數字矩陣的發展
——IP監控的原動力
隨著監控的不斷普及，*期的布點過程已經完成，即通過硬盤錄像機采集原始的模擬視頻過程已經達到一個相當的水平。那么接下來安防行業將會面臨一個的新市場機會，即對這些原始的錄像數據進行深度挖掘與再利用。
比如邊防*各大隊的錄像機及前端的模擬視頻在過去三年內早已部署完成，但在市支隊指揮中心或省總隊指揮中心需要重新利用這些視頻數據，那么IP監控將承擔這一新的歷史使命。而數字網絡矩陣更是承載著其中原動力的核心作用，它在IP監控的應用里也將被賦與新的職能。
“全面覆蓋、重點監控”是數字監控市場的新一代風向標。比如通過32+2*2的多屏顯示，兩邊上各16個26寸屏（4*4）每個顯示16畫面，中間4臺52寸屏組成2*2的拼接。邊上用來顯示來自不同分局/分所/分廠的所有網絡視頻，每個屏可以顯示zui多16路視頻，即進行全面覆蓋。中間的大屏通過數字矩陣的程序、同步、群組、報警聯動或手動切換，方便對其中任意一路進行放大顯示，或顯示電子地圖，即進行重點監控。這正是新的數字監控市場迫切需要的基本功能。
一、 IP監控系統對數字矩陣需求的新動向
1. 網絡解碼能力的要求
在大規模網絡監控系統中，網絡的解碼能力是其中zui重要的瓶頸資源。早期的DSP解碼卡或網絡解碼器技術方案，一方面因為市場銷量遠低于編碼的市場，另一方面因為單芯片解碼能非常有限，一直持續到現在都維持著解碼是編碼2倍以上的單路成本。
按海康4路解碼能解4路D1，8路CIF，單臺機zui多裝4張解碼卡來核算，一個512路CIF畫質（32臺錄像機）的解碼需要高達64張4路解碼卡，16臺服務器，相當于兩臺42U的大機箱才能實現，行內人士應該不難核算出它的硬件成本將超過二十萬。
當前端輸入升級到720P或1080P的編碼能力后，后端的解碼、顯示就將會面臨著更大的挑戰。要控制管理這么多視頻輸入與輸出，平臺軟件一項的成本也是不低的一個數字，在操作方面對于普通的安保人員來說將是一個巨大的挑戰。
2. 多畫面分割的要求
解碼卡不僅有解碼能力的限制，更重要的是在多畫面分割顯示方面有著更大的局限，其中關鍵的一個因素是解碼卡受制與DSP的DA芯片，zui高只能達到D1（704*576）的單通道顯示輸出。
還是按海康的四路解碼卡為例，一張卡zui多只能實現兩個四分屏。一張四路解碼卡是由兩顆獨立的DSP芯片組成，即一顆芯片只能完成2路D1或4路CIF的解碼。結合解碼能力，如果超過四分屏以上則需要通過其它芯片解碼，再通過PCI將解碼后的原始圖片傳替給輸出的通道，那么如果實現9個CIF將需要三顆芯片才能完成。
分畫面分割的問題在D1畫質的多畫面分割方面將會更加突出。一個16路D1的16分屏將需要4張四路解碼卡資源才能完成，不僅成本非常昂貴，而且PCI上需進行14路原始圖像的傳輸，zui后的總輸出分辨率還只能是704*576，即D1畫質的輸入zui后還是回到了QCIF畫質。
多畫面分割在模擬矩陣里也是一個行業的瓶頸。面對這個問題，業內人士可謂是費盡心思，在工程應用里能看到許多不同的解決思路，但都會存在這樣或那樣不可調和的矛盾。比如通過視頻分配與畫面分配器來完成，128路以上的視頻將需要32個畫面分配來實現，但它會存在不能任意切換的巨大缺陷。
