DS4002MD数字视频矩阵方案.docx

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DS4002MD数字视频矩阵方案

DS4002MD、数字视频矩阵方案

目录：

DS4002MD、数字视频矩阵方案1

目录：

1

一、基本性能参数1

1.解码功能1

2.视频矩阵功能2

二、数字视频矩阵简介3

1.基于HC卡和MD卡的数字视频矩阵构成3

2.海康威视数字视频矩阵方案的优势和特点3

3.应用举例4

三、MD卡开发注意事项5

1.音频输出、音频预览部分和DS4004D的差异5

2.视频输出部分和DS4004D的差异6

3.HC卡、MD卡与H卡、D卡在系统结构上的差异6

4.HC卡、MD卡的系统坐标与H卡的差异7

5.视频矩阵对窗口大小的要求8

6.总线带宽对矩阵输出的限制9

四、附录9

1.MD卡SDK中暂时无效或功能发生变动的API9

2.视频矩阵的实现过程9

3.MD卡支持的几种典型的画面分割方式10

一、基本性能参数

基于海康威视DS4002MD可以实现数字视频矩阵和硬件解码两大功能：

1.解码功能

⏹每块DS4002MD可做4路解码。

⏹支持的码流格式：

海康威视H、HC系列板卡；海康威视M、ME、ATM、HC、DVS系列嵌入式设备。

⏹音、视频输出：

a）音频输出：

2路，可在4个解码通道中任选2路输出。

b）视频输出：

2路，每路视频输出最多可以划分为16个窗口。

视频输出功能请参考“视频矩阵部分”的说明。

c）音频预览：

每块DS4002MD支持1路音频预览输出。

⏹软件：

从海康威视3.0版SDK开始提供对DS4002MD的支持。

d）支持H卡、HC卡和MD卡在1台PC内混插。

e）在一个SDK内同时支持H卡、HC卡和MD卡。

f）解码部分的API，绝大部分和原海康威视DS4004D解码卡的SDK完全兼容（功能发生变动的API详见“附录”）。

⏹目前1台PC最多支持16块DS4002MD卡，即最多支持64路解码，32路视频输出。

⏹基本解码性能（值为每解码1路视频大约要占用的DSP资源）：

g）CIF：

12％（512Kb）；16％（2Mb）

h）2CIF：

30％（1Mb）

i）DCIF：

28％（768Kb）

j）4CIF：

50％（1.5Mb）；60％（3Mb）

※上述测试文件为定码率下的稳定图像。

※目前对解码器的进一步优化正在进行中，其性能在以后的版本中会不断的得到提升。

2.视频矩阵功能

视频矩阵功可以概括为：

视频输入端：

由HC卡实时采集的视频、MD卡解码后视频（本地文件或网络实时流）。

视频输出端：

MD的视频输出通道。

视频输出支持画面分割，每路视频输出最多可划分为16窗口，视频矩阵以窗口为单位进行图像切换。

矩阵控制：

对于1台PC中的所有HC卡和MD卡，HC卡的每个编码通道和MD卡的每个解码通道，都可以把本通道的视频输出到任意一块MD卡的任意一路显示通道中的任意一个窗口进行显示。

矩阵的基本参数：

●每块DS4002MD支持2路矩阵输出，每路输出为4CIF分辨率。

●HC卡的每个编码通道可以同时支持1路显卡预览和1路矩阵输出。

●MD卡的每个解码通道可以同时支持1路显卡输出和2路矩阵输出。

●每路视频输出都支持画中画功能，每个窗口的位置动态可调。

●每路视频输出总的窗口面积之和不能超过4CIF＋QCIF，即最大可以实现一个4CIF的全屏输出＋1个QCIF的画中画输出。

二、数字视频矩阵简介

1.基于HC卡和MD卡的数字视频矩阵构成

需要注意的是MD卡在视频矩阵中可以同时作为视频输入源和视频输出端，虽然在硬件上解码和视频输出在同一块板卡上，但从用户角度看，解码通道和视频输出通道可以完全独立的控制。

