高幀率時代
       在膠片電影時代，攝影機每秒要拍攝24幅畫面，這樣才能把活動影像比較完滿地記錄下來，放映時再把記錄的圖像膠片也按24格畫幅/秒放映，為了避免閃爍還要在放映一個畫幅的中間再遮光一次，即每秒48次的遮光頻率，才使得人對畫面的閃爍感達到不易覺察的程度。類似遮光頻率技術(shù)在安防監(jiān)控領(lǐng)域被稱為解碼“倍幀”技術(shù)。
       即使這樣，人們在觀看電影/監(jiān)控畫面的時候，仍會發(fā)覺活動畫面的細(xì)節(jié)模糊不清，閃爍感較強，尤其是在觀看3D電影及高速運動的物體時，更感到不舒服（物體橫穿過畫面時尤為嚴(yán)重）。
       產(chǎn)生這樣的問題主要是因為圖像的信息量不足，也就是對活動圖像記錄得并不完整。解決的辦法是在每一秒鐘內(nèi)記錄更多的活動畫面，這樣放映時就可以提高主觀清晰度。2012底由著名導(dǎo)演彼得·杰克遜拍攝的影片《霍比特人》中，從拍攝、剪輯、后期處理到放映，全面采用了48幀技術(shù)，使影片在數(shù)字3D的放映中效果更出色。
       目前安防監(jiān)控行業(yè)主流百萬像素高清監(jiān)控中，圖像幀率多以25fps為主流(25fps為PAL制式供電頻率的一半，采用NTSC制式國家則為30fps)。伴隨著技術(shù)發(fā)展，監(jiān)控行業(yè)越來越要求設(shè)備可傳達更完整、更清晰的監(jiān)控畫面，25fps圖像很難滿足高端監(jiān)控領(lǐng)域的需求。

高幀率監(jiān)控應(yīng)用舉例
       醫(yī)療遠(yuǎn)程診斷、手術(shù)：要求每一個細(xì)節(jié)都能清晰提供給遠(yuǎn)程醫(yī)師分析，在高幀率攝像機支持下，每秒捕捉50幅圖像進行回傳，保證手術(shù)設(shè)備的每一個動作、病患的每一個身體細(xì)節(jié)都能準(zhǔn)確無誤及時地傳給遠(yuǎn)端醫(yī)師進行判斷、分析。
       鐵路智能管理：實現(xiàn)可準(zhǔn)確捕捉每一輛高速通過的列車編號及每一節(jié)貨車車廂上的標(biāo)號，并能通過智能分析系統(tǒng)進行自動識別、記錄，實現(xiàn)實時智能跟蹤每一列貨車甚至每一節(jié)車廂的運行狀況、當(dāng)前位置等信息。傳統(tǒng)的監(jiān)控攝像機在列車高速通過時，很難保證準(zhǔn)確抓拍到每一節(jié)車廂信息，并且保存下的圖像易模糊，使智能分析準(zhǔn)確率降低。使用高幀率監(jiān)控攝像機，可及時準(zhǔn)確地捕捉每一輛列車經(jīng)過時的圖像，提高智能分析的準(zhǔn)確率。
       高速公路監(jiān)控系統(tǒng)：采用高幀率攝像機，可保證全天候24小時捕捉到高速行駛車輛的車牌等重要信息，為用戶節(jié)約事故回查判斷時間，實現(xiàn)高效追蹤車輛運行軌跡等功能。
       精密生產(chǎn)監(jiān)督：主要應(yīng)用在精密車床、自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，傳統(tǒng)的高清攝像機對與高速運作的自動化生產(chǎn)機器細(xì)節(jié)表現(xiàn)不足，而采用高幀率攝像機，能準(zhǔn)確地跟蹤記錄自動化設(shè)備的高速動作，詳實地記錄每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，保證生產(chǎn)質(zhì)量。
       高空監(jiān)控：如安裝在熱氣球、直升機機身等位置，多配合長焦鏡頭；在實際應(yīng)用中畫面抖動嚴(yán)重，很難準(zhǔn)確捕捉地面信息；這要求設(shè)備具備50幀甚至更高幀率的（120幀-1000幀高速攝像機）圖像采集能力，在惡劣環(huán)境下仍能保證拍攝下來的每一幅畫面清晰、準(zhǔn)確。
       智能分析運算：如行為分析、智能人臉識別運算、客流統(tǒng)計等智能技術(shù)要求設(shè)備能采集獲取更豐富、準(zhǔn)確的信息，提高智能準(zhǔn)確度。當(dāng)下熱門的Smart IPC技術(shù)，使普通監(jiān)控攝像機具備了智能化、高效化、無人化等特性，高幀率攝像機將帶來更多的數(shù)據(jù)信息、更清晰的畫面，這些將使攝像機智能分析技術(shù)如虎添翼。

