包交换型矩阵是通过包交换的方式(通常是IP包)实现图像数据的传输和切换。包交换型矩阵目前已经比较普及，比如已经广泛应用的远程监控中心，即在本地录像端把图像压缩，然后把压缩的码流通过网络(可以是高速的专网、internet、局域网等)发送到远端，在远端解码后，显示在大屏幕上。包交换型数字矩阵目前有两个比较大的局限性:延时长、图像质量差。由于要通过网络传输，因此不可避免的会带来延时，同时为了减少对带宽的占用，往往都需要在发送端对图像进行压缩，然后在接收端实行解压缩，经过有损压缩过的图像很难保证较好的图像质量，同时编、解码过程还会增大延时。所以目前包交换型矩阵还无法适用于对实时性和图像质量要求比较高的场合(如图2)。

作为视频矩阵，最重要的一个功能就是实现对输入视频图像的切换输出。准确概括就是:将从任意一个输入通道输入的视频图像切换到任意一个视频输出通道。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。这里需要强调的是必须要做到任意，即任意的一个输入切换到任意的一个输出。

另外，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;解码器可以控制云台、可变镜头和摄像机;报警器接口;可选的音频同步切换矩阵;控制键盘等。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)，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。

按实现视频切换的不同方式，视频矩阵分为模拟视频矩阵和数字视频矩阵。模拟视频的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高档的芯片来控制模拟开关实现。数字视频的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，将数字信号再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，变成了对数字视频的处理和传输。

数字矩阵,是针对前端设备全部是网络数字视频流输入，到监控中心输出上电视墙专门制作的一款产品，用于完成输出、切换、存储、转发、远程控制视频等功能。其中数字矩阵产品是比较权威的代表之一，超强的解码能力是网络数字矩阵视频输出的优势，单机相当于16张四路解码卡(128CIF)。主要特性有以下几个方面:

★超大型视频管理平台及超级网络解码能力

单机最大可管理1024路视频，配置专业的GPU，实现单机64路/96 CIF,16路/36路/54路 D1解码能力。超强的解码能力是网络数字矩阵视频输出的基础，单机相当于16张四路解码卡(128CIF)

★4路/6路 VGA/DVI/HDMI 1080高清显示输出

四屏/六屏输出网络VGA数字矩阵，各屏输出1/2/9/16画面，可实现单机 CIF 96入96出，D1 54入54出。满足新的"全面覆盖，重点监控"，1:1显示输出的行业主流需求

★多厂家设备兼容，无缝接入

兼容其他厂家硬盘录像机，视频服务器，网络摄像机的网络视音频流

★多机联网全交叉矩阵切换功能

采用标准的TCP/IP输入及输出，1000M网口，通过普通1000M交换机进行多机联网全交叉矩阵切换，实现256入256出(16屏)，512入512出(32屏)，1024入1024出(64屏)等超大型联网监控系统

数字矩阵源于网络，并与网络有着密不可分的关系，网络的重要特征在于它的分布式计算能力。那么其功能不应受制于类似于模拟矩阵或硬盘录像一样单台机箱的约束，而是应充分的借用它在网络方面的先天优势，方便地进行分布式计算。

多机无缝级联是九鼎数字矩阵网络监控系统的一项基本功能，因为多机全交叉切换则是网络矩阵赖以生存的重要职能。如果说实时流媒体是数字矩阵的软芯片，那么网络交换机就是它的硬芯片。很多人能够理解非常复杂的模拟系统的接线结构，或许也是电脑方面的专家，但对于家喻户晓的普通网络交换机，却不知道它在这样大型的监控系统里起着不可估量的作用。

通过实时流媒体及网络交换机，进行多机联网全交叉矩阵切换，则可轻松实现256入256出(16屏)、512入512出(32屏)等超大型联网监控系统。

在大型的网络监控系统中，核心骨干网的负载能力是一个最重要的指标。越是大型的系统，每兆字节的传输成本越高。一个512路以上的网络监控系统，相当于一个上千户宽带用户的网络资源需求。在实时性方面的要求，比以文本传输或可间断非实文件流为主的民用宽带要求要高得多，所以在网络负载平衡方面需做出 九鼎拼接网络VGA数字矩阵。

非常专业的考虑。然而因为IP监控的刚刚兴起，甲方或工程商缺少专业的网络建设方面的知识与经验。相关的厂家虽然技术员的水平相对要高一些，但往往不会从产品的角度做出比较负责任的考虑与设计，反而会出于商业的目的设计一些比较独立的仅具有商业目的的产品，比如网络存储服务器。

