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4K超高清应用仍有挑战
时间:2014-10-10 10:23来源:中国安防网
[摘要]针对安防行业的4K风,目前主流的高清仍然会保持1080P很长一段时间,4K监控的整体成本还是过高,编解码芯片、算法、网络传输、存储等方面仍然存在不小的瓶颈。

  

  目前,市场上图像技术在不断进步,人们对监控的应用需求亦是越来越高,如2010年被业界称为高清元年,这一年,高清网络摄像机对传统的模拟摄像机进行了一轮灭顶式覆盖,又是四年过去了,当年的高清需求成了基本需求,而用户对清晰度的追求永远是更清晰、更清晰以及更清晰,现今,200万像素摄像机已经是家常便饭,而具备300万或500万像素的摄像机也不断出现,变得常见起来,而更高像素的4k(约830万像素)也并不少见了。说起4K,大家首先可能想到的是各大家电卖场里的4K超高清电视,同时这届的巴西世界杯赛场内的大屏幕也采用了4K的显示技术。

  令人欣喜的是4K技术除了涉足了传统的家电市场外,在安防监控领域也开始慢慢的崭露头角。在规格上,不论是家电行业还是安防领域,对于4K的定义是始终是一致的。那么到底什么样的画面才算是真正意义上的4K呢?常见的4K像素数为800万,分辨率为3840*2160(QFHD)和4096*2160(UHD),是传统全高清1080P的4倍,是高清720P的8-9倍左右。

  如此之大的分辨率,对于实际的安防应用究竟能够带来多大的帮助呢?首先4K技术表现最明显之处在于,其显示分辨率的提升,使得画面更加精细。影响画面的精细度有两个重要关键因素,一个是画面的像素,另一个是画面的垂直分辨率。画面的像素越高,在相同尺寸的画面上的像素就越精细,晶格就越小。而因为人眼对于影像的垂直分辨率相当敏感,越高的垂直分辨率,人眼就能辨识越多的细节与层次。4K技术在监控领域里能实现的就是在提高像素的同时,又增强了画面的垂直分辨率,使得画面的细节和层次更加精准,同时配合广角监控专用镜头,能够实现更大的监控范围覆盖。
 

针对安防行业的4K风,目前主流的高清仍然会保持1080P很长一段时间,4K监控的整体成本还是过高,编解码芯片、算法、网络传输、存储等方面仍然存在不小的瓶颈。

  谈到高清,大家首先会联想到的就是网络。而对于4K这样的超高清来说,网络传输面临的最大问题就是带宽。以目前主流的H.264压缩技术来看,能够将1路4K@25fps的图像传输保证在15Mbps以内就已经很好了。那么对于我们目前国内的网络条件来说,这样的带宽需求,显然还是太高了。

  4k技术在未来能够得到进一步推进的另一个重大技术是H.265编码,H.265是目前公认的未来4K编码技术,支持该编码意味着可以更流畅的编码/解码4K视频。但是和现在主流的H.264来对比看, H.265提供了更多不同的工具来降低码率,以编码单位来说,H.264中每个宏块(marcoblock/MB)大小都是固定的16x16像素,而H.265的编码单位可以选择从最小的8x8到最大的64×64。但事实上,H.265和H.264标准在各种功能上有一些重叠,例如,H.264标准中的Hi10P部分就支持10bit色深的视频。另一个H.264的部分(Hi444PP)还可以支持 4:4:4色度抽样和14bit色深。在这种情况下,H.265和H.264的区别就体现在前者可以使用更少的带宽来提供同样的功能,其代价就是设备计算能力:因此H.265编码的视频需要更多的计算能力来解码。目前行业内各个编解码芯片厂家也在逐步推出基于H.265算法的产品,但是居高不下的成本也从一定方面限制了H.265的普及。

  4K的超高清摄像机对于后端显示设备来说,也是一个不小的挑战。虽说现在市场中4K电视已经大量出现,但是在安防行业,显示设备通常使用的是液晶监视器,就目前的市场情况来看,支持4K超高清的监视器还是很少。另外一个瓶颈就是信号传输线缆,想要完美支持4K的传输,HDMI的标准必须支持2.0规范,相对与早期的1.3、1.4的HDMI标准,新的规范将传输带宽提升至18Gbps 。同时由于高清视频图像只能够使用HDMI线缆进行传输,而HDMI线缆的理论传输距离是10-15米,超过这个距离,就需要中继设备的支持。综合来看,在超高清的后端显示部分,目前的投入成本还是相对较高。

  当然,在监控行业目前也有一些行业开始使用了4K的超高清摄像机,主要是使用在机场、火车站以及交通路口。这些地方使用4K,优势相当的明显。以火车站为例,广场前使用1支4K摄像机,监控范围基本能够覆盖到整个站前广场,同时基本能够看清行人的面貌。在交通上,十字路口安装一台4K摄像机,能够覆盖到路口4个方向的车辆监控,如果使用传统的720P或1080P摄像机则需要安装4台。如果是抓拍车牌,200万级的IPC能拍一根车道,4K则可以直接拍摄4条车道。”

  对于4K技术在安防领域里的运用状况,行业内有人士表示,虽然4K监控产品线目前还处于起步阶段,但是随着技术的发展和用户的体验,必将带动安防行业其他4K相关设备和产品的发展,如后端的显示设备、解码器、控制器、云存储、网络硬盘录像机等。所以后续4K监控产品很有可能像FHD监控取代HD监控一样,取代FHD监控。