浅谈安防行业数字矩阵的发展现状及趋势

【中国数字视听网讯】矩阵是视频监控系统的核心组成部分，其最基本的功能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输出。矩阵的出现，是因为视频监控系统的规模逐渐扩大，视频源逐渐增多，一对一的显示已不可能，解决大量视频图像的显示、切换调看和分配共享就必须使用矩阵。矩阵的应用在我国视频监控系统中的应用已有上十年的历史，随着科学技术的不断更新以及市场需求的不断发展，矩阵也在不断的变革和完善。

矩阵的发展经历了几个阶段。90年代前期，矩阵逐渐应用在国内的视频监控系统中，此时的矩阵均为模拟矩阵，且基本上都是国外进口。当时的矩阵系统都是整套引进，只是国内的厂商能够针对整套监控系统做客户端的软件开发，实现工作站/服务器和普通PC机对视频图像的切换调看以及控制等。此时矩阵的应用相对简单，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的模块化结构、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。 

90年代后期，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，在容量、联网性以及功能的扩展上有了很大的提高。 

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，产生了经多次矩阵切换后视频质量降低，传输路径本身有链损导致图像传输质量下降，涉及多级调用时图像不清晰等问题，模拟矩阵已经不是很适合未来系统的要求，数字矩阵的研发开始进入制造商的计划。 　

与模拟矩阵不同，数字矩阵主要由视频编码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数据包交换方式进行。而功能上，也增加了扩容能力、配置的灵活性以及分布式工作等进步。显然，行业对传统模拟矩阵的诸多问题已有针对性地进行解决。

相较于模仿矩阵，数字矩阵有着明显优势，被赋予更多功用：在传统的模仿矩阵 DVR计划中，矩阵和DVR各自为营，需求分别操控，而选用数字矩阵，通过一个操控渠道即可完成对切换矩阵和DVR的一起操控，操作界面可由二次开发商在Windows或Linux下自在开发，数字矩阵显得更为灵敏便利；在数字矩阵中，根据对图画的数字处置：可以在完成视频信号叠加器切换的一起，对图画进行很多处置，比如叠加字符、叠加图画，区域遮盖等，从这些方面可以看出数字矩阵的功能强大；最后是体系安稳性，数字矩阵 DVR的计划，体系集成度高、功耗低，安稳性高。

网络的应用使世界成了“地球村”，在安防领域来说，网络使远程监控成为可能。模拟矩阵因基带模拟信号传输主要依赖同轴电缆，其传输距离短，对诸如平安城市、港口等大型行业应用就显得心有余而力不足。数字矩阵通过网络级联各监控中心，实现多级权限控制管理。矩阵网络级联系统由中心矩阵和多台节点矩阵组成，每台矩阵均具备独立的IP地址，通过以太网端口进行数据交换。节点矩阵将本地视频上传到中心矩阵，并且中心矩阵可以对所有节点矩阵的摄像机进行图像切换和控制。诸如平安城市类的大型项目，矩阵的联网可实现远程监控，跨区域调用。　

手握这些应用优势，数字矩阵却未能一举夺下监控矩阵应用市场，数字技术硬伤成为最大阻碍。在应用中，数字矩阵不能保证音视频传输的实时性，因为它取决于前端摄像机和终端处理设备的编解码速度以及IP交换网络的传输效率，网络信号对于视频的还原程度影响严重。许多网络化的传输由于没有专用网络导致丢包等现象十分普遍。此外，由于现在的前端摄像机还以防震为主，而且在压缩编码的共存上还有不少的问题，成本高，数字系统难以独立支撑大面积监控的问题依然存在，这些问题都给数字矩阵的应用带来了不少羁绊。

在数字大潮的趋势下，传统的模拟矩阵已经很难再明显地扩大自身的发挥空间。尽管数字矩阵在使用中还存在着诸多不足，但从整体趋势来分析的话，数字技术的主流化只是时间问题，这些瑕疵已无法改变数字矩阵的主流应用趋势。其中，传输稳定性与兼容性问题是数字矩阵目前亟需解决的两大硬伤。

