嵌入式视频矩阵随网络化发展应运而生

　　一、概述

　　随着视频监控的数字化，网络化时代的到来，越来越多的模拟监控系统被数字网络监控系统所取代，同时监控点的数量越来越多并且越来越密。这不仅要求在监控前端部署网络视频服务器，而且要求在大型视频监控中心或指挥中心部署网络视频矩阵，以满足网络视频图像解码上监视器、电视墙的目的。

　　网络化时代的监控中心，只需要一根网线或者光线便能传输上千路视频、音频和控制信号，这将彻底颠覆传统的模拟视频监控的系统构架，网络化变革已经成为传统矩阵厂家不得不应对的挑战。

　　二．矩阵技术发展历程

　　传统的模拟矩阵由于视频传输采用模拟信号，所以每一路视频信号需要一路同轴电缆接入。相应的控制信号也需要单独的控制线来传输。这势必造成在传输线缆方面对资源的严重浪费，而且在实际现场施工时也会十分复杂和繁琐。由于模拟矩阵只是简单地采用搭桥的方式实现视频信号的切换，因此要对视频信号进行统一的网络管理是不可能的。在数字化、网络化日益普及的今天，传统模拟矩阵在数字视频信号的传输、解码、切换、控制等功能支持上显得越发捉襟见肘。

　　随着网络视频监控技术首先发展起来的是数字视频矩阵技术。数字视频矩 
阵通过网络接收前端的视频源，利用图像解码卡实现对网络视频信号的D/A转换，再通过一套矩阵软件实现对多路前端视频信号的任意切换、控制、上电视墙上显示。但是由于数字视频矩阵运行在WINDOWS操作系统之上，对于操作系统的依赖型很大，所以在安全性、稳定性、扩展性以及防网络病毒攻击等方面还存在很多不足之处。

　　还有一种数字视频矩阵技术，采用“虚拟矩阵＋多个嵌入式解码器”组合实现。在解码侧采用多个单路嵌入式解码器，分别对应前端若干个网络视频源，通过服务器上运行的“虚拟矩阵”软件，实现对前端视频源的调度和控制。嵌入式解码器的应用，提高了解码侧的可靠性，但是由于该系统是由多个网络视频解码器组合而成，给系统的管理带来了复杂性，而且由于控制软件仍然运行在WINDOWS平台上，无法解决操作系统在安全性、稳定性等方面的固有问题。

　　网络化监控的发展，需要一套真正面向网络化应用的矩阵解决方案，在这种情况下，嵌入式网络视频矩阵应运而生。

　　嵌入式网络视频矩阵充分考虑到了网络视频监控环境下的传输、解码、控制、管理等需求特点，提供了一体化的解决方案。通过一个以太网口，网络视频矩阵可以接收和传输上千路视频、音频和控制信号，并实现多路视频信号同时解码和分组切换。网络视频矩阵运行在嵌入式操作系统上，相比于WINDOWS操作系统，其可靠性、防网络病毒攻击的能力大大提高，也降低了维护成本。网络视频矩阵采用模块化的结构设计，电源、背板、控制模块、解码模块分别由不同的模块实现，这种设计不但提高了系统运营的可靠性，而且在系统的扩容行方面也优势显著。通过增加解码卡，就可以实现解码端口的扩容。

　　由以上比较我们可以看出，嵌入式网络视频矩阵在网络视频信号分组切换及上电视墙的应用上具有较大的优势，代表了未来网络视频矩阵的发展方向。

　　三、嵌入式网络视频矩阵组网及应用

　　嵌入式网络视频矩阵能够通过自身的网络接口从网络上接收2048路数字视频码流（可能是MPEG4、H.264、MJPEG等等不同格式的码流），将这些数字视频码流进行解码，并且转换成模拟视频信号，然后输出给16台甚至32台监视器，构建一个2048×16或者2048×32的大容量网络矩阵。

