【中國數(shù)字視聽網(wǎng)訊】對于顯示行業(yè)來說，高清化已經(jīng)是不可阻擋的大勢所趨，然而在顯示終端高清化的過程中，視頻矩陣作為信號中樞，卻面臨著不小的挑戰(zhàn)。

視頻矩陣根據(jù)需求把M路輸入信號切換到N路輸出終端上面的一種設(shè)備(這種信號可以是音頻的，也可以是視頻的，也可以是混合的)，操作過程比較簡單，可以通過遙控器或者鍵盤等其他設(shè)備就能進行控制的設(shè)備是視頻信號傳輸與轉(zhuǎn)換的重要工具。

視頻矩陣的分類

視頻矩陣按照傳輸信號形式來分為：模擬矩陣切換器和數(shù)字矩陣切換器。模擬矩陣切換器可分為：VGA、RGB、AV、V，YPbPr矩陣切換器等等。數(shù)字矩陣切換器包括：DVI矩陣、HDMI矩陣、包交換型虛擬矩陣器等。

SDI矩陣它是一種數(shù)字視頻矩陣切換器，為BNC接口，是專為SDI數(shù)字視頻信號的顯示切換而研發(fā)生產(chǎn)的高性能智能矩陣開關(guān)設(shè)備，用于將各路視頻輸入信號切換到視頻輸出信道中的任一信道上，主要應用于廣播電視工程、多媒體會議廳、大屏幕顯示工程、電視教學、指揮控制中心等結(jié)合。一般這種產(chǎn)品都帶有斷電保護，幷具備RS-232/422或RS-485數(shù)據(jù)控制接口，可以方便與主系統(tǒng)控制設(shè)定計算機、遙控控制鍵盤或各種遠程人機控制設(shè)備配合使用。

SDI矩陣作為一種影像監(jiān)控平臺，在控制、報警、字符、顯示等方面也都有新的應用方式及新的運作方法，因此在控制、報警系統(tǒng)界接等兼容性內(nèi)容和功能都與過去傳統(tǒng)矩陣略有差異，在一些如OSD字符迭加上也顛覆過去傳統(tǒng)模擬矩陣字符迭加的方式，輸出顯示更可能將信號切換、轉(zhuǎn)換、拼接控制、畫面融合等功能集合成為一種特定的切換方式，因此在完全不同的電路架構(gòu)思維下，SDI矩陣結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與質(zhì)量相比傳統(tǒng)模擬矩陣更有優(yōu)勢。但是，從一些SDI廠商不同的矩陣結(jié)構(gòu)，例如模塊式、插卡式、刀片式等都是SDI矩陣發(fā)展上不同問題產(chǎn)生的來源，包含能不能在模塊化插卡式上進行熱插入等都關(guān)系到系統(tǒng)穩(wěn)定度與可靠度的多寡。

視頻矩陣面臨的問題

其實不單是SDI矩陣面臨著一些尷尬問題，整個視頻矩陣行業(yè)都面臨著來自方方面面的大小問題。

1、矩陣的視頻容量多：不僅是輸入攝像頭數(shù)量的增加，而且由于各級管理部門對視頻資源的共享要求，矩陣的輸出也從以前的幾十路擴充到上百路。傳統(tǒng)的矩陣由于結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，單機的輸出路數(shù)少，如果要組成這樣的大系統(tǒng)，需要幾十個切換箱，不僅體積大、造價高，而且機箱之間繁多的視頻轉(zhuǎn)接線也容易導致視頻信號的衰減，從而影響顯示的效果。

2、要通過網(wǎng)絡實現(xiàn)對矩陣的遠程控制：大型監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)常會遇到跨地域的聯(lián)網(wǎng)控制和管理，對于傳統(tǒng)矩陣，視頻輸出可以通過光端機或者編解碼器實現(xiàn)遠程傳輸，矩陣的通訊信號大多采用RS-485或者RS-232方式，如果距離比較遠或者沒有現(xiàn)成的光纖資源，就必須通過網(wǎng)絡傳輸。

3、矩陣級聯(lián)系統(tǒng)兼顧圖像實時高清和互聯(lián)互控：在平安城市項目中，大多需要采用矩陣級聯(lián)系統(tǒng)，不僅市局的中心矩陣要控制切換下級派出所矩陣，不同轄區(qū)的派出所矩陣之間經(jīng)常需要互相調(diào)看圖像控制云臺，從而更從容的應對跨轄區(qū)的突發(fā)緊急。

4、終端用戶數(shù)量多：和傳統(tǒng)矩陣系統(tǒng)只需要幾個分控用戶不同，現(xiàn)在的大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)注重協(xié)同管理和對監(jiān)控區(qū)域的及時處理，所以終端用戶的數(shù)量通常會增加到十幾個甚至幾十個(比如平安城市項目往往需要區(qū)局矩陣為下級所有派出所用戶分配多路視頻輸出的切換控制權(quán)限)，并發(fā)的控制信號和廣播的狀態(tài)數(shù)據(jù)也同步增加，這就給矩陣CPU處理能力和總線吞吐數(shù)據(jù)的能力帶來較大的負荷。而且不同的用戶需要具備不同的權(quán)限以便操作不同的監(jiān)視器和攝像頭，每個攝像頭都可以為每個用戶設(shè)定不同的權(quán)限。

5、多級視頻傳輸中圖像的文字標識：視頻聯(lián)網(wǎng)后，經(jīng)過多級矩陣疊加的中英文信息不僅標注位置不統(tǒng)一，而且容易重疊，無法看清標注內(nèi)容，甚至覆蓋了視頻圖像，影響了圖像的質(zhì)量，不利于進行綜合指揮調(diào)度。而且目前對于視頻圖像的疊加的漢字也從簡單標注提升到字體美觀和利于觀看的標準，傳統(tǒng)的16×16/16×12點陣漢字和不可調(diào)整的字號已經(jīng)很難滿足要求。

