安防系统中模拟矩阵与数字矩阵的研究.doc

蒃蚄节蕿螂蚃羂莂蚈螂肄薈薄螁膆莀蒀螀艿膃袈蝿肈葿螄螈膁芁蚀螈芃蒇薆螇羃芀蒂螆肅蒅螁袅膇芈蚇袄艿蒄薃袃罿芆蕿袃膁薂蒅袂芄莅螃袁羃薀虿袀肆莃薅衿膈薈蒁羈芀莁螀羇羀膄蚆羇肂莀蚂羆芅膂薈羅羄蒈蒄羄肇芁螂羃腿蒆蚈羂芁艿薄肁羁蒄蒀肁肃芇蝿肀膅蒃螅聿莈芆蚁肈肇薁薇蚄膀莄蒃蚄节蕿螂蚃羂莂蚈螂肄薈薄螁膆莀蒀螀艿膃袈蝿肈葿螄螈膁芁蚀螈芃蒇薆螇羃芀蒂螆肅蒅螁袅膇芈蚇袄艿蒄薃袃罿芆蕿袃膁薂蒅袂芄莅螃袁羃薀虿袀肆莃薅衿膈薈蒁羈芀莁螀羇羀膄蚆羇肂莀蚂羆芅膂薈羅羄蒈蒄羄肇芁螂羃腿蒆蚈羂芁艿薄肁羁蒄蒀肁肃芇蝿肀膅蒃螅聿莈芆蚁肈肇薁薇蚄膀莄蒃蚄节蕿螂蚃羂莂蚈螂肄薈薄螁膆莀蒀螀艿膃袈蝿肈葿螄螈膁芁蚀螈芃蒇薆螇羃芀蒂螆肅蒅螁袅膇芈蚇袄艿蒄薃袃罿芆蕿袃膁薂蒅袂芄莅螃袁羃薀虿袀肆莃薅衿膈薈蒁羈芀莁螀羇羀膄蚆羇肂莀蚂羆芅膂薈羅羄蒈蒄羄肇芁螂羃腿蒆蚈羂芁艿薄肁羁蒄蒀肁肃芇蝿肀膅蒃螅聿莈芆蚁肈肇薁薇蚄膀莄蒃蚄节蕿螂蚃羂莂蚈螂肄薈薄螁膆莀蒀螀艿膃袈蝿肈葿螄螈膁芁蚀螈芃蒇薆螇羃芀蒂螆肅蒅螁袅膇芈蚇袄艿蒄薃袃罿芆蕿袃膁薂蒅袂芄莅螃袁羃薀虿 安防系统中模拟矩阵与数字矩阵的研究上海冠林银保科技有限公司严 晟 二八年九月安防系统中模拟矩阵与数字矩阵的研究摘 要安防系统中的模拟矩阵和数字矩阵随着科学技术的发展与进入二十一世纪信息技术的腾飞已迈入了一个全新的领域，安防技术与计算机之间的界限正逐步消失，没有安防技术的社会就会显得不安宁，世界科学技术的前进和发展就会受之影响。本文简要研究了安防系统中数字矩阵和硬盘录象机已取得了瞩目的成就与其发展前景。AbstractThesystem of peacefultodefendthe simulate matrix switcher anddigtal matrix switcher alongwithdevelopmentoftechniquesciencewithenter21centurytheoftechniqueinformationtoflytohavealreadyexceedintoedanallnewrealm， peacefuldefendthebetweentechniqueandcalculatorboundarytoandgraduallydisappear，andhavenopeacefuldefendthetechniquethesocietyandthencanseemtobeuneasyrather，worldtheheadwayoftechniquescienceiswiththeinfluencethatdevelopandthencansuffer。Thistextthesynopsisintroducedthe digtal matrix switcherand Video Recorder acquiredfocusattentiontheachievementanddevelopmentforeground。关键词（Keywords）：数字录象监控系统Digtal Video Recorder System硬盘录象机 Video Recorder数字矩阵 Digtal Matrix Switcher目 录摘 要1目 录0第一章 绪 论1第一节系统概述1一、系统现状1二、研究使用环境1第二章 监控视频矩阵的整体技术现状2第一节视频矩阵的介绍2一、视频矩阵的基本功能和要求2二、视频矩阵的分类4第二节视频矩阵的工作方式和基本概念构架4一、视频矩阵的工作方式4二、视频矩阵的构架5第三章 数字视频矩阵的实现方法7第一节数字视频矩阵简介7一、数字视频矩阵的分类7二、典型数字视频矩阵方案8第二节数字视频矩阵优势分析8一、成本优势：视频矩阵和DVR合而为一8二、功能优势：配置灵活，功能强大，简单易用9三、系统稳定性9四、潜力：发展空间巨大10第三节典型数字视频矩阵方案10第四章 以数字硬盘录象机为核心的矩阵系统11第一节基于微机平台的数字视频监控(DVR)11一、DVR系统概念11二、矩阵切换卡功能及应用11三、基本通道的建立、工作规则和实现功能12四、模拟、数字系统架构和价格差异的体现15第二节可能遇到的主要问题以及解决措施20一、数字矩阵会不会不稳定？20二、数字矩阵的清晰度高不高？21三、数字矩阵过多时会不会带来操作烦琐？