1概念
　　
　　zui初，“高清”概念與標(biāo)準(zhǔn)是廣播電視業(yè)提出的。上世紀(jì)60年代，日本國(guó)家廣播公司NHK開始研究高清；90年代初期，NHK和索尼完成了研究并開始試播模擬制式的高清電視。但由于多種原因，歐洲并不接受日本的研究成果，80年代中期，飛利浦等公司也聯(lián)合完成一個(gè)高清研究計(jì)劃。然而在1990年，美國(guó)一舉推出數(shù)字高清電視HDTV，*超越日本和歐洲，也是從這時(shí)起，大家承認(rèn)了數(shù)字式電視是未來高清的發(fā)展方向。目前市場(chǎng)上的高清數(shù)字電視可以分為兩大陣營(yíng)，分別是歐洲的數(shù)字電視廣播聯(lián)盟DVB和美國(guó)的*電視系統(tǒng)聯(lián)盟ATSC。
　　
　　高清對(duì)于視頻監(jiān)控并不是件容易的事情。它涉及到監(jiān)控系統(tǒng)的頗多環(huán)節(jié)，從前端攝像機(jī)到傳輸、到記錄存貯和顯示設(shè)備，為了到達(dá)“高清”指標(biāo)都需要做出相應(yīng)調(diào)整，只要一個(gè)環(huán)節(jié)滿足不了要求，就達(dá)不到“高清”要求。
　　
　　2高清標(biāo)準(zhǔn)
　　
　　高清視頻監(jiān)控近年來得以迅速發(fā)展，主要是為了解決人們?cè)谡１O(jiān)控過程中“細(xì)節(jié)”看不清的問題。“高清”即“高分辨率”，關(guān)于高清的定義，zui早來源于數(shù)字電視領(lǐng)域，高清電視，又叫“HDTV”，是由美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì)確定的高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)格式。電視的清晰度，是以水平掃描線數(shù)作為計(jì)量的，它的集中高清劃分方式如下：
　　
　　（1）1080i格式，是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視顯示模式，1125條垂直掃描線，1080條可見垂直掃描線，16:9，分辨率為1920×1080，隔行/60Hz，行頻為33.75KHz。
　　
　　（2）720p格式，是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視顯示模式，750條垂直掃描線，720條可見垂直掃描線，16:9，分辨率為1280×720，逐行/60Hz，行頻為45KHz。
　　
　　（3）1080p格式，16:9，分辨率為1920×1080逐行掃描，專業(yè)格式。
　　
　　高清電視，就是指支持1080i、720p和1080p的電視標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　目前，在安防行業(yè)傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)zui高可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)清晰度，進(jìn)行數(shù)字編碼后，一般可以達(dá)到4CIF或D1的分辨率，約為44萬像素，清晰度在300至500電視線之間；采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的IP監(jiān)控，如果要達(dá)到800電視線的清晰度，那么網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的分辨率至少要達(dá)到1280x720的標(biāo)準(zhǔn)，約90多萬像素；若采用200萬像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，就達(dá)到了超高清圖像的要求，寬高比為16:9的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，對(duì)應(yīng)分辨率為1920x1080，寬高比為4：3的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，對(duì)應(yīng)分辨率為1600x1200。安防行業(yè)更多的是借用電視領(lǐng)域的高清劃分標(biāo)準(zhǔn)，俗稱為“高清”和“標(biāo)清”。安防市場(chǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了分辨率能夠達(dá)到1080i和720p的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)給高清視頻的傳輸提供了一個(gè)很高的保障。當(dāng)然，也有具有高清傳輸接口的模擬攝像機(jī)，如具有Y/Pb/Pr和VGA接口的槍機(jī)或一體機(jī)。
　　
