嵌入式視頻矩陣隨網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展應(yīng)運而生

　　一、概述

　　隨著視頻監(jiān)控的數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化時代的到來，越來越多的模擬監(jiān)控系統(tǒng)被數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)所取代，同時監(jiān)控點的數(shù)量越來越多并且越來越密。這不僅要求在監(jiān)控前端部署網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，而且要求在大型視頻監(jiān)控中心或指揮中心部署網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣，以滿足網(wǎng)絡(luò)視頻圖像解碼上監(jiān)視器、電視墻的目的。

　　網(wǎng)絡(luò)化時代的監(jiān)控中心，只需要一根網(wǎng)線或者光線便能傳輸上千路視頻、音頻和控制信號，這將徹底顛覆傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控的系統(tǒng)構(gòu)架，網(wǎng)絡(luò)化變革已經(jīng)成為傳統(tǒng)矩陣廠家不得不應(yīng)對的挑戰(zhàn)。

　　二．矩陣技術(shù)發(fā)展歷程

　　傳統(tǒng)的模擬矩陣由于視頻傳輸采用模擬信號，所以每一路視頻信號需要一路同軸電纜接入。相應(yīng)的控制信號也需要單獨的控制線來傳輸。這勢必造成在傳輸線纜方面對資源的嚴(yán)重浪費，而且在實際現(xiàn)場施工時也會十分復(fù)雜和繁瑣。由于模擬矩陣只是簡單地采用搭橋的方式實現(xiàn)視頻信號的切換，因此要對視頻信號進行統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理是不可能的。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化日益普及的今天，傳統(tǒng)模擬矩陣在數(shù)字視頻信號的傳輸、解碼、切換、控制等功能支持上顯得越發(fā)捉襟見肘。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)首先發(fā)展起來的是數(shù)字視頻矩陣技術(shù)。數(shù)字視頻矩 
陣通過網(wǎng)絡(luò)接收前端的視頻源，利用圖像解碼卡實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)視頻信號的D/A轉(zhuǎn)換，再通過一套矩陣軟件實現(xiàn)對多路前端視頻信號的任意切換、控制、上電視墻上顯示。但是由于數(shù)字視頻矩陣運行在WINDOWS操作系統(tǒng)之上，對于操作系統(tǒng)的依賴型很大，所以在安全性、穩(wěn)定性、擴展性以及防網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊等方面還存在很多不足之處。

　　還有一種數(shù)字視頻矩陣技術(shù)，采用“虛擬矩陣＋多個嵌入式解碼器”組合實現(xiàn)。在解碼側(cè)采用多個單路嵌入式解碼器，分別對應(yīng)前端若干個網(wǎng)絡(luò)視頻源，通過服務(wù)器上運行的“虛擬矩陣”軟件，實現(xiàn)對前端視頻源的調(diào)度和控制。嵌入式解碼器的應(yīng)用，提高了解碼側(cè)的可靠性，但是由于該系統(tǒng)是由多個網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器組合而成，給系統(tǒng)的管理帶來了復(fù)雜性，而且由于控制軟件仍然運行在WINDOWS平臺上，無法解決操作系統(tǒng)在安全性、穩(wěn)定性等方面的固有問題。

　　網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的發(fā)展，需要一套真正面向網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的矩陣解決方案，在這種情況下，嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣應(yīng)運而生。

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣充分考慮到了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控環(huán)境下的傳輸、解碼、控制、管理等需求特點，提供了一體化的解決方案。通過一個以太網(wǎng)口，網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣可以接收和傳輸上千路視頻、音頻和控制信號，并實現(xiàn)多路視頻信號同時解碼和分組切換。網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣運行在嵌入式操作系統(tǒng)上，相比于WINDOWS操作系統(tǒng)，其可靠性、防網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊的能力大大提高，也降低了維護成本。網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，電源、背板、控制模塊、解碼模塊分別由不同的模塊實現(xiàn)，這種設(shè)計不但提高了系統(tǒng)運營的可靠性，而且在系統(tǒng)的擴容行方面也優(yōu)勢顯著。通過增加解碼卡，就可以實現(xiàn)解碼端口的擴容。

　　由以上比較我們可以看出，嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣在網(wǎng)絡(luò)視頻信號分組切換及上電視墻的應(yīng)用上具有較大的優(yōu)勢，代表了未來網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣的發(fā)展方向。

　　三、嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣組網(wǎng)及應(yīng)用

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣能夠通過自身的網(wǎng)絡(luò)接口從網(wǎng)絡(luò)上接收2048路數(shù)字視頻碼流（可能是MPEG4、H.264、MJPEG等等不同格式的碼流），將這些數(shù)字視頻碼流進行解碼，并且轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號，然后輸出給16臺甚至32臺監(jiān)視器，構(gòu)建一個2048×16或者2048×32的大容量網(wǎng)絡(luò)矩陣。

　　網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣將攝像頭產(chǎn)生的模擬圖像信息進行壓縮、編碼處理后，通過網(wǎng)絡(luò)口送入局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)進行遠程傳輸。

