監控矩陣是一種集視頻切換、音頻切換、報警管理、跟隨控制、IP網絡選配控制于一體的完善的視頻監控系統設備。可以把任何接入矩陣的視頻信號顯示在想看的監視器上面,也可以用矩陣自帶的控制鍵盤實現對前端有可控制功能的攝像機的方向,焦距等的操作。
監控矩陣走高清路線
由于人們對高清數字信號的需求不斷增加,HD-SDI高清數字矩陣產品不光在廣電行業,在目前正活躍的監控市場也是極受青睞。它的出現,猶如給已經步入中年的矩陣市場注入一劑強心針,讓傳統模擬矩陣工程商、用戶和廠商對發展空間開始顯得捉襟見肘的矩陣市場重新燃起了希望。
HD-SDI矩陣與傳統模擬矩陣設計架構完全不同,數字電路對于信號的理解、芯片的使用、線路的布局都提出更高的挑戰,HD-SDI矩陣的廣泛應用對于那些技術積累不強的傳統矩陣廠商而言,矩陣的規模、矩陣高清字符等將是瓶頸問題。但作為業內如大連捷成、大連科迪等專業的矩陣廠商來說,憑借多年矩陣研發經驗,在模擬矩陣市場領先的同時,和市場同步發展,開發出HD-SDI高清數字矩陣,增加客戶針對切換產品的選擇性是發展的必然。
目前HD-SDI矩陣的應用較為單一,混合型矩陣相較于熱銷,但是從長遠的局面來看,這種局面只是短暫的。相信在行業領頭廠商的積極帶動下,會有越來越多的廠商積極跟進HD-SDI技術,目前有許多廠商除了推出HD-SDI矩陣外,不少都有推出整套的HD-SDI產品,目前大家都看到了這個技術的潛力,且該技術在大型工程應用領域受到越來越多的好評。
高清監控矩陣如何實現?
以IP網絡監控、SDI監控、高清晰度模擬系統等為代表的各種高清監控方案并存,對大規模的監控組網建設,在后端的矩陣控制上的挑戰主要來自于監控工程應用對可靠性、實時性和可部署性的需求。如在可靠性方面,要求有強大的算法基礎、有針對具體應用需求的規則和抗干擾能力;在實時性方面,要求系統具備實時輸入、實時運算和實時控制的能力;在可部署性方面,要求系統能與當前混合式(模擬與數字)監控系統接口、可獨立工作、可內嵌至設備、具備規則設定與維護能力、以及低成本。同時,由于傳輸的視頻帶寬在不斷增加,高頻信號在線路中不同頻率有不同的衰減,這樣就對連接線的質量和長度提出來嚴格要求。
對于實現高清監控的三種主流方案:FPGA方案,配合并行接口的ADV7611HDMI接收器和ADV7513HDMI發送器,操作靈活,但布板困難,適合小矩陣;數字差分交叉矩陣方案,配合HDMIRepeater,(比如前后各16片ADV7623配合4片16x16交叉矩陣ADN4604做的16x16HDMI矩陣),布板緊湊簡單,可做大型矩陣;模擬視頻高清矩陣(比如750Mhz帶寬的16x16模擬矩陣ADV3227),成本低,抗干擾能力稍弱。
高性能信號處理解決方案供應商ADI公司在監控視頻矩陣方面最新的產品,12x12交叉矩陣ADN4612,支持高達11.3Gb/s的高帶寬,可直流/交流耦合,小抖動(LowJitter),低功耗;對于需要支持4kx2k分辨率的HDMI矩陣,ADV7625,ADV7626,ADV7627均支持4kx2k的HDMIRepeater;ADV7619就是支持4kx2k分辨率的HDMI接收器,配合FPGA和SiliconImage的HDMITX也可以制作小型的FGPA型4kx2kHDMI矩陣;另外一個低成本的方案是用6片4進2出的HDMI芯片ADV7630搭建4x4矩陣。
面臨可靠性和可部署性困難
高清監控矩陣仍然處于不斷演進的過程中。伴隨著傳輸的視頻帶寬不斷增加,高頻信號在線路中不同頻率有不同的衰減,因此芯片供應廠商需要在芯片內增加預加重和均衡(EQ)功能,并且讓這種功能可編程,以適應不同的線長。同時,未來更高速度的串行接口(類似于JESD204B)將會被開發出來,以適應高帶寬大型數字矩陣的需要。
盡管目前支持1600×1200,甚至高達4K×2K分辨率的芯片已經推出市場,但在系統的布局、布線上還存在著許多挑戰,尤其是插卡式的大型矩陣系統。”這些挑戰主要來自于監控工程應用對可靠性、實時性和可部署性的需求,如在可靠性方面,要求有強大的算法基礎、有針對具體應用需求的規則和抗干擾能力;
在實時性方面,要求系統具備實時輸入、實時運算和實時控制的能力;在可部署性方面,要求系統能與當前混合式(模擬與數字)監控系統無縫聯接,可獨立工作、可內嵌至設備,并具備規則設定與維護能力,以及達到低成本的目標。
為了提高系統的可靠性,一批矩陣開發廠商進行了大膽的嘗試。以杭州紅蘋果開發的PE70網絡高清矩陣為例,該系統支持多協議高清解碼,采用分布式構架,每個矩陣本身自帶流轉和服務功能,除了大大減輕和節省帶寬資源外,還可以實現網絡中的各個終端自動環網均衡負載,從而保證了視頻專網的穩定性和安全性。
該設備既可支持中小型應用,又可支持網絡疊加與擴容,實現大型網絡高清視頻監控項目的應用,并擁有強大的高清視頻上墻的圖控功能。視頻監控系統的上墻顯示監看是不可或缺的,未來矩陣系統將朝著數字高清化、集成化、智能化,以及更加友善的人機界面方向發展。
此外,基于多種高清視頻監控方案,要實現大規模的組網建設需求,在后端的矩陣控制上也有不少的技術難點。“不同系統的通信格式構建在不同的結構上,IP網絡監控是通過網絡進行通信,HD-SDI監控是通過同軸差分進行數據傳輸,而高清晰度模擬系統是通過電纜進行模擬視頻的傳輸,如果要將三者組建在一個監控組網內,就必須要將所有設備進行格式轉換。
其中,不同制式的圖像轉換是最大的問題,如何將像素大小不同、數據格式不同、傳輸延時不同的畫面投射到統一的大屏幕上,這需要方案廠家和芯片設計廠家的共同努力。”