在未来的应用中，由于前端摄像机的不断进步，以及大家对高清追求的不断提升，乃至平安城市或者平安社区之类的大规模管理，无论是在清晰度还是在传输距离上的高要求都将一齐涌向数字矩阵，这对数字矩阵的应用适应力无疑是一个极大的考验。如果丢包或者传输介质上的限制无法尽快解决的话，那么恐怕没有用户会将自己的高质画面或者远距离传输数据冒着“毁于一旦”的风险来放到数字矩阵上。

再者就是兼容性的问题。在未来的应用中，融合这个概念将会充分的深入到安防系统的各个角落。从不同区域的空间融合，到不同设备的统一管理，融合早已经成为未来安防发展的重要趋势。但从目前的实际应用来看，在面对系统中模拟、网络或者数字不同类型的监控摄像机时，数字矩阵在驾驭起来在很多时候还是很有难度的，而这也需要监控矩阵的软硬件设备能够在日后不断完善的过程中予以弥补。

模拟矩阵的输入输出信号单一，仅为CVBS标准接口，因此不存在兼容性问题。而高清数字矩阵常会包含VGA/DVI/SDI/YPbPr等多种信号接口，容易出现各种信号的兼容性问题。混合矩阵对接入的信号要做模式的识别，分辨率转换等，然后把信息解码出来。如果做得不好的话就只能识别有限的几种高清格式。此外对于网络信号，数据编码的格式更是多种多样，也比较容易出现兼容性问题。

而由于每个厂家的产品不同，多个厂家的设备的切换协议也不同，不能采用统一的控制协议来控制。目前矩阵产品众多，控制协议的互不统一，真正意义上能够完整兼容对方产品的相对比较少，项目中实际应用也会发现与国外知名品牌产品完全兼容对接比较薄弱。各大矩阵厂家一致认为业内要制定一致的协议格式，主要体现在视频编解码技术的标准、联网的信令和接口之间的标准化、业务应用和管理之间的接口标准化等各个层面，在整个产业中，则体现在不同厂家对于不同层次之间接口的标准化。尤其是网络视频信号编码格式，各个厂商如遵循统一的协议，不同厂家的产品才有可能较好地兼容，实现互联互通。

矩阵发展到今天，除了基本的视频切换、图像巡检等功能外，现在的矩阵或还会具备平台功能，如视频处理，视频检索，智能分析等。随着平安城市、智慧城市概念以及物联网技术的发展，使得视频监控系统越来越多地向智能化应用发展，用户的需求也由早期的仅需要机器设备切换清晰可用的视频信号发展到了现今需要机器设备在原始视频信号的基础上提供更多的上层应用；面对越来越海量的设备和信息，用户越来越多地需要通过智能化应用，由机器代替人力协助处理信息，人工智能可以对信息进行识别、统计、归纳、挖掘等处理，辅助使用者进行决策，摆脱过去诸如人工视频巡检、监看、设备维护等种种繁重的劳动。由此，矩阵也从早期的只提供原始视频信号以及交换功能向提供更多的上层应用转变，在提供视频信号交换传输的基础上加载更多应用需求，从而促使矩阵向平台化发展。

在当下正热的平安城市建设中，网络化、数字化、高清化的趋势愈发明显，数字矩阵市场也迎来了新一轮的“走俏”。相关资料显示，近两年，高清数字矩阵的需求量一直保持增速，总体需求量达到了整个矩阵市场的15%，更有相关机构预测，今年的视频矩阵市场规模将达到十余亿元。而在各个安防项目的细分市场，不仅对矩阵提出了高清数字化的需求，更要求其针对各个细分领域做出相关功能的定制化产品。数字矩阵必须克服数字技术应用中的弊端，才能实现数字监控的快速普及，全面拿下矩阵监控应用市场。

（编辑：石头）