監(jiān)控系統(tǒng)之超高清技術(shù)解決之道日漸清晰
2014-11-24 09:37:00
不僅在民用電視行業(yè)，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，人們對于清晰度的追求同樣從未停步。在2010年之前，視頻監(jiān)控還處于“標(biāo)清時(shí)代”，監(jiān)控系統(tǒng)大都采用標(biāo)清攝像機(jī)，其D1的畫質(zhì)越來越難以滿足用戶對清晰度的需求。從2010年開始，視頻監(jiān)控大步跨入“高清時(shí)代”，1080P和720P高清攝像機(jī)取代了原來的標(biāo)清攝像機(jī)，高清畫質(zhì)得到了用戶的廣泛認(rèn)可，“高清改造”也成為了這一階段視頻監(jiān)控領(lǐng)域最熱的詞。然而，當(dāng)人們還沉浸在“高清時(shí)代”帶來全新的視覺體驗(yàn)時(shí)，安防業(yè)界的大廠商們都相繼推出了4K超高清攝像機(jī)，NHK作為安防產(chǎn)業(yè)上游廠家也已經(jīng)開發(fā)出了一款8K的CMOS圖像傳感器，并在今年5月舉行的“NHK技研展2014”上進(jìn)行了公開展示，這一切似乎都預(yù)示著“超高清時(shí)代”漸行漸近。
超高清監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)越性
以4K為例，國際電信聯(lián)盟對4K超高清的定義是：水平像素值為3840，垂直像素值為2160，寬高比16:9，總約830萬像素。從定義中可以看出4K的分辨率是1080P的4倍，是720P的9倍。如果分別用4K攝像機(jī)和1080P攝像機(jī)去拍攝相同視場角下的同一場景，4K攝像機(jī)會用4倍于1080P攝像機(jī)所用的信息量去還原場景，畫面自然更清晰、更貼近真實(shí)。如圖1所示，1080P圖像中遠(yuǎn)處的車牌信息已經(jīng)模糊，而4K圖像中依然可以清晰分辨。
另外還有兩個(gè)不那么明顯的優(yōu)勢是從使用的角度來講。一方面，由于4K畫面的信息量是1080P的四倍，基于更多的信息量，就能實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的智能分析，4K一旦大規(guī)模部署，智能分析的準(zhǔn)確率就能上升一個(gè)新臺階，而且也會有更豐富更令人驚喜的智能應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn);另一方面，在保證相同清晰度的情況下，4K攝像機(jī)覆蓋的區(qū)域其實(shí)是1080P攝像機(jī)覆蓋區(qū)域的4倍，也就是說在一個(gè)場景中，如果你覺得1080P的畫面足夠清晰了，你可以用一臺4K攝像機(jī)替換掉4臺1080P攝像機(jī)，節(jié)省點(diǎn)位數(shù)量從而降低整體成本。
解決之道日漸清晰
從前面的分析來看，似乎超高清監(jiān)控的普及還有非常遙遠(yuǎn)的一段路要走，但知道技術(shù)難點(diǎn)在哪里就已經(jīng)成功了一半，剩下的就是找到對應(yīng)的解決方法。
首先在彩色超低照成像方面。兩年前安訊士剛推出“覓光者”技術(shù)時(shí)，也只是在標(biāo)清攝像機(jī)上應(yīng)用，沒能在高清上普及的主要原因就是像素越高技術(shù)實(shí)現(xiàn)越難，但兩年后的今天，1080P的彩色超低照成像已經(jīng)非常成熟，相信不久之后，4K的彩色超低照成像問題也能得到解決。
其次在H.265芯片上，從目前的技術(shù)發(fā)展來看，H.265芯片的成熟只是時(shí)間問題，一旦H.265芯片產(chǎn)品成熟，前端超高清攝像機(jī)出來的將會是低帶寬高質(zhì)量的視頻流，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及后端存儲性能上的問題也會得到緩解。而在服務(wù)器、IPSAN、NVR、解碼器的性能問題上，除了通過H.265編碼來緩解，最終可以通過計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展來徹底解決。而計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)作為發(fā)展最迅猛的技術(shù)之一，硬件的性能每年都在提升，相信過了H.265技術(shù)帶來的這個(gè)緩沖時(shí)間段，一切硬件性能問題都將不復(fù)存在。
最后在顯示端，從技術(shù)角度來講，家用電視與監(jiān)控大屏并沒有太大差異，4K電視的成熟必定會促進(jìn)安防監(jiān)視器及拼接屏的發(fā)展，預(yù)計(jì)在不久的將來，監(jiān)控室里4K大屏也將得到批量應(yīng)用。
可以看到前文提到的這些技術(shù)壁壘都可以在一定時(shí)間后得到解決，可以說在未來超高清監(jiān)控的應(yīng)用不是問題，那么在當(dāng)下超高清監(jiān)控應(yīng)用是否具有可行性呢?答案是肯定的，這也是為什么有部分大廠商相繼推出4K超高清攝像機(jī)的原因。
在一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，對前端成百上千個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位按重要性排序，必然能提取出最受關(guān)注的幾個(gè)重要點(diǎn)位，可能是一個(gè)廣場，可能是一條主干道，可能是一個(gè)警戒區(qū)等等，對于普通的點(diǎn)位以1080P或者720P的清晰度已經(jīng)足夠滿足現(xiàn)階段用戶的需求了，而對于這些重要點(diǎn)位，使用4K超高清攝像機(jī)就能達(dá)到非常好的視覺效果，在夜晚配合補(bǔ)光燈也不會影響低照成像。
在編碼上，目前并沒有很好的方法優(yōu)化，但很多監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)都是從無到有的，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候就可以考慮到這幾個(gè)點(diǎn)位的高碼流情況，所以在使用時(shí)便不會帶來網(wǎng)絡(luò)性能瓶頸，而個(gè)別點(diǎn)位的高碼流對整體存儲的影響也微乎其微;在顯示端，大屏拼接技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而4K圖像的上墻完全可以通過4塊1080P大屏以2×2的拼接方式來解決，也能獲得不錯(cuò)的上墻顯示效果。
技術(shù)更迭，超高清產(chǎn)品的出現(xiàn)是大勢所趨。4K超高清攝像機(jī)在安防領(lǐng)域自推出以來，已在部分項(xiàng)目中的重要點(diǎn)位得以應(yīng)用，有廠家采用全交換架構(gòu)技術(shù)，以解決網(wǎng)絡(luò)壓力問題，用戶只需投入少量的存儲成本就能獲得超高清體驗(yàn)。相信隨著時(shí)間的推移，與之相應(yīng)的技術(shù)亦會得到快速發(fā)展，同時(shí)伴隨超高清攝像機(jī)配套設(shè)施的進(jìn)一步提升，4K在安防業(yè)的應(yīng)用將會越來越廣泛。