　　所以，這里借用一下廣電標(biāo)準(zhǔn)：能達(dá)到百萬像素的攝像機(jī)，配套以1080p分辨率的顯示設(shè)備及相應(yīng)的傳輸通道，就可以形成一套可稱之為高清的監(jiān)控系統(tǒng)。安防視頻監(jiān)控行業(yè)目前還沒有通用的高清標(biāo)準(zhǔn)。有廠家認(rèn)為圖像達(dá)到D1就是高清，也有廠家認(rèn)為超過480線就是高清，眾說紛紜。這里我們可以看看DVR國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2006年國(guó)家質(zhì)量監(jiān)檢總局發(fā)布的《視頻安防監(jiān)控?cái)?shù)字錄像設(shè)備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB20815-2006》規(guī)定，DVR的等級(jí)劃分*（分辨率不小于4CIF）和B級(jí)（分辨率小于4CIF）。如果按照以上廠家的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求來看，DVR中*產(chǎn)品為高清產(chǎn)品，B級(jí)為通用產(chǎn)品，即4CIF（分辨率為704×576）為高清，CIF（分辨率為352×288）為普通清晰度。
　　
　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，“高清”技術(shù)必然引入視頻監(jiān)控領(lǐng)域，視頻監(jiān)控行業(yè)的高清標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不斷完善。
　　
　　3采集技術(shù)
　　
　　高清的視頻效果的保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。無論是槍機(jī)、一體機(jī)還是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、模擬攝像機(jī)，采集的原理都是一致的，只是技術(shù)和器件上的區(qū)別。對(duì)于高清監(jiān)控系統(tǒng)，前端采集設(shè)備一般使用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。我們知道，攝像機(jī)的清晰度主要取決于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS兩種，在高清監(jiān)控領(lǐng)域，也都有所應(yīng)用。
　　
　　CCD英文全名ChargeCoupledDevice，感光耦合元件，CCD為數(shù)位相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。CCD對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景的適應(yīng)性更佳，在低照度下效果表現(xiàn)更好。CCD由以前1/4英寸到現(xiàn)在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等等，代表了其技術(shù)的不斷發(fā)展，再經(jīng)過圖像處理芯片的配合，能夠達(dá)到分辨率720P甚至1080i的輸出。
　　
　　CMOS英文全名Compleme-ntaryMetal-OxideSemiconductor，互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體，CMOS和CCD一樣同為在數(shù)碼相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體，而隨著CMOS在制造工藝和影像處理技術(shù)上的不斷突破，業(yè)內(nèi)對(duì)CMOS的前景預(yù)測(cè)也越來越樂觀。高清數(shù)字影像的普及更是CMOS技術(shù)發(fā)展的一個(gè)難得機(jī)遇。而且，與CCD相比，CMOS的制造原理更加簡(jiǎn)單，體積更小，功耗可以大大的降低，種種跡像表明：圖像傳感器的領(lǐng)域正面臨著一個(gè)重大轉(zhuǎn)折，盡管從目前的狀況看，CMOS與CCD圖像傳感器的應(yīng)用市場(chǎng)仍然有一個(gè)分界，但這個(gè)界限似乎越來越模糊。有專家預(yù)言，隨著300萬像素的CMOS圖像傳感器的上市，圖像傳感器即將進(jìn)入“CMOS時(shí)代”。CMOS在高像素方面有著一定的優(yōu)勢(shì)。
　　
　　另外，鏡頭要能夠保證進(jìn)光量和角度，同時(shí)還要有一個(gè)適宜調(diào)焦和光圈來配合感光元器件的成像，因?yàn)楦咔宓囊曨l通常依賴于一個(gè)調(diào)焦的操作。對(duì)于焦距和光圈不滿足實(shí)際需求來說，高清攝像機(jī)也惘然。在一體機(jī)中通常配合較高的變倍來更好的體現(xiàn)高清的效果。當(dāng)然，評(píng)價(jià)一個(gè)高清攝像機(jī)，除了清晰度外，還有其他許多影響圖像質(zhì)量的因素，如超寬動(dòng)態(tài)、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)測(cè)光補(bǔ)償?shù)鹊取?br />　　
　　4高清編碼標(biāo)準(zhǔn)
　　
