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　　【中國安防展覽網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】在2014科技潮流預測中，超清4K蔓延到電視和手機成為其中一個。自2013年CES2013消費電子展開始，4K這個名詞便被極其頻繁的提及，4K（超高清）成為視頻諸強的一個爭奪焦點。然而在其迅速發(fā)展蔓延的同時，對各項環(huán)境技術(shù)的要求也成為阻礙。
　　
　　4K蔓延，呈百家爭鳴之勢
　　
　　之前Netflix已經(jīng)先行一步，新消息是亞馬遜的超高清視頻，也將在十月份推出。去年底，亞馬遜宣布，2014年制作的原創(chuàng)劇中，將使用4K技術(shù)進行拍攝。不過，具體何時開播，未作說明。
　　
　　有意思的是，據(jù)美國科技新聞網(wǎng)站癮科技報道，作為4K電視機制造商的三星電子，披露了亞馬遜超高清視頻在美國市場對外播出的時間：今年十月份。
　　
　　三星表示，屆時其生產(chǎn)的超高清電視機，將會支持亞馬遜的4K視頻流媒體服務(wù)。
　　
　　目前，亞馬遜尚未宣布4K播出的時間，具體支持的超高清電視機類型，還不得而知。據(jù)悉，由于視頻編碼解碼技術(shù)的限制，并非所有的4K電視機都能夠流暢觀看所有廠商的4K視頻。
　　
　　三星在相關(guān)材料中介紹說，歐洲售賣的4K電視機中，也將支持Netflix、Chili、Maxdome和Wuaki.tv等服務(wù)商的超高清視頻。
　　
　　雖然視頻網(wǎng)站開始支持4K視頻，但是對于網(wǎng)民而言，只有寬帶滿足一定速率，才能夠穩(wěn)定觀看4K視頻。為了保證視頻流暢度，Netflix等網(wǎng)站已經(jīng)和美國四家寬帶接入商簽署了網(wǎng)絡(luò)直連付費合作協(xié)議。
　　
　　另外，在谷歌光纖千兆寬帶的“鯰魚效應(yīng)”下，AT＆T、康卡斯特等美國寬帶公司，陸續(xù)擴大千兆服務(wù)，這也為4K視頻時代的到來，奠定了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。
　　
　　分析人士表示，隨著亞馬遜、Netflix等業(yè)內(nèi)廠商陸續(xù)推出4K視頻服務(wù)，這也將推動中國等其他市場的互聯(lián)網(wǎng)視頻行業(yè)，逐步切入超高清市場。
　　
　　4K在安防領(lǐng)域應(yīng)用廣
　　
　　4K超高清攝像機可以很好的縱覽全局，當隨機事件發(fā)生，各個業(yè)務(wù)部門可以用同一臺攝像機在同一幅圖像中找到各自感興趣的點，經(jīng)過多級放大后，仍能得到高清的細節(jié)畫面。因此4K攝像機可以在不改變攝像機數(shù)量、焦距、角度的條件下，進行全天候、全場景下的監(jiān)控。4K畫面的豐富細節(jié)，可以讓我們各個業(yè)務(wù)部門進行信息共享，同一個場景下，不用為了看清不同區(qū)域而架設(shè)多臺攝像機，另一方面也節(jié)約投資成本。讓可視化管理更、聯(lián)動響應(yīng)更及時、安全系統(tǒng)更有保障。近年來不少廠家開始紛紛推出4K的IPC產(chǎn)品，包括各類槍機、魚眼攝像機、甚至支持變焦的球機等等。
　　
　　其實，4K早在安防的實際應(yīng)用應(yīng)該從交通道路智能監(jiān)控開始，因為在交通領(lǐng)域，需要較大分辨率的攝像機來
　　
　　監(jiān)控多個車道的車輛情況，這樣可以提高對車道的覆蓋范圍。從2011年開始，國內(nèi)的一些智能交通廠家開始陸續(xù)推出800萬像素，甚至千萬像素的高清電警卡口相機，但是由于傳感器能力以及后端Soc芯片處理能力的限制，一般只能實現(xiàn)5-15幀/秒的處理能力。
　　
　　近兩年來，隨著支持4K編碼的低成本SoC芯片的推出，以及支持800萬像素的CMOS傳感器的推出，4K攝像機也逐漸開始普及，目前，國內(nèi)主流的安防廠家都已經(jīng)推出了支持4K×2K的IPC產(chǎn)品，而且隨著4K在消費類行業(yè)中應(yīng)用的風生水起，安防行業(yè)對4K的期望也開始越來越高。
　　
　　然而，4K與安防究竟能否很快地實現(xiàn)結(jié)合，4K在安防行業(yè)內(nèi)能否快速部署和應(yīng)用，應(yīng)該說還是需要進行全面分析和探索的。
　　
　　普及路上遇“攔路虎”
　　
　　對于高清的普及，大家喜聞樂見。然而高清并不僅僅只是前端攝像機能實現(xiàn)高清采集便作罷。“其實高清監(jiān)控是需要整個監(jiān)控系統(tǒng)配合來實現(xiàn)的，其中涉及到采集、編碼、傳輸、存儲及解碼顯示五個方面，高清的普及受到了來自這五個方面的限制”。理高清普及路上還有五只“攔路虎”。