在DS4004D中，解码和输出必须为一一对应的关系，而在MD卡中，由于视频矩阵的引入，使视频的输出更加灵活。

2.海康威视数字视频矩阵方案的优势和特点

1）成本优势：

只需一台PC和MD卡即可组成一个小型的视频矩阵系统。

如果增加HC卡，则可以将视频矩阵和DVR合二为一，降低设备成本，安装、调试方便，集成度高、稳定型强，后期维护成本低。

2）性能优势：

a）功能强大、配置灵活：

所有的功能都基于PC平台，由用户任意设定。

i.单独使用MD卡（基于网络或文件）即可组成简单的硬件解码平台，或者组成多路解码（最高64路）＋矩阵输出系统。

ii.使用MD卡和HC卡，即可以构成DVR＋视频矩阵系统。

iii.可以将上述2种模式混合使用，即：

本地实时录像＋硬件解码＋视频矩阵，3大功能可以任意组合使用。

b）使用简单：

所有的操作都可以在PC平台实现，完全由用户的应用程序控制。

c）集成度高、稳定性强：

全新的硬件设计使系统的功耗大幅降低，从而提高稳定性。

3）图像处理功能强大，丰富的图像处理功能是传统的模拟矩阵无可比拟的：

a）矩阵输出的分辨率为4CIF，图像质量能够得到保证。

b）具备丰富的图像处理功能：

自定义画面分割方式、画中画、自定义图像显示、OSD、LOGO等。

c）图像切换速度快，显示流畅，切换过程严格同步，无丢帧，无错位。

d）所见即所得，矩阵输出的内容和录像的内容完全一致。

4）二次开发方便、快捷：

a）在同一个SDK内支持H卡、HC卡及新的MD卡，支持H卡、HC卡、MD卡混插。

b）SDK兼容（MD卡SDK的解码部分和原D卡兼容，HC卡SDK和原H卡兼容），简化用户的开发、移植过程。

c）提供DEMO程序及源码，加快客户的开发。

3.应用举例

1）HC卡和MD构成64路DVR系统和64×4实时视频矩阵

在该系统中，由HC卡构成64路DVR系统，这和目前的板卡方案完全相同，另外增加了2块DS4002MD完成4路模拟输出，实现视频矩阵功能。

2）由DS4002MD构成网络矩阵

该方案中由16块DS4002MD构成64路解码系统，同时支持32路模拟视频输出，通过不同的画面分割，可以组成各种灵活的视频输出方案。

网络远端可以采用海康威视的H卡、HC卡构成的PC-DVR，也可以采用海康威视的嵌入式DVR、DVS。

三、MD卡开发注意事项

1.音频输出、音频预览部分和DS4004D的差异

a）DS4004D为4路解码，4路音频输出，每路解码唯一对应1路音频输出,同时可以任选1路做音频预览输出。

b）DS4002MD为4路解码，2路音频输出，可以在4路解码音频中任选2路输出（SetDecoderAudioOutput）。

c）每块DS4002MD支持1路音频预览输出，只有当前正在音频输出的通道才能进行音频预览输出，打开某通道的音频预览之前必须要先将其设置为输出，否则无法实现预览。

参见下图：

d）新SDK中解码音频的预览输出设置和原DS4004D也有所不同，在DS4004D的SDK中，打开1路音频预览的同时会自动把上一次打开的关闭，即同时只能打开1路音频预览输出；在新的SDK中，如果要打开的音频预览通道和当前正在进行的音频预览通道不在同一块MD卡上，SDK不会将正在进行音频预览的通道关闭，这样可以实现多块MD卡同时进行音频预览输出。

2.视频输出部分和DS4004D的差异

a）DS4004D为4路解码，4路视频输出，解码和输出只能是一对一的全屏视频输出。

b）DS4002MD为4路解码，2路视频输出。

DS4002MD的优势在于它的矩阵功能：

在DS4002MD中，解码图像的输出被整合到视频矩阵之中。

DS4002MD的每路视频输出都可以多窗口分割，同时每路解码图像可以输出到系统中任意一块DS4002MD卡的任意一个窗口。

虽然DS4004D每路都可以进行全屏输出，但是由于DS4004D不支持4CIF分辨率，即使全屏输出，也只是放大后的图像，图像质量仍然较差；而随着现在大屏幕显示设备的普及，更适于做多画面分割显示；而在对图像质量要求高的应用中，DS4002MD刚好可以解2路4CIF图像，并进行2路全屏输出，而DS4004D无法解4CIF码流。