　　除了采集外，高清圖像編碼也是重要環(huán)節(jié)，高清視頻編碼zui常用的編碼格式是MPEG2-TS、MPEG4、H.264和VC-1這四種算法。
　　
　　MPEG2由MPEG（MovingPictureExpertsGroup）運(yùn)動(dòng)圖像專家組制定，這是標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于1988年成立的專責(zé)制定有關(guān)運(yùn)動(dòng)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的工作組，所制定的標(biāo)準(zhǔn)是通用標(biāo)準(zhǔn)。DVD即是MPEG2編碼，隨著技術(shù)的改進(jìn)，它在高清視頻方面也得到了應(yīng)用。MPEG2zui大的缺點(diǎn)就是文件體積過大，不過它也有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是相對(duì)于另外兩種編碼，它對(duì)于系統(tǒng)資源的消耗是zui小的。但是隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，H.264和VC-1的解碼必然會(huì)成為DVD那樣，任何主流的配置都能流暢播放。
　　
　　MPEG4主要用于低帶寬應(yīng)用和交互式圖形應(yīng)用（游戲等合成內(nèi)容）、交互式多媒體（WWW等內(nèi)容分發(fā)和訪問技術(shù)）應(yīng)用，MPEG專家組成立了MPEG4工作組，以促進(jìn)上述三個(gè)領(lǐng)域的集成。1999年初，定義標(biāo)準(zhǔn)框架的MPEG4（*版）成為標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC14496-1），提供多種算法和工具的第二版已于1999年底成為標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC14496-2）。
　　
　　H.264也許是zui有前途的一個(gè)了，相對(duì)于MPEG2、MPEG4而言，其壓縮效率是三種編碼中zui高的。H.264標(biāo)準(zhǔn)由電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部（ITU-T）和標(biāo)準(zhǔn)化組織/電工委員會(huì)（ISO/IEC）共同研究發(fā)布，因此H.264有兩個(gè)名稱，一個(gè)是沿用ITU-T組織的H.26x名稱，叫“H.264”，另一個(gè)則是AVC（視頻編碼）。H.264格式的zui大特點(diǎn)是在保證畫面質(zhì)量的情況下，它可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的壓縮比、更好的IP和無線網(wǎng)絡(luò)信道的適應(yīng)性，在數(shù)字視頻通信和存儲(chǔ)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是需要注意的是，H.264獲得*性能的代價(jià)是計(jì)算復(fù)雜度增加，因此H.264的硬件要求是zui高的。
　　
　　微軟公司在2003年9月提出了VC-1編碼格式(開發(fā)代號(hào)Corona)，目前已經(jīng)得到了MovieBeam、Modeo等不少公司的采納，同時(shí)也包含在HDDVD和藍(lán)光中，包括華納和環(huán)球等影業(yè)公司也有采用這種格式的意向。VC-1基于微軟windowsMediaVideo9(WMV9)格式，而WMV9格式現(xiàn)在已經(jīng)成為VC-1標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際執(zhí)行部分。VC-1是zui后被認(rèn)可的高清編碼格式，因?yàn)橛形④浀暮笈_(tái)，所以這種編碼格式不能小窺，相對(duì)于MPEG2，VC-1的壓縮比更高，但相對(duì)于H.264而言，編碼解碼的計(jì)算則要稍小一些。
　　
　　AVS是基于我國(guó)自主創(chuàng)新技術(shù)和公開技術(shù)所構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)，主要面向高清晰度和高質(zhì)量數(shù)字電視廣播、網(wǎng)絡(luò)電視、數(shù)字存儲(chǔ)媒體和其他相關(guān)應(yīng)用，具有性能高（與H.264相當(dāng)）、復(fù)雜度低（算法復(fù)雜度比H.264明顯低）、我國(guó)掌握主要知識(shí)產(chǎn)權(quán)、*模式簡(jiǎn)單且費(fèi)用低等特點(diǎn)。基于此，可以認(rèn)為AVS標(biāo)準(zhǔn)是能夠支撐國(guó)家數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是安防監(jiān)控行業(yè)應(yīng)該采納的重要標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　JPEG2000是一種圖像編碼格式,而并不是視頻編碼格式,設(shè)計(jì)之初是用于取代JPEG,而視頻序列的每一幀畫面也相當(dāng)于是一幅圖像,與其前輩JPEG相比,JPEG2000放棄了以離散余弦變換DCT為主的區(qū)塊編碼方式,而改為采用以小波變換為主的多解析編碼方式,壓縮率比JPEG高約30%左右,同時(shí)JPEG2000支持有損和無損壓縮。