21第三节实际案例举例22一、系统概况：22二、系统拓扑图：22三、实际图像24第五章 结 束 语26参考文献28第一章 绪 论第一节 系统概述一、 系统现状视频矩阵在安防领域有十分广泛的应用，在现有产品中，绝大多数都是传统的模拟视频矩阵。随着近年来数字技术的高速发展，软硬件水平的提高，不断有高性能的DSP和更高速的总线得到应用，使基于数字技术的视频矩阵方案能够得以实现。同时，得益于数字视频处理技术的强大功能，数字视频矩阵的优势逐渐显现，我们有理由相信，数字视频矩阵将成为安防业中新兴的一个热点，也将是视频矩阵以后的一个发展趋势。随着数字技术的高速发展，软硬件水平的提高，不断有高性能的DSP和高速的总线得到应用，使基于数字技术的视频矩阵方案能够得以实现。数字视频矩阵将是安防业中新兴的一个热点，也将是视频矩阵以后的一个发展趋势。二、 研究使用环境近年来，由于硬盘录像机具有了实时操作系统；软件固化在FLASH中，不可修改；结构简单紧凑，体积小等特点，追求更加专业、实用。随着视音频编码技术的成熟，产品功能的不断完善，应用领域在不断拓宽，嵌入式硬盘录像机的市场需求成倍增长；另外DVR产品集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等多种模拟电视监控系统中矩阵的功能于一身，从而深受按防监控业的欢迎，其中，DVR在图像储存、搜索、传输等方面的优势，使得产品被大量运用在视频监控领域。第二章 监控视频矩阵的整体技术现状第一节 视频矩阵的介绍一、 视频矩阵的基本功能和要求任何一个安防系统，控制设备是核心，视频矩阵是典型。它不仅决定了电视监控系统的容量（可监控图像的数量）、系统的模式（视频网络的拓朴结构）、系统的控制方式（控制网络的结构、编码规则）和显示方式（直接观察图像的数量、时序的间隔与顺序），确定了电视监控系统与安防其它子系统的集成方式（非可视信息与图像的相互关系、各种功能的联动），还是安防系统的统一的操作平台（人机交互界面），特别是通过多媒体界面实现图形化管理（GUI），它的网络接口可以实现安防系统的远程管理。一个好的矩阵几乎可以实现安防系统所有的功能要求。因此，可以说：熟悉了矩阵就熟悉安防系统、用好了矩阵就可以灵活地构成多种实用的安防系统。视频矩阵是电视技术在实时监控领域应用和推广的体现，顺应电视技术的进步而产生和发展。了解和探索电视监控技术以及安防技术的进步过程和发展趋势，展望其未来，观察视频矩阵可窥一斑而知全貌。电视监控系统的信息流是模拟的视频基带信号。电视监控从几个图像的一对一显示、或顺序显示发展到几百路甚至更多的图像系统，必须解决的一个问题是大量视频信息的分配、切换和显示，以及如何实现视频信息的资源共享。随其应运而生，完成这个功能的设备就是视频矩阵。可以说视频矩阵是电视监控系统由小到大发展的必然结果。它实现视频信号的交汇、附加信息的叠加、系统功能的遥控和控制。但最基本的功能是建立信源（摄像机）到信宿（视频监视器）电气上的直接连接（物理连接），或在它们之间建立视频通道。视频矩阵基本上采用模块式设计，由输入、输出、CPM和PSM几个单元组成。输入模块完成视频信号的切换（视频通道的建立）；输出模块进行附加信息（时间、地理、状态）的迭加，输入和输出模块及其数量可以根据系统的规模来配置。CPM单元是矩阵的中枢，它实现人机交互，控制输入、输出模块的运行；形成控制信号，实现系统的遥控和控制；同时还要有多媒体计算机接口、与其它安防子系统（报警、出入管理）的接口和网络接口；PSM是设备的供电单元。它的基本特征是：所有的图像（视频信号）都传送到一个中心点，连接到一个中心设备上，这个点、这个设备就是视频矩阵。通过矩阵对图像（视频信号）的切换和分配功能，实现各种显示方式，并将图像传送至其它需要共享图像资源的地点，它的网络结构是标准的星形结构。目前无论系统规模的大小（大至千路、小到几路），大多数电视监控系统采用这种模式。所以人们把视频矩阵看作经典系统（模拟信号、集总式结构）的标志。利用矩阵还可以构成多级星形结构，也是集总式系统的一种形式，适用于分级管理的场合。作为视频矩阵，最重要的一个功能就是实现对输入视频图像的切换输出。准确概括那就是：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显示。