嵌入式視頻矩陣隨網絡化發(fā)展應運而生

　　一、概述

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

　　網絡化時代的監(jiān)控中心，只需要一根網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)構架，網絡化變革已經成為傳統(tǒng)矩陣廠家不得不應對的挑戰(zhàn)。

　　二．矩陣技術發(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重浪費，而且在實際現場施工時也會十分復雜和繁瑣。由于模擬矩陣只是簡單地采用搭橋的方式實現視頻信號的切換，因此要對視頻信號進行統(tǒng)一的網絡管理是不可能的。在數字化、網絡化日益普及的今天，傳統(tǒng)模擬矩陣在數字視頻信號的傳輸、解碼、切換、控制等功能支持上顯得越發(fā)捉襟見肘。

　　隨著網絡視頻監(jiān)控技術首先發(fā)展起來的是數字視頻矩陣技術。數字視頻矩 
陣通過網絡接收前端的視頻源，利用圖像解碼卡實現對網絡視頻信號的D/A轉換，再通過一套矩陣軟件實現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、擴展性以及防網絡病毒攻擊等方面還存在很多不足之處。

　　還有一種數字視頻矩陣技術，采用“虛擬矩陣＋多個嵌入式解碼器”組合實現。在解碼側采用多個單路嵌入式解碼器，分別對應前端若干個網絡視頻源，通過服務器上運行的“虛擬矩陣”軟件，實現對前端視頻源的調度和控制。嵌入式解碼器的應用，提高了解碼側的可靠性，但是由于該系統(tǒng)是由多個網絡視頻解碼器組合而成，給系統(tǒng)的管理帶來了復雜性，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。

　　網絡化監(jiān)控的發(fā)展，需要一套真正面向網絡化應用的矩陣解決方案，在這種情況下，嵌入式網絡視頻矩陣應運而生。

　　嵌入式網絡視頻矩陣充分考慮到了網絡視頻監(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。通過一個以太網口，網絡視頻矩陣可以接收和傳輸上千路視頻、音頻和控制信號，并實現多路視頻信號同時解碼和分組切換。網絡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、防網絡病毒攻擊的能力大大提高，也降低了維護成本。網絡視頻矩陣采用模塊化的結構設計，電源、背板、控制模塊、解碼模塊分別由不同的模塊實現，這種設計不但提高了系統(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，就可以實現解碼端口的擴容。

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

　　三、嵌入式網絡視頻矩陣組網及應用

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

　　網絡視頻矩陣將攝像頭產生的模擬圖像信息進行壓縮、編碼處理后，通過網絡口送入局域網或廣域網進行遠程傳輸。

　　在監(jiān)控中心，網絡視頻矩陣通過以太網口，接收源網絡視頻矩陣的數字視頻碼流，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。網絡視頻矩陣可以實現從2048路網絡視頻源中任意選擇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)控服務器上運行的客戶端視頻管理軟件，可以對多個網絡視頻矩陣進行用戶管理、設備管理及圖像調度，也可以通過網絡鍵盤實現圖像切換、輪訓以及對前端攝像頭的控制。

　　該產品滿足了網絡化時代對分布監(jiān)控、遠程訪問、集中管理的要求，實現了與模擬監(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)、學校、銀行、機場、地鐵、智能小區(qū)等各個領域的監(jiān)控。

　　嵌入式網絡視頻矩陣支持MJPEG視頻格式和MPEG4視頻格式的解碼輸出。如果采用MPEG4編解碼標準，前端視頻服務器每路圖像大小為352*288，其對應的碼率在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，網絡視頻矩陣配備的100M網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絡視頻矩陣的需求。

　　通過網絡視頻矩陣進行網絡監(jiān)控的時候，每路視頻的時延主要存在三個方面：前端網絡視頻服務器編碼帶來的時延，網絡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，為了減少網絡傳輸帶來的時延，視頻矩陣必須以實時的方式進行網絡接收、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、嵌入式網絡視頻矩陣的系統(tǒng)優(yōu)勢

　　大路數嵌入式網絡視頻矩陣的設計具備了如下的特性：

　　1、超大容量

　　通過增加相關的功能子板，產品將具備更大容量。以卓揚科技VE2016網絡視頻矩陣為例，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

　　產品可以根據用戶的需要隨時方便的增加解碼路數和減少解碼路數。當用戶需要增加解碼路數的時候，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，也只需要從當前系統(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)的模塊化設計，結構的模塊化設計，使產品易于調試，生產及維護，從而使產品具有更高的穩(wěn)定性。這一點，電信業(yè)產品的高穩(wěn)定性運行已經可以證明這樣的設計思想將帶來更高的穩(wěn)定性。

　　4、便于維護

　　在這樣設計思想下，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，這為設備維護、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，我們只要設計出不同功能的子板就可以擴展產品的功能。如卓揚科技的VE2016網絡視頻矩陣，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絡視頻服務器。

　　6、完善的管理手段

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

　　正是因為網絡視頻矩陣具有了以上的諸多優(yōu)勢，使得在科學技術日新月異的今天，先進的網絡化技術能夠充分地應用到視頻監(jiān)控行業(yè)中。新技術的廣泛應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、嵌入式的網絡視頻矩陣必將大行其道。