[摘要] 如何解讀高清監(jiān)控4K技術(shù)的發(fā)展趨勢？
一、4K高清技術(shù)更具競爭優(yōu)勢
近幾年“高清”產(chǎn)品越來越受到用戶的重視，以安防行業(yè)為例，高清攝像機(jī)、高清顯示屏、高清編解碼器等已經(jīng)廣泛被應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)的安保監(jiān)控體系中，但安防行業(yè)內(nèi)對(duì)高清產(chǎn)品的理解似乎并不十分統(tǒng)一，甚至很多情況下100W像素的產(chǎn)品就可以稱為高清產(chǎn)品。而隨著監(jiān)控行業(yè)的不斷發(fā)展和客戶需求的不斷變化，從以前的模擬監(jiān)控到現(xiàn)在的數(shù)字監(jiān)控，從100W像素到現(xiàn)在的200W、500W、4K，高清無止境似乎成為了業(yè)界的常態(tài)。
高清到目前為止，已發(fā)展到7K、10K等超高清分辨率，但更多的應(yīng)用還停留于電子消費(fèi)類市場，如電視領(lǐng)域和超高清格式的電影。為什么任何超高清分辨率技術(shù)的推出，都沒有在第一時(shí)間被投入監(jiān)控行業(yè)中使用？可以通過下面這張“高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖”進(jìn)行分析。
從上圖可以看出，光經(jīng)過鏡頭聚焦成像到CMOS上，CMOS將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過ISP處理，傳輸?shù)骄幋a器，編碼器編碼壓縮后，經(jīng)網(wǎng)口輸出，最后經(jīng)過解碼顯示出圖像。
安防監(jiān)控系統(tǒng)如果需要呈現(xiàn)出高清的效果，必須具備性能優(yōu)良的鏡頭、CMOS、ISP、編碼器、解碼器、顯示等設(shè)備，各設(shè)備元器件技術(shù)發(fā)展水平直接制約高清最終顯示效果。目前安防行業(yè)高清監(jiān)控技術(shù)的競爭熱點(diǎn)還是在4K的應(yīng)用上，各大主流安防企業(yè)相繼推出4K產(chǎn)品，超高清的分辨率使4K技術(shù)及產(chǎn)品在監(jiān)控市場發(fā)展中具有非常大的競爭優(yōu)勢。
二、高清監(jiān)控應(yīng)用存在哪些技術(shù)難題
目前在安防監(jiān)控系統(tǒng)中，4K雖然已成為各項(xiàng)目中的亮點(diǎn)，但4K普及程度并不高，還有些技術(shù)難題有待解決：
（一）、如何降低4K整體解決方案的成本，達(dá)到用戶可以接受的價(jià)格點(diǎn)。
要將4K整體解決方案應(yīng)用到項(xiàng)目中需要集成一系列圖像采集、編解碼、傳輸、顯示、存儲(chǔ)和處理相關(guān)的設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)。目前而言，技術(shù)成熟度及普及度遠(yuǎn)不能滿足項(xiàng)目的需求，居高不下的成本導(dǎo)致4K整體解決方案比1080P解決方案至少貴1倍，只有實(shí)現(xiàn)4K技術(shù)突破，才有效降低成本。
（二）、通過提高壓縮比，解決4K帶來的存儲(chǔ)空間增大的問題。
4K在帶來高清圖像的同時(shí)也帶來了海量需要傳遞的信息。一般高清傳輸帶寬為2Mbps~4Mbps，而4K則需要8Mbps~16Mbps的傳輸帶寬。帶寬的增加導(dǎo)致傳輸過程中所需的存儲(chǔ)空間至少增大1倍。如果能提高壓縮比，將4K的傳輸帶寬降低至2Mbps~4Mbps，就能有效緩解存儲(chǔ)空間增大帶來的問題。
（三）、通過智能存儲(chǔ)的應(yīng)用，解決4K占用超大存儲(chǔ)空間的問題。
除了提高壓縮比，應(yīng)用智能存儲(chǔ)方法也是一種有效解決4K占用超大存儲(chǔ)空間的方法。智能存儲(chǔ)是指變碼流存儲(chǔ)，即在指定目標(biāo)出現(xiàn)時(shí)高碼流，無指定目標(biāo)時(shí)低碼流的存儲(chǔ)方式，這樣可以有效達(dá)到節(jié)省存儲(chǔ)空間的目的。但是同樣是由于技術(shù)原因，這樣的存儲(chǔ)方式還沒有得到普及。
（四）、如何解決4K分辨率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題。
要解決分辨率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一問題，必須先給4K下一個(gè)定義。通常，我們認(rèn)為4K分辨率水平方向每行像素值達(dá)到或者接近4096個(gè)，多數(shù)情況下特指4096*2160分辨率。而根據(jù)使用范圍的不同，4K分辨率也有各種各樣的衍生分辨率，例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV標(biāo)準(zhǔn)的3840*2160等，都屬于4K分辨率的范疇。由于標(biāo)準(zhǔn)的多樣化導(dǎo)致廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品難以達(dá)到統(tǒng)一，阻礙了4K的普及，因此必須制定相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)讓廠家執(zhí)行，才能打破這樣的亂象。
（五）、如何快速在海量錄像文件里檢索出真正需要的錄像文件。