一般来讲,一个MN矩阵：表示它可以同时支持M路图像输入和N路图像输出。这里需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。 另外，一个矩阵系统通常还应该包括以下基本功能：字符信号叠加；解码器接口以控制云台和摄像机；报警器接口；控制主机，以及音频控制箱、报警接口箱、控制键盘等附件。对国内用户来说，字符叠加应为全中文，以方便不懂英文的操作人员使用，矩阵系统还需要支持级联，来实现更高的容量，为了适应不同用户对矩阵系统容量的要求，矩阵系统应该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。一般而言矩阵系统的容量达到6416即为大容量矩阵。如果需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。以视频矩阵为中心建立的电视监控系统具有以下特点:1、系统（视频矩阵位于的监控中心）拥有最完整的资源，它不仅可同时获得系统的全部图像信号，而且拥有系统最大的带宽（等于总路数乘上每路的视频带宽），所以可以充分地实现系统和设备的技术能力，特别是摄像机的技术能力，获得很高的技术指标。2、最佳的观察效果，系统可以实时地、以现行电视制式显示、观察任何图像，符合人们的视觉习惯。3、最小的系统开销，远距离传输和传输过程中的干扰问题是模拟系统的弱势之处。主要是由于带宽的限制、及干扰对模拟信号劣化的不可修复性。4、技术成熟、相关产品的配套性好、技术标准完备，用户可有多种选择。二、 视频矩阵的分类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。 模拟矩阵： 视频切换在模拟视频层完成。信号切换主要是采用单片机或更复杂的芯片控制模拟开关实现。 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，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。第二节 视频矩阵的工作方式和基本概念构架一、 视频矩阵的工作方式视频矩阵基本上采用模块式设计，由输入、输出、CPM和PSM几个单元组成。输入模块完成视频信号的切换（视频通道的建立）；输出模块进行附加信息（时间、地理、状态）的迭加，输入和输出模块及其数量可以根据系统的规模来配置。CPM单元是矩阵的中枢，它实现人机交互，控制输入、输出模块的运行；形成控制信号，实现系统的遥控和控制；同时还要有多媒体计算机接口、与其它安防子系统（报警、出入管理）的接口和网络接口；PSM是设备的供电单元。安防系统中所有的图像（视频信号）都传送到一个中心点，连接到一个中心设备上，这个点、这个设备就是视频矩阵。通过矩阵对图像（视频信号）的切换和分配功能，实现各种显示方式，并将图像传送至其它需要共享图像资源的地点，它的网络结构是标准的星形结构。目前无论系统规模的大小（大至千路、小到几路），大多数电视监控系统采用这种模式。二、 视频矩阵的构架传统的以模拟视频矩阵为中心的CCTV系统拓扑图：以模拟视频矩阵为中心的CCTV系统的架构流程图为：将所有的视频信号进入视频分配器，将视频信号一分为二，一路视频信号进入DVR做录像作用，一路进入模拟矩阵，因为除了小型的模拟矩阵外不能单独存在，必须使用模拟矩阵键盘来进行控制、切换以及其他的操作等。若需要将多个视频信号在同一监视器上显示，则需要一个画面分割器，当中若是需要传输音频则必须再加装音频模块，然后进入电视墙那么这其中涉及的硬件环节有：必须件：l 视频分配器l 模拟矩阵l 模拟矩阵键盘l 多余线材l 硬盘录像机其他配件：l 画面分割器l 音频模块以数字视频矩阵为中心的CCTV系统拓扑图：以数字视频矩阵为中心的CCTV系统的架构流程图为：将视频信号直接进入DMS（数字矩阵），数字矩阵直接将视频输出到电视墙，所有的操作均可使用鼠标和键盘进行控制，当然若从使用快捷和操作性来看也能通过数字矩阵键盘来直接控制云台、快球、矩阵切换等。因为DMS(数字矩阵)本身具有多画面结合功能和音频功能，那么在需要这类需求的场合就无需增加任何其他硬件。