當(dāng)前的世界并不太平，相對于國際沖突的危險，國內(nèi)群體性事件與治安犯罪形勢并不樂觀。特別是在城市公共場所的安防問題不時發(fā)生，這需要提高安防監(jiān)控設(shè)備性能，以達(dá)到有效預(yù)防、預(yù)警、遏制突發(fā)性安全暴力事件的發(fā)生。因此高清視頻監(jiān)控技術(shù)在安防市場中受到客戶的歡迎。
高清視頻監(jiān)控技術(shù)相對于普通清晰度的視頻監(jiān)控有怎么樣的區(qū)別？如何分辨高清，以及了解不同高清視頻監(jiān)控技術(shù)之間的區(qū)別？本文就在于幫助高清視頻監(jiān)控技術(shù)的使用者了解該技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。
【高清：1080P是最低標(biāo)準(zhǔn)】
在了解高清視頻監(jiān)控技術(shù)之前，首先需要厘清的就是高清概念。在今天無論是安防行業(yè)的視頻監(jiān)控領(lǐng)域還是電視、電影等多媒體應(yīng)用領(lǐng)域之中，“高清”是商家的重點推介性能，也是消費(fèi)者衡量產(chǎn)品性能的重要指標(biāo)。也正因為高清是一個熱點詞匯，是吸引消費(fèi)者眼球的重要關(guān)鍵詞，高清常常淪為促銷的“概念”，而與原初基本的定義出發(fā)生了脫節(jié)。
高清電視剛出現(xiàn)的時候，日、歐、美三方有三套高清技術(shù)方案相互競爭，其中日、歐都采用模擬高清，而美國通用公司的全數(shù)字高清方案——DigiCipher綜合性能上超過前兩者，而成為高清的主流標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。因此在今天使用的絕大多數(shù)高清技術(shù)方案都是數(shù)字技術(shù)。對高清進(jìn)行定義最初源于廣播電視行業(yè)，被稱為“HDTV”。在上個世紀(jì)90年代由美國電影電視工程師協(xié)會（SMPTE）確定的高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)格式，包括1080i、720P和1080P三種標(biāo)準(zhǔn)格式。因此在1080i、720P和1080P這三種標(biāo)準(zhǔn)格式中，720p曾被多家美國電視臺定義為高清電視（HDTV）。不過這只是在國際電信聯(lián)盟無線電通信組（ITU-R）沒有為高清定義之前的情況。
根據(jù)國際電信聯(lián)盟無線電通信組（ITU-R）給出的定義：“高清晰度電視應(yīng)是一個透明系統(tǒng)，一個正常視力的觀眾在距該系統(tǒng)顯示屏高度的三倍距離上所看到的圖像質(zhì)量應(yīng)具有觀看原始景物或表演時所得到的印象”。為達(dá)到這種觀看效果，通過大量的實驗比對，人們得出趨于一致的結(jié)論：HDTV電視屏幕上顯示圖像的原始像素數(shù)應(yīng)不低于200萬像素。這也是ITU-R規(guī)定的高清晰度電視的基本要求，即圖像分辨率應(yīng)達(dá)到1920×1080像素。須注意，用像素數(shù)表示的清晰度與用電視線表示的清晰度在顯示效果上有近似正比的關(guān)系，但他們在概念上是不同的。
國家廣播電影電視總局的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T155-2000在“高清晰度電視節(jié)目制作及交換用視頻參數(shù)值”中是這樣規(guī)定的：高清晰度數(shù)字電視每秒25幀隔行掃描或24幀逐行掃描，每幀1125行，每幀有效掃描行數(shù)1080，每行有效樣點數(shù)1920，即1920×1080（1080i）。至于1080i與1080P的區(qū)別，這涉及到逐行掃描與隔行掃面的區(qū)別，因為顯示技術(shù)的提升，隔行掃描信號因為倍線技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹鹦袙呙栊盘枺@兩者在清晰度上已經(jīng)沒有太大的區(qū)別了，當(dāng)然在理論上逐行掃描的1080P仍然優(yōu)于1080i。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，廣電、安防監(jiān)控領(lǐng)域又出現(xiàn)了500萬、800萬（也稱為4K）像素的設(shè)備，所以200萬像素的1080P可以被認(rèn)為是高清的最低標(biāo)準(zhǔn)。
【720P不是高清，可算準(zhǔn)高清】
由于沒有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前視頻監(jiān)控行業(yè)沿用的依舊是廣播電視行業(yè)的高清定義，即國際電聯(lián)（ITU-R）定義的高清晰度概念。但是因為美國SMPTE所定義的720P“高清”概念的干擾，達(dá)到，甚至接近720P清晰度的攝像機(jī)或視頻監(jiān)控設(shè)備都被一些人稱為高清。這一方面是因為SMPTE有一定權(quán)威性，過去對高清定義的認(rèn)知包含了72OP，因此1080P又被稱為全高清（FHD：FullHD）。
然而從嚴(yán)格的技術(shù)定義來說，720P的清晰度并不能達(dá)到高清，當(dāng)然其清晰度相對于標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SD）要高，因此稱其為“準(zhǔn)高清”較為準(zhǔn)確。
