视频矩阵的作用及原理

视频矩阵是指通过阵列切换的方法将m路视频信号任意输出至n路监看设备上的电子装置，一般情况下矩阵的输入大于输出即m>n。有一些视频矩阵也带有音频切换功能，能将视频和音频信号进行同步切换，这种矩阵也叫做视音频矩阵。目前的视频矩阵就其实现方法来说有模拟矩阵和数字矩阵两大类。视频矩阵一般用于各类监控场合。

视频矩阵-简介

　　视频矩阵的英文名称是Video Matrix.

　　简单的说，会议室中一般的输入设备很多：摄像头、DVD 、VCR、实物展台、台式电脑以及很多的笔记本信号等等。而显示终端很少：投影机、等离子、大屏幕显示等。

　　矩阵的作用就表现出来了，可以把提供信号源的设备的任意一路的信号送到任意一路的显示终端上，可以做到音频和视频同步或者不同步，随心所欲，方便，节约成本。常见的类型是根据接口类型划分（VGA、AV、RGB），当然还有混合矩阵，就是设备中不同的接口类型，还根据接口数量来划分，如 8系列的有8进2出，8进4出，8进8出等

　　根据档次分有电信广播级：切换的时候没有闪烁和雪花，很平稳，可以看看CCTV的节目就知道了，接下来是专业矩阵、切换的时候稍微出现点黑屏，但也没有闪烁，还有是民用的了，大多数会议室用的就是这种，切换的瞬间有闪烁的雪花和抖动，但切换完画面很稳定。

视频矩阵，就是将视频图像从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道显示。一般来讲,一个M×N矩阵：表示它可以同时支持M路图像输入和N路图像输出。即任意的一个输入和任意的一个输出。

视频矩阵-特性

　　● 输出可扩充到16路视频输出，输入可扩充到64路视频输入，输入带环通设计

　　● 第一路视频带有文字标题叠加功能

　　● 采用选配内置IP控制模块和视频服务器设计，可通过IP网络对矩阵主机进行操作和切换浏览视频图像，远程并可对摄像机及系统的控制访问

　　● 采用2U插卡式高密度模块组合结构，方便组合扩充

　　● 可设置键盘对监视器、摄像机权限；系统可分区设置

　　● 有热备份主机选配设计，使主机稳定性更有保障

　　● 音/视频输入输出端口和通讯接口有 浪涌保护措施及抗雷击干扰设计

　　● 音/视频切换卡、报警输入卡、跟随控制卡可插于一体，组成的综合监控主机

　　● 可外接16个分控键盘

　　● 自带全中英文菜单，可对矩阵的各项功能进行预设置，输入带环通设计

　　● 报警后可联动，自动打开摄像机及灯光，自动切换预置点图像并启动录像

　　● 可预置任一防区警戒方式：定时、手动、常布/撤防及查询报警记录

视频矩阵-基本功能和要求

一个矩阵系统通常还应该包括以下基本功能：

字符信号叠加：解码器接口以控制云台和摄像机；

报警器接口：控制主机，以及音频控制箱、报警接口箱、控制键盘等附件。

对国内用户来说，字符叠加应为全中文，以方便不懂英文的操作人员使用，矩阵系统还需要支持级联，来实现更高的容量，为了适应不同用户对矩阵系统容量的要求，矩阵系统应该支持模块化和即插即用（PnP）的，可以通过增加或减少视频输入、输出卡来实现不同容量的组合。

矩阵系统的发展方向是多功能、大容量、可联网以及可进行远程切换。一般而言矩阵系统的容量达到64×16即为大容量矩阵。如果需要更大容量的矩阵系统，也可以通过多台矩阵系统级联来实现。矩阵容量越大，所需技术水平越高，设计实现难度也越大。

视频矩阵-分类

　　按实现视频切换的不同方式，视频矩阵分为模拟矩阵和数字矩阵。

　　模拟矩阵：

　　视频切换在模拟视频层完成。信号切换主要是采用单片机或更复杂的芯片控制模拟开关实现。

　　数字矩阵：

视频切换在数字视频层完成，这个过程可以是同步的也可以是异步的。数字矩阵的核心是对数字视频的处理，需要在视频输入端增加AD转换，将模拟信号变为数字信号，在视频输出端增加DA转换，将数字信号转换为模拟信号输出。视频切换的核心部分由模拟矩阵的模拟开关，变换成了对数字视频的处理和传输。

