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安防全新观点－数字视频矩阵

择要：本文先容了视频矩阵的基本观点和分类，对数字视频矩阵相对付仿照视频矩阵的上风做了重点剖析了，并详细描述了基于DS4002MD矩阵解码卡的数字视频矩阵解码方案。

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（图片来自网络侵删）

随着数字技能的高速发展，软硬件水平的提高，不断有高性能的DSP和高速的总线得到运用，使基于数字技能的视频矩阵方案能够得以实现。
海康威视近期将在板卡产品线上推出一款新的型号：DS4002MD，即矩阵解码卡，并基于这款产品，海康威视提出数字视频矩阵的办理方案。
同时，我们海康威视认为，数字视频矩阵将是安防业中新兴的一个热点，也将是视频矩阵往后的一个发展趋势。

一、视频矩阵的基本观点

1．视频矩阵的基本功能和哀求

作为视频矩阵，最主要的一个功能便是实现对输入视频图像的切换输出。
准确概括那便是：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显示。
一样平常来讲,一个M×N矩阵：表示它可以同时支持M路图像输入和N路图像输出。
这里须要强调的是必须要做到任意，即任意的一个输入和任意的一个输出。

其余，一个矩阵系统常日还该当包括以下基本功能：字符旗子暗记叠加；解码器接口以掌握云台和摄像机；报警器接口；掌握主机，以及音频掌握箱、报警接口箱、掌握键盘等附件。
对海内用户来说，字符叠加应为全中文，以方便不懂英文的操作职员利用，矩阵系统还须要支持级联，来实现更高的容量，为了适应不同用户对矩阵系统容量的哀求，矩阵系统该当支持模块化和即插即用（PnP）的，可以通过增加或减少视频输入、输出卡来实现不同容量的组合。

矩阵系统的发展方向是多功能、大容量、可联网以及可进行远程切换。
一样平常而言矩阵系统的容量达到64×16即为大容量矩阵。
如果须要更大容量的矩阵系统，也可以通过多台矩阵系统级联来实现。
矩阵容量越大，所需技能水平越高，设计实现难度也越大。

2．视频矩阵的分类

按实现视频切换的不同办法，视频矩阵分为仿照矩阵和数字矩阵。

仿照矩阵：

视频切换在仿照视频层完成。
旗子暗记切换紧张是采取单片机或更繁芜的芯片掌握仿照开关实现。

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，须要在视频输入端增加AD转换，将仿照旗子暗记变为数字旗子暗记，在视频输出端增加DA转换，将数字旗子暗记转换为仿照旗子暗记输出。
视频切换的核心部分由仿照矩阵的仿照开关，变将成了对数字视频的处理和传输。

二、数字视频矩阵简介

1．数字视频矩阵的分类

根据数字视频矩阵的实现办法不同，数字视频矩阵可以分为总线型和包交流型。

总线型数字视频矩阵

顾名思义，总线型数字矩阵便是数据的传输和切换是通过一条共用的总线来实现的，例如PCI总线。

总线型矩阵中最常见的便是PC－DVR和嵌入式DVR。
对付PC－DVR来说，它的视频输出是VGA，通过PC显卡来完成图像显示，常日只有1路输出（1块显卡），2路输出的情形（2块显卡）已经很少；嵌入式DVR一样平常的视频输出是监视器，一些新的嵌入式DVR也可以支持VGA显示。
在上面的两个例子中，它们都可以实现1路视频输出（还可以进行画面分割），可以把这两款产品当作视频矩阵的一个特例，也便是一个只有1路视频输出的分外情形。

PC－DVR（PC＋H卡、HC卡）构成的总线型数字矩阵

包交流型数字视频矩阵

包交流型矩阵是通过包交流的办法(常日是IP包)实现图像数据的传输和切换。
包交流型矩阵目前已经比较遍及，比如已经广泛运用的远程监控中央，即在本地录像端把图像压缩，然后把压缩的码流利过网络（可以是高速的专网、internet、局域网等）发送到远端，在远端解码后，显示在大屏幕上。
包交流型数字矩阵目前有两个比较大的局限性：延时大、图像质量差。
由于要通过网络传输，因此不可避免的会带来延时，同时为了减少对带宽的占用，每每都须要在发送端对图像进行压缩，然后在吸收端实施解压缩，经由有损压缩过的图像很难担保较好的图像质量，同时编、解码过程还会增大延时。
以是目前包交流型矩阵还无法适用于对实时性和图像质量哀求比较高的场合。

包交流型数字矩阵

三、数字视频矩阵上风剖析

本钱上风：视频矩阵和DVR合二为一

采取数字视频矩阵方案，只需一台设备就可以同时实现视频矩阵和DVR的功能，大大的节省了本钱。
对矩阵的掌握和DVR的掌握集成在一起，方便灵巧。
如果采取仿照矩阵，至少须要一台矩阵主机和一台DVR主机，安装调试繁芜，除了DVR的本钱外，还要为仿照矩阵付出高额的本钱。
此外，对付仿照矩阵的掌握，可能还须要外接其他设备，比如显示设备、矩阵掌握器，矩阵掌握键盘等，有些繁芜的功能乃至须要专门的PC机来进行配置。
仿照矩阵的方案还须要视频旗子暗记的分配、复用设备来实现DVR的录像功能，而采取数字矩阵，则只需在DVR的根本之上，增加大略的矩阵模块即可，成本相对低廉，且数字矩阵、录像系统的集成度高，稳定性增强，也降落了往后掩护的本钱。