那么其中涉及的中间硬件环节有：必须件：数字矩阵（硬盘录像机矩阵模块）其他辅助配件：数字矩阵键盘第三章 数字视频矩阵的实现方法第一节 数字视频矩阵简介 一、 数字视频矩阵的分类 根据数字视频矩阵的实现方式不同，数字视频矩阵可以分为总线型和包交换型。 总线型数字视频矩阵 ：顾名思义，总线型数字矩阵就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就是PCDVR和嵌入式DVR。对于PCDVR来说，它的视频输出是VGA，通过PC显卡来完成图像显示，通常只有1路输出（1块显卡），2路输出的情况（2块显卡）已经很少；嵌入式DVR一般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，也就是一个只有1路视频输出的特殊情况。 PCDVR（PCH卡、HC卡）构成的总线型数字矩阵。包交换型数字视频矩阵： 包交换型矩阵是通过包交换的方式(通常是IP包)实现图像数据的传输和切换。包交换型矩阵目前已经比较普及，比如已经广泛应用的远程监控中心，即在本地录像端把图像压缩，然后把压缩的码流通过网络（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。包交换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，往往都需要在发送端对图像进行压缩，然后在接收端实行解压缩，经过有损压缩过的图像很难保证较好的图像质量，同时编、解码过程还会增大延时。所以目前包交换型矩阵还无法适用于对实时性和图像质量要求比较高的场合。二、 典型数字视频矩阵方案目前，矩阵市场上已经出现了带有多路视频输出和解码功能的矩阵卡，这种矩阵卡在原有的硬件解码卡的基础之上，同时实现了一卡多路的视频输出。由于采用了全新的高性能DSP，并配合目前已经得到普遍应用的2.2版本PCI总线，我们已经可以利用现有的硬件平台组建一个小型的数字视频矩阵系统。那么，下面就介绍一下实现数字视频矩阵的两个典型方案：1、用矩阵卡和DVR板卡组建视频矩阵、实时录像系统在该系统中，由音视频压缩卡完成图像压缩功能，与PC机构成DVR系统，这和目前市场上主流的PCDVR完全相同。此外，在系统中增加矩阵卡，并由音视频压缩卡把数字视频数据通过PCI总线发送到矩阵卡，由矩阵卡实现视频的输出，这就构成了一个小型的数字视频矩阵。2、用矩阵卡组建网络矩阵在该方案里，通过网络监控中心主机来调度多块解码卡，将从网络远端接收的图像数据切换到各个解码卡进行解码，最后由解码卡实现视频输出。第二节 数字视频矩阵优势分析一、 成本优势：视频矩阵和DVR合而为一采用数字视频矩阵方案，只需一台设备就可以同时实现视频矩阵和DVR的功能，大大地节省了成本。对矩阵的控制和DVR的控制集成在一起，方便灵活。如果采用模拟矩阵，至少需要一台矩阵主机和一台DVR主机，安装调试复杂，除了DVR的成本外，还要为模拟矩阵付出高额的成本。此外，对于模拟矩阵的控制，可能还需要外接其他设备，比如显示设备、矩阵控制器，矩阵控制键盘等，有些复杂的功能甚至需要专门的PC机来进行配置。模拟矩阵的方案还需要视频信号的分配、复用设备来实现DVR的录像功能，而采用数字矩阵，则只需在DVR的基础之上，增加简单的矩阵模块即可，成本相对低廉，且数字矩阵、录像系统的集成度高，稳定性强，也降低了以后维护的成本。二、 功能优势：配置灵活，功能强大，简单易用在模拟矩阵DVR方案中，矩阵和DVR各自为政，需要分别控制，模拟矩阵提供的操作方式复杂，易操作性很差，且功能单一，如果要实现比较复杂的功能，需要繁琐的操作流程；而采用数字矩阵，通过一个控制平台即可实现对切换矩阵和DVR的同时控制，操作界面可由二次开发商在Windows或Linux下自由开发，可以根据自己客户的需求定制应用程序，定制各种功能，所构建的系统，完全取决于开发商自己的软件。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，但是对于模拟矩阵，由于它的核心是基于模拟信号的处理，在面对这些功能时，就显得力不从心。这里以字符叠加功能为例，模拟矩阵往往需要外接字符叠加芯片来实现，有的模拟矩阵通常只能实现ASCII码也就是英文字符的叠加，更不用说同时支持简体、繁体，甚至日文了。至于图像叠加等功能，在模拟信号层基本是无法实现的。