在目前國內(nèi)的高清視頻監(jiān)控領(lǐng)域，主要包括模擬視頻系統(tǒng)、數(shù)字視頻系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)三種，但它們應(yīng)用的范圍差別很大，我們分別舉例說明。
一、HDCVI高清模擬監(jiān)控視頻系統(tǒng)
國內(nèi)主流模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像采集分辨率分別是CIF：352x288、4CIF：704x576、其中4CIF的分辨率與數(shù)字視頻顯示格式的D1：720x480的圖像分辨率接近。
在模擬視頻系統(tǒng)中值得一提的是索尼自2009年推出的960H視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該方案圖像采集分辨率能達(dá)到960X576，相比4CIF增加了15萬像素，提高了清晰度。這個清晰度恰恰是1080P的1/4，也就是只達(dá)到高清最低標(biāo)準(zhǔn)的四分之一。
清晰度達(dá)到高清的是大華股份自主研發(fā)的模擬高清技術(shù)HDCVI方案，采用模擬調(diào)制技術(shù)傳輸逐行(Progress)掃描的圖像信號，其中1920H(1920x1080)分辨率的屬于高清視頻信號。據(jù)測試報告，HDCVI傳輸距離可達(dá)300~500米。
向作者提問標(biāo)簽：安防監(jiān)控高清
誤區(qū)一：模擬是被淘汰的技術(shù)
簡單理解模擬高清的優(yōu)勢，也就是圖像信號保持模擬信號，不經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，更不存在數(shù)字信號編碼壓縮的問題了。模擬信號在短距離傳輸中有良好的圖像復(fù)原及實時性表現(xiàn)。
因為視頻監(jiān)控領(lǐng)域中對傳輸實時性的要求，信號經(jīng)過數(shù)模裝換之后的數(shù)字信號進(jìn)行傳輸之后，再二次還原成模擬信號顯示，一般不會產(chǎn)生傳輸延遲。但是一次轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號再次打包編碼進(jìn)入IP網(wǎng)絡(luò)，信號傳輸中會丟包失真，產(chǎn)生明顯的延遲問題。而對于高清模擬視頻監(jiān)控技術(shù)，其技術(shù)最大的局限在于擴(kuò)展性和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}。
二、HD-SDI高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)
HD-SDI(HighDefinitionserialdigitalinterface)的意思是高清晰度數(shù)字分量串行接口，HD-SDI攝像機(jī)是采用的HD-SDI數(shù)字信號是未經(jīng)壓縮的格式在視頻線上傳輸，因此是一種實時無壓縮傳輸視頻的高清晰度攝像機(jī)。HD-SDI系統(tǒng)是一種以SDI串行數(shù)字模式在同軸電纜上傳輸視頻信號的數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
誤區(qū)二：數(shù)字必然是高清
我們知道互聯(lián)網(wǎng)上的所有的信號都是以數(shù)字形式來傳遞的，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋厝皇菙?shù)字信號，但正如我們看到的網(wǎng)絡(luò)視頻并不都是高清視頻，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)也會有標(biāo)準(zhǔn)清晰度，甚至是低清晰度的，特別是高清信號的大數(shù)據(jù)高比例壓縮問題未能解決之前。
目前絕大多數(shù)的高清視頻監(jiān)控技術(shù)都是數(shù)字的，其中以數(shù)字信號未編碼傳輸?shù)氖荋D-SDI，這是就是以HD-SDI為基本傳輸模式的一種數(shù)字高清視頻監(jiān)控解決方案。在其傳輸過程中不需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，傳輸?shù)氖沁B續(xù)的、未經(jīng)壓縮的碼流，因此，信號的實時性、完整性將得到更好的保證。
三、HDCIP高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)
高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控與當(dāng)前模擬視頻監(jiān)控、HD-SDI視頻監(jiān)控相比，同等性能下的工程設(shè)備成本已經(jīng)接近。而且碼流壓縮技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的提升，一個高清攝像頭所產(chǎn)生的碼流傳輸只需要200K/S的網(wǎng)速，也就是2M左右的帶寬。就是說網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)的制約已經(jīng)不很大了。
誤區(qū)三：網(wǎng)絡(luò)必然是高清
