解决五大难题 告诉你HD-SDI矩阵怎么用

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光说不练假把式，对于安防产品来说更是如此。然而，理论是实践的基础，这不，关于近期热门话题HD-SDI产品中的视频矩阵也来凑热闹，看了下面这五大问题后，或许让你知道HD-SDI矩阵怎么用。
五大问题之一：HD-SDI矩阵系统的概念与区别
HD-SDI矩阵系统是什么？它与传统模拟矩阵有何差异？结构上或外观上，有何不同？系统接口或影像讯号的转换，有哪些相异之处？
HD-SDI矩阵是一种数字影像矩阵切换器，为BNC接口，是专为SDI数字影像讯号的显示切换，而产生的高性能智能矩阵开关设备，主要用来将各路影像输入讯号切换到影像输出信道中的任一信道上，早已广泛应用于广播电视工程、多媒体会议厅、大屏幕显示工程、电视教学、指挥控制中心等市场。这种产品一般都带有断电保护，并具备RS-232/422或RS-485数据控制接口，可以控制主系统，方便设定计算机、遥控控制键盘或与各种远程人机控制设备配合使用。
5 u' ~6 L% O* a) U9 i  c至于SDI与传统的模拟讯号矩阵到底有何不同？
首先我们了解到由于讯号源的不同，在矩阵电路原理上也有所不同，传统矩阵是一种交叉电处理结构(Crosspoint Circuit)，而SDI目前则为1：1、1：4或1：8的SDI影像输入，以分配放大插卡方式，再加上以4路或8路SDI讯号同步处理方式，将进行输入输出的讯号同步分配，末端再以模拟/数字转换器将讯号转换为NTSC或是PAL电视影像讯号以输出到屏幕(Monitor)上。
从外观及设备结构上来看，传统矩阵与SDI矩阵几乎没有太大差别，但若以系统架构看，我们就可以发现传统矩阵有6×4、32×8、32×16、64×16、96×16、128×32、256×96及4，096×256等较不规则的矩阵变化。SDI矩阵目前受限于讯号组件及分配放大规则的限制，其规模大概有1×4、4×4、8×8、16×16及32×32，在卡片堆栈后成为64×32、64×64、96×32及96×64，再到最大128×32等规则性结构。现有技术条件大概以128×128为可实际应用最大容量，要再突破这个限制，可能得等到材料设备与技术再突破的阶段才能实现。
五大问题之二： HD-SDI矩阵优势何在？
: l8 L& W# G& o( y8 | HD-SDI矩阵在PTZ及系统控制上比传统矩阵具有哪些优势？在声音、电力及控制讯号的传输，HD-SDI矩阵的优势何在？而控制管理软件，是否有不同于传统矩阵的操作管理？
一般而言，不管传统矩阵或是SDI高解析矩阵，基本上都是以Belden1694A同轴电缆为影像讯号的传输介质，而在摄影机PTZ及声音的传输与控制上，则多以RS-232/422或RS-485双工或是半双工(Full/HalfDuplex)方式来将控制讯号传送到摄影机上。在SDI摄影机到达3G-SDI的型式条件下，也有厂商将声音、电力及控制讯号，以领先影像讯号半周的方式，载在影像同步讯号空白部份，这样就达成一个单一同轴传输矩阵的要求，不过以目前的产品技术条件来说，讯号传输距离，仍然是SDI矩阵挥之不去的障碍之一。
SDI矩阵系统大致是提供RS-485制协议，这会牵涉到过去在工程上必须要注意的厂牌控制协议(ControlProtocol)，透过相同的条件就可以实现对SDI高速球或一体机进行PTZ控制。键盘可透过RS-232/422或RS-485网络端口对矩阵进行控制。SDI矩阵产品同样具有控制设定软件这种功能，在系统设定与操作上，能提供用户便利的操作管理。在长距离的SDI高解析矩阵与高解析摄影机间，系统现在还可以藉由SDI光端机所组成的回路，建构成为一种非压缩高解析的数字实时监控系统