　　
　　采集端
　　
　　采集端即是作為前端的攝像機，就目前來看，200萬像素的攝像機從各方面的表現(xiàn)來看皆已較為成熟，那么具備300萬、500萬、4K甚至1600萬像素的攝像機其表現(xiàn)是否就會更好呢?非也!起碼不全是。低照度，在監(jiān)控行業(yè)目前所強調(diào)的全天候監(jiān)控中是*的一項功能，據(jù)統(tǒng)計，90%以上的安全事故皆發(fā)生在夜晚或者光照不佳時，也因此，夜晚的監(jiān)控往往比白天的監(jiān)控緊要。而更高像素的攝像機在Sensor靶面面積所限的情況下，像素值越高，單個像素點的感光面積便越小，靈敏度便越低，說簡單點就是像素值越高(傳感器面積固定時)，其低照度效果便越差。這是一個無法兩全其美的矛盾體。只能讓時間去解決，給技術(shù)一點時間去突破。就像當初1080P的低照度監(jiān)控被攻破一樣。
　　
　　編碼
　　
　　前端攝像機采集圖像的過程是一種光/電的轉(zhuǎn)化的過程，轉(zhuǎn)化的過程中還需對圖像進行編碼方能傳輸。編碼的目的是在圖像畫質(zhì)得以保證的前提下盡量降低碼率，以利于更快的進行網(wǎng)絡(luò)傳輸，節(jié)約帶寬。
　　
　　目前來看，成熟的編碼技術(shù)仍然為H.264，然而，H.264本身亦在發(fā)展，對此，來自海康威視的徐萱呈表示：即便都是H.264編碼，依然存在H.264BaselineProfile與H.264HightProfile的區(qū)別，后者相對前者能降低20%以上的碼率，盡管如此，當前依然只有少數(shù)的一線廠商在使用H.264HightProfile編碼方式，這其中當然包括海康威視。
　　
　　目前在監(jiān)控行業(yè)中談到編碼技術(shù)時，你永遠也別想繞開H.265，筆者也不想免俗。其實H.265作為一個熱門話題已經(jīng)有相當長一段時間了，下面筆者就用圖表的方式來簡要介紹下H.264與H.265的區(qū)別.
　　
　　相對H.264，H.265在宏塊和變換塊上進行了提升，由H.264的4×4、8×8、16×16的宏塊類型中引入了32×32、64×64的宏塊類型，目的在于減少高清數(shù)字視頻的宏塊個數(shù)，減少用于描述宏塊內(nèi)容的參數(shù)信息，同時整形變換塊大小也相應(yīng)擴大，用于減少H.264中變換相鄰塊間的相似系數(shù)。此外還使用新的MV(運動矢量)預測方式，與H.264基于空間域的運動矢量預測方式不同，H.265擴充更加多的方向進行幀內(nèi)預測，同時將預測塊的集合由原來的空間域擴展到時間域及空時混合域，通過率失真準則計算后選擇佳的預測塊。該方法在基本模式下測試，與H.264相同質(zhì)量的情況下，能得到平均為6.1%的壓縮增益，復雜圖像的壓縮增益甚至能提高到20%。當然這些僅僅是二者的一些不同，而非全部，其他的差異筆者在此不再詳述。一句話，在相同的畫質(zhì)顯示下，H.265編碼方式對帶寬的需求是H.264的一半。也就是說原本攝像機需要4Mbps的帶寬才能滿足其對畫質(zhì)需求，如今采用H.265的編碼方式后，只需2Mbps的帶寬便能滿足其相同的畫質(zhì)需求了。
　　
　　傳輸
　　
　　監(jiān)控行業(yè)中，圖像數(shù)據(jù)的傳輸跟編碼技術(shù)息息相關(guān)，傳輸與編碼相當于河道與水的關(guān)系。目前而言，對完全基于局域網(wǎng)內(nèi)的視頻監(jiān)控來說，傳輸方面的問題不是很大，但多數(shù)情況下是需要進行遠程傳輸甚至接入公網(wǎng)的，此時便對基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)形成挑戰(zhàn)。“一般傳輸1080P高清的H.264碼流，需要4Mbps左右的帶寬，而4K分辨率目前至少也需要12Mbps。”科達系統(tǒng)部副經(jīng)理鄢仁祥先生對筆者如此表示。
　　
　　這么大的帶寬需求，倘若同時架設(shè)幾十臺的話，很明顯，傳輸網(wǎng)絡(luò)將會壓力山大。對此，泰科產(chǎn)品經(jīng)理沈濤表示，架設(shè)流媒體服務(wù)器，利用流媒體技術(shù)是一個較好的解決方案。來自宇視的陳乾亦表示了相類似的觀點，真是英雄所見略同，同時陳乾還強調(diào)，此時對所架設(shè)流媒體服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)性能、出入口帶寬都有較高的性能要求。
