4K技術(shù)加快高清監(jiān)控升級(jí)發(fā)展

文/本刊記者 何遙

高清是安防視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢(shì)。原本用于電視產(chǎn)品的技術(shù)4K，正在向安防領(lǐng)域延伸。4K常見(jiàn)的分辨率有3840×2160、4096×2160兩種像素規(guī)格。“4K”名稱就來(lái)源于其水平方向的像素?cái)?shù)，4K分辨率相當(dāng)于4個(gè)1080P或8個(gè)720P。4K攝像機(jī)就是分辨率為800萬(wàn)像素的攝像機(jī)。4K的應(yīng)用于2013年開(kāi)始出現(xiàn)在安防領(lǐng)域。

4K技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

4 K方案是一項(xiàng)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于實(shí)際的高清解決方案。4 K提供了4096x2160超高分辨率（830萬(wàn)像素），約相當(dāng)于全高清攝像機(jī)分辨率的4倍。和當(dāng)初1080p推出之初一樣，4K目前主要應(yīng)用于室外監(jiān)控，提供更大的視場(chǎng)角，同時(shí)兼顧到更多的細(xì)節(jié)，比如體育場(chǎng)。傳統(tǒng)的高清攝像機(jī)，安裝在高處俯瞰一片區(qū)域時(shí)，如果想看清楚一處的細(xì)節(jié)，雖然可以對(duì)特定地方進(jìn)行局部放大，但是要犧牲一些清晰度。而4K則提升了一個(gè)檔次，在不損失分辨率和清晰度的基礎(chǔ)上，可以看清任何細(xì)節(jié)，能看到更廣闊的場(chǎng)景，非常適合于城市監(jiān)控和物流運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用。再加上1臺(tái)4K攝像機(jī)可以替代多臺(tái)傳統(tǒng)攝像機(jī)，不僅降低整體方案的成本，包括施工成本，而且監(jiān)控沒(méi)有任何盲點(diǎn)。不得不提的是，運(yùn)用4K技術(shù)還有助于對(duì)視頻錄像的數(shù)據(jù)收集和分析。例如，可以捕捉到目標(biāo)更精確的行進(jìn)路線。足夠高的分辨率可以對(duì)多種智能分析提供強(qiáng)有力的支持，例如車牌抓拍，提供更精確的辨識(shí)，減少錯(cuò)誤報(bào)警。4K還有助于在擁擠人群中快速準(zhǔn)確地定位目標(biāo)，并提供周界防護(hù)。在智慧城市項(xiàng)目中，4K依靠超寬的視角，可以監(jiān)控多條車道。

盡管4K系統(tǒng)毫無(wú)疑問(wèn)市場(chǎng)前景很大，但是技術(shù)還遠(yuǎn)沒(méi)有成熟。用戶想要采購(gòu)4K系統(tǒng)前，首先要考慮清楚的是：現(xiàn)場(chǎng)是否適合應(yīng)用4K攝像機(jī)？供應(yīng)商是否能提供與4K攝像機(jī)完全兼容的系統(tǒng)？一套完整的4K系統(tǒng)，除了攝像機(jī)，還需要與之相匹配的攝像機(jī)編碼技術(shù)、后端設(shè)備、存儲(chǔ)能力和顯示設(shè)備，如電視墻和監(jiān)視器。

在安防領(lǐng)域目前有一些行業(yè)使用了4K的超高清攝像機(jī)，主要是使用在機(jī)場(chǎng)、火車站以及交通路口。這些地方使用4K，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。以火車站為例，廣場(chǎng)前使用1支4K攝像機(jī)，監(jiān)控范圍基本能夠覆蓋到整個(gè)站前廣場(chǎng)，同時(shí)基本能夠看清行人的面貌。在交通上，十字路口安裝一臺(tái)4K攝像機(jī)，能夠覆蓋到路口4個(gè)方向的車輛監(jiān)控，如果使用傳統(tǒng)的720P或1080P攝像機(jī)則需要安裝4臺(tái)。如果是抓拍車牌，200萬(wàn)級(jí)的IPC能拍一根車道，4K則可以直接拍攝4條車道。”

4K在安防領(lǐng)域應(yīng)用的難題

雖然4K技術(shù)得到了很快的發(fā)展，但4K技術(shù)在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用上一直不溫不火， 4K技術(shù)的普及，需要克服一系列的障礙。