只有單路輸出達到1280*1024（或以上）的分辨率，多畫面分割顯示視頻才有意義；1280*1024的分辨率，按4分屏顯示，可以充分展現D1（704*576）編碼優勢，按16分屏顯示，也能達到CIF畫質效果。配合大尺寸的液晶監視器，就解決了較低成本來實現多路數解碼輸出顯示的問題。
3. 多屏輸出顯示的要求
具備了超高的解碼能力，高分辨率多畫面分割顯示，但還需要對應的屏幕輸出數量。512路按每屏16路來顯示，也需要32塊以上的屏幕輸出接口。
隨著電視機及顯示器等顯示設備的不斷進步，輸出的接口也從原來的模擬AV/BNC，普遍升級到VGA或DVI數字接口。zui近一兩年，更是出現了HDMI高清數字視頻輸出接口。通過數字屏接口、線路傳輸及數字屏直接顯示，在解碼輸出后不再需要A/D或D/A轉換，才能完成的實現4個D1分屏的高清晰度輸出。
一個上百萬的大型網絡監控系統，如果不借助于廉價的顯示輸出設備，通過網絡進行多屏顯示輸出，而單靠一臺電腦進行簡單圖像的預覽，輕則“對不住人民幣”，重則“對不住人民”。更有甚者，整了一套雄偉的DLP大屏系統，但卻通過IE去一臺一臺的訪問，更是有勞民傷財之嫌。
4. 多廠家設備兼容的要求
從1996年安士訊研發出業內*款網絡攝像機以來，通過十多年的發展，國內國外出現了大大小小上百個IP監控設備提供商。
國外的廠家主要有三星（SAMSUNG）、索尼（SONY）、安士訊（AXIS）、博士（BOSCH）；國內廠家主要有海康、大華、大立、漢邦、恒億、金鵬、朗馳、黃河、德加拉、拓普生、華宇等廠家，這些廠家的硬盤錄像機、視頻服務器、網絡攝像機等設備遍布在各個機構與地區。
在高度自由競爭卻又沒有統一標準的市場環境下，同一個項目里往往會出現三個、五個，在省級以上大型聯網監控里會出現超過十個以上的廠家，各廠家的設備數量都不在少數，要更換成統一的設備不僅會造成巨大的經濟損失，也不符合自由競爭的大的商業原則，再渴求所有設備廠家執行所謂的行業標準更是緣木求魚。
5. 實時流媒體轉發的要求
流媒體轉發是IP監控里zui常用的功能，我們一般了解的是它在一對多轉發方面的功能，但為什么會在稍大一點的系統就必須用到流媒體，其重要的原因是IP監控設備普遍存在的一個重要局限。
IP設備zui常用的芯片是DSP，因為它能完成高運算能力要求的圖像壓縮計算。但正因為如此，它在網絡傳輸方面是非常薄弱的。如果是DVR，通過MIPS等芯片進行處理，這個瓶頸就更為明顯。因為這個芯片要負責通過PCI總線從DSP取到視頻流，并同時負責錄像存儲，那么在網絡方面的資源就非常少了。不僅從芯片本身的功能，或是嵌入式設備上程序表達空間的局限，或是從1000M網絡技術的消化難度，都對IP編碼設備形成了難以突破的屏障。
按海康的硬盤錄像機而言，它的總會話資源是24路，單路zui多訪問是6個。即zui多可以實現*個用戶預覽全部16路視頻，第二個則zui多只能預覽8路視頻。或是6個用戶，同時訪問其中某4路視頻。另一個重要局限是它的總帶寬資源是25Mbps，這個局限在D1畫質的情況尤為明顯，也就是說DS8016HFzui多每路只能達到1.28Mbps，而且沒法向第二個用戶提供任何視頻了。從技術的角度，海康能達到這個水平已屬不易，相信國內IP監控廠家在通訊方面少有能與海康匹敵，但從用戶的角度特別是大規模的網絡監控系統里，這是IP編碼設備未能形成燎原之勢的重要因素。
