□ 文 /李洋

在安防行業(yè)視頻監(jiān)控領域，網(wǎng)絡化、高清化、智能化是近段時間及未來的必然發(fā)展趨勢。人們不斷追求更高清晰度的視頻體驗，體現(xiàn)高清的一個重要因素就是攝像機的分辨率，隨著視頻監(jiān)控技術的發(fā)展，分辨率經(jīng)歷了從入門高清720P到全高清1080P再到超高清4K的發(fā)展階段。

按照國際通訊聯(lián)盟(ITU)定義的標準，4K的分辨率為3840×2160，長寬比為16：9。標準的4K分辨率下，像素點總數(shù)可以達到800萬，而以往的FHD(全高清1080P)是指1920×1080，是 200萬級別像素點，前者是后者的4倍，是720P的8倍。

4K技術最初應用在電視行業(yè)，近兩年開始在安防行業(yè)內(nèi)應用。4K高清帶來更佳視頻體驗的同時，還面臨著諸多問題，比如帶寬、存儲壓力的增加，系統(tǒng)部署更新?lián)Q代的困難等，這就要求4K高清監(jiān)控不僅需要關注高清晰帶來的益，更不能忽視碼率、系統(tǒng)集成等問題引起的弊，因此，4K監(jiān)控需要兩條腿走路，一條是守住高清優(yōu)勢，另一條是結合H.265編碼技術，完成碼率優(yōu)化，并提升整個監(jiān)控系統(tǒng)對4K的兼容能力。

4K攝像機優(yōu)勢

4K產(chǎn)品主要應用于廣場、大廳等監(jiān)控范圍廣，細節(jié)內(nèi)容豐富的場景，能夠在足夠大的監(jiān)控視野下，依然保證有足夠清晰的監(jiān)控畫面。4K攝像機由于像素是1080P攝像機的4倍，因此，更適合應用于對細節(jié)內(nèi)容要求更高的場景，目前4K技術主要應用于廣播電視行業(yè)。

首先，顯示分辨率的提升，使得畫面更加精細，影響畫面的精細度有兩個重要關鍵因素，一個是畫面的像素，另一個是畫面的垂直分辨率。畫面的像素越高，在相同尺寸的畫面上的像素就越精細，晶格就越小。而因為人眼對于影像的垂直分辨率相當敏感，越高的垂直分辨率，人眼就能辨識越多的細節(jié)與層次。

其次，色彩層次與細節(jié)的增強，使得畫面更接近真實生活。從標清到高清顯示系統(tǒng)的轉變，實際上主要是分辨率方面的升級，在色彩方面并沒有太過明顯的提升。不過進入到4K超高清的時代，畫面方面的變化除了分辨率出現(xiàn)飛躍之外，色彩方面的變化是相當引人注目的。這一部分都體現(xiàn)在ITU-R最新頒布的BT.2020超高清廣播標準之中。

第三，4K視頻系統(tǒng)處理的是10位，甚至是12位編碼的視頻信號。而現(xiàn)階段高清或全高清系統(tǒng)通常采用的是8位的視頻系統(tǒng)，而4K超高清則采用10位甚至12位的視頻系統(tǒng)。因此，無論是灰階層次過渡還是色深的層次表現(xiàn)，都比高清系統(tǒng)有較大的提升。

升級版H.265讓4K真正騰飛

4K的視頻效果確實震撼，但是隨高清帶來的是視頻碼率的增加，這樣引發(fā)的問題是網(wǎng)絡傳輸帶寬的巨大壓力，以及存儲成本的大幅度增加，如果1080P的視頻在H.264編碼方式下的傳輸帶寬是4Mbps，那么用到4K之后就需要16Mbps，這在現(xiàn)階段的網(wǎng)絡及鏈路環(huán)境中使用壓力是非常大或者說根本難以實際應用的，因此視頻碼率壓縮的問題不解決，4K高清的優(yōu)勢智能是空中樓閣。

