超高清監(jiān)控技術(shù)解決之道日漸清晰

　　人們對于清晰度的追求是永無止境的，這個(gè)從目前鋪天蓋地的4K電視廣告中可見一斑。4K電視之所以能在一夜之間成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，一部分原因是人們對于新興技術(shù)的好奇，更多的原因在于4K技術(shù)帶來前所未有的超高清視覺體驗(yàn)。

　　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。

　　亟待突破的技術(shù)壁壘

　　雖然好處多多，但超高清技術(shù)是否真的已經(jīng)成熟了呢?超高清攝像機(jī)是否可以大規(guī)模投入使用了呢?其實(shí)不然!超高清監(jiān)控從來都不只是監(jiān)控?cái)z像機(jī)的超高清，而應(yīng)該是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的超高清，其涉及到采集、編碼、傳輸、存儲、解碼顯示五個(gè)方面，進(jìn)入“超高清時(shí)代”仍存在很多的技術(shù)壁壘需要攻破，這主要體現(xiàn)在五個(gè)方面。

　采集——超低照度時(shí)，彩色圖像效果不佳

　　以4K為例。從4K的定義中可以很明顯看到的一點(diǎn)是，由于Sensor上集成像素點(diǎn)的增加，在正常光照環(huán)境下4K攝像機(jī)能提供更高清的圖像，細(xì)節(jié)還原更貼近真實(shí)。但受到Sensor靶面面積的限制，隨著像素點(diǎn)數(shù)量增加，單個(gè)像素點(diǎn)的感光面積反而減小，所以在超低照度成像上4K攝像機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如目前的1080P攝像機(jī)，這是目前所有4K攝像機(jī)面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題。自然，8K攝像機(jī)的彩色超低照成像效果會更不盡如人意。

　　編碼——H.265芯片限制

　　從技術(shù)方面來講，H.265標(biāo)準(zhǔn)是在現(xiàn)有的主流視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264的基礎(chǔ)上做了升級：保留成熟的技術(shù)，同時(shí)對一些其他的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，旨在低帶寬下傳輸更高質(zhì)量的視頻流。結(jié)果表明，在壓縮率上H.265相較于H.264提高了近一倍，即僅需原先的一半帶寬即可傳輸相同質(zhì)量的視頻，同時(shí)H.265標(biāo)準(zhǔn)也完美滿足4K和8K超高清視頻的傳輸編碼需求?？梢哉f，H.265標(biāo)準(zhǔn)讓視頻編碼跟上了采集端與顯示端的“超高清化”的腳步。

　　但即便H.265編碼技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，在H.265編碼技術(shù)的落腳點(diǎn)——芯片上，卻還存在諸多掣肘：一方面，H.265技術(shù)新出來不久，市場化比較低，很多芯片廠商都只是試水這個(gè)市場，并未大規(guī)模投入生產(chǎn);另一方面，就目前已發(fā)布的幾款H.265芯片來看，相關(guān)的軟硬件成本偏高，還涉及到大量的研發(fā)及測試成本，性價(jià)比達(dá)不到用戶的要求，還不能被市場接受。所以我們目前依然在用以H.264為主流的高清編碼技術(shù)， H.265技術(shù)要成為主流仍需待以時(shí)日。