视频矩阵-作用及原理

　　矩阵可以把提供信号源的设备的任意一路的信号送到任意一路的显示终端上，可以做到音频和视频同步或者不同步，随心所欲，方便，节约成本。常见的类型是根据接口类型划分（VGA、AV、RGB），还有混合矩阵，就是设备中不同的接口类型，还根据接口数量来划分，如 8系列的有8进2出，8进4出，8进8出等。

根据档次分有电信广播级：切换的时候没有闪烁和雪花，很平稳，接下来是专业矩阵、切换的时候稍微出现点黑屏，但也没有闪烁，然后是民用的，大多数会议室用的就是这种，切换的瞬间有闪烁的雪花和抖动，但切换完画面很稳定。

视频矩阵-切换器接口

通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口，它通常采用RCA(俗称莲花头)进行连接，使用时只需要将带莲花头的标准音视频线缆与相应接口连接起来即可。音视频接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于音视频接口传输的仍然是一种亮度度(Y/C)混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰从而影响最终输出的图像质量。音视频还具有一定生命力，但由于它本身Y/C混合这一不可克服的缺点因此无法在一些追求视觉极限的场合中使用。

视频矩阵组网应用

　　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。

　　网络视频矩阵的典型应用如下图所示：

（图看不清）

  

视频矩阵设备安装、设置

　　安装要由有资格的安装技术员进行，并应当遵守相应规定。必须避免无关人员不当操作引起故障。并且安装维护人员要预先考虑，避免由于落物、外来人员破坏、建筑物振动、或其它相似原因引起故障发生。

3.1 电源:

　　使用AC220V，50-60Hz主电源。在准备好运行之前不可将设备与电源实际联接，在向各单元供电之前请仔细阅读安装说明书。

3.2 安装：

　　小型矩阵(S型)机箱一般要求安装在标准的19英寸机架中，机架高度为1.8″，或宽度为一个机架单元和高度为一倍机架的机箱。机箱之间空隙必须大于1.75（没有单位）″。

　　中型矩阵(M型)机箱一般要求安装在标准的19英寸机架中，机架高度为3.5″，或宽度为一个机架单元和高度为二倍机架的机箱。机箱之间空隙必须大于1.75″。

　　大型矩阵(L型)机箱一般要求安装在标准的19英寸机架中，机架高度为7″，或宽度为一个机架单元和高度为四倍机架的机箱。机箱之间空隙必须大于1.75″。

　　对于多机箱系统，应在安装前仔细辨别不同的机箱号。视频输入设备应置于机架顶部附近。

3.3 常规:

　　在装配过程中尽早确认每个设备的操作。在确认检查后，拆除几个临时终端与连线，比拆除和重连大量永久性连线要容易得多。

　　四、系统连接

　　所有的系统连接应在矩阵主机机箱的后面板进行。典型的系统连接见后面部分介绍。

　　注意：

　　所有切换设置必须在连接前完成，供电前检查连接是否正确。

　　为便于维护服务，请在所有输入与输出电缆上作标记。（电缆线上）

　　4.1视频连接

　　所有的视频输入(如摄像机)，应接到视频输入模块(VIM)的BNC上；所有的视频输出（如监视器），应接到视频输出模块(VOM)的BNC上。

　　所有视频联接应使用带BNC插头高质量75Ω视频电缆。所有的视频输出必须在连接中最后一个单元接75Ω终端负载。中间单元必须设置为高阻.如果不接负载，图像会过亮。相反，如果接了两倍负载，图像会过暗。

　　4.2控制数据线连接

控制数据线从矩阵系统后面板通讯端口输出，它发送切换和控制信号到其它机箱，数据线在输入和输出机箱之间环形连接。数据线还向摄像机提供云台、镜头、辅助开关和预置点的控制信号。                                                       

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　　矩阵系统端口终端说明：

　　CODE1：主要用于连接键盘、报警 主机、多媒体控制器等设备；

　　CODE2：主要用于连接解码器、智能高速球、码分配器、码转换器等 设备；

　　CODE3：主要用于连接网络矩阵主机；

　　CODE4：主要用于连接计算机、DVR等设备；

　　4.3 RS-232控制口连接

　　矩阵系统后面板有1个RS-232控制端口。一个RS-232兼容设备可用提供的8芯扁线直接到矩阵系统（连接距离少于7英尺。）如果距离大于7英尺，RS-232设备要用终端接线盒接到矩阵系统。

