4K在安防行業(yè)的發(fā)展趨勢

文/陳乾

從近幾年的視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展來看，人們對清晰度的追求一直在提升，無論是寬動態(tài)技術(shù)還是星光級低照技術(shù)，都是為了更清晰的圖像，而支撐這些技術(shù)的基礎(chǔ)是足夠高的分辨率：分辨率低——如模擬時代的CIF、D1，畫面本身清晰度就不足，再多的技術(shù)也無法提升畫面的效果；而分辨率高——如現(xiàn)在常見的720P、1080P，在正常光線下圖像的清晰度已經(jīng)能滿足人們的需求，而如寬動態(tài)、星光級低照等技術(shù)只是解決一些特殊場景中的清晰度不足的問題。所以在提升畫面清晰度的探索上，人們首先關(guān)注的是提升畫面分辨率。

4K應(yīng)用于安防行業(yè)是必然趨勢

早在一年多前，4K剛在視頻監(jiān)控這個領(lǐng)域出現(xiàn)時，這個出自高清電視產(chǎn)品的技術(shù)就一直被大眾所推崇，成了高端產(chǎn)品的代名詞。國際電信聯(lián)盟對4K超高清的定義是：水平清晰度3840，垂直清晰度2160，寬高比16∶9，總約830萬像素，分辨率是1080P的4倍，720P的9倍。從這個定義中就能看出4K最大的特點就是其800萬的像素組成的超高清畫面，四倍于1080P的分辨率，使得同一場景下4K會用四個像素點去描述1080P畫面中一個像素點描繪的信息，所以4K畫面自然更清晰、更貼近真實。

如下圖所示，1080P圖像中遠處的車牌信息已經(jīng)模糊，而4K圖像中依然可以清晰分辨。

4K的優(yōu)勢也是得益于其超高清的畫面。首先，如前文所述高清晰度使得畫面中的細節(jié)也都能得到保留，清晰度高、畫面中獲得的信息量提升；其次由于4K畫面的信息量提升，基于更多的信息量，就能實現(xiàn)更準確的智能分析，所以基于4K畫面的智能分析會更加準確，而且也將有更多令人驚喜的智能應(yīng)用得以實現(xiàn)；最后由于4K技術(shù)所采用的Sensor靶面尺寸更大，其畫面覆蓋的范圍也整體提升，能實現(xiàn)全局與細節(jié)兼顧，所以在同一個場景中，采用4K技術(shù)能一定程度上降低布點密度，節(jié)省整體項目成本。

而這一年多來，4K技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用一直在不斷發(fā)展。2013年安博會上4K技術(shù)展露苗頭，但當時只是僅限于前端采集部分——4K網(wǎng)絡(luò)攝像機的展示；而在2014年北京安博會上，各大廠家都開始在4K這個賣點上大做文章，推出了諸如4K EPTZ、4K槍球聯(lián)動等多種應(yīng)用，同時4K NVR等配套產(chǎn)品也有推出，獲得了不少客戶的認可；到了2015年，4K技術(shù)再次突破，幾大廠家的4K網(wǎng)絡(luò)攝像機已經(jīng)支持1200萬分辨率，相較于傳統(tǒng)4K的800萬分辨率，覆蓋面積更廣、清晰度更高。如下圖所示，這是宇視HIC5681-L在變電站的制高點的應(yīng)用，從圖片中可以清楚的看到，1200萬相較于4K的覆蓋范圍提升了近50%，而且依然能保證畫面中遠景部分細節(jié)的清晰還原。

4K技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)

不過雖然4K技術(shù)得到了很大的發(fā)展，但4K技術(shù)在實際項目應(yīng)用上卻一直不溫不火，這不得不提到4K技術(shù)在普及上面臨的一系列障礙。其實要實現(xiàn)超高清視頻監(jiān)控從來不只是視頻監(jiān)控某個部件——比如采集的攝像機實現(xiàn)超高清就可以了，超高清視頻監(jiān)控是一整個監(jiān)控系統(tǒng)的超高清，涉及到采集、編碼、傳輸、存儲、解碼顯示各個方面，而目前的障礙主要在編碼和解碼顯示兩個方面。

首先在編碼傳輸端，4K圖像的碼流過高，導致傳輸、存儲的成本普遍提高。雖然目前H.265技術(shù)呼聲很高，但在與4K技術(shù)的結(jié)合上，一直沒有得到實際應(yīng)用。所以業(yè)界依然還在用H.264作為主流高清編碼技術(shù)，4K攝像機的碼流還處在8～10M左右。對于這么大的碼流，單只提供一路實況+ 一路存儲，已經(jīng)讓部分監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)望而卻步了，更何況一旦發(fā)生突發(fā)事件，會有更多的客戶端同時訪問同一路圖像，普通的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)根本承受不住這種負擔，必須要對整個網(wǎng)絡(luò)進行升級；而且目前大部分的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用流媒體技術(shù)，流媒體服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)性能也亟待提高，否則很容易成為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸。同時，更大的碼流勢必會帶來更大的存儲需求，而且對存儲設(shè)備的并發(fā)寫入/讀取性能也提出了更高的要求。簡而言之，由于在編碼技術(shù)上的限制，4K超高清攝像機的大規(guī)模使用勢必會帶來更高的網(wǎng)絡(luò)傳輸及存儲成本。

其次在解碼顯示端，目前的高清解碼器普遍以1080P解碼輸出為主，4K解碼才剛起步不久。能并發(fā)解16路1080P圖像的解碼器已經(jīng)非常成熟，但能并發(fā)解16路4K圖像的解碼器還離我們非常遙遠，而且現(xiàn)在的4K解碼器單路解碼成本普遍偏高。此外在圖像顯示上，由于成本等因素，4K大屏還未能在安防界大范圍使用，目前比較能接受的是通過四塊1080P大屏拼接來解決4K圖像顯示問題，但就用戶體驗來講，肯定不如直接用4K大屏顯示。

結(jié)束語

總而言之，4K技術(shù)普及的主要障礙就是應(yīng)用成本過高，導致用戶的需求并沒那么強烈。不過隨著技術(shù)更迭，更加高清產(chǎn)品的投入使用是大勢所趨，隨著時間推移，技術(shù)及配套設(shè)施的進一步提高，4K技術(shù)的性價比達到一個合適的度，4K必將以更成熟的姿態(tài)得到普及應(yīng)用，成為安防主流技術(shù)，展示超高清帶來的更多價值。