本讲讨论控制系统
信号矩阵系统本质上是一个设施的核心，它支持大量（乃至全部）被用于维持运行的功能。这些功能包括总控、制作、信号采集和编辑。该系统的中心是与运行和技术员工的接口。虽然矩阵的硬件部分实际上相当通用，但控制系统必须满足许多相冲突的要求。它必须具有一个直观的切换界面以方便操作员使用。专门和软件配置的界面都应得到支持。配置工具需功能强大、灵活和导航简单。理想情况下这些工具将为开放平台，允许用户按需定制它们。为使系统不管硬件或控制器的状态如何都能保持运行，要求故障无缝消除。实现这些目标是性能和成本之间的一个折衷。
传统的控制系统拓扑
1.第一代矩阵控制系统
初期矩阵控制系统受限于当时的技术。矩阵硬件用分立元件制造（早期系统采用继电器），规模上罕有超过128×128。由于这些早期系统采用专有硬件平台，当有新功能增添进去时，处理器迅速超负载，导致系统过时。系统资源有限，而且无法支持性能增强的不断需求。因此，第二代控制系统应运而生。
2.第二代控制系统
矩阵需求正变得越来越复杂。现在可以实现大得多的矩阵规模，许多系统支持的规模高达1024×1024。更大型的矩阵规模允许有更多级，这是需要切换的信号格式数量增长时的一种要求。广播和后期制作机构现在必须处理模拟和数字视频、模拟和数字格式的立体声音频、时间码，甚至机器控制矩阵。
运营商现在必须用同一设备支持多种功能。为此，矩阵控制板提供先进的功能，如同时工作、多目的地支持及可重新配置的操作模式。X-Y控制板加入了许多变型的产品。由于控制板操作是在软件控制下进行的，增加支持新功能的新型控制板非常简单。简单的一源对应一个按钮控制板现在能支持多个事件及做分离的工作。取决于运行模式，随着功能增加，每个按钮开始支持许多功能。X-Y控制板变得更高级，这样一来就可以选择源和目的地。
有两种功能现已成为第二代矩阵控制的一部分，并在新设施设计中得到了广泛应用。其中第一种是连接线。连接线允许矩阵结构内两种独立的电平互连。这些电平可以是一个控制器的本地电平，也可以延伸到若干系统中多个控制器中。连接线主要用于支持两种功能：简化格式互转换，更经济的矩阵扩展。通过将昂贵的转码硬件置于物理连接线通路，可自动进行格式转换（就操作员而言）及源选择。用连接线桥接两个较小的矩阵有效地建立一个较大的矩阵，这样一来就实现了矩阵扩展。虽然并不认为此结构是无阻塞的，但小心关注产生的连接线数量将提供实际无缝的运行。
另一种得到越来越多使用的特性是通过LAN或WAN将若干个矩阵控制器联网在一起的能力。这不仅允许从有网络线路的几乎任何地方远程操作矩阵，而且提供设施内功能区之间极高的系统集成。各个控制器通过一个网络连接，能把一个分故障的影响降低到仅仅一个矩阵，使设施的大部分正常工作。为一种应用专门制造的小型卫星矩阵，可与已在使用的其它较大型矩阵共享控制板拓扑结构。如果卫星或光纤链路是连接线通路的一部分，则远程站点能把馈送信号切换出来送到其位置，无需本地操作员干预。
对于早期第一代系统，制造商通过向原硬件和软件增加补钉开始增强性能。记忆存储能力得到改善，允许把8字符前缀和后缀用于命名。对硬件利用更多的控制可用于处理数量不断增加的需被切换的格式。支持联网控制系统和连接线的能力为业已负担沉重的处理器增加了大量开销。为修补这些控制系统问题而推出的解决方案往往引起与以前版本的兼容性问题。尽管运行一个基于GUI程序的PC被用于配置，但软件仍运行在专有控制系统上。限制灵活性的相同瓶颈重新出现。随着终端用户要求新功能以支持更复杂的矩阵需求，第二代控制系统开始超负荷运转。这些功能包括决定、逻辑电平映射、源和目的地名称动态替换、远程控制板和矩阵、先进的自动播出，以及更复杂的连接线管理。这些功能某些是由这个事实推动的，即我们已经期待矩阵任务并不仅仅是路由。DBS设施往往在自动控制下直接把矩阵母线输出切换播出。后期制作机构可能使用矩阵目的地提供预看切换。随着这些系统规模扩大，以及为各个系统的互连增加越来越多的连接线，数据库管理开始变得棘手起来。因此，对将各种技术结合起来的第三代控制系统的需求开始具体化。
