用風生水起來形容現(xiàn)在的4K技術一點不為過，隨著索尼、三星、創(chuàng)維、TCL、康佳等品牌廠商都紛紛推出4K電視，4K憑借卓越的圖像效果，收獲了大批家電消費者。在安防領域，不僅主流廠商相繼推出4K相關產(chǎn)品，4K更在市場上形成了完整的產(chǎn)品鏈，更有將720P、1080P取而代之之勢。隨著監(jiān)控系統(tǒng)不斷完善，軟硬件成本不斷下降，近兩年內(nèi)，4K將在安防圈中實現(xiàn)普及應用。
■ 文/高琪
根據(jù)摩爾定律：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，揭示了信息技術進步的速度。適用在安防領域也同理可證，視頻監(jiān)控分辨率經(jīng)歷從虛擬、數(shù)字、標清、高清四個階段，必然會朝著更高清、超高清發(fā)展，也就是近幾年出現(xiàn)的4K，甚至以后的8K，這是視頻監(jiān)控朝著超清化發(fā)展的必然趨勢。
4K技術發(fā)展現(xiàn)狀
4K是指分辨率為3840*2160，長寬比為16:9，在此標準下CMOS逐行掃描可達到2160P。4K高清網(wǎng)絡攝像機采用更高性能的全新硬件平臺，搭載1200萬超高清圖像傳感器，分辨率達到了3840×2160像素，是1080P的4倍，720P的9倍，具有色彩還原準確自然，畫質(zhì)干凈細膩等特點。
與720P、1080P相較，4K在分辨率上占優(yōu)勢，能覆蓋大場景拍攝，并且能看清場景中的細節(jié)，實現(xiàn)場景和細節(jié)的結(jié)合顯示。但是，更高的分辨率需要更大的帶寬來進行傳輸，一個4K圖像相當于4個1080P、8個720P的圖像，分辨率上的成倍增長必然伴隨帶寬的成倍增長，行業(yè)在一個1080P的圖像所需帶寬最小為2M-4M，而一個4K圖像的傳輸便需要10M以上的帶寬，對于大范圍廣角度應用如智能交通監(jiān)控環(huán)境應用下，畫面中的運動物體比較多，在屏幕中占用區(qū)域更大，這個時候帶寬可能會突破20M，加重了傳輸?shù)睦щy度。
一方面，目前的4K攝像機只能做到前端的高清圖像的采集，對于后端的傳輸、解碼、存儲還力不能及。所以截至目前，雖然4K的優(yōu)勢明顯，但是在實際使用中還是無法和1080P、720p一樣得心應手;另一方面，4K攝像機的低照度、寬動態(tài)性能無法與1080P、720P相較。隨著分辨率越大，在感光芯片的尺寸沒有大幅度增加的情況下，攝像機對光線的感知能力會比較弱。因此，4K攝像機白天的效果非常好，但是夜間的低照度性能會很差，目前還不能夠完全適應24小時監(jiān)控，對于寬動態(tài)和低照度性能的處理不如1080P、720P那么得心應手，用戶在低照度或者強逆光環(huán)境下的使用便大打折扣。此外，4K攝像機配套的鏡頭至少需要達到800萬以上解像力，才能充分發(fā)揮出4K的效果，而目前真正能達到800萬以上解像力的鏡頭不多而且成本較高，適合安防應用的支持變焦的機芯鏡頭更少。
4K技術在市場上，經(jīng)過一年多的培育，已經(jīng)得到用戶的很多共識，甚至有不少廠家已經(jīng)不滿足于4K技術，向更高分辨率8K研發(fā)，或者在單個攝像機上面組成拼接多個4K鏡頭的產(chǎn)品研發(fā)。高分辨率是未來安防市場的發(fā)展趨勢，目前，4K的分辨率與成像技術已經(jīng)得到用戶和市場的肯定，未來隨著硬件性能的發(fā)展，攝像機內(nèi)部的感光芯片、運算芯片、CPU等硬件在性能上得到提升，并且還將出現(xiàn)更高的壓縮算法性能，屆時，4K技術將會有更大范圍的普及，預計明年或者后年，4K技術即將在行業(yè)全面普及。
4K與安防高清化的契合點