　　网络视频矩阵将摄像头产生的模拟图像信息进行压缩、编码处理后，通过网络口送入局域网或广域网进行远程传输。

　　在监控中心，网络视频矩阵通过以太网口，接收源网络视频矩阵的数字视频码流，并进行解码，通过BNC接口将解码后的图像在监视器或者电视墙上进行还原显示，一台解码器可同时连接16台甚至32台监视器。网络视频矩阵可以实现从2048路网络视频源中任意选择16路视频源进行解码显示，并可以分组轮询。

　　在监控中心，通过监控服务器上运行的客户端视频管理软件，可以对多个网络视频矩阵进行用户管理、设备管理及图像调度，也可以通过网络键盘实现图像切换、轮训以及对前端摄像头的控制。

　　该产品满足了网络化时代对分布监控、远程访问、集中管理的要求，实现了与模拟监控终端的无缝融合，可以广泛适用于公安、军事、道路交通、大型企业、学校、银行、机场、地铁、智能小区等各个领域的监控。

　　嵌入式网络视频矩阵支持MJPEG视频格式和MPEG4视频格式的解码输出。如果采用MPEG4编解码标准，前端视频服务器每路图像大小为352*288，其对应的码率在500Kbit/s到1Mbit/s之间，16路视频解码所需要的总带宽也就8M/16M之间，网络视频矩阵配备的100M网口是完全可以满足的。目前监控中心基本都配备了100M以上带宽，完全能够满足大容量网络视频矩阵的需求。

　　通过网络视频矩阵进行网络监控的时候，每路视频的时延主要存在三个方面：前端网络视频服务器编码带来的时延，网络传输带来的时延和解码带来的时延。这对视频矩阵的时延提出了更高的要求，为了减少网络传输带来的时延，视频矩阵必须以实时的方式进行网络接收、处理，即使在进行切换时，也要保证视频的实时性。基于嵌入式系统的软件在实时性上面远远高于其它解决方案；同时，解码也必须具备较高的实时性，根据大量的试验表明，解码时延不能超过1/3秒，人们在进行监控观察时不会觉得有明显的延迟。

　　四、嵌入式网络视频矩阵的系统优势

　　大路数嵌入式网络视频矩阵的设计具备了如下的特性：

　　1、超大容量

　　通过增加相关的功能子板，产品将具备更大容量。以卓扬科技VE2016网络视频矩阵为例，目前支持2048路输入、16路解码输出，但是可以通过增加解码显示子板使系统具备20、24、28路甚至更高的解码输出容量。

　　2、平滑扩容

　　产品可以根据用户的需要随时方便的增加解码路数和减少解码路数。当用户需要增加解码路数的时候，只需要多插入一块解码显示子板就可以了； 
如果用户需要减少显示路数，也只需要从当前系统中拔出一块解码显示子板就可以了。

　　3、稳定性高

　　系统的模块化设计，结构的模块化设计，使产品易于调试，生产及维护，从而使产品具有更高的稳定性。这一点，电信业产品的高稳定性运行已经可以证明这样的设计思想将带来更高的稳定性。

　　4、便于维护

　　在这样设计思想下，一旦某一路发生故障，最多影响其所在的子板，而其它子板都能够继续照常工作，故障不具有无限波及性，错误被限制在一个很小的范围内，这为设备维护、检修带来了很大的便利。

　　5、扩展性强

　　由于功能都是在子板上完成，我们只要设计出不同功能的子板就可以扩展产品的功能。如卓扬科技的VE2016网络视频矩阵，只要将其中的解码显示子板更换成视频编码子板，就变成了一款大容量嵌入式的网络视频服务器。

　　6、完善的管理手段

　　网络视频矩阵支持电信级的SNMP网管协议以及RADIUS用户认证协议，与前端的网络视频服务器一起，可以纳入统一网管和用户认证系统中，给系统管理带来的极大的便利。

　　正是因为网络视频矩阵具有了以上的诸多优势，使得在科学技术日新月异的今天，先进的网络化技术能够充分地应用到视频监控行业中。新技术的广泛应用必将带来安防行业变革性的发展。有理由相信，在不久的明天，大容量、嵌入式的网络视频矩阵必将大行其道。