字化。

　　实现数字化矩阵实现数字矩阵的第一步是使用数字化的视频信号，也就是采用通过网络传输的编码设备(编码器、硬盘录像机和网络摄像机)。编码器的种类多样，包含了视频编码MJPEG、MPEG4、H263、H.264和音频编码等各类编码方式，并对不同编码格式的设备进行实时浏览和录像存储及报警信息和音频对讲的处理等。接下来，就是使用网络视频管理软件来完成对视频的录像存储和浏览控制等。并且能与其他安防业务系统进行集成，如门禁和数据采集等系统的集成。最后，由视频管理软件所设计的显示服务将视频信息显示在监控中心的电视墙上进行指挥调度。

　　数字矩阵解决方案的优势

　　数字矩阵切换是使用IP网络，将数字视频流发生到显示器进行浏览。这些视频信来源于IP摄像机或编码器。将这些被压缩过的视频数据通过网络标准协议进行传输。切换控制是通过视频管理软件对支持的网络摄像机和编码器及DVR进行控制。虚拟矩阵技术提供了一种基于软件的视频分发，以软件来取代模拟矩阵切换并能高效、智能的将视频流发送到电视墙和监视器等设备上。传输距离：与模拟矩阵的传输距离有限相比，数字矩阵的显示和控制可以在网络中的任何位置(无线、有线、远程) 视频质量：设计数字矩阵方案的主要目的就是为了解决呈现高质量视频信息720P 1080P(高帧率30+fps ，高分辨率 1,000Megapixel)以及解决高速移动时产生的interlace问题等。安全性：对视频的访问和PTZ的控制优先级的保护，还可以使用加密各种视频加密技术，对视频和各类控制信息进行加密。规模扩展：模拟矩阵通过增加输入、输出端口。数字矩阵则通过增加摄像机或解码工作站。而数字矩阵规模拓展则是没有上限。

　　CSVision虚拟矩阵

　　CSVision虚拟矩阵：基于软件的视频切换解决方案 CSV虚拟矩阵是一种通过局域网或广域网，可将视频数据自动发送给显示设备如：电视墙和显示器的高性能的解决方案，可以有效的取代传统模拟矩阵。而虚拟矩阵功能模块是CSVision网络视频监控软件解决方案的一部分。这就与其他厂商提供单独产品不同，CSVision可以将视频管理软件、智能分析模块及其他软件功能模块无缝的结合起来。这将极大的使整个系统的性能和稳定性达到最佳，并降低不同系统融合的各种成本。使用CSV 虚拟矩阵软件模块，电视墙显示中心可由多个多屏解码主机组成，每个解码主机可以管理多达8屏。电视墙通过IP网络可以被矩阵控制中心集中管理，并配有标准的CCTV键盘控制。更大规模的电视墙将由多个解码主机构建完成。电视墙上的每个屏幕都可显示不同的信息：视频、巡视组、站点地图、以及第三方应用信息等等。

　　作为开放平台厂商，致力于开放平台通用解码以满足用户对视频的需求。而数字化虚拟矩阵技术与传统解码器的一对一有所补充，将其增强，以满足视频应用中对不同编码设备的需求。结合项目而言经常会遇到原有的模拟方案或数字方案使用的是：某些厂家的DVR和MPEG4摄像机。随着高清设备的增加，对H.264编码设备引入将增加方案的成本，多种解码设备的混合使用，将极大了增加了硬件成本和管理成本，同时高清解码设备并不成熟，模拟矩阵已经在各个项目中投入使用多年，从数字化的角度而言，如何能将多种编码设备无缝的融合在一起，这才是真正满足用户的数字化虚拟矩阵方案。而在这个方案中将不同厂家和不同编码设备进行融合的关键应该是如何统一解码显示。而目前对于CSVision 平台中数字矩阵高清解决方案，已经实现其对MJPEG MPEG4 H.263 H.264 (Base/ Main/ High) 通用解码，实现了数字化虚拟矩阵技术的第一步。

　　对前端多种编码设备显示优化对于数字化虚拟矩阵技术而言，其突出特性在于不同厂商产品的多样性，那就是如何更加高效和优秀。从应用实际出发而言，通用解码仅是起点，更重要是有体现出设备优越性能：如视频低延迟、视频高帧率、视频高分辨率解码性能、图像处理等解码优化。这也是数字化方案与模拟时代所能带来技术变革。而作为开放平台厂商而言，将根据接入的不同设备进行优化处理，以满足在通用解决方案中最佳效果，以保障用户使用不同品牌编码设备时的最佳体验。

　　对后端显示设备的管理从整套产品而言，数字矩阵解决方案中后端将连接多种设备如：数字矩阵解码主机或数字矩阵解码器(高清、万能解码器等)或数字矩阵万能解码器或其他解码设备。将这些设备进行统一调度和管理，如何完成一种或多种设备批量管理将是需要考虑的。而CSVision 数字矩阵解决方案以除实现数字化矩阵切换调度外，可将数字视频信号切换到不同显示设备，例如：纯平、等离子、液晶和高清显示器等。将后端复杂的显示设备及大屏控制器融入到整个数字矩阵方案中，实现多屏显示，多屏调度等显示解决方案，同时提供更多基于数字方案的指挥调度功能及符合习惯的用户体验。