通過市場力量的推動，電影/廣播系統里的流媒體被引入到安防行業里，流媒體一對多轉發成為了這個問題的救星，許多大公司都推出了類似的技術服務。但好景不長，源于電影/廣播系統里的流媒體屬于文件型流，經轉發后的延時平均在4秒左右。這在網絡電影等行業里是可以接受的，即便是現場轉播也是可以接受的，但習慣了模擬視頻全實時效果的安防行業，非常難以接受這個條件。特別是通過網絡對球機進行控制后，誰也不能接受4秒鐘以后才開始動。
經過業內一些IP監控廠家的潛心研究，引入了電信多媒體交換機的核心即實時流媒體（Realtime Stream）技術，實現了大容量網絡視頻數據的實時轉發，達到了電信級在600毫秒以內的行業要求標準,同時也實現了PTZ的一對多控制、報警信號的一對多廣播。直到實時流媒體技術的引入，才算是真正意義上安防行業的流媒體。
模擬矩陣的核心切換功能是通過8816多路交叉開關來實現原子的切換，它來自于*代交換即線路交換的主要芯片。數字矩陣是通過實時流媒體來實現原子的切換，同樣來自于第二代（IP）交換即包交換功能。只有擁有實時的網絡切換功能，實現了模擬矩陣在切換方面的功能邏輯，才算得上是真正意義上的數字網絡矩陣，而不是個別商家實現了簡單的解碼輸出功能的“網絡解碼器”。
6. 多機聯網矩陣切換的要求
數字矩陣源于網絡，從里到外都與網絡有著密不可分的關系，網絡的重要特征在于它的分布式計算能力。那么它的功能不應該受制于類似于模擬矩陣或硬盤錄像一樣單臺機箱的約束，而是應該充分的借用它在網絡方面的先天優勢，方便的進行分布式計算。
多機無縫級聯是大型網絡監控系統里*的功能，多機全交叉切換則是網絡矩陣賴以生存的重要職能。如果說實時流媒體是數字矩陣的軟芯片，那么網絡交換機就是它的硬芯片。很多朋友能夠理解非常復雜的模擬系統的接線結構，或許也是電腦方面的專家，但對于*的普通網絡交換機，卻不知道它在這樣大型的監控系統里起著不可估量的作用。
通過實時流媒體及網絡交換機，進行多機聯網全交叉矩陣切換,則可輕松實現256入256出（16屏）,512入512出（32屏）等超大型聯網監控系統。
7. 網絡負載平衡的要求
在大型的網絡監控系統中，核心骨干網的負載能力是一個zui重要的指標。越是大型的系統，每兆字節的傳輸成本越高。因為這個原因，富士康等大型企業內部的局域就會以流量或帶寬進行部門結算，zui普遍的是我們每個月都要為ADSL支付這么多費用的根本。
一個512路以上的網絡監控系統，相當于一個上千戶寬帶用戶的網絡資源需求。在實時性方面的要求，比以文本傳輸或可間斷非實文件流為主的民用寬帶要求要高得多，所以在網絡負載平衡方面需做出非常專業的考慮。然而因為IP監控的剛剛興起，甲方或工程商缺少專業的網絡建設方面的知識與經驗。相關的廠家雖然技術員的水平相對要高一些，但往往都是各掃門前雪，并不會從產品的角度做出比較負責任的考慮與設計，反而會出于商業的目的設計一些比較獨立的僅具有商業目的的產品，比如網絡存儲服務器。
在這樣大的網絡監控系統中，要zui大可能的對獨立的子系統或分區進行物理切割，比如分區的前端DVR/ＤVS/IPC與后端訪問網絡相隔離。而像網絡矩陣本身不能產生附加帶寬的同時，需要起到這個分區或切割的職能，比如采用雙1000M網口設計，一個網口用來輸入某一區域前端設備網絡過來的視頻，另一個網口再進入主干網，自身完成了解碼、存儲功能，通過流媒體轉發巧妙的實現了網關的職能。這樣的話就把整個網絡的壓力降到了zui低，那么網絡風暴產生的機會就大大降低了。
8. 海量網絡磁盤存儲的要求