第三代控制系统概念
回忆以前实施的控制方案揭示一个共同的问题。控制系统最终成为阻止进一步发展的瓶颈。替换它，极像心脏手术，是一个侵入性和昂贵的处理。用于保持配置信息的数据结构一般是专有的，因此所有数据需要重新登录，而且往往是人工完成。对其它厂商产品的有限支持意味着原有硬件不可再用。由于接口将可能迥然不同，操作员不得不重新学习控制系统的行为。NVISION的控制系统方案是支持其他许多厂商的接口。原有控制设备可以继续使用，而新部件可以加入。
第三代系统应可扩展并采用不专有的平台。NVISION的ENVY控制系统可扩展，运行在标准平台上。将控制系统以市售硬件平台为基础不仅使系统升级提高性能，而且使安装系统胸有成竹。从开始就应把冗余设计在内，要求的冗余度由用户确定。当然，矩阵硬件可能仍是某些具体厂商的，但此硬件的可靠性不断提高，而且故障一般也不是灾难性的。
结构应直观，而数据库应开放，最好采用不用定制的数据库管理应用程序。增加功能或增强的升级应简单且不影响运行。支持第三方接口，以提供专门应用或外部控制应易于实现而且运行可靠。已在当前设计中确定的功能应详述。软件应允许我们使用我们熟悉的约定，即用简单的英语来命名系统组件。
实现这种结构要求重新考虑设施内的各种组件是如何相互关联的。ENVY支持的预期的控制程度是完全可扩展的，本质上是无限度的。像连接线管理、矩阵状态监控和嵌入式诊断这样的功能是提供系统性能验证和故障消除不可缺少的。像ENVY使用的一种开放平台将不仅提供厂商供应的这些工具的普通例子，而且也提供定制的设计。控制协议将支持整个系统状态的上载和下载，而不是局限于几个有限的应用。
第三代系统将提供的某些功能包括支持极大的多级矩阵和远程矩阵。矩阵位置可相隔数百英里远。高级的连接线算法将支持这些互连，如果主通路不可用时还提供备用通路。
由于不可能预测您的机构将必须支持的未来全部需求，控制结构选择应仔细考虑。现在存在或缺少的功能不应与以后增加它们的能力同等权衡。可扩展的系统留下扩展的余地。要明白，系统极限很快就会被超越。选择一个设计支持未来扩展的控制结构获得了广泛的发展回旋余地。
1.与计算机网络密切结合
为企业市场设计的网络拓扑结构在完善度方面发展迅速。随着对支持这些网络的通信基础设施的信任增加，正在推动广播和后期制作机构到一个更完善控制结构的相同问题也开始影响计算机行业。冗余、容错和支持多级矩阵只是我们使用的由计算机硬件和软件公司实现的某些工具。软件和引人注目的数据库创建和管理工具的功能已经极其强大。一般而言，软件和先进的接口硬件已经使PC成为一种功能强大的数据处理工具。与此同时，广播和后期制作机构正在面临更完善的控制系统要求，计算机行业正在实现许多非常先进的解决方案。看来这两种技术融合的时机是合适的。
矩阵控制系统90年代初期开始与PC技术融合，当时第二代控制系统开始用PC配置和下载。控制器开始使以太网快速发展，允许不仅接口各个控制器，而且接口这些控制器和计算机网络。最终结果是在随后数年中这种状况自然发展到PC取代控制系统越来越多的功能。90年代触摸屏技术的发展令先进的基于PC的矩阵控制板价格可承受。计算机技术的迅速发展，再加上计算机行业对解决类似路由问题不断增长的需求，导致技术的一个重叠。这种结合形成第三代新控制结构的基础。当前平台各种闻所未闻的功能和扩展性将成为现实。过去的控制系统基于制造商专有硬件进行矩阵控制，这有不少缺点：新产品入市的时间长，开支大；解决问题及跟上改进技术和改进产品功能的时间长，开支大。专有硬件在它制定的期限是固定的，轻易无法改变，因此不能利用技术进步，它们的寿命周期通常为5到8年。随着技术发展和提高，半导体器件速度越来越快，价格越来越便宜，存储器容量越来越大，处理功能越来越负担得起。第三代控制系统不仅应放弃使用专有硬件，而且应与原有硬件技术集成在一起，延长其寿命周期。许多机构在当前的矩阵
发表评论