高幀率視頻監控在安防行業的發展前景

趙金平

摘 要：視頻監控是安防行業的基石，隨著技術的進步，視頻應用朝著高清晰度、高幀率、高壓縮率方向發展，高幀率視頻監控在安防領域應用增多，高效率的視頻編碼標準H.265提供了更高的視頻數據壓縮率，解決了幀率加大帶來的碼流增大問題。

關鍵詞：高幀率；H.265；編碼；壓縮率；帶寬

1 綜述

安防行業，由于與電子和IT技術有著密切聯系，自誕生以來，產品與技術更迭的頻率不亞于電子IT行業。隨著視頻監控高清浪潮的襲來，安防高清化成為趨勢，人們的需求逐漸由“看得見”向“看得清”過渡；為最大限度地實現和保障高清畫面效果，高幀率高清網絡攝像機及其相關產品橫空出世，成為部分企業競相發展的方向。業界有聲音表示高幀率視頻采集、傳輸、存儲系統或將成為未來高清發展的主要趨勢，并對高幀率相關設備的未來發展普及充滿信心。

事實上，隨著網絡帶寬的提升和市場需求的增加，高幀率的高清攝像機在安防系統中逐漸增加比重；高幀率攝像機主要適用于要求超高清畫質或有劇烈快速運動目標需要監控的場所，高幀率可以提高圖像的交互感和逼真感，正常的日間監控中，室外景物的實景畫面色澤光鮮，物體線條清晰，遠近景物錯落有致，真實感大幅度提升。

2 高幀率安防設備現狀

通常所說的幀率是在1秒鐘內傳輸的圖片的幀數，通常用fps（Frames Per Second）表示。每一幀都是靜止的圖像，快速連續地顯示幀便形成了運動的假象，還原了物體當時的狀態。高幀率可以得到更流暢、更逼真的動畫。每秒鐘幀數 （fps） 愈多，所顯示的動作就會愈流暢，畫面的質感也就越好。特別是對于靜止的圖像來說，由相同的圖像疊加而成，細膩程度較高。

而對于當前市場上普遍運用的百萬像素監控攝像機來說，一般設定時的圖像幀率為30fps，這樣的數值能夠完好地展現較為清晰連貫的畫面，適合肉眼觀看。而對于模擬監控系統來說，無論是960H或是主流D1畫質，25fps幀率恰到好處。

然而，為了進一步提升畫面的連續性，展現更高的畫面質量，從事高清攝像機研發的監控企業紛紛推出了高幀率網絡網絡攝像機，其代表企業有海康威視、大華、藍色星際以及華創時代、安訊士等。

大華在今年推出的槍型網絡攝像機產品型號為DH-IPC-HF5210-I系列，采用TI達芬奇系列高性能DSP和標準的H.264 High profile視頻壓縮技術，使壓縮比更高，碼流控制更準確，其最大亮點為具備60幀超高幀率，讓視頻畫面更加連貫流暢。而海康威視也發布了一款200W/50fps高清智能攝像機，其高幀率成為產品亮點。而藍色星際新發布的一款高幀率高清槍型網絡攝像機BSR-IM2111-B0501t，能夠實現在1280×720下達到60幀/秒。此外，華創時代推出的HC1801高清網絡一體化攝像機也以60fps為最大賣點。

3 編碼技術助推高幀率視頻處理技術

提高監控攝像機的幀率，對于攝像機的軟件存儲提出了高要求，在同等碼率下，高幀率意味著對圖像處理的速度增快，數據傳輸壓力的增大，對存取速度的要求提高，采集視頻的壓縮效率提升，相應的高效編解碼技術和多路傳輸技術、大數據流存儲等技術都會有更高的要求。這些都對芯片提出了更高的要求。IP高清時代的到來給市場帶來了更好的圖像質量，使攝像機可以更好地記錄現實場景，這同時也是芯片商提高芯片各方面性能的體現。芯片中的編碼模塊和ISP模塊性能在現實發展中不斷提升，使得高清時代攝像機的像素數目和幀率都在不斷提升，百萬像素甚至千萬像素的高幀率攝像機都成為可能，而在幀率上的表現則為，30幀每秒成為了基礎的配置，60幀每秒和120幀每秒也在逐漸步入市場。

芯片處理技術的提高，解決了高幀率在存儲上的大難題，這也是高清監控廠商能夠先后推出高幀率監控產品的技術支持，也讓行業內更多的人對高幀率攝像機充滿了信心；特別是作為下一代編碼標準的HEVC（H.265）推出，更是對高幀率高清應用形成直接支持，作為新一代的視頻壓縮標準，H.265最明顯的特點是：壓縮性能相比當前視頻壓縮標準H.264提升了一倍，有測試表明，在相同的圖象質量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻大小將減少大約39-44%。通過主觀視覺測試得出的數據顯示，在碼率減少51-74%的情況下，H.265編碼視頻的質量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好。舉個例子，在平安城市中炙手可熱的1080p全高清布控，H.264標準下1080p需要4M以上的碼率來保證圖像質量，若采用H.265視頻壓縮標準，則1080p僅需1-2M左右碼流，而整個存儲池就可以縮減為原來的一半，或者可以布控比原來多1倍以上的高清點位，又或者可以延長一倍以上的存儲時間。

4 小結

有業界人士預言，高幀率視頻監控以其明顯優勢，必將取代現有的低幀率網絡攝像頭，廣泛應用于安全要求嚴格、對監控圖像有較高需求的場所。對要求相對較低的場合可以采用混合的方式，在關鍵地點使用高幀率攝像機以提高監控質量，保障安全。而所有采用低幀率網絡攝像機的場合在理論上來說都可以使用高幀率產品進行替代，這將取決于客戶的真實需求。市場需求的提升，將進一步推動高幀率相關安防設備在高清安防領域的發展。

參考文獻：

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