然而，值得慶幸的是，H.265技術在這個時候順勢而生，讓4K高清體驗成為可能，這也是為什么說4K技術和H.265技術是密不可分的，只有在成熟的H.265編碼基礎上推出的4K產(chǎn)品才是真正可以實際應用的4k產(chǎn)品。H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標準，可以在H.264基礎上繼續(xù)壓縮50%的碼率，1080P視頻在H.265編碼下，僅需2Mbps左右的帶寬，這樣4K也只需8M帶寬就可以了，網(wǎng)絡壓力極大降低。而且，很多安防的主流廠家，已開始在H.265寄出上繼續(xù)鉆研，推出H.265的升級版本，如天地偉業(yè)的S+265技術，相比H.265，最多可再壓縮70%的碼率，4K視頻在S+265編碼的基礎上，最少僅需2.4M的帶寬，者將讓4K真正落地，4K高清真正騰飛。

系統(tǒng)整體升級，4K才能從實驗室走向現(xiàn)場應用

4K高清監(jiān)控是一個系統(tǒng)，而不是單個設備能實現(xiàn)的，不僅前端攝像機需要支持4K高清編碼，后端存儲應具備4K解碼能力，同時解碼顯示等產(chǎn)品也應相應跟進，這樣才能讓4K走出實驗室，實際應用。很多廠家都想要率先推出4K攝像機，但是能夠提供整套4K系統(tǒng)的廠商則少之又少。如果購買4K攝像機，就必須要購買與之相匹配的4K的NVR和4K的監(jiān)視器、大屏等顯示產(chǎn)品。因此要實現(xiàn)4K高清監(jiān)控，必須要考慮到兼容性和系列化的問題，需要能夠提供一套完整的解決方案。除此之外，還應考慮到存儲和帶寬因素。幸運的是，隨著40G以太網(wǎng)技術的發(fā)展，也就是網(wǎng)絡傳輸速率能達到每秒40G。但是即便如此，4K文件的壓縮技術也是至關重要，保證文件快速和穩(wěn)定地進行傳輸。

現(xiàn)在一些主流廠家如?？怠⒋笕A、天地偉業(yè)，已經(jīng)具備了提供4K解決方案的能力。在后端存儲設備方面，由于超高清所帶來的超大數(shù)據(jù)量，傳統(tǒng)DVR已難以負荷，普通高清NVR也難以實現(xiàn)4K超高清視頻監(jiān)控的需求，因而針對4K超高清的NVR產(chǎn)品應運而生。比如天地偉業(yè)推出了4K超高清NVR，能夠接入4K分辨率的超高清網(wǎng)絡攝像機，在不進行縮放的前提下對4K圖像進行預覽、錄像、解碼回放和顯示輸出，這對于NVR來說也是到達了一個新的高度，相信未來還會有更多的廠商推出相應的存儲產(chǎn)品和解決方案。

在解碼顯示設備方面，全新上市的拼控解碼一體機號稱“拼控解碼終結者”，可支持多路4K高清視頻接入和解碼顯示，并且還可以實現(xiàn)多路級聯(lián)、拼接、開窗、疊加、漫游等多種功能。

總結

如今，4K在安防監(jiān)控領域，已應用于平安城市的全景監(jiān)控、超寬車道的監(jiān)控、公安GIS地圖的智慧調(diào)度等等。除此之外，4K的產(chǎn)品在醫(yī)療影像、安全監(jiān)控、軍用等領域及圖形處理等也有所應用，未來，4K所帶來的應用相信還會更加廣泛豐富。4K高清監(jiān)控需要兩條腿走路，一條是守住超高清的優(yōu)勢，另一條就是結合H.265等技術實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)后端存儲及顯示產(chǎn)品等的升級，缺一不可，這樣4K高清才能真正普及，那將是一個嶄新的監(jiān)控時代，而且，這一天很快就會到來。