- t. O- A) I1 F 五大问题之三：HD-SDI矩阵核心操作系统
HD-SDI矩阵的处理器与传统矩阵一样吗？影像效能一般如何？HD-SDI矩阵采用的处理器系统为何？核心操作系统为何？其运作效能是否稳定？
: n+ |/ D2 V# r 大部份SDI高解析数字矩阵控制系统，都采用了微处理器技术，例如ARM系列的处理器，且会使用较为稳定可靠的Linux核心操作系统，以稳定系统的运作效能。系统可以在SDI路由上，支持到最大128或256路输入，128路输出包含影音讯号的输入输出SDI接口。
至于在影像效能上，目前由于SDI摄影机本身的格式条件不一，SDI矩阵必须考虑到可以兼容接收720p或1080i/1080p@30fps或60fps的SDI影像讯号，同时，针对模拟的标清或960H高线数模拟影像讯号输入到输出，也要能够任意切换，这是SDI矩阵有的特定影像效能，也是过去传统矩阵所无法达到的。
五大问题之四：HD-SDI矩阵与IP监控的兼容性
在采用HD-SDI矩阵后，是否就难以再与IP网络监控系统整合？整合的方式、架构与采用的设备需要哪些？又对于不同讯号的转换，需要哪些转介设备，以达到整合的目的？
" {2 ^& ?* Z7 k+ Z$ a 与IP监控系统整合方面，在监控系统联网要求下， SDI矩阵一般都会配置网络端口或是可以在连接影像转换服务器(SDIDVS)下，将讯号直接以SDI转TCP/IP，或经NTSC或PALVideo再由DVS转为TCP/IP讯号，仍然是可以将SDI矩阵与网络监控系统做一个完美的系统整合。同时，透过监控中心联网方式，由中心对矩阵进行统一配置管理，多组矩阵可以经由网络从中心矩阵下载配置信息，可以一次建置及管理SDI矩阵，以实现SDI高解析矩阵联网上分散部署与集中管理的要求。
8 S) J( M3 ?  P3 D9 T- S6 D$ N" z 五大问题之五：HD-SDI矩阵的冗余性
- `* Y5 ?# U- Y% H HD-SDI矩阵的各项稳定性如何？哪些冗余设计？是否有新的应用方式？当功能有所不同时，矩阵的架构与设计是否有所不同？矩阵的字符迭加方式，是否有所不同？冗余系统的设计，结构为何？
SDI矩阵作为一种影像监控平台，在控制、报警、字符、显示等方面都有新的应用方式及运作方法，因此在控制、报警系统介接等兼容性内容和功能都与过去传统矩阵略有差异，例如：在OSD字符迭加上颠覆过去传统模拟矩阵字符迭加的方式，使得输出显示能将讯号切换、转换、拼接控制、画面融合等功能，集合成为一种特定切换方式，因此在完全不同电路架构思维下，SDI矩阵结构稳定性与质量可靠度，将成为一个更重要课题。
从不同的SDI矩阵结构，如模块式、插卡式、刀片式等，都是SDI矩阵在开发过程中，频频产生问题的来源。例如系统能否在模块化插卡式上，进行热插入等，都关系到系统稳定度与可靠度的效能。
4 S' E4 ], l3 @$ O当然模块化是一个最好方式，包括控制、电源系统等，这些结构大大方便了故障解决和系统维护的工程。同时，由于模块化的设计，使得矩阵扩展变成容易堆栈，一方面方便厂商生产，也同时提升产品的生产速度，减少产品故障率，提升稳定与可靠度。在冗余备份能力上，大部份的SDI矩阵的控制和电源系统，除了要求模块化、插槽或板卡结构外，目前制造大都以双控制、双电源(Redundant)，而且冗余式热备份(自动备份)，以避免手动备援系统可能造成系统失灵的隐忧。