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安防行业视频矩阵工作原理

矩阵切换系统的作用、分类和使用场合

       一个完整的安防电视监控系统通常由摄像机、监视器等设备组成,如何实现视频信息资源的共享分配、切换和显示,如何实现摄像机对监视器的顺序切换显示或分组切换显示,完成这个切换功能的设备就是视频矩阵切换器。
       如在会议室中,一般输入设备很多:有摄像机、DVD、VCR、实物展台、台式电脑,以及笔记本电脑等等,而显示终端则较少,包括投影机、等离子、大屏幕显示器等,若想共享和分配这些输入设备的显示信息,矩阵即可发挥重要的作用。其可将信号源设备的任意一路的信号传输至任一路显示终端上,并可以做到音频和视频的同步切换,使用方便。在安防行业,通过视频矩阵和电视墙的配合,操作人员可以在电视墙或者任何一个分控点看到任意一个摄像机的图像。
       矩阵主机即是通过交叉开关切换的方法,将X路视频输入信号任意输出至Y路监看设备或其它的电子装置(设备)。一般情况下矩阵的输入通道数大于输出通道数即X>Y,当然也有X<Y的矩阵主机。有一些视频矩阵带有音频切换功能,能将视频和音频信号进行同步切换,这种矩阵也被称为视音频同步切换矩阵。视频矩阵可以运用在很多场合,如安防行业的监控中心,教育行业的多媒体教室、会议室等,相对来说,监控行业使用的视频矩阵较多。
       矩阵种类很多,根据接口类型可分为VGA矩阵、AV矩阵、光矩阵等;根据接口数量来划分,则包括8进2出、128进32出、1024进64出等;还可根据处理的信号类型划分为模拟矩阵与数字矩阵,当然还有混合矩阵。混合型视频矩阵的概念比较广,既可以是模拟和数字和混合,也可以是C
VBS和RGB矩阵的混合等;根据档次分有电信广播级的同步切换矩阵和普通的视频矩阵,广播级的矩阵主机切换图像的时候利用在视频信号的场消隐信号期间进行,切换过的图像没有闪烁非常平稳。多媒体教室安防行业和会议室等使用的矩阵不是同步切换矩阵,这种矩阵在图像切换的瞬间会随机性地出现图像抖动现象,主要是由于切换图像的时候,有可能在上一个图像场扫描的中间进行,但这种抖动持续的时间非常短,一般不超过1秒,不影响观看效果,切换后的图像画面清晰稳定。本文主要介绍的是在安防行业中使用的视频矩阵

 

模拟视频矩阵系统工作原理介绍

      目前安防中使用的矩阵较多为模拟视频矩阵,其主要用来对模拟视频信号进行切换和分配,一般情况下由视频矩阵主机和配套的一个或者多个控制键盘组成,矩阵主机内含音视频输入模块、音视频输出模块、中心控制模块、报警模块、电源模块等;控制键盘由按键、显示、摇杆、权限控制锁等构成。
      视频矩阵各个模块的作用 1、视频输入模块 其对输入的模拟视频信号进行隔离、缓冲和放大处理,主要目的是将视频信号转换为符合切换要求的信号。常见的视频信号缓冲隔离电路采用分立三极管组成的同相放大电路形式,也有采用集成电路芯片对视频信号进行缓冲放大处理。 2、视频输出模块 对切换后的音视频信号进行再次处理,满足显示或者记录设备的信号输入要求。常见的视频输出模块要对输入的视频信号进行幅度放大、字符叠加等处理,字符叠加芯片有日本NEC公司的UPD6450(只能叠加英文字母)、UPD6453,富士通公司的MB90092等。 3、中心控制模块 此模块是矩阵切换系统的控制核心,一般由CPU(MCU微处理器)、存储器、通信芯片、汉字库芯片等组成。 4、报警模块 报警模块用来检测报警输入,通常也会由另外的CPU来做报警检测处理。

 

