4K應用領域分析 進入安防面臨多個挑戰

    4K是指物理分辨率達到3840×2160(QFHD)，分辨率是全高清(FHD.1920×1080)的4倍，約是高清(HD.1280×720)的9倍。4K技術最先是由電視機行業發起的。21世紀初，新的高清晰度電視也采用了16：9的寬高比，并且把清晰度從標準清晰度時代的640x960(PAL)大幅度提高到1640x9600，這樣的清晰度很快就被監控行業所普及，在不到2年的時間，1080P的全高清監控方案深入監控領域，但技術的不斷發展使得監控行業也在不斷的進步，進而4K也脫掉了高科技的帽子走向了各個領域。

    4K在各領域應用情況

    電視領域，為凈化4K電視市場，中國電子技術標準化研究院（CESI）聯合幾大音頻專業機構制定的《超高清顯示認證技術規范》，已經通過國家認證監督委員會批準備案。據中國電子商會消費電子產品調查辦公室數據統計，目前市面上在售的4K超高清電視產品，通過4K檢測認證的有41款。CESI認證中心副主任胡靜宜表示，4K認證的隊伍還在不斷壯大，共有10個品牌28款產品通過了第二批認證，消費者選購時可以參考相關標志。

    工程應用領域，目前已經有多家廠商研發生產出84英寸、110英寸等超大尺寸4K觸摸顯示器，這類產品能夠廣泛的應用于高端會議室、演播室、指揮控制室等領域，為用戶提供大尺寸高精細度的畫面表現，例如ATER結合110寸4K屏體設計一套“110寸4K屏體多畫面顯示系統解決方案”，實現單屏顯示更多交互數據；部分連接控制器廠商，繼今年3月份率先推出4K畫面分割器，之后又陸續推出4K混合矩陣、4K拼接器、4K融合器，形成了適應多方需求的4K超高清產品鏈；投影機方面，一些適合于工程租賃的4K產品也逐步得到市場認可，在相關案例中得到了廣泛的應用，尤其是一些大型、超大型的應用案例中，4K技術的超高解析度得到了很好的展現。

    4K進入安防面臨挑戰

    作為當前高清視頻的新高點，4K技術很快滲透到了安防行業。高清晰度條件下的監控，大大提高了監控質量。高于720P9倍的分辨率可以在很大程度上減少前端攝像機的投入，并能夠提高監控畫質。給我們的直觀感受是畫面清晰度更高了，細節更加突出，視野范圍更大了。更加適用于廣場、廠區、學校等大范圍監控和交通、治安等需要體畫面現細節的場合。

    平安城市采用4K的技術可以利用高清晰度的畫質來提取畫面中人的面部信息，從而實現對全城的人臉卡口的布防。并且在事件發生后，查詢錄像文件時可看清畫面細節方便辦案人員掌握更有利的證據。除此之外，未來的數據挖掘也將更加準確有效，清晰的畫質和細節能夠讓圖偵、畫面濃縮、人臉識別、車輛信息識別。在醫院、校園等場合除了做普通的視頻監控外，4K高清技術的應用還能夠起到診斷、手術全程視頻記錄、教學觀摩等作用。

    雖然，從各方面講，4K是當下時尚的趨勢，在畫面清晰度上的優勢，讓大家對它青睞有加，但是實現4K也并不是那么容易。就像由標清時代過渡到高清1080P對監控行業的影響一樣，相對于1080P高清，4K技術對圖像采集、編解碼、傳輸、顯示、存儲和處理等環節都提出了更高的要求。

    1、更高解像力的鏡頭：作為4K×2K的IPC產品配套鏡頭至少需要達到800萬以上解像力，才能充分發揮出4K攝像機的效果，目前真正達到800萬以上解像力的鏡頭很少且成本高，適合安防應用的支持變焦機芯鏡頭更是鳳毛麟角;

    2、更高的網絡傳輸帶寬和更大的存儲容量：在安防應用中，一般傳輸1080P高清H.264碼流，需要4Mbps左右的帶寬;在H.264編碼下，4K分辨率目前至少也需要12Mbps甚至更高的帶寬才能達到較好的圖像效果。同樣，高帶寬的視頻對存儲空間也提出更高的要求;

    3、更高性能的編碼芯片：要想緩解4K分辨率造成的高帶寬和大存儲容量的壓力，就需要對目前的H.264編碼性能進行深度優化，或者依賴于新的HEVC編碼標準的普及。目前，有不少廠家開始針對安防行業的特殊應用場景對H.264編碼器進行優化，使之也可以在4K分辨率下保持較低的碼率。而對于HEVC，由于其編碼復雜度較高，目前幾個主流的安防行業芯片廠家如海思、TI及安霸都還沒有HEVC的芯片方案推出，HEVC的編碼還需要依賴高性能DSP或高成本的FPGA實現，這對于追求性價比的安防行業顯然是難以接受的;

    4、更強的后端解碼和顯示能力：對于后端解碼顯示設備，處理4K分辨率視頻需要更多的計算處理能力。目前采用NVIDIA的Kepler架構、AMD的GCN架構或者更新架構的獨立顯卡都能支持輸出4K分辨率的解碼顯示，集顯平臺方面則要用到Intel的Haswell架構處理器或者是AMD的Kaveri APU;

    5、更大分辨率的顯示設備：顯示設備必須至少具有4K物理像素，才能無損的呈現4K圖像的效果。在拼接顯示方面，由于DLP和PDP兩種拼接技術實現不了經濟可靠的4K產品，4K拼接短期內很難普及，雖然4K液晶拼接是現在的一個熱點，但是對于在大型拼接墻中單一的單元分辨率提升的價值，業界看法并不一致;

    6、更強的視頻處理能力：對于4K分辨率的監控圖像，畫面中的物體像素數更多，細節呈現更充分，但同時也需要更大計算能力處理這些更豐富的細節，這對于安防應用中對圖像的處理如圖像增強、去霧等，以及對視頻的智能分析如視頻濃縮、數據檢索、人臉識別等都將提出更高的要求。

    雖然4K監控產品線目前還處于起步階段，但是隨著技術的發展和用戶的體驗，必將帶動安防行業其他4K相關設備和產品的發展，如后端的顯示設備、解碼器、控制器、云存儲、網絡硬盤錄像機等。所以后續4K監控產品很有可能像FHD監控取代HD監控一樣，取代FHD監控。