6、快球控制操作的靈敏和準確度需要提升：隨著平安城市建設(shè)的展開，快球由于其高速的云臺旋轉(zhuǎn)和準確的角度定位等特點，市場占有率迅速攀升。這就要求矩陣能夠提供對快球的完美支持。比如城市治安監(jiān)控不但需要通過快球?qū)崿F(xiàn)對高速移動的動態(tài)目標實時跟蹤，更需要對緩慢移動的行人進行近景放大后的準確追蹤定位，而目前大多數(shù)矩陣對快球云臺的轉(zhuǎn)動控制精度太粗，放大圖像后的云臺操作容易偏離目標，無法精確定位;甚至云臺運動的時候不能鏡頭變倍;鏡頭變倍的時候不支持變速;這些都無疑將系統(tǒng)的整體性能大打折扣。

7、對緊急事件的應急預案處理：矩陣作為視頻切換的核心設(shè)備，需要響應各種聯(lián)動信息，將關(guān)聯(lián)的視頻圖像及時切換顯示在屏幕墻上。特別是大型系統(tǒng)，在遇到突發(fā)事態(tài)時，要根據(jù)發(fā)生的情況，采用不同的策略，這時，準確、豐富、及時的圖像顯示將提供有力的幫助。傳統(tǒng)的矩陣只能根據(jù)報警信號，聯(lián)動預先編輯好的切換序列，即便具備了宏指令，也只是聯(lián)動切換一個輸入，如果是不同時間段內(nèi)的不同警情需要將不同快球的不同預置位顯示在不同的監(jiān)視器上，就無能為力了。

8、對報警點和視頻點進行分區(qū)管理：系統(tǒng)需要根據(jù)實際的客戶要求，將不同的報警點劃歸到不同的分區(qū)，每個分區(qū)可以具備獨立的報警響應，而且支持報警記錄和操作記錄，對于分散區(qū)域的獨立布防監(jiān)控管理非常有幫助。

9、多個監(jiān)視器同步切換快速：由于矩陣輸出路數(shù)較多，經(jīng)常需要多個監(jiān)視器同時翻頁切換，而這正是對矩陣切換速度的考驗，如果盡可能地讓用戶感覺不到多個監(jiān)視器各自前后視頻切換時的滾動條紋，是衡量矩陣性能的一個標準。

10、具備可靠的接口保護：由于大型系統(tǒng)連接設(shè)備龐雜繁多，室外監(jiān)控點比例大，給矩陣的穩(wěn)定性也帶來了嚴峻的考驗，視頻輸入輸出接口和控制通訊接口都需要考慮防靜電、防雷感應和防電源浪涌。

視頻矩陣高清化

雖然視頻矩陣面臨來自各方面的壓力與挑戰(zhàn)，但是也不應用向其向更高的目標發(fā)展，在高清監(jiān)控時代的影響下，視頻矩陣也朝著高清化前進。那么視頻矩陣高清化要怎樣實現(xiàn)呢?

以IP網(wǎng)絡監(jiān)控、SDI監(jiān)控、高清晰度模擬系統(tǒng)等為代表的各種高清監(jiān)控方案并存，對大規(guī)模的監(jiān)控組網(wǎng)建設(shè)，在后端的矩陣控制上的挑戰(zhàn)主要來自于監(jiān)控工程應用對可靠性、實時性和可部署性的需求。如在可靠性方面，要求有強大的算法基礎(chǔ)、有針對具體應用需求的規(guī)則和抗干擾能力;在實時性方面，要求系統(tǒng)具備實時輸入、實時運算和實時控制的能力;在可部署性方面，要求系統(tǒng)能與當前混合式(模擬與數(shù)字)監(jiān)控系統(tǒng)接口、可獨立工作、可內(nèi)嵌至設(shè)備、具備規(guī)則設(shè)定與維護能力、以及低成本。同時，由于傳輸?shù)囊曨l帶寬在不斷增加，高頻信號在線路中不同頻率有不同的衰減，這樣就對連接線的質(zhì)量和長度提出來嚴格要求。

對于實現(xiàn)高清監(jiān)控的三種主流方案：FPGA方案，配合并行接口的ADV7611HDMI接收器和ADV7513HDMI發(fā)送器，操作靈活，但布板困難，適合小矩陣;數(shù)字差分交叉矩陣方案，配合HDMIRepeater，(比如前后各16片ADV7623配合4片16x16交叉矩陣ADN4604做的16x16HDMI矩陣)，布板緊湊簡單，可做大型矩陣;模擬視頻高清矩陣(比如750Mhz帶寬的16x16模擬矩陣ADV3227)，成本低，抗干擾能力稍弱。

高性能信號處理解決方案供應商ADI公司在監(jiān)控視頻矩陣方面最新的產(chǎn)品，12x12交叉矩陣ADN4612，支持高達11.3Gb/s的高帶寬，可直流/交流耦合，小抖動(LowJitter)，低功耗;對于需要支持4kx2k分辨率的HDMI矩陣，ADV7625，ADV7626，ADV7627均支持4kx2k的HDMIRepeater;ADV7619就是支持4kx2k分辨率的HDMI接收器，配合FPGA和SiliconImage的HDMITX也可以制作小型的FGPA型4kx2kHDMI矩陣;另外一個低成本的方案是用6片4進2出的HDMI芯片ADV7630搭建4x4矩陣。

（編輯：石頭）