JPEG2000有幾個(gè)重要特性,支持“漸進(jìn)傳輸”及“感興趣區(qū)域編碼”。在清晰度方面,它可以先解碼一副畫面的四分之一尺寸,然后再二分之一,zui后解碼出整幅畫面；在圖像質(zhì)量方面,它可以先傳輸圖像的輪廓,然后逐步傳輸數(shù)據(jù),不斷提高圖像質(zhì)量,讓圖像由朦朧到清晰顯示;“感興趣區(qū)域”是指用戶可以任意圖像上感興趣區(qū)域的壓縮質(zhì)量,還可以選擇的部份先解壓縮,便于突出重點(diǎn)。但JPEG2000計(jì)算量太大，壓縮率不高，目前很難在嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，對(duì)存儲(chǔ)傳輸也提出了較高的要求，目前僅有一些高清系統(tǒng)采用了這個(gè)算法。
　　
　　在編碼芯片上，一般有DSP、ASIC等可供選擇。DSP方案，如達(dá)芬奇數(shù)字媒體處理器TMS320DM6467，是基于DSP的SOC（片上系統(tǒng)），集成了300MHz的ARM內(nèi)核和600MHz的DSP內(nèi)核，并采用高清視頻協(xié)處理器，在執(zhí)行H．264HP@L4(1080p30fps、1080i60fps、720p60fps)的同步多格式高清編碼、解碼與轉(zhuǎn)碼方面，表現(xiàn)出色。還有一款高清入門級(jí)的TI芯片DM355，它內(nèi)置了編解碼算法實(shí)現(xiàn)，能夠以720p格式與每秒30幀的速度提供高清MPEG4SP編解碼能力，是快速開發(fā)入門級(jí)高清編碼產(chǎn)品的不錯(cuò)選擇。ASIC方案，如海思3511的處理器，一款基于ARM9處理器內(nèi)核以及視頻硬件加速引擎的高性能通信媒體處理器，具有高集成、可編程、支持H.264和MJPEG（MotionJPEG是一種視頻壓縮格式，其中每一幀圖像都分別使用JPEG編碼）等多協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)視頻通信、數(shù)字圖像監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等領(lǐng)域。
　　
　　5高清傳輸技術(shù)
　　
　　監(jiān)控系統(tǒng)傳輸技術(shù)主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸、微波傳輸、雙絞線平衡傳輸和寬頻共纜傳輸六種傳輸方式。每種傳輸技術(shù)都有其自身特點(diǎn)，有各自的應(yīng)用層面，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)往往根據(jù)不同的傳輸距離，不同的監(jiān)控要求，采用不同的傳輸方式。面對(duì)高清應(yīng)用的超大數(shù)據(jù)量，以及實(shí)時(shí)性的要求，采用光纖傳輸是解決長(zhǎng)距離視頻監(jiān)控高速傳輸系統(tǒng)的*解決方式，通過把視頻及控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在光纖中傳輸。光纖傳輸具有衰減小、頻帶寬、不受電磁波干擾、重量輕、保密性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)家及省市級(jí)的主干通信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)及高速寬帶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。而在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，光纖傳輸也已成為長(zhǎng)距離音視頻及控制信號(hào)傳輸?shù)姆绞健５饫w傳輸需專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)光纖熔接及設(shè)備維護(hù)方面的工作，另外對(duì)于近距離監(jiān)控信號(hào)傳輸不夠經(jīng)濟(jì)。
　　
　　舉例來說，高清意味著需要更高帶寬。一般認(rèn)為，H.264編碼D1(720×576)畫質(zhì)的碼流為2M左右，那么以1080P計(jì)算，畫面尺寸約是D1的5倍，簡(jiǎn)單計(jì)算，碼流也是5倍。因此，H.264編碼的一個(gè)1080P高清畫面所用帶寬約為10M，與D1畫質(zhì)的MPEG2相當(dāng)。由此可以看出，對(duì)于“高清”，網(wǎng)絡(luò)傳輸并沒有特別的要求。不過有一點(diǎn)必須指出，目前的互聯(lián)網(wǎng)是不能夠承載高清畫質(zhì)的，必須是專網(wǎng)甚至光纖。相比模擬傳輸，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸高清視頻具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