　　要进行正确的RS-232通讯，必须清楚引脚定义DTE（数据终端设备）或DCE（数据控制设备）配置和连接的RS-232设备的说明。

　　连接RS-232设备的发送（XMIT）引脚到矩阵系统端口接收（Rx）。

　　连接RS-232设备接收（RCD）引脚到矩阵系统端口发送（Tx）。

　　连接RS-232设备的信号地（GND）引脚到矩阵系统端口信号地（G）。

　　使用屏蔽平衡双绞线连接RS-232设备的距离为1000英尺。距离大于1000英尺时，需要通过专门的线和同步线性放大器或电话线和短距离的MODEM进行RS-232连接。

　　4.4 报警输入、输出连接

　　矩阵系统后面板有1个DB25的接线端口，有16个报警输入点和2个报警输出口。

　　16路报警输入：(1-16)

　　公共地：(17、18、19)

　　联动输出1：(继电器常闭接点：20，

　　继电器常开接点：21，

　　继电器公共接点：22)

　　联动输出2：(继电器常闭接点：23，

　　继电器常开接点：24，

　　继电器公共接点：25)

继电器接点容量：2A/30VDC 1A/125VAC

视频矩阵设备供电

　　5.1联机前：

　　1. 安装和接好所有机箱。

　　2. 接好视频输入

　　3. 接好监视器

　　4. 接好终端电阻

　　5. 接好键盘

　　5.2机箱供电

　　1． 关掉机箱电源。

　　2． 连接电源输入：AC220V，50-60Hz

　　3． 接通电源。

　　5.3 系统动作：

　　装有矩阵系统的机箱供电后，可看到统系是否正常运行。矩阵系统前面有一个系统运行指示灯（RUNING）。系统主机供电后，该指示灯每秒闪动一次，表示系统正常运行。如果指示灯闪动不正常，试一下系统重置（见下述系统重置）。

　　5.4 系统重置：

　　如果矩阵系统运行不正常，可打开机箱重置系统。在主控制模块（MAIN BOARD）上有1个复位开关（RESET）。将复位开关置于复位态状，然后对矩阵主机上电进行系统重置，在系统加电时恢复矩阵系统出厂时的数据。约40秒后，将复位开关（RESET）设回断开状态，矩阵系统才能正常使用。

　　如果系统仍未能正常工作，请与技术支持部门联系。

视频矩阵相关产品

分配器：将单路信号在没有信号损失的情况下分成多路相同的信号，输出给多个显示设备。

长线驱动器：整合VGA信号在长距离传输中出现的拖尾重影等问题。

选择器：将多路输入信号选择其中一路输出给显示设备。

切换矩阵：将多种信号源选择两种或两种以上输出给不同的显示设备。

此外还有开关器；倍线器等。

 矩阵切换器可独立成为音频切换矩阵，也可以使用专用级联线缆实现和VIDEO,VGA,RGB矩阵实现同步切换。该设备具有断电现场保护功能，能保存设备关机前的工作状态，具备与计算机联机使用的RS-232通讯接口，并提供通讯协议和演示程序，方便联机使用。

视频矩阵的作用

　　简单的说，会议室中一般输入的设备很多：摄像头了、DVD 、VCR、实物展台、台式电脑，很多的笔记本信号等等，而显示终端很少：投影机了，等离子了，大屏幕显示了，

　　矩阵的作用就出来了，可以把提供信号源的设备的任意一路的信号送到任意一路的显示终端上，可以做到音频和视频同步或者不同步，随心所欲，方便，节约成本。常见的类型是根据接口类型划分（VGA、AV、RGB），当然还有混合矩阵，就是设备中不不同的接口类型，还根据接口数量来划分，如 8系列的有8进2出，8进4出，8进8出等

　　根据档次分有电信广播级：切换的时候没有闪烁和雪花，很平稳，可以看看CCTV的节目就知道了，接下来是专业矩阵、切换的时候稍微出现点黑屏，但也没有闪烁，接下来是民用的了，大多数会议室用的就是这种，切换的瞬间有闪烁的雪花和抖动，但切换完画面很稳定。