高幀率攝像機技術(shù)難點及發(fā)展
       高幀率攝像機相比傳統(tǒng)攝像機，其技術(shù)門檻較高，要求設(shè)備集成度更高，性能更強勁，工業(yè)設(shè)計布局更合理。
       1、傳感器(Sensor)：高幀率的視頻采集意味著傳感器本身要具備高速成像能力，具備更高的傳輸帶寬，同時還要解決本身更高的發(fā)熱量問題。并且由于監(jiān)控用傳感器不同于普通手機、照相機傳感器，其要求可于24小時內(nèi)不間斷工作，在發(fā)熱處理、加工工藝等方面要求更為嚴(yán)格。近些年隨著傳感器制造工藝的日趨成熟，目前主流廠商的傳感器大多已經(jīng)可傳輸最大60fps的圖像。比如Sony公司的Exmor R CMOS系列傳感器，它的背面照明技術(shù)感光元件，改善了傳統(tǒng)CMOS感光元件的感光度。Exmor R CMOS采用了和普通方法相反、向沒有布線層的一面照射光線的背面照射技術(shù)，由于不受金屬線路和晶體管的阻礙，背面照射產(chǎn)品在感光靈敏度上具有很大優(yōu)勢，信噪比更佳。同時得益于Exmor R CMOS傳感器的高速數(shù)據(jù)讀取，其家族產(chǎn)品可傳輸 Full HD 1080Ｐ@60fps甚至120fps的圖像。
       2、總線傳輸：高分辨率、高幀率帶來數(shù)據(jù)量的爆炸式膨脹，其后期圖像渲染數(shù)據(jù)量、時間也將翻番。前文介紹的電影《霍比特人》每分鐘有約35GB的數(shù)據(jù)量產(chǎn)生。在當(dāng)下的監(jiān)控行業(yè)中，如果分辨率為1600×1200，顯示24位彩色圖像，幀率30fps，那么最低要求的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為164.7Mytes/s，在60fps下這個數(shù)據(jù)量還要翻倍。這就要求生產(chǎn)廠商必須對產(chǎn)品總線傳輸設(shè)計上有深入的了解和技術(shù)積累，才能拿出成熟的解決方案，以實現(xiàn)高幀率下的數(shù)據(jù)傳輸。
       3、視頻處理器：高幀率設(shè)備產(chǎn)生的高數(shù)據(jù)量要求設(shè)備有一顆強大的內(nèi)核，能及時快速地完成圖像數(shù)據(jù)的分析、優(yōu)化、渲染、壓縮、輸出等工序。近些年各大半導(dǎo)體芯片廠商相繼推出最新型數(shù)字媒體處理器，比如Ti（Texas Instruments 德州儀器）公司的DaVinci技術(shù)方案。DaVinci技術(shù)包含DSP+ARM雙核架構(gòu)的SoC芯片，搭載A8、A9處理芯片，同時DaVinci技術(shù)提供了一個簡單易用的集成數(shù)字視頻平臺，這個平臺實際上支持開發(fā)所有數(shù)字視頻應(yīng)用。DaVinci技術(shù)顯著縮短了設(shè)計周期，降低了開發(fā)成本和生產(chǎn)創(chuàng)新的數(shù)字視頻終端設(shè)備所需的定制量，為監(jiān)控行業(yè)提供了強有力的技術(shù)保障。
       4、編碼壓縮算法、存儲、網(wǎng)絡(luò)帶寬：當(dāng)下主流網(wǎng)絡(luò)攝像機在720Ｐ@25fps分辨率下為2mbps左右碼率，1080P @25fps為3-4mbps碼率；實現(xiàn)50fps圖像傳輸則要求碼率翻倍，在現(xiàn)有的H.264 High Profile算法下，1080P@50fps的設(shè)備要求碼率在7-8mbps左右。這就意味著需要的存儲空間以及網(wǎng)絡(luò)帶寬將翻倍，客戶的使用成本也將進一步提高。
       隨著算法的提升改善，新一代H.265技術(shù)即將步入監(jiān)控領(lǐng)域；H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.265標(biāo)準(zhǔn)圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264，保留原來的某些技術(shù)，同時對一些相關(guān)的技術(shù)加以改進，用以改善碼流大小、編碼質(zhì)量、圖像延遲和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達到最優(yōu)化設(shè)置。具體的內(nèi)容包括：提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復(fù)能力、減少實時的時延、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低復(fù)雜度等。相比目前H.264編碼技術(shù)，在保證圖像清晰度的同時，碼率將縮短一倍；H.265技術(shù)將為高幀率技術(shù)降低應(yīng)用成本，鋪平推廣道路。
       5、整機散熱：設(shè)備整體性能的提升伴隨著大功率及小型化發(fā)展，設(shè)備組裝密度更大, 溫升問題更加突出。監(jiān)控設(shè)備要求24小時全天候運行, 整機設(shè)計要保證為各部分零部件提供相應(yīng)的散熱條件以供長期、穩(wěn)定地工作。目前主流廠商的高清監(jiān)控攝像機采用全金屬外殼，內(nèi)部多采用純銅導(dǎo)熱管散熱等，可將熱量更迅速地散發(fā)出去。

結(jié)語
       安防監(jiān)控行業(yè)對于提升高清畫面質(zhì)量的決心和想法是始終存在的，今后網(wǎng)絡(luò)攝像機必將是超高清、高幀率的時代。雖然當(dāng)下受制于存儲成本、帶寬限制等問題，但隨著H.265編碼技術(shù)及多媒體處理器平臺性能的提升，高幀率攝像機必能成為安防監(jiān)控市場的主流產(chǎn)品。