数字矩阵可以提供丰富的图像显示模式。传统的模拟矩阵只能进行最简单的1:1的图像输出；而数字矩阵在此基础上还可以实现N1(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1N(一个输入图像同时在多个输出端显示)的显示方式，甚至是画中画等高级功能。三、 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；而采用模拟矩阵方案，则出故障的概率就会大大增加。四、 潜力：发展空间巨大模拟矩阵控制系统目前已经非常成熟，其产品的结构和功能在近几年，甚至是十几年内，都没有发生质的变化，可挖掘的潜力已经十分有限。而数字矩阵则完全不同，目前数字技术的发展可以用日新月异来形容。首先，随着硬件性能的提高，在高速总线方面：66M的PCI总线已经很成熟和普及，比如PCIE或其它的高速串行总线在不断的提出；在芯片技术上：已经出现了600M、720M甚至是1GHz的高性能DSP。可以说，得益于硬件平台性能的不断提高，数字矩阵的功能也将不断的提升。与此同时，软件的进步同样不可忽略，不断有新的图像压缩、处理算法提出，图像压缩效率不断提高，也不断有更复杂、更智能的图像处理算法得到应用，比如智能的移动检测、智能识别技术（人脸识别、指纹识别、车牌识别、签名识别）。这些更高层次的图像处理技术，利用目前的硬件平台，已经可以应用到我们的数字视频系统中。第三节 典型数字视频矩阵方案目前，矩阵市场上已经出现了带有多路视频输出和解码功能的矩阵卡，这种矩阵卡在原有的硬件解码卡的基础之上，同时实现了一卡多路的视频输出。由于采用了全新的高性能DSP，并配合目前已经得到普遍应用的2.2版本PCI总线，我们已经可以利用现有的硬件平台组建一个小型的数字视频矩阵系统。那么，下面就介绍一下实现数字视频矩阵的两个典型方案：用矩阵卡和DVR板卡组建视频矩阵、实时录像系统：在该系统中，由音视频压缩卡完成图像压缩功能，与PC机构成DVR系统，这和目前市场上主流的PCDVR完全相同。此外，在系统中增加矩阵卡，并由音视频压缩卡把数字视频数据通过PCI总线发送到矩阵卡，由矩阵卡实现视频的输出，这就构成了一个中、小型的数字视频矩阵。用矩阵卡组建网络矩阵：在该方案里，通过网络监控中心主机来调度多块解码卡，将从网络远端接收的图像数据切换到各个解码卡进行解码，最后由解码卡实现视频输出。第四章 以数字硬盘录象机为核心的矩阵系统第一节 基于微机平台的数字视频监控(DVR) 一、 DVR系统概念安防工程商采用矩阵作为监控系统核心，主要是为了降低成本，使用较少的资源来实现大规模监控。但是在小规模，尤其是100路以下的监控系统中通过DVR对外接矩阵和内置式矩阵卡实施控制，节省大量器材成本和施工量的同时也具有DVR所有的功能，并为监控系统的网络化预留了接口。DVR是近几年迅速发展的第二代监控系统,采用微机和Windows平台,在计算机中安装视频压缩卡和相应的DVR软件,不同型号视频卡可连接1/2/4路视频,支持实时视频和音频,以32*16矩阵监控系统为例，内置式矩阵卡价格不到外置矩阵的1/2，因此低成本是采用DVR和视频矩阵合而为一作为数字矩阵的一大特点。DVR系统特点:A视频,音频信号的采集,存储主要为数字形式,质量较高 B. 结构简单、系统功能较为强大、完善，运行稳定、易维护 C. 与信息系统可以交换数据 D. 应用的灵活性较好、成本优势明显 二、 矩阵切换卡功能及应用矩阵切换卡采用标准的PCI插槽结构设计，可以直接安装在DVR机箱主板PCI插槽上，由配套的软件包完成视频的切换、编程工作，直接由DVR主机来控制电视墙，可以方便的扩容组建32*32、48*48、64*64的更大规模的DVR数字矩阵系统，而不需要再另外购买外置的独立矩阵。由于只是简单利用DVR主机的主板结构安装、取电，并不占用系统的资源，对DVR系统运行的稳定性也不会产生影响。以DVR作为整个系统的核心，用户对视频源的切换和间隔时间都是通过DVR进行设置和管理，在DVR显示器上切换的同时也可将画面输出到外接监视器或电视墙，以适应用户要求和使用习惯。内置矩阵卡连接方式：构建这样一个以DVR为核心的监控系统首要解决的问题是如何管理大量视频通道并使之与DVR的录象、报警机制相结合，使用户充分享受到数字化带来的便利而不是对设备的不知所措。