主頁（http://www.130131.com）：視頻矩陣未來發(fā)展之探討(2)

有些多輸出的數(shù)字視頻記錄設(shè)備稱自己為數(shù)字矩陣，它沒有在輸入和輸出信號之間建立一個傳輸通道，實質(zhì)上只是在并行地進(jìn)行多路的圖像變換和編解碼處理，輸入和輸出之間的連接不是直接的（有變換），也不是實時的（有延遲）。而且輸入信號通常是模擬的視頻信號，輸出則可能是數(shù)字信號或模擬信號。

網(wǎng)絡(luò)是虛擬的矩陣

遠(yuǎn)程監(jiān)控是電視監(jiān)控技術(shù)的一個重要發(fā)展方向，特別是IPv6的出現(xiàn)為其展示了更加廣闊的前景。利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境構(gòu)成電視監(jiān)控系統(tǒng)，信源與信宿之間的信號切換（聯(lián)通）不能由單一的硬件（矩陣）來完成。其實由硬件（路由器、交換機、服務(wù)器）和軟件（協(xié)議）所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境本身就是一個（IP地址之間的）大矩陣。在這個的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)成虛擬的電視監(jiān)控系統(tǒng)專網(wǎng)，這就產(chǎn)生了虛擬視頻矩陣的概念。所謂虛擬矩陣是以網(wǎng)絡(luò)為媒介，通過TCP/IP和流媒體技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字圖像信號在網(wǎng)上多路復(fù)用的傳輸（它的路由是不確定的）。由于電視監(jiān)控系統(tǒng)通常要設(shè)置一個中心室，要有一臺視頻網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來實現(xiàn)對整個系統(tǒng)（前端設(shè)備及需要通過該中心共享系統(tǒng)資源的設(shè)備）的管理和控制，而且要有足夠數(shù)量的圖像顯示在中心室的電視墻上（由監(jiān)視器或顯示器組成），該服務(wù)器就有了類似于視頻矩陣實現(xiàn)輸入（圖像信號）至輸出（顯示或共享設(shè)備）的切換功能和系統(tǒng)的控制功能。所以，有時稱其為網(wǎng)絡(luò)矩陣（IP MATRIX）。但是、有一個問題必須指出：系統(tǒng)中不被訪問的前端設(shè)備（IP），圖像信號是不被傳送的，由此帶來的延時對電視監(jiān)控的實時性要求可能是致命的。同時、由于數(shù)據(jù)率的限制，系統(tǒng)的圖像質(zhì)量（連續(xù)性、分辨率）也不高。IPv6可以實現(xiàn)永遠(yuǎn)在線和提供更高的帶寬，為建立高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了條件，特別是它具有無限的容量（無限的圖像源和無限的用戶）。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展將促進(jìn)IP攝像機的規(guī)格化和兼容性的實現(xiàn)。

通過上面的論述，似乎可以對數(shù)字視頻矩陣提出一個概念性的定義；
1、 實現(xiàn)數(shù)字圖像信號的交換；
2、不同于模擬矩陣只是建立視頻信號的傳輸通道，不對視頻信號作任何處理。數(shù)字矩陣將對數(shù)字信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q，其輸入信號與輸出信號的形態(tài)或格式可能會不同；
3、 系統(tǒng)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；
4、 數(shù)字矩陣可能不是一個具體的硬設(shè)備，而是具有特定功能的系統(tǒng)。

矩陣的評價
視頻（模擬）矩陣的評價方法已經(jīng)很完善，有明確的標(biāo)準(zhǔn)可依。數(shù)字視頻系統(tǒng)則不然。大多數(shù)產(chǎn)品還沒有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，就連一些基本的參數(shù)也還存在不同的理解。本文主要是從模擬與數(shù)字視頻的差別，以及由此帶來的評價指標(biāo)和方法不同來發(fā)表一些看法。