在这样大的网络监控系统中，要最大可能的对独立的子系统或分区进行物理切割，比如分区的前端DVR/DVS/IPC与后端访问网络相隔离。而像网络矩阵本身不能产生附加带宽的同时，需要起到这个分区或切割的职能，比如采用双1000M网口设计，一个网口用来输入某一区域前端设备网络过来的视频，另一个网口再进入主干网，自身完成了解码、存储功能，从而通过流媒体的转发，巧妙地实现了网关的职能。这样，就把整个网络的压力降到了最低，那么网络风暴产生的机会就大大降低了。

最近几年，海量存储技术一直在快速地进步。从07年初的160G，快速跳过 250G、320G、500G、750G，并逐渐进化到1000G、1500G，及目前最高的2000G硬盘。 前2000G硬盘在价格上与三年前的160G硬盘是持平的。也就意味着目前通过一台2U机箱的9个2000G硬盘，相当于三年前112个以上160G硬盘位超大型存储阵列，这差不多是一个省级数据中心的存储量。

这样的技术进步是众人皆知的，因为它直接影响到普通PC市场的变化。显然，数字监控的重要的本地录像功能自然也会受它的影响。随着犯罪水平的不断提高，作案的时候连同监控设备一起搬走或是一起破坏的事件屡屡发生，集中存储或是集中存储与本地存储相结合的需求日趋强烈。伴随着海量存储技术的不断进步，海量存储的成本不断降低，这种需求自然而然的成为了IP监控的必备功能。

当网络集中存储的需求产品化后，即出现了专门的独立存储服务器。这个产品虽然解决了存储的问题，但却加重了核心骨干网上的压力。比如512路视频进入骨干网后，按512K来算，即产生了256M的实际网络带宽。如果这个256M的带宽，经流媒体服务器，再转存储服务器，然后输出到解码服务器，有一部分通过分控访问，就会产生超过1000M实际码流的网络风暴。

数字矩阵采用流媒体、存储、解码输出一体化设计，即网络视频一经输入到某台矩阵，则少有机会再需转发出来。这样的方案不仅可以最大程度降低网络风暴的风险，更重要的是通过本机的本地内存复制等机制，使网络传输的延时降到最低，从而使图像的实时性、连惯性等方面得到非常大的提升，这就从根本上解决了这一系列问题。

综上所述，新一代数字矩阵如果能完全满足上述要求，不断丰富IP监控的功能特点，使数字矩阵赋予新的职能，才能发挥IP监控的原动力作用，把IP监控推向新的发展高峰。

以某数字矩阵产品为例:数字矩阵主要有以下几种分类:

根据数字视频矩阵的实现方式不同，数字视频矩阵可以分为总线型和包交换型。下面以目前安防市场上广泛应用的压缩板卡和硬盘录像机为例，介绍这两种类型的数字视频矩阵。

总线型数字视频矩阵

顾名思义，总线型数字矩阵就是数据的传输和切换是通过一条共用的总线来实现的，例如PCI总线。

其中最常见的就是PC-DVR型和嵌入式DVR型。对于PC-DVR型来说，它的视频输出是VGA，通过PC显卡来完成图像显示，通常只有1路输出(1块显卡)，2路输出的情况(2块显卡)已经很少;嵌入式DVR一般的视频输出是监视器，一些新的嵌入式DVR也可以支持VGA显示。PC-DVR型和嵌入式DVR型都可以实现1路视频输出(还可以进行画面分割)，可以把这两款产品当作视频矩阵的一个特例，也就是一个只有1路视频输出的特殊情况(如图1)。

目前，矩阵市场上已经出现了带有多路视频输出和解码功能的矩阵卡，这种矩阵卡在原有的硬件解码卡的基础之上，同时实现了一卡多路的视频输出。由于采用了全新的高性能DSP，并配合目前已经得到普遍应用的2.2版本PCI总线，我们已经可以利用现有的硬件平台组建一个小型的数字视频矩阵系统。那么，下面就介绍一下实现数字视频矩阵的两个典型方案:

用矩阵卡和DVR板卡组建视频矩阵、实时录像系统

在该系统中，由音视频压缩卡完成图像压缩功能，与PC机构成DVR系统，这和目前市场上主流的PC-DVR完全相同。此外，在系统中增加矩阵卡，并由音视频压缩卡把数字视频数据通过PCI总线发送到矩阵卡，由矩阵卡实现视频的输出，这就构成了一个小型的数字视频矩阵(如图3)。

用矩阵卡组建网络矩阵

在该方案里，通过网络监控中心主机来调度多块解码卡，将从网络远端接收的图像数据切换到各个解码卡进行解码，最后由解码卡实现视频输出(如图4)。

随着电视技术向数字化发展，电视监控行业也出现了很多数字设备，数字系统已成为目前的热点，于是出现了数字视频矩阵的概念，一些厂家也推出了纯数字视频矩阵设备。

SDI数字视频矩阵切换器参数如下:

SDI数字视频矩阵切换器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、指挥控制中心等领域。