　　在監(jiān)控中心，網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣通過以太網(wǎng)口，接收源網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣的數(shù)字視頻碼流，并進行解碼，通過BNC接口將解碼后的圖像在監(jiān)視器或者電視墻上進行還原顯示，一臺解碼器可同時連接16臺甚至32臺監(jiān)視器。網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣可以實現(xiàn)從2048路網(wǎng)絡(luò)視頻源中任意選擇16路視頻源進行解碼顯示，并可以分組輪詢。

　　在監(jiān)控中心，通過監(jiān)控服務(wù)器上運行的客戶端視頻管理軟件，可以對多個網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣進行用戶管理、設(shè)備管理及圖像調(diào)度，也可以通過網(wǎng)絡(luò)鍵盤實現(xiàn)圖像切換、輪訓(xùn)以及對前端攝像頭的控制。

　　該產(chǎn)品滿足了網(wǎng)絡(luò)化時代對分布監(jiān)控、遠程訪問、集中管理的要求，實現(xiàn)了與模擬監(jiān)控終端的無縫融合，可以廣泛適用于公安、軍事、道路交通、大型企業(yè)、學(xué)校、銀行、機場、地鐵、智能小區(qū)等各個領(lǐng)域的監(jiān)控。

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣支持MJPEG視頻格式和MPEG4視頻格式的解碼輸出。如果采用MPEG4編解碼標(biāo)準(zhǔn)，前端視頻服務(wù)器每路圖像大小為352*288，其對應(yīng)的碼率在500Kbit/s到1Mbit/s之間，16路視頻解碼所需要的總帶寬也就8M/16M之間，網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣配備的100M網(wǎng)口是完全可以滿足的。目前監(jiān)控中心基本都配備了100M以上帶寬，完全能夠滿足大容量網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣的需求。

　　通過網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣進行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的時候，每路視頻的時延主要存在三個方面：前端網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器編碼帶來的時延，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來的時延和解碼帶來的時延。這對視頻矩陣的時延提出了更高的要求，為了減少網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來的時延，視頻矩陣必須以實時的方式進行網(wǎng)絡(luò)接收、處理，即使在進行切換時，也要保證視頻的實時性?；谇度胧较到y(tǒng)的軟件在實時性上面遠遠高于其它解決方案；同時，解碼也必須具備較高的實時性，根據(jù)大量的試驗表明，解碼時延不能超過1/3秒，人們在進行監(jiān)控觀察時不會覺得有明顯的延遲。

　　四、嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣的系統(tǒng)優(yōu)勢

　　大路數(shù)嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣的設(shè)計具備了如下的特性：

　　1、超大容量

　　通過增加相關(guān)的功能子板，產(chǎn)品將具備更大容量。以卓揚科技VE2016網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣為例，目前支持2048路輸入、16路解碼輸出，但是可以通過增加解碼顯示子板使系統(tǒng)具備20、24、28路甚至更高的解碼輸出容量。

　　2、平滑擴容

　　產(chǎn)品可以根據(jù)用戶的需要隨時方便的增加解碼路數(shù)和減少解碼路數(shù)。當(dāng)用戶需要增加解碼路數(shù)的時候，只需要多插入一塊解碼顯示子板就可以了； 
如果用戶需要減少顯示路數(shù)，也只需要從當(dāng)前系統(tǒng)中拔出一塊解碼顯示子板就可以了。

　　3、穩(wěn)定性高

　　系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計，使產(chǎn)品易于調(diào)試，生產(chǎn)及維護，從而使產(chǎn)品具有更高的穩(wěn)定性。這一點，電信業(yè)產(chǎn)品的高穩(wěn)定性運行已經(jīng)可以證明這樣的設(shè)計思想將帶來更高的穩(wěn)定性。

　　4、便于維護

　　在這樣設(shè)計思想下，一旦某一路發(fā)生故障，最多影響其所在的子板，而其它子板都能夠繼續(xù)照常工作，故障不具有無限波及性，錯誤被限制在一個很小的范圍內(nèi)，這為設(shè)備維護、檢修帶來了很大的便利。

　　5、擴展性強

　　由于功能都是在子板上完成，我們只要設(shè)計出不同功能的子板就可以擴展產(chǎn)品的功能。如卓揚科技的VE2016網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣，只要將其中的解碼顯示子板更換成視頻編碼子板，就變成了一款大容量嵌入式的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。

　　6、完善的管理手段

　　網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣支持電信級的SNMP網(wǎng)管協(xié)議以及RADIUS用戶認證協(xié)議，與前端的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器一起，可以納入統(tǒng)一網(wǎng)管和用戶認證系統(tǒng)中，給系統(tǒng)管理帶來的極大的便利。

　　正是因為網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣具有了以上的諸多優(yōu)勢，使得在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，先進的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)能夠充分地應(yīng)用到視頻監(jiān)控行業(yè)中。新技術(shù)的廣泛應(yīng)用必將帶來安防行業(yè)變革性的發(fā)展。有理由相信，在不久的明天，大容量、嵌入式的網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣必將大行其道。