控制键盘的组成

1、按键输入部分

其用来接收用户的按键输入,由数字键和相关的功能键组成。单独的功能键设置会让用户操作起来更方便。

2、键盘显示部分

既可采用液晶显示的,也可采用数码管显示的。液晶显示又分为英文显示液晶,汉字显示液晶等。

3、摇杆分为两维摇杆、三维摇杆、四维摇杆等。两维摇杆可以控制前端设备上、下、左、右动作;三维摇杆不仅可以实现两维摇杆的控制功能,还在摇杆上增加了变倍控制功能,四位摇杆在实现三维摇杆全部控制功能的基础上再增加某些控制功能。

4、有些控制键盘设计有权限控制锁开关,用来防止非授权人员操作和控制矩阵。

 

视频矩阵切换器的工作原理

矩阵切换器的工作原理是:矩阵切换器收到控制键盘的切换命令后将对应的输入切换到对应的输出。切换部分的核心为一个X×Y的交叉点电子开关,通过控制交叉点开关的断开和闭合可以实现X方向的任意输入和Y方向的输出联通,假如将摄像机接入X方向的输入,监视器连接在Y方向的输出,不难想象,通过电子开关的闭合、断开,可以在任意一个监视器上看到任意一个摄像机的图像。
    大量使用这种交叉点电子开关芯片,经过合理的级联组合,再加上输出模块、中心控制模块、电源模块等就可以构成一个复杂的视频矩阵切换器。下面举例说明矩阵切换的具体工作过程:
    用户想要观看某一个摄像机的图像,首先通过操作键盘输入对应的摄像机号码,比如128号摄像机,输入完毕后键盘将用户的操作命令按照定义好的通讯协议转换为控制命令传送到矩阵主机,矩阵主机的中心控制模块接收到控制命令后,分析接收到的数据,因为有很多视频输入模块,首先找到对应的视频输入模块,发出开关闭合命令,视频输入模块将图像切换到底板的视频输出总线,中心控制模块同时控制输出模块叠加相关的显示信息,比如摄像机标题、分区、标识等到视频信号。当用户想要控制前端动点设备时,中心控制模块会根据用户选择的通讯协议参数,通过通讯控制端口发出控制命令来实现控制操作。

 

矩阵切换器的附加功能

矩阵切换系统的最重要功能是对输入的视频信号进行切换和分配,除此之外还有许多附加的功能,这些附加功能的合理使用会给用户带来很多方便,可以减少系统的调试维护工作量。

 

监视器屏幕菜单编程功能

矩阵监视器屏幕菜单编程功能,通过这个功能可以在施工现场通过配套的控制键盘即可实现切换队列编程、权限设置、通信协议、波特率选择等功能。有些矩阵的控制设置可通过电脑来完成,因为现在有便于携带的手提电脑,所以控制设置比矩阵键盘更方便。

 

多种云台控制协议兼容功能

在监控行业,前端的动点控制设备往往是调试比较困难的,经常会因为波特率、地址码设置、布线方式等问题导致不能够正常操作前端设备,如果矩阵主机能够兼容多种控制协议,监视器屏幕能够有合理的提示信息功能会给调试带来方便。

 

云台控制信号分组放大隔离功能

在一个大型监控项目中,前方动点设备有时候非常多,根据485总线的接线方式,当总线上一个设备出现问题的时候可能会锁死总线,造成总线上的其他设备都无法正常工作,这时候要排查出哪一个设备有问题是非常困难的,需要将所有的设备分别隔离来一一寻找故障点。如果矩阵主机带有多个485控制信号输出端口,便可以方便地将控制设备分组控制,避免一个设备损坏整个系统瘫痪的问题,可以方便地查找原因,并且增加了通讯距离和控制的稳定性。

 

固件远程升级功能

任何一个电子产品在市场上销售一段时间后,可能会发现一些bug、或要增加新功能、或根据客户需要做一些更改,带有固件远程升级功能的矩阵就可以方便地实现这个功能,节省客户投资。
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