1、如上所述，視頻（模擬）矩陣就是一個傳輸通道，因此，可以把它作一個黑盒子，從視頻信號通過后的劣化程度來評價其性能（視頻通道的測試方法）。主要的指標(biāo)有：

a. 帶寬、視頻矩陣最主要的指標(biāo)、它影響圖像的分辨率。通常要求矩陣有超過8MHz的帶寬，并且有平坦的幅頻特性，以保證它有較小的相位失真。

b. 信噪比，反映電子開關(guān)對輸入圖像信號信噪比的影響。通常選用一個S/N大于70db的視頻信號作輸入，測量輸出信號的S/N，就是矩陣的信噪比。

c. 串?dāng)_、反映相鄰?fù)ǖ篱g視頻信號的互相干擾，它也表現(xiàn)為由于相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_，致使測試通道的S/N的下降。因此，可能通過測量相鄰?fù)ǖ烙袩o視頻信號通過時，測試通道S/N的變化來計算出矩陣的串?dāng)_值。

d. 圖像的主觀評價、對于模擬視頻系統(tǒng)，主觀測試是非常重要和有效的。不僅是因為它可以反映觀察者的感覺，還因為模擬視頻的主觀測試是與客觀測試的結(jié)果是直接相對應(yīng)的。通過主觀測試可以對圖像的灰度、對比度，各種失真給出評價。。

2、數(shù)字系統(tǒng)不能采用上述的評價方法，因為系統(tǒng)的輸入與輸出可能不同。測試結(jié)果與圖像效果也不對應(yīng)，主要指標(biāo)可以選擇以下幾個：

a. 圖像格式、數(shù)字系統(tǒng)的圖像格式和質(zhì)量等級是設(shè)定的，它基本上確定了圖像的分辨率和相關(guān)質(zhì)量，通常它并不受系統(tǒng)數(shù)據(jù)率（有時也稱帶寬）的限定，這是與模擬視頻不同的。

b. 數(shù)據(jù)率、是系統(tǒng)總資源的表示，與模擬系統(tǒng)的帶寬相對應(yīng)，但它限定圖像傳輸幀率，影響圖像的連續(xù)性。

c. 時延（響應(yīng)時間）、系統(tǒng)輸出與輸入建立通信及顯示圖像與現(xiàn)場圖像的延時。這個指標(biāo)對于模擬系統(tǒng)是沒有的，但對于數(shù)字系統(tǒng)，特別是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是很重要的，它影響系統(tǒng)的實時性。

d. PSNR（峰值信噪比）、不同于模擬系統(tǒng)，它主要反映圖像在模/數(shù)轉(zhuǎn)換和壓縮編碼過程中，由于量化所引起的圖像平均能量的變化，來自外部的干擾對它的影響不大。

e.圖像的主觀評價，數(shù)字系統(tǒng)的主觀測試與客觀測試不是相對應(yīng)的，直接觀察的效果不能用于解釋客觀測試的結(jié)果。它主要是評價圖像在變換過程中（主要壓縮/解壓縮）出現(xiàn)的不良產(chǎn)物及其對圖像效果的影響，如像塊間的不平滑、運動目標(biāo)的拖尾、亮、色分離等。

總之?dāng)?shù)字視頻系統(tǒng)的評價方法尚不完善，許多概念和標(biāo)準(zhǔn)還在研究和討論之中。這些方法和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、規(guī)范了，所謂數(shù)字視頻矩陣的評價也就規(guī)范了（模擬系統(tǒng)也是這樣）。

視頻矩陣已是很成熟、完善、應(yīng)用很普及的產(chǎn)品了，可以從技術(shù)上給它作個總結(jié)了。它在電視監(jiān)控系統(tǒng)（安防系統(tǒng)）中的主導(dǎo)和主流地位（特別是在大型系統(tǒng)中）還會保持相當(dāng)長的時間。數(shù)字系統(tǒng)是電視技術(shù)發(fā)展的必然，因此，會出現(xiàn)數(shù)字矩陣的概念和設(shè)備（系統(tǒng)），這是我們要研究的課題。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控是安防系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢，網(wǎng)絡(luò)的矩陣功能是可能成為數(shù)字矩陣的一個解決方案，讓我們拭目以待。