4K技術在安防行業(yè)的發(fā)展史上，從模擬、數(shù)字、高清到超高清，沿著分辨率增大的方向不斷發(fā)展。但4K技術還沒有大規(guī)模的普及應用，還只是在個別點上起到畫龍點睛的作用，目前，4K技術主要應用于安防領域中同時兼顧到大場景和小細節(jié)的場景中，比如平安城市、高速公路、機場的飛行區(qū)、火車站的戰(zhàn)線廣場等。
雖然產(chǎn)品線正在形成，從前端的攝像機拓展到后端的顯示器，范圍廣，且比原來更加豐富。但一個完整的超高清視頻監(jiān)控系勢必還包含著碼流采集之后的碼流帶寬、碼流傳輸、碼流管理以及碼流呈現(xiàn)環(huán)節(jié)，因此4K超高清監(jiān)控帶來的機遇并不像看上去的那么美麗。主要受硬件和技術的局限，還有很大的提升空間，比如降低帶寬、提高傳輸性能、提高編解碼效率、圖形圖像的應用處理等方面還有很大的提升空間。
圖像分辨率越來越高，促進圖像高清化進程，視頻監(jiān)控經(jīng)歷了從模擬到高清到720P、1080P、2K、4K、以及未來的8K的過程，遵循的始終是圖像分辨率越大，就越能為用戶提供更清晰的細節(jié)以及更寬廣的監(jiān)控視野的角度來改變。4K技術和高清化相輔相成，二者為視頻監(jiān)控行業(yè)帶來的就是大范圍和圖像細節(jié)兩者之間兼顧考量。未來，視頻監(jiān)控行業(yè)必將沿著大分辨率應用的角度進行開發(fā)和研究。
未來的挑戰(zhàn)和改變
對于廣電行業(yè)來說，4K由來已久，而對于視頻監(jiān)控，4K的應用才剛剛起步，未來所面臨的挑戰(zhàn)表現(xiàn)在兩個方面：從產(chǎn)業(yè)鏈上看，更多的是硬件性能的提升和攝像機本身功能的完善。從技術上看，對于4K前端攝像機而言，更多的是需要從提高圖像質(zhì)感的角度出發(fā)，把寬動態(tài)、低照度的性能，將傳統(tǒng)的720P、1080P攝像機應用的圖像處理技術(如光學防抖、物理防抖、圖像優(yōu)化、降低噪點、紅外性能等)移植到4K攝像機上，豐富4K攝像機的適用范圍;第二，從4K技術本身的應用，目前4K技術只是4K技術，未來還將更多的與智能分析集成，在4K之上做更多更精細的東西，比如超寬車道監(jiān)控、平安城市全景監(jiān)控、公安GIS地圖指揮、提高人臉識別和車牌識別的應用效率、提高圖像細節(jié)的捕捉能力進行數(shù)據(jù)規(guī)模的分析等。
4K雖然在技術上還面臨不同的挑戰(zhàn)，但這種挑戰(zhàn)將隨著行業(yè)技術的不斷進步逐步解決，未來，對于4K最大的挑戰(zhàn)在于系統(tǒng)搭建和用戶投資上的挑戰(zhàn)，用戶在使用了4K技術之后該怎么辦?是將傳輸系統(tǒng)是升級還是再建系統(tǒng)?存儲需要增加多少支出?后端顯示屏是否要更換?解碼器是否需要提升?因此，隨著硬件芯片的支持，未來比較有優(yōu)勢的圖像處理技術和視頻分析技術的設備商也將會往更高分辨率發(fā)展。
對于安防行業(yè)而言，能掀起安防行業(yè)的巨變的技術主要是帶寬處理技術、新的圖像處理技術、用戶使用習慣的轉(zhuǎn)變等方面。而4K的出現(xiàn)，不只是一個噱頭，而是通過實踐應用具有一定優(yōu)勢且不可替代的技術，雖然在特殊環(huán)境下有特定的攝像機，如全景、低照度、寬動態(tài)攝像機等，相較于這些攝像機來說，4K攝像機還算是一個比較新鮮的事物，但隨著技術和性能的完善和開發(fā)，4K的使用還將會為用戶帶來更大的使用價值，就像高清替代模擬一樣，未來，4K也將替代720P和1080P的使用需求。
(本文作者現(xiàn)任安訊士網(wǎng)絡通訊有限公司市場部技術市場經(jīng)理)
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