三、 基本通道的建立、工作规则和实现功能对所有视频和音频源的管理建立在内置矩阵卡与DVR通道的物理连接上。从连接方式来看最可能的是三种情况：l 内置矩阵卡输出端连接到DVR的输入端l 内置矩阵卡输出端连接到监视器l 前端视频和音频源直接连接到DVR的输入端用户所要做的就是选择：l 内置矩阵卡的输出端到DVR的输入端的实际连接顺序，比如内置矩阵卡的1#输出通道到DVR的1#输入通道，以此类推l 内置矩阵卡的第n号输出端直接到监视器l 前端视频和音频源连接到第X个通道上设置完以上输出/输入端口的对应关系，可以说矩阵在该系统中被透明化处理，用户感觉不到矩阵的存在。系统界面上用户看到的都是实际设备的名称，比如正门快球1、大厅摄像1等；同时摄像、监视、切换、录象查询等操作都是针对具体设备，使用便捷。为了用户充分享受到数字化操作带来的便利，需要为矩阵控制制定简明有效的管理策略，这样才真正实现了DVR的原有功能与矩阵切换功能之间的和谐工作。首先用户在管理工具中完成通道定义固定通道： 摄像头/监听头直接接入DVR主机的视频/音频输入通道（图一中的固定通道）；矩阵输入通道： 摄像头/监听头直接接入矩阵的视频/音频输入通道（图一中的矩阵输入通道）；主机矩阵通道： 矩阵输出接入DVR主机的视频/音频输入通道，同时接受主机的全面控制（图一中的主机控制矩阵通道）；外部设备矩阵通道： 矩阵输出接入外部设备视频/音频输入通道，同时接受主机全面控制（图一中的主机控制外部设备通道）；网络矩阵通道： 矩阵输出接入DVR主机的视频/音频输入通道，同时接受网络主机的全面控制（图一中的网络端控制矩阵通道）；切换序列逻辑通道： 将多个矩阵输入通道定义为一个切换序列组，称其为一个切换序列逻辑通道（数量不限）。使用时和一个矩阵输入通道同等对待。 用户在管理工具中完成通道定义后，所有操作均以视频设备为对象，矩阵在系统中被透明化处理，用户不用关心设备的具体物理位置。通道的工作规则：（如下图）l 固定通道不能被切换l 正在录象和报警的通道不能被切换l 矩阵视频输入通道进行切换时，其绑定的矩阵音乐频输入通道同步切换到相应的矩阵音乐频输入通道上l 主机对网络矩阵通道只有监视的权利l 网络主机对主机矩阵通道没有任何的权利l 切换序列逻辑通道中的物理视频通道被录象或移动报警时立即停止切换动作；解除录象或移动报警后立即恢复切换动作用户只需通过对一些基本通道的控制来完成对矩阵的管理。l 直接对矩阵输入通道进行切换操作（音视频同步切换）l 利用空余切换通道资源能实现矩阵输入通道图象预览功能l 报警输入可联动通道切换、录象、报警输出和云台定位功能l 可随意控制切换序列逻辑通道中各个视频通道切换的时间间隔l 网络监视监听功能、网络切换矩阵通道功能、远端控制云台功能、图象抓拍和处理功能l 随时提示矩阵通道切换者和正在使用的用户名称l 主机矩阵通道和网络矩阵通道互不影响，不会给使用者带来概念上的混淆，符合传统矩阵的使用习惯l 主机端可以对电视墙等外部设备的直接控制，外部设备也可实现定时切换序列四、 模拟、数字系统架构和价格差异的体现无论如何一套系统的成本取决于架构。那么基于上面所阐述的架构我们就一套128路进需要16路出的系统进行一个对比。方案一：纯数字矩阵架构与模拟矩阵架构的对比数字CCTV系统模拟CCTV系统设备数量价格设备数量价格DMS矩阵模块（2路数字矩阵模块）820000128进16出模拟矩阵135000视频分配器16路进32路出8116689328.00多余线材以及其他配件1282000左右主控键盘11500画面分割器*4006400（非必须）音频模块16路音频模块*80012800（非必须）硬盘录像机16路876000硬盘录像机876000总计760002000096000（4782867028）76000123828143028相比节省22.432.8，节省资金2782847028元上述方案一中清晰的写出了两套架构之间的成本比相差有22.432.8之多，这对于利润日益薄弱的现在，以及竞争日趋恶劣的市场中，能够在原本至少需要12万多的硬件成本中一下子节省了3万多元，这是何其令人惊讶。但是在方案一中的纯数字矩阵架构有一数字架构的缺陷，就是由于PCI总线的限制，各个数字矩阵只能最大路数为24路进，这样在需要各个视频需要相互切换则不能够实现。