4K安防應(yīng)用起航：光鮮、短板和未來

4K的到來

似乎是在一夜之間，鋪天蓋地的4K電視廣告出現(xiàn)在了我們的身邊，4K成為了互聯(lián)網(wǎng)的又一個(gè)焦點(diǎn)話題，人們茶余飯后都在談4K電視帶來的超高清視覺體驗(yàn)，似乎在家里擁有一臺(tái)4K電視也成為了引領(lǐng)潮流的象征，可見人們對(duì)于清晰度的追求是永無止境的。

其實(shí)不僅在家用電視行業(yè)，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，對(duì)于清晰度的追求也從未停步。在2010年之前，視頻監(jiān)控還處于“標(biāo)清時(shí)代”，監(jiān)控系統(tǒng)大都采用標(biāo)清攝像機(jī)，其D1甚至CIF的畫質(zhì)越來越難滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)清晰度的追求。所以從2010年開始，視頻監(jiān)控大步跨入“高清時(shí)代”，720P和1080P的高清畫質(zhì)得到了用戶的廣泛認(rèn)可，“高清改造”也成為了這一階段視頻監(jiān)控領(lǐng)域最熱的詞。但當(dāng)人們還沉浸在“高清時(shí)代”帶來的全新體驗(yàn)中時(shí)，安防業(yè)界的大廠商都相繼推出了4K超高清攝像機(jī)。

國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)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(wàn)像素，分辨率是1080P的4倍，720P的9倍。4K超高清攝像機(jī)是否能被用戶認(rèn)可，視頻監(jiān)控是否即將大步跨入“超高清時(shí)代”了？

要解答這個(gè)問題，我們需要仔細(xì)分析4K相較于目前主流的1080P的優(yōu)勢(shì)和不足。

4K的優(yōu)勢(shì)

從“看”的角度來講，4K確實(shí)帶來了更高的清晰度。從定義中可以看到4K的分辨率是1080P的4倍，如果用4K攝像機(jī)和1080P攝像機(jī)拍攝相同視場(chǎng)角下的同一場(chǎng)景，4K攝像機(jī)會(huì)用4倍于1080P攝像機(jī)所用的信息量去還原場(chǎng)景，畫面自然更清晰、更貼近真實(shí)，如下圖所示，1080P圖像中遠(yuǎn)處的車牌信息已經(jīng)模糊，而4K圖像中依然可以清晰分辨。

圖1 1080P與4K圖像對(duì)比

從“用”的角度來講，由于4K畫面的信息量是1080P的四倍，基于更多的信息量，就能實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的智能分析，4K一旦大規(guī)模部署，智能分析的準(zhǔn)確率就能上升一個(gè)臺(tái)階，而且也會(huì)有更豐富更令人驚喜的智能應(yīng)用得到實(shí)現(xiàn)。另一方面，部署4K攝像機(jī)還能節(jié)省點(diǎn)位數(shù)量、降低整體成本，這是由于在相同清晰度的情況下，4K攝像機(jī)覆蓋的區(qū)域是1080P攝像機(jī)覆蓋區(qū)域的4倍，也就是說在一個(gè)場(chǎng)景中，如果你覺得1080P的畫面足夠清晰了，你可以用一臺(tái)4K攝像機(jī)替換掉4臺(tái)1080P攝像機(jī)，而且在顯示時(shí)不需要在4個(gè)畫面中來回切換著看了。

以上兩方面就是4K相較于1080P的優(yōu)勢(shì)，“看”是很直觀就能得出的，而“用”是基于“看”得更清晰而附帶的好處。

4K的不足

4K相較于1080P有何不足呢？

其實(shí)高清監(jiān)控從來不只是監(jiān)控?cái)z像機(jī)的高清，高清監(jiān)控是一整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的高清，涉及到采集、編碼、傳輸、存儲(chǔ)、解碼顯示五個(gè)方面，而基于目前的技術(shù)限制，4K相較于1080P的不足，在這五個(gè)方面都有涉及。

首先在采集端，不可否認(rèn)，在正常光照環(huán)境下4K攝像機(jī)能提供更高清晰度的圖像，細(xì)節(jié)還原更貼近真實(shí)，但受限于Sensor靶面的面積，隨著像素點(diǎn)數(shù)量增加，單個(gè)像素點(diǎn)的感光面積減小，所以在低照度成像上4K不如1080P，這是目前所有4K攝像機(jī)面臨的一個(gè)嚴(yán)重問題，必須通過補(bǔ)光來解決。

其次在編碼、傳輸及存儲(chǔ)上，目前H.265技術(shù)雖然名聲在外，但還未真正成熟，所以我們依然在用H.264作為主流高清編碼技術(shù)，4K攝像機(jī)的碼流還處在8～10M左右。對(duì)于這么大的碼流，單只提供一路實(shí)況+一路存儲(chǔ)，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(huì)有更多的客戶端同時(shí)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(fù)擔(dān)，必須要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)；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(shí)，更大的碼流勢(shì)必會(huì)帶來更大的存儲(chǔ)需求，而且對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的并發(fā)寫入/讀取性能也提出了更高的要求。簡(jiǎn)而言之，由于在編碼技術(shù)上的限制，4K超高清攝像機(jī)的大規(guī)模使用勢(shì)必會(huì)帶來更高的網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)成本。

最后在解碼顯示端，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(yuǎn)，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(yàn)來講，肯定不如直接用4K大屏顯示。

4K的前景

從前面的分析可以得出，目前階段，我們需要投入大量的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、存儲(chǔ)建設(shè)成本、解碼顯示成本才能真正大規(guī)模使用4K，但如此大的投入所帶來的好處卻并不多，總體而言，弊大于利。那我們是否就對(duì)4K一棍子打死了呢？

其實(shí)不然，前文也提過，人們對(duì)于清晰度的追求是永無止境的，在一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，必然會(huì)有個(gè)別點(diǎn)位是需要特別關(guān)注的，可能是一個(gè)廣場(chǎng)、可能是一條主干道、可能是一個(gè)警戒區(qū)……對(duì)于這些地方的圖像是越清晰越好。所以目前在一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，大規(guī)模部署的還依然是1080P、720P的高清攝像機(jī)，它們所呈現(xiàn)的清晰度已經(jīng)能滿足現(xiàn)階段絕大部分用戶需求了，但在個(gè)別重要點(diǎn)位，如果使用4K超高清作錦上添花，就能達(dá)到用不多的成本投入實(shí)現(xiàn)非常好的監(jiān)控效果的目的。

技術(shù)更迭，更高清產(chǎn)品的投入使用是大勢(shì)所趨。宇視科技于2013年安博會(huì)推出4K超高清攝像機(jī)以來，已在部分項(xiàng)目中的重要點(diǎn)位推廣使用，配合領(lǐng)先的全交換架構(gòu)技術(shù)，解決網(wǎng)絡(luò)壓力問題，用戶只需要投入少量的存儲(chǔ)成本就能獲得超高清體驗(yàn)。相信隨著時(shí)間推移，技術(shù)及配套設(shè)施的進(jìn)一步提高，4K將以更成熟的姿態(tài)成為安防主流技術(shù)，展示超高清帶來的更多價(jià)值。