　　
　　當(dāng)然，由于高清占用了更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，在組建高清系統(tǒng)特別是大路數(shù)高清系統(tǒng)時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用還是應(yīng)該精打細(xì)算。例如，如果使用100M以太網(wǎng)，實(shí)際上同時(shí)只能承載5路左右的高清圖像（考慮到以太網(wǎng)的碰撞偵聽特性），如果同一視頻源有多個(gè)用戶訪問，占用的帶寬會(huì)更大，因此對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組播、轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)的使用就顯得尤為重要。
　　
　　6高清顯示技術(shù)
　　
　　后端的顯示設(shè)備一般分為CRT、LCD、PDP三種。受高清電視技術(shù)發(fā)展的影響，監(jiān)控顯示設(shè)備的高清化速度非常快。
　　
　　CRT器件以其亮度高、反差大、色彩還原好、圖像細(xì)膩等優(yōu)勢(shì)，一直保持著高指標(biāo)、高質(zhì)量的水平，是三種器件中觀看效果的。但由于受到自身重量、體積等因素影響，CRT監(jiān)視器一般用于技術(shù)監(jiān)看，適用于對(duì)圖像總體質(zhì)量的zui終把握。而LCD、PDP器件由于采用逐點(diǎn)顯示方式，沒有回掃線，具有圖像細(xì)膩、無閃爍現(xiàn)象，不易造成視覺疲勞的優(yōu)勢(shì)。其中，LCD監(jiān)視器以輕薄、省電為特色，PDP以高亮度、大尺寸聞名。
　　
　　但三種顯示器件也都存在各自的缺點(diǎn)。CRTzui主要的問題是體積龐大、耗電高、容易磁化。PDP的主要問題是小尺高清效果必須使用大尺寸顯示器才能表現(xiàn)出來。真正達(dá)到1920×1080分辨率的監(jiān)視器，LCDzui小尺寸至少20英寸，PDPzui小50英寸，CRT至少20英寸以上。
　　
　　在軌道交通、平安城市等大型圖像聯(lián)網(wǎng)指揮中心，大都使用了拼接大屏。目前拼接屏中DLPzui成熟，但LCD的拼接系統(tǒng)也在逐漸搶占市場(chǎng)。LCD拼接系統(tǒng)目前有個(gè)2cm左右縫技術(shù)沒有解決，因此在使用有些受限。單從清晰角度來說，LCD*可以滿足1080p的使用要求。
　　
　　現(xiàn)在一些新的顯示技術(shù)帶來了產(chǎn)品的不斷升級(jí)，如索尼OLED高清屏僅0.3mm厚，日本NICT推出裸眼可視3D顯示產(chǎn)品，還有適用于柔性顯示的EPD等技術(shù)將逐漸把各種顯示技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品，適應(yīng)于工作、生活的各方面。這些產(chǎn)品無一不把高清放在zui重要的位置，未來的高清顯示產(chǎn)品將會(huì)擁有更加地多種多樣、多姿多彩的市場(chǎng)，也必將滲透到監(jiān)控領(lǐng)域之中。
　　
　　同時(shí)，高清接口也有了DVI或HDMI等數(shù)字多媒體接口。
　　
　　DVI信號(hào)的傳輸*采用了數(shù)字格式，保證了視頻源到顯示終端的傳輸過程中資料的完整性，可以得到更快捷的傳輸速度以及更清晰的影像。所以，具備DVI接口的顯示終端都是數(shù)字顯示終端。DVI接口有三種，分別是DVI-Digital（DVI-D）、DVI-Analog（DVI-A）和DVI-Integrated（DVI-I）。其不同之處在于DVI-D只支持?jǐn)?shù)字顯示的設(shè)備；而DVI-A類似于VGA接口，采用模擬信號(hào)傳輸；而DVI-I則是同時(shí)支持?jǐn)?shù)字顯示跟模擬顯示，并且可以兼容使用DVI-D的設(shè)備。
　　
　　HDMI避免了DVI有著接口面積過大、不能傳輸音頻等缺點(diǎn)，HDMI其zui高傳輸速度雖然小于DVI（DVI可達(dá)8Gbps，HDMI為5Gbps，zui高畫質(zhì)的HDT號(hào)傳輸需要2Gbps），但還支持八聲道96kHz或單聲道的192kHz的數(shù)碼音頻傳輸（支持DolbyDigital/DTS格式），無需單獨(dú)使用音頻連接線。同時(shí)其連接線的長(zhǎng)度也可以達(dá)到20多米（DVI線在8米以上就會(huì)影像畫質(zhì)）。HDMI接口為19針，在針腳上和DVI兼容，只是采用了不同的封裝，可以通過轉(zhuǎn)換器兼容DVI接口。與DVI接口相比，HDMI不僅擁有更高帶寬和更高分辨力等特性，還能集視頻傳輸和音頻傳輸于一身，大大簡(jiǎn)化了線纜連接設(shè)置。HDMI還能夠向下兼容DVI，只要增加一個(gè)轉(zhuǎn)接器，就能夠?qū)崿F(xiàn)兩者的互連。因此，HDMI已于2007年取代了DVI在數(shù)字視頻接口的統(tǒng)治地位。