定義及其優(yōu)勢
新興的4K技術(shù)除了涉足了傳統(tǒng)的家電市場外，在安防監(jiān)控領(lǐng)域也開始慢慢的嶄露頭角。在規(guī)格上，不論是家電行業(yè)還是安防領(lǐng)域，對于4K的定義始終是一致的。那么到底什么樣的畫面清晰度才算是真正意義上的4K呢?常見的4K像素?cái)?shù)為800萬，分辨率為3840×2160(QFHD)或4096×2160(UHD)，是傳統(tǒng)全高清1080P的4倍，是高清720P的8-9倍左右。
如此之大的分辨率，對于實(shí)際的安防應(yīng)用究竟能夠帶來多大的幫助呢?首先4K技術(shù)表現(xiàn)最明顯之處在于，其顯示分辨率的提升，使得畫面更加精細(xì)。影響畫面的精細(xì)度有兩個(gè)重要的關(guān)鍵因素，一個(gè)是畫面的像素，另一個(gè)是畫面的垂直分辨率。畫面的像素越高，在相同尺寸畫面上的像素就越精細(xì)，晶格就越小。而因?yàn)槿搜蹖τ谟跋竦拇怪狈直媛氏喈?dāng)敏感，越高的垂直分辨率，人眼就能辨識越多的細(xì)節(jié)與層次。4K技術(shù)在監(jiān)控領(lǐng)域里實(shí)現(xiàn)的就是在提高像素的同時(shí)，又增強(qiáng)了畫面的垂直分辨率，使得畫面的細(xì)節(jié)和層次更加精準(zhǔn)，同時(shí)配合廣角監(jiān)控專用鏡頭，能夠?qū)崿F(xiàn)對更大監(jiān)控范圍的覆蓋。
跨過技術(shù)壁壘
針對安防行業(yè)的4K風(fēng)，目前主流的高清仍然會保持在1080P的清晰度上很長一段時(shí)間，4K監(jiān)控的整體成本還是過高，編解碼芯片、算法、網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲等方面仍然存在不小的瓶頸。
4K的超高清攝像機(jī)對于后端顯示設(shè)備來說，也是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。雖說現(xiàn)在市場中4K電視已經(jīng)大量出現(xiàn)，但是在安防行業(yè)，顯示設(shè)備通常使用的是液晶監(jiān)視器，就目前的市場情況來看，支持4K超高清的監(jiān)視器還是很少。另外一個(gè)瓶頸就是信號傳輸線纜，想要完美支持4K的傳輸，HDMI的標(biāo)準(zhǔn)必須支持2.0規(guī)范，相對于早期的1.3、1.4的HDMI標(biāo)準(zhǔn)，新的規(guī)范將傳輸帶寬提升至18Gbps。同時(shí)由于高清視頻圖像只能夠使用HDMI線纜進(jìn)行傳輸，而HDMI線纜的理論傳輸距離是30米，超過這個(gè)距離，就需要中繼設(shè)備的支持。綜合來看，在超高清的后端顯示部分，目前的投入成本還是相對較高。
談到高清，大家首先會聯(lián)想到的就是網(wǎng)絡(luò)。而對于4K這樣的超高清來說，網(wǎng)絡(luò)傳輸面臨的最大問題就是帶寬。以目前主流的H.264壓縮技術(shù)來看，能夠?qū)?路4K@25fps的圖像傳輸保證在15Mbps以內(nèi)就已經(jīng)很好了。那么對于我們目前國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)條件來說，這樣的帶寬需求，顯然還是太高了。
4k技術(shù)在未來能夠得到進(jìn)一步推進(jìn)的另一個(gè)重大技術(shù)是H.265編碼，H.265是目前公認(rèn)的未來4K編碼技術(shù)，支持該編碼意味著可以更流暢的編碼/解碼4K視頻。和現(xiàn)在主流的H.264對比來看， H.265提供了更多不同的工具來降低碼率，以編碼單位來說，H.264中每個(gè)宏塊(marcoblock/MB)大小都是固定的16×16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8×8到最大的64×64。事實(shí)上，H.265和H.264標(biāo)準(zhǔn)在各種功能上有一些重疊，例如，H.264標(biāo)準(zhǔn)中的Hi10P部分就支持10bit色深的視頻。另一個(gè)H.264的部分(Hi444PP)還可以支持 4:4:4色度抽樣和14bit色深。在這種情況下，H.265和H.264的區(qū)別就體現(xiàn)在前者可以使用更少的帶寬來提供同樣的功能，其代價(jià)就在于設(shè)備的計(jì)算能力，因此H.265編碼的視頻需要更多的計(jì)算能力來解碼。目前行業(yè)內(nèi)各個(gè)編解碼芯片廠家也在逐步推出基于H.265算法的產(chǎn)品，但居高不下的成本也在一定程度上限制了H.265的普及。
當(dāng)下的應(yīng)用領(lǐng)域
當(dāng)然，在監(jiān)控行業(yè)目前也有一些領(lǐng)域開始使用4K的超高清攝像機(jī)，主要是使用在機(jī)場、火車站以及交通路口。這些地方使用4K，優(yōu)勢相當(dāng)?shù)拿黠@。以火車站為例，廣場前使用1支4K攝像機(jī)，監(jiān)控范圍基本能夠覆蓋到整個(gè)站前的廣場，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。而如果是抓拍車牌，200萬級的IPC能拍一根車道，4K則可以直接拍攝到4條車道。
結(jié)語
對于4K技術(shù)在安防領(lǐng)域里的運(yùn)用狀況，行業(yè)內(nèi)有人士表示，雖然4K監(jiān)控產(chǎn)品線目前還處于起步階段，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，必將帶動安防行業(yè)其他4K相關(guān)設(shè)備和產(chǎn)品的發(fā)展，如后端的顯示設(shè)備、解碼器、控制器、云存儲、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)等。所以后續(xù)4K監(jiān)控產(chǎn)品很有可能像FHD監(jiān)控取代HD監(jiān)控一樣，取代FHD監(jiān)控。
(文/焦成平 北京藍(lán)色星際軟件技術(shù)發(fā)展有限公司產(chǎn)品經(jīng)理)
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