目前4K技術(shù)的普及面臨的最大問(wèn)題，是其超高清分辨率帶來(lái)的超大帶寬占用和超高存儲(chǔ)成本。現(xiàn)有的編碼算法H.264至今已沿用十多年，4K分辨率需要8-16M的超大碼率才能保證圖像質(zhì)量，這對(duì)于帶寬或存儲(chǔ)都是很大的壓力。在這樣的背景下，需要有比H.264更高效的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)才能推動(dòng)視頻高清化發(fā)展。最新的H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)延續(xù)了H.264編碼框架，同時(shí)采用了大量全新的編碼壓縮技術(shù)。這些新技術(shù)的使用可以使H.265的壓縮性能相比H.264提升一倍，換句話說(shuō)，就是相同視頻質(zhì)量下，高清視頻所需要的傳輸帶寬或者存儲(chǔ)空間則為H.264的一半左右。由此可以看出，H.265編碼技術(shù)必然會(huì)成為4K，未來(lái)8K甚至更高分辨率的最佳選擇。

其次是后端顯示設(shè)備的問(wèn)題，許多廠商推出了超高清的攝像機(jī)，但并不生產(chǎn)后端顯示設(shè)備，而目前安防行業(yè)視頻播放設(shè)備一般都是液晶監(jiān)視器，超高清的監(jiān)控設(shè)備太少，不足以支持全面的4K應(yīng)用。

不久的將來(lái)，4K肯定會(huì)成為視頻監(jiān)控產(chǎn)品分辨率的新標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，在此之前必然有許多困難需要廠商客服，例如，視頻碼流高，難以捕捉快速移動(dòng)目標(biāo)，低照環(huán)境下表現(xiàn)糟糕等等。其中低照的問(wèn)題主要是因?yàn)檫^(guò)小的傳感器和像素過(guò)于集中的畫面之間的矛盾，導(dǎo)致進(jìn)光量過(guò)少。目前大多數(shù)4K產(chǎn)品使用的傳感器質(zhì)量較差，鏡頭光圈較慢，并且沒(méi)有提供紅外燈補(bǔ)光。一旦4K能夠解決上述問(wèn)題，更好地應(yīng)用于各種不同的場(chǎng)景，它將對(duì)安防行業(yè)帶來(lái)巨大改變。不過(guò)，即便H.265技術(shù)日趨成熟，4K技術(shù)想要大規(guī)模地應(yīng)用也至少需要一年以上。毫無(wú)疑問(wèn)，H.265技術(shù)將會(huì)是超高清攝像機(jī)的最好選擇。憑借出色的壓縮技術(shù)，H.265將會(huì)減少50%的碼率，這也是超高分辨率監(jiān)控方案的最重要的部分。

4K將成安防主流技術(shù)

4K仍是高清化浪潮的延續(xù)，但是4K帶來(lái)的卻不僅僅只是分辨率的增加。要真正實(shí)現(xiàn)4K的超高清監(jiān)控，需要集成一系列視音頻編解碼、圖像處理、智能分析等技術(shù)來(lái)支撐。

從高清產(chǎn)品各個(gè)模塊來(lái)講，這是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條，從鏡頭到傳感設(shè)備，到編碼，結(jié)合4K，包括后端顯示設(shè)備，只有產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都能實(shí)現(xiàn)4K應(yīng)用，并且能夠進(jìn)入一個(gè)價(jià)格相對(duì)合理的區(qū)間，4K才具有真正的應(yīng)用空間。國(guó)內(nèi)安防產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了前后端、高中低、IPC、NVR、DVR全面囊括的產(chǎn)品布局，也不乏安防整體解決方案供應(yīng)商。越來(lái)越多的企業(yè)在研發(fā)相關(guān)高清技術(shù)的同時(shí)，結(jié)合不同行業(yè)需求，致力于整體高清解決方案和4K技術(shù)兼容性的開(kāi)發(fā)。在未來(lái)的幾年內(nèi)，隨著安防廠商不斷努力，整個(gè)4K產(chǎn)業(yè)鏈也會(huì)越來(lái)越完善，中國(guó)安防業(yè)將會(huì)逐步進(jìn)入真正的高清和超高清的時(shí)代。