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视频监控超高清之路:4K成为行业发展关键点

 

      在过去的2014年,众多4K安防产品让人耳目一新,这些也都标志着安防也即将迈入超高清时代。那么,4K技术究竟有哪些特性?又会为安防行 业带来怎样改变呢?

▌什么是4K?

      最早的4K应用,主要体现在电影后期制作阶段--数字中间片的运作中。它首先用胶片扫描仪将35mm摄影机拍摄的胶片底片扫描成数字图像文件, 在将胶片转化成数字图像的过程中,为了最完整地还原胶片拍摄效果,采用了分辨率为4096×3112像素(总像素超过800万)的图像文件。由于其 水平分辨率为4096像素,是1080P的4倍,故而被简称为4K。之后4K概念被推广并引入了电视行业,被电视厂商迅速接受,但标准细节却略有不 同。在已发布的4K电视样机当中,一小部分采用了4096×2160的分辨率,其它的则采用了16∶9宽屏画面的3840×2160分辨率。

      那么,对于安防业界来说,4K的出现又意味着什么呢?首先可以肯定的是,用户对于清晰度的要求是无止限的,这从图像技术从标清升级到高清的过程中可以看出。而4K高清带来最大最直观的核心价值就是图像更加清晰,细节更加丰富,从而可以创造出更多的客户需求。对于安防厂商来说,就意味着更多的市场机会,挖掘出一个新的营收或是利润的增长点。

      其次,分辨率的提升使得视频监控区域变得更广,也使监控人员能够提高对环境的观察能力,确保监控领域画面无所遗漏。有了这些优势,在特定的区域内,使用更少数量的摄像机就能够胜任安防监控全部任务,即可节约投资成本,又可让可视化管理更高效、联动响应更及时、安全系统更有保障。

       尤其在交通领域,4K摄像机的应用需求则更加强烈。当随机事件发生,各个业务部门可以用同一台4K摄像机在同一幅图像中找到各自感兴趣的点,经过多级放大后,仍能得到高清的细节画面。因此,如果利用4K摄像机,就可以在不改变摄像机数量、焦距、角度的条件下,进行全天候、全场景下的监控。

 

▌H.265和4K

      而对于4K这样的超高清来说,网络传输面临的最大限制就是带宽。目前主流的H.264压缩技术在高清视频监控应用中,也呈现出越来越多的局限性。带宽、存储、网络和系统建设成本等成为制约行业快速向全面超高清化发展的天花板。

      为了解决这一问题,H.265应用而生。H.265是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准,仍属于预测加变换的混合编码框架。然而其采用更加灵活的编码结构来提高编码效率,包括编码单元(CodingUnit)、预测单元(PredictUnit)和变换单元(TransformUnit)。在此混合编码框架下,H.265进行了大量的技术创新,其中具有代表性的技术方案有:基于大尺寸四叉树块的分割结构和残差编码结构、多角度帧内预测技术、运动估计融合技术、高精度运动补偿技术、自适应环路滤波技术以及基于语义的熵编码技术等。和H.264相比,H.265的编码效率要比前者提高50%,即在同等图像质量条件下,目标码率下降到H.264的50%左右。

      可以说,H.265编码技术所具有的低带宽、低存储等特性开创了视频监控领域的又一个新的里程碑,也让4K超高清在安防监控领域的普及成为了可能。然而,这种仅需原来一半带宽即可播放相同质量视频的高效率是显而易见的,但是其付出的代价就在于需要拥有非常高的计算能力来进行解码。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,但居高不下的成本也在一定程度上限制了H.265的普及。

▌4K技术在安防监控领域的发展

      随着,4K超高清技术的普及,基于H.265和4K技术的产品和解决方案已经成为了安防视频监控企业下一个必争之地,各大厂商纷纷推出了基于H.265和基于4K的相关产品。尤其是在近年的行业展会中我们可以看到,800万像素或者更高像素的监控摄像机几乎成了各大安防厂商主要展示内容。

      安防行业高清化以及高清产品分辨率的不断提升是安防行业的必然趋势。4K技术与安防的结合,无疑是将高清化深度发展的必然结果。对于4K技术,尽管目前在安防行业应用中存在技术和成本方面的瓶颈,但这并不影响它的应用和发展。我们认为,目前4K产品在安防中处于高端产品的地位,随着HEVC芯片的推出和普及,以及整个4K产业链的不断完善,有理由相信,在未来的几年内,4K产品带来的细致入微的超清晰监控效果,将会引领视频监控市场进一步步入高清、超高清时代。

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