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高清视频矩阵的未来发展趋势与分类应用

2020-04-01 03:33
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  视频矩阵经过近三十年的发展,经历了不同的发展阶段。首先是单机模拟时代,单机模拟矩阵分为输入、输出和控制三组模块,通过电开关实现视频从输入通道到输出通道切换。矩阵应用相对简单,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。到上世纪后期,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。模拟矩阵的工作原理没有改变,但是在容量、联网性以及功能的扩展上有了很大提高。

  2000年后随着数字视频压缩技术的发展,数字化产品逐渐大量进入监控系统,网络虚拟矩阵的全数字化矩阵的出现。以视频压缩模块代替模拟矩阵中的视频输入模块,以视频解压缩模块代替模拟矩阵中的视频输出模块,以网络视频服务器代替模拟矩阵主机,以基于TCP/IP协议的 IP网代替模拟总线,以数字高速处理芯片代替模拟电开关,运用高速处理芯片的运算完成视频从输入到输出的切换,大量用于数字网络监控系统中。

  近几年高清视频监控系统得到了快速发展,形成了720P、1080P为主的数字网络高清摄像机产品线,而这类产品对网络矩阵的切换提出了更高的要求,如高清数字解码能力,高清解码HDMI输出接口能力,多画面分割切换能力及其他拓展功能等等。从2010年开始,随着诸多厂商加大对HD-SDI研发、宣传、推广力度,HD-SDI凭借着高清化、无延迟、同模拟监控系统一样的布线方式等众多优势逐渐为市场广大工程商、用户所熟知,而HD-SDI高清数字矩阵作为HD-SDI高清视频监控系统的核心也进入了大众视野。

  视频监控系统发展经历了从模拟到数字的不同时期,其视频清晰度也随着技术的日益成熟不断提高。模拟摄像机的水平分辨率从 380线万。在网络摄像机(IP Camera)则一般认为720P以上即可称为高清摄像机,而HD-SDI技术应用于视频监控领域,使得HD-SDI数字化摄像机与网络摄像机一样具有 720P、1080P的高清晰度。高清数字摄像机在高清视频监控领域正扮演着越来越重要的角色。而作为数字高清监控系统控制的核心矩阵也是众多厂家研发制造的首选。

  网络数字矩阵在接口上抛弃了大量的模拟视频输入线缆,在核心技术上改用以太网包交换来代替模拟电路交换,所以在容量上,易用性,可扩展性上都有了质的提高。网络数字视频矩阵支持多种输入信号,如D1、720P、1080P等,并兼容市面主流厂家的编码设备、各类网络摄像机产品。HD-SDI矩阵使用高带宽工业总线作为交换总线,具备热拔插扩展能力;总线带宽是将是HD-SDI矩阵系统容量的唯一限制因素。普通工业总线 PCIE、RapidIO等常见交换能力都达到40Gbps以上,可见HD-SDI矩阵系统容量几乎是没有上限的。接入时只需将所接入的信号转成系统可识别的交换信号,就可认为系统是可以接入任何信号的,也可以任意级联。HD-SDI视频信号在多次传输和处理过程中,图像质量并不会因此而降低。笔者将从下面简单介绍两中高清矩阵系统的优势。

  曾经一度网络监控产品开始横扫视频监控市场时,许多传统的工程商、用户甚至连有些厂商都一致认为模拟矩阵在高清网络化的趋势下,将逐步淡出安防市场。然而随着HD-SDI的概念引入到视频监控系统中,部分厂商陆续推出HD-SDI摄像机产品,这犹如给矩阵市场带来了一剂强心针。从2010年开始,随着许多厂商加大对HD-SDI研发、宣传、推广力度,HD-SDI凭借着高清化的趋势逐渐为市场广大工程商、用户所熟知。笔者从以下几方面来探讨HD-SDI视频矩阵的技术功能特点。

  首先HD-SDI矩阵系统均采用工业级ARM嵌入式控制系统,HD-SDI 串行数字信号码率支持到1.5Gbps,符合SMPTE和ITU标准,支持高清1.5Gbps 码率下,HD-TV 1080P/25Hz 、1080P/30Hz视频信号切换,并且向下兼容标清信号143Mbps、177Mbps、270Mbps、360Mbps、540Mbps 等不同码率的标清SDI串行数字视频信号,和 DVB-ASI 信号的传输切换。单机的输入输出能力,目前主流厂商的产品做得128×128的切换模式,并能实现多级级联控制。

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