目前通用的檢索方式是給目標(biāo)錄像添加標(biāo)簽，通過檢索標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)快速查找錄像。但是由于4K存儲(chǔ)的錄像量龐大，同一標(biāo)簽容易檢索出大量相似的錄像，難以實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)查找。需要行業(yè)技術(shù)人員共同努力，找出更有效的檢索方式。
（六）、超高清鏡頭技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大，導(dǎo)致市面上4K鏡頭價(jià)格昂貴。
4K超高清鏡頭的物理分辨率為3840×2160，是1080P的4倍，約為720P的9倍，從理論角度來講，基于4倍于1080P的分辨率，相同細(xì)節(jié)要求下，4K攝像機(jī)應(yīng)該可以呈現(xiàn)4倍于1080P的視角范圍。4K攝像機(jī)配套鏡頭至少需要達(dá)到800萬以上解像力，才能充分發(fā)揮出4K攝像機(jī)的效果，如果用200萬像素的鏡頭去搭配4K的攝像機(jī)，那么我們得到的畫面將仍然是200萬像素。而目前市場上真正達(dá)到800萬以上解像力的鏡頭很少而且成本高，適合安防應(yīng)用的更是鳳毛麟角。
三、各行業(yè)理想中的高清監(jiān)控解決方案
這里說的理想中的高清還是以4K技術(shù)作為基礎(chǔ)。由于4K攝像機(jī)可以很好地縱覽全局，當(dāng)隨機(jī)事件發(fā)生時(shí)，各個(gè)業(yè)務(wù)部門可以用同一臺(tái)攝像機(jī)在同一幅圖像中找到各自感興趣的點(diǎn)，并且在經(jīng)過多級(jí)放大后，仍能得到高清的細(xì)節(jié)畫面。因此4K攝像機(jī)可更好的應(yīng)用于全景監(jiān)控、點(diǎn)面結(jié)合，視頻透霧、圖像增強(qiáng)等領(lǐng)域。并結(jié)合視頻濃縮播放、智能存儲(chǔ)，智能檢索、人臉識(shí)別、車牌識(shí)別等視頻的各類智能分析功能，根據(jù)不同行業(yè)的需求提出不同的解決方案，以交通和地產(chǎn)行業(yè)為例：
交通行業(yè)：根據(jù)金三立十多年高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，要提高攝像機(jī)的使用率，可以使用大分辨率的攝像機(jī)來監(jiān)控多個(gè)車道的車輛情況，提高攝像機(jī)對(duì)車道的覆蓋范圍。超高清攝像機(jī)也可以用于全程道路全景監(jiān)控、收費(fèi)廣場點(diǎn)面結(jié)合監(jiān)控，再利用視頻透霧、智能檢索，車牌識(shí)別等技術(shù)與超高清攝像機(jī)進(jìn)行配合，可以構(gòu)建出更適合交通行業(yè)的監(jiān)控解決方案。
地產(chǎn)行業(yè)：地產(chǎn)監(jiān)控大致分住宅地產(chǎn)和商業(yè)地產(chǎn)。住宅地產(chǎn)常規(guī)監(jiān)控點(diǎn)位一般為樓道、電梯廳、電梯轎箱、單元樓出入口、停車場出入口、小區(qū)出入口、活動(dòng)廣場、圍墻及走道等，實(shí)際監(jiān)控位置面積不大。根據(jù)金三立以往的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，客戶多會(huì)采用1080P或是分辨率更低些的監(jiān)控產(chǎn)品，因?yàn)樵谧≌禺a(chǎn)里720P或1080P分辨率已經(jīng)基本滿足客戶的使用需求。若要實(shí)現(xiàn)更大范圍的高清監(jiān)控，則可以選擇活動(dòng)廣場等視野開闊的位置安裝超高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)廣場全景超高清監(jiān)控。商業(yè)地產(chǎn)相比住宅地產(chǎn)監(jiān)控級(jí)別要求更高，可在廣場、活動(dòng)場所、停車場等區(qū)域?qū)嵭谐咔灞O(jiān)控，如廣場超高清全景監(jiān)控，停車場車牌識(shí)別超高清監(jiān)控等。
所有行業(yè)的超高清監(jiān)控方案都必然會(huì)帶來成本的增加，項(xiàng)目在考慮監(jiān)控效果的同時(shí)必須
要考慮成本這一制約因素，所以降低成本是找到各行業(yè)最理想監(jiān)控方案必須解決的一個(gè)問題。但是隨著高清監(jiān)控技術(shù)的提高及4K產(chǎn)品在市場中逐步普及，相信各行業(yè)實(shí)現(xiàn)超高清監(jiān)控不會(huì)太遙遠(yuǎn)。
四、高清監(jiān)控技術(shù)未來會(huì)朝著什么方向發(fā)展？
總的來說，安防行業(yè)高清化以及高清產(chǎn)品分辨率的不斷提升是安防行業(yè)的必然趨勢，4K是行業(yè)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。4K帶來的不僅是分辨率的增加，更是安防行業(yè)又一次的技術(shù)飛躍，使視頻監(jiān)控行業(yè)朝著超高清監(jiān)控邁出了一大步。但是在科技日新月異的今天，超高清監(jiān)控將會(huì)朝著更高遠(yuǎn)的方向前進(jìn)，許多我們今天看來難以達(dá)到的技術(shù)都將逐步走入尋常百姓的生活，4K是起點(diǎn)而非終點(diǎn)。
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