zui近幾年，海量存儲技術一直在快速的進步。從07年初的160G，快速的跳過 250G、320G、500G、750G,逐漸進化到1000G、1500G,及目前zui高的2000G硬盤。
目前2000G硬盤在價格上與三年前的160G硬盤是持平的。也就意味著目前通過一臺2U機箱的9個2000G硬盤，相當于三年前112個以上160G硬盤位超大型存儲陣列，這差不多是一個省級數據中心的存儲量。
這樣的技術進步是眾人皆知的，因為它直接影響到普通PC市場的變化。那么數字監控的重要的本地錄像功能自然會受它的影響。隨著*水平的不斷提高，作案的時候連同監控設備一起搬走或是一起破壞的事件屢屢發生，集中存儲或是集中存儲與本地存儲相結合的需求日趨強烈。伴隨著海量存儲技術的不斷進步，海量存儲的成本不斷降低，這種需求自然而然的成為了IP監控的*功能。
當網絡集中存儲的需求產品化后，即出現了專門的獨立存儲服務器。這個產品雖然解決了存儲的問題，但卻加重了核心骨干網上的壓力。比如512路視頻進入骨干網后，按512K來算，即產生了256M的實際網絡帶寬。如果這個256M的帶寬，經流媒體服務器，再轉存儲服務器，然后輸出到解碼服務器，有一部分通過分控訪問，那么就產生超過1000M實際碼流的網絡風暴。
采用流媒體、存儲、解碼輸出一體化設計，即網絡視頻一經輸入到某臺矩陣，則少有機會再需轉發出來。這樣的方案不僅可以zui大程度降低網絡風暴的風險，更重要的是通過本機的本地內存復制等機制，使網絡傳輸的延時降到zui低，圖像的實時性、連慣性等方面都會有非常大的提升，從根本上解決了這一系列問題。
9. 小結
綜上所述，新一代數字矩陣如果能*上述要求，不斷豐富IP監控的功能特點，使數字矩陣賦予新的職能，才能發揮IP監控的原動力作用，把IP監控推向新的發展高峰。
二、 新一代網絡VGA數字矩陣
2007年誕生了行業創新的網絡VGA數字矩陣，具備了上述8大功能特點的同時，充分應用了目前通訊、電子、軟件等多個行業的技術資源，實現了安防行業多個不同產品的整合功能。我們可以稱之為數字矩陣產品的璀璨之星、*。
巧妙利用電信行業的多媒體交換機核心—實時流媒體技術，實現了模擬矩陣zui原子的實時切換功能。充分借用模擬矩陣的多媒體控制軟件界面的表示邏輯，實現了模擬矩陣所有的群組、同步、程序、報警聯動及手動切換的功能邏輯。
融入了平臺軟件在DVS等設備管理、多廠家兼容、多級聯網等方面的業務邏輯。兼容了國外廠家三星（SAMSUNG）、索尼（SONY）、安士訊（AXIS）、博士（BOSCH）,國內廠家海康、大華、大立、漢邦、恒億、金鵬、朗馳、黃河、德加拉、拓普生、華宇等廠家的硬盤錄像機、視頻服務器、網絡攝像機的網絡視音頻流。
運用1000G以上工業服務器硬盤實現海量集中存儲，發揮了高性能的*處理器的多路網絡視頻解碼能力，輸出到大尺寸、高分辨率的液晶屏/等離子屏/DLP屏等顯示設備進行多畫面分割顯示。
三、 總論
綜上所述，VGA數字矩陣是一款航母級的專業數字矩陣產品，了整個數字監控行業的巨大變革。除了解決上述IP監控目前所面臨的難題外，還能突破模擬矩陣眾多的先天功能缺陷、大幅度簡化系統布線結構、降低系統故障率。目前已廣泛適應于平安城市視頻監控、*監獄監控、電力鐵路監控、機關學校監控、廠礦企業監控、花園小區監控等項目。
深圳宙視達科技有限公司 數字矩陣設備產商
* 深圳總部地址：深圳市寶安區龍華第5工業區11棟2樓
