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矩陣式切換器與上述的視頻切換器不同點(diǎn)是有兩個(gè)以上的輸出端口，且這些端口輸出的信號(hào)彼此獨(dú)立。也就是說，這些端口的輸出信號(hào)既可以是任意某一路輸入信號(hào)（可以為同-路輸入信號(hào)源），也可以是任意某幾路輸入信號(hào)的輪換，各端口的輸出內(nèi)容可以不相同。本小節(jié)介紹模擬式視頻矩陣切換主機(jī)的原理及其狀態(tài)檢測方式。

一、矩陣切換主機(jī)原理

大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中使用的矩陣切換主機(jī)的原理框圖如圖1所示。

圖1 矩陣切換主機(jī)的原理框圖

在這類主機(jī)中，所有攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、報(bào)警探頭、監(jiān)視器、錄像機(jī)和打印機(jī)，都是由CPU統(tǒng)一管理和控制的。矩陣切換主機(jī)通過RS-232或RS-485接口與周邊設(shè)備通信，以便將各種控制命令以實(shí)時(shí)或分時(shí)方式傳送給這些設(shè)備。遠(yuǎn)端的攝像機(jī)的視頻信號(hào)，通過同軸電纜、雙芯線、光纖或無線設(shè)備傳回主控機(jī)房，再送到矩陣切換主機(jī)背后的視頻輸入口上。

每只攝像機(jī)都有它自己的視頻輸入口，每臺(tái)監(jiān)視器也都有它自己的視頻輸出口。如果需要監(jiān)聽或?qū)χv功能，也可以在系統(tǒng)中添加必要的設(shè)備，以同時(shí)完成視頻和音頻信號(hào)的切換。

為使矩陣切換主機(jī)識(shí)別和管理系統(tǒng)中的攝像機(jī)、監(jiān)視器和其他設(shè)備，必須根據(jù)系統(tǒng)中設(shè)備的類型和系統(tǒng)功能要求，對(duì)矩陣主機(jī)進(jìn)行設(shè)置（即編程）。設(shè)置前應(yīng)預(yù)先制定詳細(xì)的計(jì)劃，設(shè)置時(shí)則應(yīng)注意采用較系統(tǒng)的步驟和合理的工作方法。

矩陣式視頻切換器之所以具有以上特點(diǎn)，關(guān)鍵在于其特有的矩陣切換方式。一種8入4出的矩陣切換方式如圖2所示。

圖2 8入4出矩陣切換方式示意圖

由圖2可以看出，矩陣切換方式是由多條視頻輸入子線與多條視頻輸出母線構(gòu)成的，所有子母線的交點(diǎn)均可由開關(guān)控制。因此，每一條視頻母線都是一個(gè)“N選1”的開關(guān)排（功能與前述的多選一方式相同），母線上的每一個(gè)交叉點(diǎn)就是一個(gè)開關(guān)。當(dāng)某一子母交叉點(diǎn)接通時(shí)，該交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)著的視頻輸入信號(hào)（由子線輸入），就被切換到視頻母線的輸出端。設(shè)圖中第3行第6列處的交叉點(diǎn)閉合，則可把第6路視頻輸入信號(hào)，切換到第3路輸出端口上。

上述切換方式中，同一母線的各子母交叉點(diǎn)，可以按一定的次序依次閉合，但不能同時(shí)閉合。因而上述切換方式可以將任意一路或多路輸入視頻信號(hào)，以一定次序輸出在任意一路輸出端口上。由于圖6-15中的各交叉點(diǎn)排成了一個(gè)8*4的矩陣（一般為MxN矩陣），因而此種切換器被形象地稱為矩陣切換器。矩陣切換器的MxN個(gè)交叉點(diǎn)可以按照任意設(shè)定的規(guī)律有選擇地閉合，而這一設(shè)定的規(guī)律通常是由單片機(jī)來控制的。為了實(shí)現(xiàn)場逆程切換，上述交叉點(diǎn)的通斷，也應(yīng)由兩個(gè)信號(hào)共同控制，其一即為手動(dòng)或自動(dòng)切換電壓，而另一個(gè)則是由復(fù)合同步中(經(jīng)積分)提取的場控脈沖。

場逆程切換的原理已如前面所述，這里需提出的是，在場控制脈沖與切換電壓進(jìn)行“與”的同時(shí)，控制電路部分還應(yīng)輸出一個(gè)復(fù)位脈沖，使同一條輸出母線的其余各視頻交叉點(diǎn)斷開，以保證在某一時(shí)刻，在同一條輸出母線上只切換出一路輸入的視頻信號(hào)。

二、矩陣切換器的狀態(tài)檢測方式

由于矩陣切換器是多入多出的視/音頻切換設(shè)備，如要想知道在哪一個(gè)輸出端口輸出哪一路攝像機(jī)輸入的視頻信號(hào)，則必須要有用于選擇輸入/輸出端口的數(shù)字鍵盤，同時(shí)還應(yīng)有顯示端口編號(hào)的數(shù)碼管或液晶顯示屏，以進(jìn)行端口狀態(tài)提示。如要在連接于第5個(gè)輸出端口上的監(jiān)視器上，得到第12路攝像機(jī)攝取的畫面，可以先通過鍵盤選擇攝像機(jī)輸入方式，然后鍵入12，再通過鍵盤選擇監(jiān)視器端口，鍵入05，最后按下執(zhí)行鍵。

此外，還有另一種信號(hào)切換與狀態(tài)檢查的方式，這種方式可省去數(shù)字鍵盤，而是以“加”“減”兩個(gè)鍵配合數(shù)字顯示屏來顯示輸入輸出端口狀態(tài)。同上述要求，先按輸入“加”鍵至輸入端口數(shù)碼管顯示為12，再按輸出“加”鍵至輸出端口數(shù)碼管顯示為05，最后按執(zhí)行鍵予以確認(rèn)，就可在矩陣切換器的第5個(gè)輸出端口上，得到第12路攝像機(jī)的輸入信號(hào)。

目前，有專用視頻矩陣切換器集成電路，如MAXIM公司生產(chǎn)的MAX456等，它是一個(gè)8x8視頻矩陣切換電路，通過對(duì)輸出選擇端子及輸入選擇端子的控制，可以使MAX456的8個(gè)輸入端中的任何一個(gè)或多個(gè)端子，連到8個(gè)輸出端的任何一個(gè)或多個(gè)端子上。此外，在每一個(gè)輸出端子處，還都有一個(gè)帶寬為35MHz、轉(zhuǎn)換速率為250V々s的輸岀緩沖放大器。這種把緩沖放大器與矩陣切換器集成在一起，與傳統(tǒng)的矩陣切換器比較，可以至少省去十幾片IC，從而極大地節(jié)省印刷板面積，并進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。