　　
　　此外，攝像機本身具備的三碼流技術(shù)亦可對網(wǎng)絡(luò)帶寬起到節(jié)約作用，比如主碼流在局域網(wǎng)中依賴存儲設(shè)備做高碼率錄像存儲，子碼流可向手機等移動設(shè)備提供低分辨率與低碼流的視頻以作遠程監(jiān)控，而第三碼流則可任意設(shè)置分辨率、幀率以及碼流來向公網(wǎng)提供視頻預覽，前提是在不影響主碼流及子碼流的基礎(chǔ)上。當然，這些方案皆是建立在當下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施基礎(chǔ)之上，佳的解決方案是對這些基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進行升級，但這個問題相當復雜，不在本文討論范圍內(nèi)。
　　
　　存儲
　　
　　存儲設(shè)備在監(jiān)控行業(yè)的重要性是不言而喻的，甚至在某種程度上說，監(jiān)控的目的就是為了存儲，將視頻存儲、將圖片存儲以備日后檢索取證，從而在事前震懾*。其實，監(jiān)控行業(yè)對存儲的需求一直如饑似渴。筆者試舉一例來詳細說明：假設(shè)給某路1080P視頻碼率設(shè)成4Mbps，每天存儲時間為10小時(多數(shù)情況下是24小時)，其錄像的保存時間為15天(業(yè)內(nèi)目前一般為30天)，那么需多大的存儲容量呢?總?cè)萘?4×3600×150×1.1/(8×1024)，其所需容量約為288.94GB，要知道筆者在存儲天數(shù)與每天的存儲時長上皆打了折扣，且只在一路監(jiān)控的情況下，而倘若是4K的話，還需翻倍。這么大的存儲容量需求幾乎已經(jīng)成為監(jiān)控行業(yè)的不能承受之痛。
　　
　　泰科安防產(chǎn)品經(jīng)理沈濤先生對此語帶幽默地表示：整個安防行業(yè)都在為硬盤企業(yè)打工。沈濤先生此話雖是玩笑，但筆者能感覺出廠家背后的無奈。沈濤先生進一步解釋說，在目前的一些監(jiān)控工程的架設(shè)中，存儲設(shè)備的支出已經(jīng)占到整個監(jiān)控工程總支出的50%以上。
　　
　　那么目前監(jiān)控行業(yè)該如何減輕對存儲的依賴?一般而言，對于整個監(jiān)控工程來講，并非對所有點的監(jiān)控都是重要的，因此，在施工調(diào)試的過程中，對一些重要位置的監(jiān)控可采取高清解決方案，而其他一些次要位置則可不用。此外，目前多數(shù)的前端攝像機都具備ROI功能，利用ROI功能去重點顯示畫面中的重要位置，其他位置則可相對忽略。“恰當?shù)乩肦OI技術(shù)可節(jié)約大約20-30%的網(wǎng)絡(luò)帶寬。”泰科產(chǎn)品經(jīng)理沈濤先生如是說。當然，上面介紹的方式只在治標絕非治本。治本的方法則是在編碼技術(shù)上的發(fā)展，比如H.265的普及或者其他更為先進的編碼技術(shù)的出現(xiàn)。當然還有一種方式，那就是存儲設(shè)備便宜到人們對其不在乎的程度，此種情況或許不太可能出現(xiàn)，只是筆者的一廂情愿罷了。
　　
　　解碼顯示
　　
　　顧名思義，解碼顯示包括解碼與顯示兩個部分。“圖像采集作為前端是光/電轉(zhuǎn)化和編碼，后端顯示設(shè)備則是電/光轉(zhuǎn)換和解碼處理。”來自宇視顯控產(chǎn)品經(jīng)理鄭成富對筆者如此表示。也就是說，前端的采集是將光學圖像經(jīng)過編碼轉(zhuǎn)換成可通過電路傳輸?shù)男畔⒘鳎畔⒘鹘?jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸至后端的顯示設(shè)備，但顯示設(shè)備并不能直接顯示，而是需要將信息流進行解碼方能在顯示設(shè)備上展現(xiàn)出來。目前在解碼方面，對于1080P的解碼技術(shù)已經(jīng)成熟，而4K的解碼器不多且性能偏弱。
　　
　　此外，鄭成富經(jīng)理同時表示，由于前端是基于CMOS技術(shù)，因此其像素提升很快，而作為后端的單體顯示設(shè)備，不論是LCD、DLP、LED均很難在顯示尺寸與單位像素密度上取得很好的平衡，也因此，其相對前端設(shè)備而言處于一種技術(shù)跟進狀態(tài)。
　　
　　那么作為后端的顯示設(shè)備是否就無計可施了呢?非也。目前4K顯示器在家用電視及電影娛樂上已經(jīng)相當廣泛，但由于監(jiān)控業(yè)的不同訴求(原因請參閱本文前述部分)，4K并未普及，業(yè)界對此的通常方案是采用拼接屏的方式來實現(xiàn)，比如要想完整顯示4K，可采用四臺1080P的顯示器通過拼接來達成