正如上文所糾正，數(shù)字視頻監(jiān)控也有標(biāo)清的一樣，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控也是有標(biāo)清版的，在2010年以前應(yīng)用比較多的也是標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。因為高清意味著在設(shè)備成本上更高之外，更要求高速傳輸與大容量存儲。
高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)的價值點
高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控最大的優(yōu)勢就是在基于IP的數(shù)據(jù)傳輸、存儲、處理三個環(huán)節(jié)上，而在圖像采集與顯示的兩個環(huán)節(jié)上，因為攝像頭與顯示屏都是用模擬信號來復(fù)原和采集圖像的。高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控要求高速傳輸、大容量存儲、智能處理，這也是監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的方向。
分析決策是網(wǎng)絡(luò)高清的價值點，高分辨率的畫面大幅提升了智能分析的質(zhì)量，從而帶來內(nèi)容上的深度應(yīng)用，使決策效率的大幅提高。
高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)的普及障礙
筆者對于高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實際應(yīng)用，特別是民用化中最大的擔(dān)憂。就是網(wǎng)絡(luò)傳輸費(fèi)用的問題，目前國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速度對于實時傳輸高清圖像仍然是一個制約。
“傳輸”相對于“存儲”難度會大些，當(dāng)今大數(shù)據(jù)時代，存儲面臨巨大的壓力，但存儲可通過疊加式投入而提升，并且存儲的提升速度快于傳輸?shù)奶嵘Ｏ鄬τ诟咔寰W(wǎng)絡(luò)傳輸，特別涉及到接入網(wǎng)提升，傳輸難度大，一旦接入網(wǎng)提升，干網(wǎng)壓力倍增，所以傳輸技術(shù)是3-5年內(nèi)技術(shù)攻關(guān)難點。
一個高清攝像頭上網(wǎng)至少需要2M的帶寬，而即便是批量購買互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，每個高清攝像頭每年的網(wǎng)費(fèi)不會低于800元（北京地區(qū)）。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的費(fèi)用成本在大規(guī)模的安防工程中，是一筆極大的費(fèi)用。
當(dāng)然若是高清視頻監(jiān)控不上廣域互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)費(fèi)就不成為問題，只是這與網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的本義相違背。或者還可以通過一定的壓縮技術(shù)來降低碼流，但實際上高細(xì)節(jié)度的高清畫面相對應(yīng)的就是高速度的傳輸。高清畫面所要求的高速傳輸有一些捷徑可走，比如智能化壓縮，對有效信息的甄別來提高信息有效壓縮。但是壓縮的底線在于不失真，否則高清也就失去了意義。
網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的幾種形式
目前主要的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控主要有：專用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、動態(tài)IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、VSaaS架構(gòu)視頻監(jiān)控即服務(wù)。
上述三種模式中，電信的“全球眼”與各城市的“天眼”工程實際上就是一種專用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。因為公共部門擁有的通信資源，也就使得高清視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用也成為可能。但是在民用化進(jìn)程中，相對于高昂的工程設(shè)備費(fèi)用面前，VSaaS視頻監(jiān)控即服務(wù)的運(yùn)營模式更可能是高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的一項選擇。
結(jié)語
在高清視頻監(jiān)控多元化技術(shù)選擇面前，選擇適合于自身行業(yè)特性與需求的一種技術(shù)方案才是最重要的。在安防產(chǎn)品不再是專業(yè)領(lǐng)域的行業(yè)產(chǎn)品的未來預(yù)期中，視頻監(jiān)控市場的最大客戶很可能將是普通大眾。在基于IP的高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)獲得優(yōu)勢的安防企業(yè)將成為未來市場最大的贏家。
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