认识SDI矩阵 - 安防知识网

SDI摄像机的应用模式类似于模拟监控系统，都需要通过同轴电缆的传输，然后再通过专业的仪器设备进行上墙显示，由此，SDI矩阵在SDI视频监控应用中显得尤为重要。下面，请随我刊资深技术顾问一起来探讨SDI矩阵的应用。

SDI矩阵系统与传统模拟矩阵的差异

　　谈到SDI矩阵它是一种数字视频矩阵切换器，为BNC接口，是专为SDI数字视频信号的显示切换而研发生产的高性能智能矩阵开关设备，用于将各路视频输入信号切换到视频输出信道中的任一信道上，主要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、指挥控制中心等结合。一般这种产品都带有断电保护，具备RS-232/422或RS-485数据控制接口，可以方便与主系统控制设定计算机、遥控控制键盘或各种远程人机控制设备配合使用。

　　再说到SDI与传统的模拟信号矩阵到底有何不同的方面，首先我们了解到由于信号源的不同，在矩阵电路原理上也不有所不同，传统矩阵是一种交叉电处理结构(Cross-point Circuit)如图1,而SDI目前则为1:1或1:4或1:8的SDI影像输入分配放大插卡方式，再加上以4路或8路SDI信号同步处理方式将进行输入输出的信号同步分配，末端再以AD或DA(模拟/数字)转换为NTSC或是PAL电视影像信号以输出到监视机(Monitor)上，如图2从外观及设备结构上来看传统举阵与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以16x4、32x8、32x16及64x16、96x16或128x32,256x96到4096x256等较不规则的矩阵变化。而SDI矩阵则目前受限于信号员组件及分配放大规则的限制，目前矩阵规模大概有1x4、4x4、8x8及16x16、32x32再卡片堆迭后成为64x32、64x64及96x32,96x64再到最大128x32等规则性结构，现有技术条件大概128x128为可实际应用最大容量，要在突破这个限制可能得等到材料组件与技术再突破的阶段才能实现，不过我想这会很快被厂商给克服的。

SDI矩阵在PTZ及系统控制上与传统矩阵的差异及优势

　　一般而言;不管传统矩阵或是SDI高清矩阵，在基础上都是以Belden 1694A 同轴电缆为影像信号的传输介质，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/Half Duplex)方式来将控制信号传送到摄影机单元上。当然在SDI摄影机到达3G-SDI的型式条件下，也有厂商将声音及电力及控制信号，以领先影像信号半周的方式载在影像同步信号空白部份，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，信号距离仍然是SDI矩阵的一个不可避免的障碍。

　　SDI矩阵系统大致都是提供RS-485控制协议，当然这也会牵涉到过去在工程上必须要注意的厂牌控制协议(Control Protocol)，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。键盘可通过RS232/422或RJ45网络端口对矩阵进行控制。SDI矩阵产品同样具备有控制设定软件这种常规功能，在系统设定与操作上会提供很便利的用户的操作管理。在长距离的SDI高清矩阵与高清摄影机间，系统现在还可以藉由SDI光端机所一起组成的回路建构成为一种非压缩高解高清的数码实时监控系统。

SDI矩阵的处理器与传统矩阵图像效果比对

　　大部分的SDI高清数字矩阵控制系统都采用了微处理器技术，例如ARM系列的楚理器，且使用较为稳定可靠的Linux操作系统心核，这样一来就会具有较为强大的系统功能。可以在SDI路由上之援到最大128或甚至厂商宣称的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关系，SDI矩阵必须在兼容性上考虑到可以兼容接收720P或1080i/1080P@ 30fps或60fps的SDI影像信号，甚至在Analog模拟的标清或960H高线数模拟视频信号输入到输出的任意切换要求。这些也是SDI矩阵有的特定影像效能，也是过去传统矩阵所无法比拟的。

采用SDI矩阵的系统是否难以再与IP网络监控系统整合

　　这个问题其实多虑了，在监控系统联网要求下，由于SDI矩阵一般制造也都会配置网络端口或是可以在连接SDI DVS(影像转换服务器)下，将信号直接以SDI转TCP/IP或经NTSC 或PAL Video再由DVS转为TCP/IP信号下仍然是可以将SDI矩阵与网络监控系统做一个无缝接轨的系统整合。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，多组矩阵可以透过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，来实现了SDI高清矩阵联网上分的散部署与集中管理要求。

图1 交叉式传统影像矩阵电路

图2 分配放大与同步式SDI矩阵电路

SDI矩阵的各项稳定性及冗余设计表现

　　SDI矩阵作为一种影像监控平台，在控制、报警、字符、显示等方面也都有新的应用方式及新的运作方法，因此在控制、报警系统界接等兼容性内容和功能都与过去传统矩阵略有差异，在一些如OSD字符迭加上也颠覆过去传统模拟矩阵字符迭加的方式，输出显示更可能将信号切换、转换、拼接控制、画面融合等功能集合成为一种特定的切换方式，因此在完全不同的电路架构思维下，SDI矩阵结构稳定与质量可靠度就成为一个比过去传统矩阵更重要的课题。但说实在话;从一些SDI厂商不同的矩阵结构，例如模块式、插卡式、刀片式等都是SDI矩阵发展上不同问题产生的来源，包含能不能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多寡。当然模块化是一个最好的方式，包括控制、电源系统，这些结构大大方便了故障解决和系统维护。同时，由于模块化的设计，使得矩阵的扩展变成非常容易堆迭，既方便了厂商生产，又提升了产品的生产速度，减少产品故障率，加大了稳定与可靠度。至于在冗余备份能力上，大部份的SDI矩阵的控制和电源系统，除了被要要求模块化、插槽或板卡结构外，在目前制造上都是双控制、双电源(Redundant)，而且冗余式热备份(自动备份)，以避免手动备源系统可能的造成的系统失灵的隐忧。