高清混合視頻矩陣的研究及實現分析

張欣月

摘要：人們對視頻的清晰度的要求越來越高，因此，通過科學的研究，產生了高清混合視頻矩陣，目前，這種技術的應用已經非常的廣泛，應用在監控系統中、視頻教學中、視頻會議中、娛樂場所以及演播室中。近年來，我國正在打造建設平安的城市理念，因此，需要高清混合矩陣的應用，也非常的重要。這就需要對高清混合視頻矩陣進行研究，研究FPGA的意義。

關鍵詞：高清混合視頻矩陣;實現分析;視頻技術

引言：

隨著視頻技術的不斷發展，視頻矩陣的需求量也在不斷的增加[1]。目前，在一些視頻中，需要運用多個或者幾個屏幕，來應用視頻信號。但是，視頻信號在顯示的過程中，會受到尺寸的限制，屏幕的尺寸無法進行無限制的延展，所以，目前的共享視頻顯示是非常重要的研究方向。視頻矩陣可以根據不同是信號源，將視頻的格式轉化成AV、DVI、VGA以及HDMI等不同的格式。可以滿足人們對信號源的需求，在這個視頻矩陣也被稱作是混合視頻矩陣。隨著人們生活水平的提升，需要更好的發展高清視頻，滿足人們的需求。

一、發展分析

國外的視頻矩陣發展比較早，在1978年，視頻矩陣的切換技術和控制技術就已經產生，是美國AD公司設計和生產，到現在已經過了30多年，目前的視頻矩陣技術得到了很大的改變[2]。

國外的技術發展的比較早，經驗比較豐富，研發了各種各樣的矩陣產品。不管在數字還是模擬視頻的時代中，都擁有比較先進的技術知識，目前，我國的需求量遠超過國外的需求，大大的促進了我國的視頻矩陣的發展，國外的視頻矩陣技術差距不是很大，甚至國內的價格上有很大的優勢。所以，我國的視頻矩陣產品出口量比較大，能夠打開全球的市場。

我國是視頻矩陣發展主要經歷了三個階段。第一階段是在九十年代的初期，在改革開放的初期，我國的視頻技術還沒有成熟，大部分都是從國外進口的。第二個階段的就是年代的中、后期，這個時候，我國已經進入到了改革開放的高速發展的時期，中國的視頻矩陣技術和國外的視頻技術得到了充分的交流，還處于初級的學習間斷，通過學習和研發，我國開始自己進行生產視頻矩陣。第三個階段是在2000年以后，這個階段數字視頻技術已經處于高速的發展階段，給國內的公司創造了很多的機會，這個階段，能夠生產自主創新的生產視頻矩陣。目前很多大型的監控系統中，很多設備已經換成了高清數字視頻，并且模擬視頻仍然占據很大的部分，但是還有一部分使用的是迷你視頻，要想兼容這兩種視頻，就需要視頻矩陣來完成，這種模擬視頻監控系統的穩定性、成熟型比較強，不會很快的升級為數字高清視頻，因此，在未來一段時間內，混合矩陣視頻的應用，會非常的廣泛。

二、高清混合視頻矩陣的功能設計

輸入的部分，是由輸入卡構成的，根據性能需求的不同，輸入卡數量從一到多有不同。這些輸入卡，在對視頻輸入后，可以實現對解碼后手機傳送到交換的背板。現在，隨著科學技術的發展，視頻格式解碼芯片中，相關的是格式，可以從市場中直接購買回來。這樣就能夠實現高速化的解碼，而且穩定性很強。影響的分辨率比較大。如果要保證龐大的數據進行實時傳輸，就需要保證設備元器件能夠承載較大的輸入量，并且能夠保證傳輸的速度。因此，需要選擇能夠實時傳輸視頻數據的總線。

交換背板：這個部門，主要是對視頻數據的復制，高速的開關。另外，輸入的視頻數據，可以映射到輸出的通道中的任何一個，能夠消除視頻的開關，并且能夠切換功能。

輸出部分：輸出部能夠接受從交換背板發到視頻數據，之后，能夠有效處理，使其輸出為高清分辨率。處理數據被編碼芯片進行編碼，在經過標準的視頻電纜，將其發送到監視裝置中，就完成了輸出的流程。

控制部分：這是由兩個部門組成的，一個是主機計算機的軟件控制，在電腦上，現在通信接口開發工具的控制設備的控制和軟件。另外一個面板控制，通過面板按鈕和液晶顯示器對設備進行控制。

三、高清混合視頻矩陣在電視播出技術中的設計策略

總控矩陣安裝在中心機房的總控機柜中，負責整個系統信號的總體調度。日常應用時，大多數時候要依靠遙控面板來對入出的信號進行調度。因此，要熟練的掌握總控矩陣遙控面板的使用方法，但是在這之前應該了解總控矩陣和遙控面板的連接方式。系統中應用了四個遙控面板，分別安放于中心機房、上載機房和總控機房，總控機房里放置了兩個，其中一個負責129路的監看調度（無調度其他輸出的權限）。具體的連接結構如圖1：

（一）利用router mapper軟件對矩陣進行配置

（1）找到router mapper 軟件，打開后在comm settings選項中設置軟件連接矩陣的方式，在本系統中應用的是TCP/IP網絡連接，將矩陣的IP地址添加到列表中即可（計算機網絡要和矩陣在一個網段上，本系統的矩陣ip為186.8.8.250）

（2）設置完成后軟件就可以通過網絡訪問到矩陣，點擊“discovery”選項，軟件會自動檢測到網絡中的矩陣以及與矩陣連接的遙控面板，如下圖（圖中設備名稱和ID號已經設置好）：? 下圖發現的遙控面板是老版本的，新版本的遙控面板通過router mapper是不能進行訪問的。

（3）雙擊“routers”下面的“platium0”，就會彈出“Edit platinum Frame”對話框，該對話框設置的是矩陣的各種參數，設置完成后需要“download”到矩陣主機，這樣矩陣才能正常使用，如下：

以上就是矩陣在Navigator中的一些設置，這個軟件可以配合上面提到的Router Mapper共同使用。有些設置在此軟件中方便使用，有些則在Router Mapper中方便使用。

結束語：

綜上所述，高清視頻在近年來的視頻發展中，具有重要的作用和地位，能夠對圖像進行高清的處理和傳輸，在設計上，能夠利用好目前的資源解決出現的問題，整個高清混合視頻矩陣，采用的無壓縮的方式，沒有一路數據是進行單獨處理的，這樣可以保證視頻的高清質量。視頻數據采用的高清混合視頻矩陣技術進行處理，需要熟練的掌握總控矩陣遙控面板的使用方法，保證數據的穩定性和可擴展性，每路視頻能夠進行單獨的傳輸，減少對視頻信號的影響。高清混合視頻矩陣的應用，給現代視頻行業的發展，起著積極的推進作用，因此，需要加大研究的力度。

參考文獻

[1]趙延龍.基于混合特征的人臉檢測算法研究及其FPGA實現[D].哈爾濱工業大學，2016.

[2]佚名.基于FPGA的視頻采集系統設計與實現[D].成都理工大學，2018.

[3]宋昕陽.高清視頻會議系統H.320&H.323雙協議混合組網的分析[J].中國新通信，2018，20（06）：116.

[4]謝榮東.高標清混合視頻監控系統中的畫面分割技術設計[J].信息與電腦（理論版），2015（03）：23-24.