基于这种情况，我们在实际使用中发现若有工地的摄像点数在64路以下，使用方案一中的架构是最为合适的。那么基于上述情况，在05年里我们推出了网络矩阵架构，该种架构适合于中大型系统。网络矩阵：顾名思义是通过网络进行一系列的解码，然后进行输出。方案二：纯网络矩阵与模拟矩阵架构的对比数字CCTV系统模拟CCTV系统设备数量价格设备数量价格网络矩阵8路输出226000128进16出模拟矩阵135000视频分配器16路进32路出8116689328.00多余线材以及其他配件1282000左右主控键盘11500画面分割器*4006400（非必须）音频模块16路音频模块*80012800（非必须）硬盘录像机16路8876000硬盘录像机876000总计7600026000102000（4782867028）76000123828143028相比节省17.628.6，节省资金2182841028元上述纯网络矩阵的解决方案中，在节约成本方面能够节省17.628.6%，节省接近21828元左右。在上述硬盘录像机网络矩阵结合的方案中涉及的网络带宽和由于是基于PCI2.0的基础上，所以在总频宽上出现了负载过高的情况。那么在实际应用中我们发现，在输出最大数不超过8路的架构是最合适的。那么基于这种情况，我们在实际工作中发现，往往中型或大型的架构中，起到真正需要调用作用的是当中的大电视墙，而平常小的电视墙的功能只是做日常监看作用，而主监视器则是在发现了异常情况时进行的调用作用。那么我们基于这种情况，推出了一个复合方案数字矩阵网络矩阵的架构。方案三：复合方案，数字矩阵网络矩阵（推荐方案）方案三是我们在实际工作当中通过多次摸索和总结所得出的结果，也是我们数字体系中应用最多的一种。该种方法在多个场合得到了验证：如下面的在江西某市的道路监控系统：就是在其当中两个大的电视墙和旁边6个监视器的架构。还有在南京的某小区工程中的项目：左右各6个小监视器，当中为4个大的监视器在上海的某大型高科技园区的监控点上海市某大型监控点（一）上海市某大型监控点（二）在以上各地的体系都是当中一个大的主要监控点，而旁边的小监视器按照一定的程序进行切换等动作而成的。而该类体系的成本如下表：数字CCTV系统模拟CCTV系统设备数量价格设备数量价格网络矩阵4路输出19000128进16出模拟矩阵135000视频分配器16路进32路出8116689328.00数字矩阵模块（2路数字矩阵模块）615000多余线材以及其他配件1282000左右主控键盘11500画面分割器*4006400（非必须）音频模块16路音频模块*80012800（非必须）硬盘录像机24路576000硬盘录像机876000硬盘录像机8路1硬盘录像机876000总计7600024000100000（4782867028）76000123828143028相比节省19.230.0，节省资金2382843028元那么以上方案三是目前为止应用的最多也是最稳定的架构。这套架构能节约达到19.230.0%的成本，在原本一套需要12左右的项目中能够节省接近25000元。而且由于模拟矩阵有路数越大特别是输出路数越大，价格越昂贵的特点，在大型特别是超大型系统中则更是能够体现价格上的优势。那么这个能够使企业在成本领先策略上优越于其他工程商（另一方面这也是技术的发展趋势），不仅如此而且在功能上更是能够完成一些模拟体系所不能完成的功能。那么下面就将主要阐述数字架构的功能差异。功能数字矩阵当然不仅仅是上面所说的减少工程环节、节约工程造价，更重要的是数字化的系统可以让功能性需求越来越人性化、越来越辅助监视人员的工作，如下面的功能：*报警联动电视墙众所周知，在小区、工厂以及其他场合，都需要周界联动，由于安防体系的被监控对象是保安也就是人，那么既然是保安也就是人的意志和意识都可能模糊或者失误的时候，这种情况特别是在夜晚2、3点钟时，更是案件多发时刻，往往犯罪分子会乘着夜色和监控人员的意识薄弱的空子，进行一些危害人员财产甚至生命的动作，而此时若在这个环节中进行一些功能性的联动：如当周界报警器被动触发时，首先联动报警录像以及报警灯或者警铃提醒，此时将在此周界附件的快球直接通过“报警联动预制位”先转动到预先设置好的预制点。