功能上风：配置灵巧，功能强大，大略易用

在仿照矩阵＋DVR方案中，矩阵和DVR各不相谋，须要分别掌握，仿照矩阵供应的操作办法繁芜，易操作性很差，且功能单一，如果要实现比较繁芜的功能，须要很繁琐的操作流程；而采取数字矩阵，通过一个掌握平台即可实现对切换矩阵和DVR的同时掌握，操作界面可由二次开拓商在Windows或Linux下自由开拓，可以根据自己客户的需求定制运用程序，定制各种功能，所构建的系统，完备取决于开拓商自己的软件。

在数字矩阵中，基于对图像的数字处理：可以在实现视频切换的同时，对图像进行很多处理，比如叠加字符、叠加图像，区域遮盖等，这些都是目前DVR所普遍具有的功能，但是对付仿照矩阵，由于它的核心是基于仿照旗子暗记的处理，在面对这些功能时，则显得力不从心。
这里以字符叠加功能为例，仿照矩阵每每须要外接字符叠加芯片来实现，常日只能实现ASCII码也便是英笔墨符的叠加，而能够实现汉字叠加的仿照则可以说是寥寥无几，更不用说同时支持简体、繁体，乃至日文了。
至于图像叠加等功能，在仿照旗子暗记层基本是无法实现的。

数字矩阵可以供应更丰富的图像显示模式。
传统的仿照矩阵只能进行最大略的1:1的图像输出；而数字矩阵在此根本上还可以实现N→1(通过对图像的缩放处理，可以实现多路图像在一个窗口显示)和1→N(一个输入图像同时在多个输出端显示)的显示办法，乃至是画中画等高等功能。

末了是系统稳定性，数字矩阵＋DVR的方案，系统集成度高、功耗低，稳定性高；而采取仿照矩阵方案，由于须要多台设备，出问题的概率则大大增加。

潜力：发展空间巨大

仿照矩阵掌握系统目前已经非常成熟，其产品的构造和功能在近几年，乃至是十几年内，都没有发生大的变革，可挖掘的潜力已经十分有限。

而数字矩阵则完备不同，目前数字技能的发展可以用日月牙异、出息广阔来形容。
首先，随着硬件性能的提高，在高速总线方面：66M的PCI总线已经很成熟和遍及，比如PCI－E或其它的高速串行总线也不断的提出；在芯片技能上：已经涌现了600M、720M乃至是1GHz的高性能DSP，可以说，得益于硬件平台性能的不断提高，一定使数字矩阵的功能不断的提升，不断的向高端发展。
与此同时，软件的进步同样不可忽略，不断有新图像的压缩、处理算法提出，图像压缩的效率不断提高，也不断有更繁芜、更智能的图像处理算法得到运用，比如智能的移动检测、智能识别技能（人脸识别，指纹识别、车牌识别、署名识别）目前都已经有了比较成熟的运用，这些更高层次的图像处理技能，利用目前硬件平台，已经可以运用到我们的数字视频系统中。
因此随着软、硬件水平的的飞速提高，我们有情由相信，数字矩阵的发展空间会非常广，无论是在性能上还是在功能上一定会全面超过仿照矩阵。

二次开拓大略、便捷

和以前的H卡和D卡分别利用各自的SDK不同，新的SDK将同时支持H卡、HC卡和MD卡。
只需通过一个SDK即可以同时实现编码、解码、和矩阵掌握，新的SDK中编码、解码部分和原有SDK中的编码、解码部分兼容，用户只需增加矩阵掌握部分即可，极大的降落了用户进行二次开拓的繁芜性。
同时：H卡、HC卡和MD卡可以混插，便于对现有的工程进行掩护和扩展。

四、海康威视的数字视频矩阵办理方案

我们的数字视频矩阵办理方案是基于海康威视已经推出的HC系列压缩卡和即将发布的MD系列矩阵解码卡来实现的。
HC卡卖力系统的录像、预览、网络传输功能，这部分的运用已经十分成熟。
而MD卡是实现视频矩阵的关键，MD卡在实现原有解码卡的全部功能外，增加了矩阵输出，实现了视频矩阵功能；同时MD卡也可以独立于HC卡，只做硬件解码卡利用，通过网络连接到远真个视频做事器，即可以是海康威视的板卡也可以是嵌入式设备，构成网络视频矩阵，这一点和原有解码卡相同，但新的MD卡在功能上和D卡比较，会有很大的扩充，比如，解码路数大大提高，原有D卡1个DSP只能解1路，现在则至少可以解4路。
同时具备多窗口画面分割功能，用户可以对解码图像做任意组合输出。
新增加的同步功能，可以在各路解码器之间实现同步。

1．DS4002MD卡紧张参数

操作系统支持Windows2000/XP,及Linux。

作为矩阵利用：

每块卡支持2路矩阵输出，可稳定支持4路。

合营HC卡利用，可实现64×4的视频矩阵，同时担保64路实时压缩。

作为解码利用：

解码功能和原有解码卡完备兼容。

每块卡支持4路解码（实时解码4路CIF、4路2CIF或2路4CIF），2路仿照输出，最高可支持64路解码，32路仿照输出。

2．DS4002MD范例方案

⑴组建本地视频矩阵、实时录像系统

在该系统中，由HC卡构成64路DVR系统，这和目前的板卡方案完备相同，其余增加了2块MD卡完成4路仿照输出，实现视频矩阵功能。

一个64×4的数字视频矩阵＋实时录像系统