文/魏加鲜

浅谈高清网络数字矩阵的应用发展趋势

文/魏加鲜

高清网络数字矩阵顾名思义就是百万像素高清网络视频（720P视频或1080P视频）输入，DVI或HDMI数字高清接口输出的一款高清网络视频解码产品。其输出接口分辨率达到1920×1080，输出画质达到1280×720以上分辨率，前端能兼容多品牌高清网络摄像机，具有超强的万能解码能力。

高清数字矩阵是高清网络监控系统中最核心部分，处于监控电视墙系统的咽喉地带，前端高清网络信号的输入以及后端高清视频的输出，都需经过高清数字矩阵来完成。许多人在一谈到高清网络数字矩阵，就认为是新兴的、高端的、复杂的、昂贵的产品，只有政府监控项目才有可能用到，很难推广应用到一般的监控项目中。然而并不是这样，随着DSP芯片技术的发展，一套高清网络监控系统解决方案往往整体造价会低于传统的模拟监控系统解决方案。下面就来分析一下如何使高清网络数字矩阵应用到普通监控系统项目中。

要做好一个真正的高清网络监控项目，必须得考虑网络带宽、中心视频存储、视频解码上电视墙显示及总体造价成本的问题。近几年普及推广高清网络监控以来，这些影响高清监控发展的问题已经得到了不同程度地解决。

带宽影响高清网络监控的推广

要实现高清监控，就要从整个监控系统上考虑高清，而传输无疑是一个重要的因素。从技术标准上来讲，720P的分辨率是目前普通标清CIF的9倍左右、D1的2.5倍左右，1080P的分辨率则是目前标清CIF的20倍、D1的5倍左右，前端采用高清摄像机会带来庞大的数据流，而系统能否实现高清，首先面临的则是传输系统能否接纳如此庞大的高清数据流。

目前IP高清监控的传输都是采用网络的方式，由于网络的异构性，高清视频支持宽带ADSL/VPN/Wireless/LAN/3G/光纤等异构网络输入信号，使得高清视频传输具有多样性。

网络传输方面目前超6类网线真正达到千兆传输速率，万兆交换机的面世也在根本上解决了局域网组网的问题。

工信部提出了宽带普及提速的目标，而且制定了八项行动计划，包括城市光纤到楼入户计划、农村宽带入乡进村计划、宽带使用体验提升计划、中小企业宽带应用提升计划等等。按照我国《通信业"十二五"规划》，到"十二五"末期，要实现宽带接入用户超过2.5亿户，接入带宽能力城市家庭平均达到20M以上，农村家庭平均达到4M以上。在宽带普及提速工程动员部署会上，为了"十二五"这个目标，三大运营商也都立下了宽带提速的"军令状"，提出了2012年的发展目标, 对宽带进行免费提速，原512K用户升速为1M，1M用户升速为2M，2M用户升速为10M，4M/8M用户升速为20M。这对于现有高清网络监控项目都是利好消息,我们拭目以待。

高清视频存储挑战

高清就意味着高码率高分辨率，这不仅是对监控硬盘具有更大的考验，还对于整个存储系统的容量、性能、成本都是不小的挑战。以1920×1080@30帧视频为例，利用H264的编码算法，为保证清晰度，码流需保持在6Mbps以上，约为标清视频的4-8倍。所以高清监控项目需要海量的存储空间。

随着IP-SAN存储服务器、网络智能存储服务器（NVR）的发展，解决高清监控存储问题迎刃而解。 单机最大都能做到24个热插拔3T硬盘位，可同时扩展3个硬盘柜。

最近几年，存储硬盘技术一直在快速的进步。从最初的160G，快速的跳过 250G、320G、500G,然后进化到1T、2T,及目前最高的3T硬盘。这样的技术进步直接影响到普通PC市场的变化，伴随着硬盘技术的不断进步，硬盘的成本也会不断降低，而单块硬盘容量增大，使网络存储服务器用量减少，这就大大降低了网络高清监控的海量存储成本，有利于网络高清监控项目的应用推广。

高清视频解码显示问题

相对于标清视频，高清视频的信息量大为丰富，相对应的解码显示性能要求也大大提高。如目前主流的PC机可以轻松实现32路D1标清视频的解码显示，但只能勉强解码显示4路1080P高清视频。对于大型视频监控平台，若全部使用高清网络视频，对服务器解码压力会非常大。如采用高清硬件解码器来解码上墙，首先是品牌匹配问题，解码器只能对应解码同一品牌的前端网络设备上墙，导致产品选型范围比较窄；其次高清解码器技术相对欠缺，除了行业主流的一些高清网络摄像机品牌有对应的自己品牌的解码器，市面上许多做百万高清网络摄像机的厂家并没有对应的高清硬件解码器；即使一些行业主流的品牌有自己配套的硬件解码器，其解码能力也是远远不能满足市场对高清解码能力的需求。

华贤迅高清数字矩阵能很好的解决这一问题，采用X86结构服务器，配置Intel Xeon 64位处理器，Intel芯片服务器主板，内存4G DDR3 1333MHz 带ECC校验，双网络接口：Ethernet 10/100/1000Mbps。能同时解码32路720P画质3M码流每秒25帧/16路1080P画质6M码流每秒25帧/54路D1画质2M码流每秒25帧/128路CIF画质512K码流每秒25帧，能满足用户对解码能力的需求。

随着Intel发布新一代架构CPU，其运算能力会大幅度提高，相对应高清数字矩阵解码能力也会得到进一步提升。

高清监控步入低成本时代

有人做过市场调查，在问到“哪些因素是高清视频应用与普及的阻力”时，答案中比重最高的一个就是“造价太高”。这项调查显示，有80%以上的受访者表示价格依然是让他们放弃高清监控的主因。

目前，高清网络摄像机输出标准各异，通常不同厂家输出格式会不同，这就不得不考虑前端产品与后端设备的匹配兼容问题。高清监控设备厂家在投入大量的资金和人力去研发高清编码设备的同时，需要花更大的人力物力去研发后端高清解码设备，这就导致整个高清监控系统造价较高。而目前市面上，往往是硬件高清解码器设备的发展速度远远不及前端高清网络摄像机的发展速度，出现了一些厂家只有高清网络摄像机而没有相对应的高清解码器设备，只能用简单的客户端软件装到PC机里再输出上电视墙，操作麻烦，导致高清监控系统出现“头重脚轻”的现象；有些厂家虽然有硬件解码器设备，但解码能力相对较弱，成本较高，远远满足不了市场对高清解码能力的需求。

高清数字矩阵的推广为各个厂商解决了后端解码上墙的烦恼，高清数字矩阵能兼容多厂家网络编码设备，多厂家视频混合上电视墙，并且具有超强的解码能力，但是相对高昂的高清硬件解码成本，数字矩阵解码成本却大大降低。

综上所述，随着国家光纤网络的普及、数字矩阵性能的提升、存储成本的降低，终将迎来数字高清网络监控的发展高峰。

作者单位：深圳市华贤迅科技有限公司