在转到预制位的同时，并且最后再将报警信号直接上传电视墙切换到预先设置好的监视器上，使监控人员能够在第一时间观察现场情况确认是否是犯罪分子入侵。那么这样就很好的做到了技防结合人防。使安防体系更加卓有成效。 *电子地图联动电视墙凡是一套体系均能够使用一张或者多张电子地图直观的显示所在区域所有的点位以及报警点（注：目前只能使用我们所配置的报警模块）。那么为了使操作更为便捷，那么我们的数字架构能够做到点击电子地图上的摄像机就能够将视频直接输出到设置好的监视器上。*电视墙回放录像资料在以往很多时候，一旦发生案件时，则需要许多人一起研究案件，那么因为之前都只能在VGA显示器下播放，许多人围着一个显示器进行分析，那么这一问题可以使用电视墙回放录像资料进行解决。以上三个例子，只是在数字系统中首先发现的功能，由于基于windows平台和多媒体架构，相信越来越多的功能都能够被发现，而这些功能都是在模拟矩阵不能解决或者需要额外付出代价的基础上才能实现的。第二节 可能遇到的主要问题以及解决措施一、 数字矩阵会不会不稳定？有些客户也许会担心道数字矩阵的稳定性不如传统的矩阵，相对上来说的确是这样的，因为数字矩阵是基于IBM兼容机上模块化功能累加。在某种意义上来说稳定性可能不如传统矩阵，但根据我们多年的DVR经验，让系统长时间稳定的运行，重要在于环境控制。 根据实际情况分析录像系统（包括嵌入式DVR和PC式DVR）最不稳定的因素的在于硬盘和电源。那么这两者其中硬盘又受限于电源和温度，一般只要温度控制得当和合适功率的电源那么该系统的稳定就有保证。（注：经MAXTOR公司的专用硬盘航嘉电源出具的数据表明其产品在60摄氏度以下均可以保证稳定运行5万小时），并且在单个模块都使用小型化（如16路进4路出等）那么在一个较大的系统中则不会因为某一个主机而影响其他主机。还言之采用专用监控用硬盘为存储介质和专用硬盘航嘉电源的数字矩阵的稳定性能够得到有效的保证。二、 数字矩阵的清晰度高不高？很多客户都在询问数字矩阵的图像由于是经过了模转数的过程，那么清晰度势必有所损耗。是的，损耗是肯定存在的，就算是经过普通的视频分割器或者其他设备也会存在损耗，只是在清晰度方面是否满足相关政府标准和客户的验收标准。由于我们数字矩阵的输出是D1（704576）格式，而且在数字矩阵端并未将视频信号进行压缩，通俗的讲而是直接通过PCI总线将视频信号进行了分配，那么直接输出到了电视墙的清晰度就能达到D1格式。在实际检测中所得的电视线为360线左右，这就意味着完全满足了320线的行业的标准。但是受限于网络端的实际情况，在网络一般推荐CIF（352288）解码，所以在解码后的图像画质不能达到D1(704576)的画质。为了达到图像的实事性和及时性，牺牲一定的画质再所难免，因为硬盘录像系统主要在于事后取证，在一般情况下录像的清晰度要比监看的清晰度要求更高，在保证录像的清晰度的情况下，电视墙的输出能够达到比录像的清晰度稍高的效果即可（一般电视线数为270300线之间）。三、 数字矩阵过多时会不会带来操作烦琐？操作性也是客户所担心的问题之一，关于这个问题完全不必担心，因为我们针对这个问题开发出了网络矩阵键盘，而网络矩阵键盘使用了多发单收的功能，也就是说将每台数字矩阵进行编号（如解码器的编号），然后在数字矩阵键盘使用485信号将所有数字矩阵进行并联，在操作时，若想操作那个点只需输入“主机数字切换按钮”即可。关于这个问题在下面的附带方案中也有提及。第三节 实际案例举例一、 系统概况：现场总共有72路摄像机，一期首先上48路摄像机，整套系统的电视墙由12个15英寸的监视器和4个21英寸监视器组成，在系统中端由两台24路进6路出的DMS(数字矩阵)和一台32路解码的DNS（网络矩阵）组成，正常状态下，左右两台DMS分别将自身的图像输出到6个监视器上，该监视器做为主要监视点，固定单画面、切换单画面和4画面组合而成，在中间的AD四个大监视器上由32路解码的DNS通过网络实现将48个图像统一管理，选择需要的图像输出到监视器上。其中控制设备为鼠标键盘和数字矩阵控制键盘组成，其中普通鼠标键盘主要负责DNS的电视墙组合输出和平常异常情况查看录像的作用，而数字矩阵控制键盘主要功能是控制视频输出和控制云台快球。其中VGA监视器由一个KVM连接所有的主机然后进行手动切换显示。二、 系统拓扑图：三、 实际图像左右各6个小监视器，当中为4个大的