3.HC卡、MD卡与H卡、D卡在系统结构上的差异

在原有H卡、D卡组成的系统中，由于每一个DSP只包含1个编码通道或1个解码通道，而1个解码通道只对应1个显示通道，所以系统的结构比较简单。

随着海康威视HC卡、MD卡的发布，提出了1个DSP可以实现多路编码和解码、1路视频输出可以多窗口分割显示等新的应用模式，系统结构也因此变得更加复杂。

参考下面的系统结构示意图：

由海康威视板卡组成的系统结构分为3层：

板卡、DSP和通道。

1）板卡：

板卡是海康威视基本的产品单位。

板卡类型不同，所包含的DSP个数与通道个数也不同。

2）DSP：

系统的大部分功能都是由DSP实现的。

1个DSP内部可能包含多个通道，所有的通道共享该DSP的资源。

DSP对用户来说是透明的，系统的绝大多数功能都是以通道为单位实现的，应用程序可以不必考虑DSP的存在。

3）通道：

通道是系统功能的实现单元。

系统的绝大部分功能都是以通道为单位实现的，SDK中的绝大多数API的控制对象也是通道。

目前由HC卡、MD卡组成的系统中共包含3种通道类型：

a）编码通道：

实现实时录像、本地预览等功能。

b）解码通道：

实现实时回放、文件回放等功能。

c）显示通道：

实现视频模拟输出功能。

显示通道是随着MD卡的推出而提出的通道类型，是实现视频矩阵功能和多窗口输出功能的核心。

注意：

在原H卡、D卡SDK中，因为当时DSP和编、解码通道存在着一一对应的关系，所以可以使用GetTotalDSPs（）来取得系统中所有的编码和解码通道个数，但是在新的HC卡、MD系统中，DSP个数不再和通道个数相等，使用GetTotalDSPs（）会带来歧异，因此在3.0版本的SDK中做了完善，分别增加了获取板卡个数（GetBoardCount）、DSP个数（GetDspCount）、编码通道个数（GetEncodeChannelCount）、解码通道个数（GetDecodeChannelCount）、显示通道个数（GetDisplayChannelCount）的API，建议用户使用新提供的API，同时为了保持兼容性，GetTotalDSPs仍然返回系统中所有的编码通道个数，其功能和GetEncodeChannelCount相同，并不代表DSP个数，需要特别注意。

板卡型号

DSP

个数

包含编码通道

（每DSP/每块卡）

包含解码通道

（每DSP/每块卡）

包含显示通道

（每DSP/每块卡）

DS4004HC

1

4/4

0/0

0/0

DS4008HC

2

4/8

0/0

0/0

DS4016HC

4

4/16

0/0

0/0

DS4002MD

1

0/0

4/4

2/2

DS4004MD

2

0/0

4/8

2/4

板卡DSP通道对应关系

4.HC卡、MD卡的系统坐标与H卡的差异

新的HC卡和MD的坐标系统和原有H卡有所不同，请特别注意。

为了保证预览和录像的质量，HC卡、MD卡都是以4CIF的原始图像分辨率为基础来进行处理的，包括OSD、LOGO、MASK、抓图、矩阵窗口控制等功能。

由于HC和MD可提供了各种可灵活配置的编码分辨率，原有的坐标系统已经无法满足需要，同样的坐标参数在设置不同功能的参数时，会有不同的意义，可能产生歧异。

因此，从HC卡的1.0版本SDK开始，我们对所有涉及到坐标参数的API做了调整：

1.所有涉及到坐标的参数（以X、Y、Width、Height表示或者以Left、Right、Top、Bottom表示），都以4CIF为基准，即704×576（PAL）或704×480（NTSC）。

2.坐标参数的最大有效范围也统一为4CIF，和当前的编码分辨率无关。

3.LOGO、MASK、移动检测等图像处理功能，也统一为以4CIF的原始图像为基础，并不受编码分辨率影响。

这样做的好处是设置起来简单、直观，且配置后的功能，相对于原始图像的位置和大小始终固定，不会因为分辨率的改变而发生位置变化，无需重新配置。

4.需要注意的一点就是，如果编码的分辨率小于4CIF，则OSD、LOGO等信息会随着图像一起被缩小，因此要保证所设置参数的分辨率要足够大，否则会因为图像的缩小给图像带来损失。

关于OSD的参数设置相对要复杂一下，需要另行注意，请参考“海康威视DS-40xxHC/MD系列板卡SDK说明书”。

系统坐标（以PAL制和CIF、2CIF录像为例）

5.视频矩阵对窗口大小的要求

所有的窗口在水平方向（x，w）需要按16对齐，垂直方向（y，h）按8对齐。

同时，如果显示的窗口大小和图像源的大小不等时，需要满足一定的缩放比例，才能正确显示，否则会出现图像错位、甚至无法显示图像。

对于HC卡的实时采集图像：

原始图像大小为704×576（PAL）或704×480（NTSC）。

对于MD卡的解码图像：

原始图像大小为回放图像的分辨率。

目前支持的缩放比例：

1）水平

a）放大：

4/3、2、4

b）缩小：

3/4、2/3、1/2、1/4、1/8

2）垂直

a）放大：

3/2、2、4

b）缩小：

3/4、2/3、1/2、1/4、1/8（只对HC卡有效）

※放大系数4/3（水平）、3/2（垂直）适合DCIF→4CIF的放大显示

※缩小系数2/3（水平）、3/4（垂直）适合DCIF→CIF的缩小显示

※在下一版本的SDK中将支持水平和垂直方向的1/3缩小，可以实现9画面、12画面等更多的画面组合。

6.总线带宽对矩阵输出的限制

视频矩阵所能达到的上限会受到总线带宽的限制：

目前PCI2.2总线的理论带宽为266MByte/s（66MHz×32bit/4）,每一路矩阵输出所占的带宽为704*576*25*1.5=15MBytes/s，8路视频输出就是120MBytes/s，已经接近上限的50%，而PCI的实际工作带宽要小于266M，还要考虑系统中其它因素对带宽的影响，比如网络、硬盘等，如果在总线带宽上受到了限制，会影响矩阵输出的效果，产生图像抖动、丢帧等现象。

在显卡上的图像显示（编码图像的实时预览和解码图像的回放）也会给矩阵的性能带来很大影响，在HC卡和MD构成的矩阵中，图像数据在HC卡→MD卡或MD卡→MD卡之间会以很高效的方式传输，然而当在显卡上显示时，由于受到显卡性能的限制，数据传输的效率会显著降低，也间接的影响了矩阵的性能。

因此，在矩阵系统中，建议只把显示器作为一个控制平台，在矩阵输出时，停掉显示器上的图像显示，这样会大大提高矩阵的性能。

如果HC卡或MD卡在进行矩阵输出的同时，还在进行比较复杂的编解码工作，或者向矩阵输出图像的路数和分辨率过高，也可能会造成矩阵输出的丢帧，比如：

让一块HC卡的4路同时做4CIF的矩阵输出，或者进行4CIF等高分辨率或复杂图像的编码。

此时，建议将类似这些复杂的工作分散到多块板卡上执行，尽量使系统中各个板卡的工作量保持平衡。

虽然MD卡的解码图像可以输出到任意的MD卡上显示，但还是建议：

在可能的情况下，尽量优先考虑将MD卡的解码图像向当前的MD卡输出（此时可以使用SetDecoderVideoOutput，而不是SetDecoderVideoExtOutput），由于此时只是在MD卡内部进行图像显示，即可以提高回放的效率和流程性，也避免了对总线带宽的占用。

四、附录

1.MD卡SDK中暂时无效或功能发生变动的API

1）HW_GetYV12Image：

将在后续版本中实现。

2）HW_ConvertToBmpFile：

将在后续版本中实现。

3）HW_GetChannelNum：

请使用GetBoardDetail。

4）HW_GetDeviceSerialNo：

请使用GetBoardDetail。

5）HW_SetVideoOutStandard：

请使用SetDisplayStandard或SetDefaultVideoStandard。

6）HW_SetDspDeadlockMsg：

暂无。

7）HW_ResetDsp：

暂无。

8）HW_SetDisplayPara：

DISPLAY_PARA结构中bToVideoOut无效，MD卡模拟视频输出功能已经整合到视频矩阵之中，请参考下面的“数字视频矩阵的实现过程”。

2.视频矩阵的实现过程

1）初始化系统，得到系统中包含的编码通道（GetEncodeChannelCount）、解码通道（GetDecodeChannelCount）、视频输出通道（GetDisplayChannelCount）。

2）对要使用的显示（矩阵输出）通道进行画面分割（SetDisplayRegion），设定每个窗口的位置、大小、背景色。

a）如果只划分为1个窗口，且宽、高置为最大值时，即可实现全屏输出。

b）画中画功能：

先分配作为背景的大窗口，然后后面的窗口只需比前面的窗口小，且位置在背景窗口内部即可。

3）HC卡的实时视频输出：

SetEncoderVideoExtOutput。

4）MD卡的解码视频输出：

SetDecoderVideoExtOutput。

这里需要注意的是：

每一路解码图像可以同时在2个不同的矩阵输出窗口中回放显示。

5）其它功能：

a）窗口移动：

SetDisplayRegionPosition

b）窗口清除：

ClearDisplayRegion

c）在窗口中显示自定义图像：

FillDisplayRegion

具体API的用法请参考“海康威视DS-40xxHC/MD系列板卡SDK说明书”和附带的视频矩阵DEMO程序及源码。

3.MD卡支持的几种典型的画面分割方式

下图是几种常见的画面分割方式：

对于窗口的划分，只要符合对窗口大小的要求（详见“视频矩阵对窗口大小的要求”），用户可以任意分割，上图中列举的只是最简单的几种情况。

在用MD卡进行4路回放时，其2路视频输出通道的分配可以参考上图中的第5种情况：

用1路视频输出做4画面分割，同时显示4路回放图像；用另1路做全屏输出，只显示比较重要的图像或者分辨率高的图像。

任何画面分割方式都可以叠加画中画窗口，参考“视频矩阵的实现过程”。

对于任何窗口，只要在4CIF的范围内，都可以任意移动。

由于当前版本不支持水平和垂直方向的1/3缩小，因此9画面分割和12画面分割需要在下一个版本中才能实现。