如何解讀高清監控4K技術的發展趨勢？
一、4K高清技術更具競爭優勢
近幾年 高清 產品越來越受到用戶的重視，以安防行業為例，高清攝像機、高清顯示屏、高清編解碼器等已經廣泛被應用到各個行業的安保監控體系中，但安防行業內對高清產品的理解似乎并不十分統一，甚至很多情況下100W像素的產品就可以稱為高清產品。而隨著監控行業的不斷發展和客戶需求的不斷變化，從以前的模擬監控到現在的數字監控，從100W像素到現在的200W、500W、4K，高清無止境似乎成為了業界的常態。
高清到目前為止，已發展到7K、10K等超高清分辨率，但更多的應用還停留于電子消費類市場，如電視領域和超高清格式的電影。為什么任何超高清分辨率技術的推出，都沒有在第一時間被投入監控行業中使用？可以通過下面這張 高清網絡攝像機系統結構圖 進行分析。
從上圖可以看出，光經過鏡頭聚焦成像到CMOS上，CMOS將光信號轉換為數字信號，數字信號經過ISP處理，傳輸到編碼器，編碼器編碼壓縮后，經網口輸出，最后經過解碼顯示出圖像。
安防監控系統如果需要呈現出高清的效果，必須具備性能優良的鏡頭、CMOS、ISP、編碼器、解碼器、顯示等設備，各設備元器件技術發展水平直接制約高清最終顯示效果。目前安防行業高清監控技術的競爭熱點還是在4K的應用上，各大主流安防企業相繼推出4K產品，超高清的分辨率使4K技術及產品在監控市場發展中具有非常大的競爭優勢。
二、高清監控應用存在哪些技術難題
目前在安防監控系統中，4K雖然已成為各項目中的亮點，但4K普及程度并不高，還有些技術難題有待解決：
（一）、如何降低4K整體解決方案的成本，達到用戶可以接受的價格點。
要將4K整體解決方案應用到項目中需要集成一系列圖像采集、編解碼、傳輸、顯示、存儲和處理相關的設備才能實現。目前而言，技術成熟度及普及度遠不能滿足項目的需求，居高不下的成本導致4K整體解決方案比1080P解決方案至少貴1倍，只有實現4K技術突破，才有效降低成本。
（二）、通過提高壓縮比，解決4K帶來的存儲空間增大的問題。
4K在帶來高清圖像的同時也帶來了海量需要傳遞的信息。一般高清傳輸帶寬為2Mbps~4Mbps，而4K則需要8Mbps~16Mbps的傳輸帶寬。帶寬的增加導致傳輸過程中所需的存儲空間至少增大1倍。如果能提高壓縮比，將4K的傳輸帶寬降低至2Mbps~4Mbps，就能有效緩解存儲空間增大帶來的問題。
（三）、通過智能存儲的應用，解決4K占用超大存儲空間的問題。
除了提高壓縮比，應用智能存儲方法也是一種有效解決4K占用超大存儲空間的方法。智能存儲是指變碼流存儲，即在指定目標出現時高碼流，無指定目標時低碼流的存儲方式，這樣可以有效達到節省存儲空間的目的。但是同樣是由于技術原因，這樣的存儲方式還沒有得到普及。
（四）、如何解決4K分辨率標準不統一的問題。
要解決分辨率標準不統一問題，必須先給4K下一個定義。通常，我們認為4K分辨率水平方向每行像素值達到或者接近4096個，多數情況下特指4096*2160分辨率。而根據使用范圍的不同，4K分辨率也有各種各樣的衍生分辨率，例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV標準的3840*2160等，都屬于4K分辨率的范疇。由于標準的多樣化導致廠家生產的產品難以達到統一，阻礙了4K的普及，因此必須制定相應的行業標準讓廠家執行，才能打破這樣的亂象。
（五）、如何快速在海量錄像文件里檢索出真正需要的錄像文件。
目前通用的檢索方式是給目標錄像添加標簽，通過檢索標簽實現快速查找錄像。但是由于4K存儲的錄像量龐大，同一標簽容易檢索出大量相似的錄像，難以實現快速精準查找。需要行業技術人員共同努力，找出更有效的檢索方式。
（六）、超高清鏡頭技術實現難度大，導致市面上4K鏡頭價格昂貴。
4K超高清鏡頭的物理分辨率為3840 2160，是1080P的4倍，約為720P的9倍，從理論角度來講，基于4倍于1080P的分辨率，相同細節要求下，4K攝像機應該可以呈現4倍于1080P的視角范圍。4K攝像機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，如果用200萬像素的鏡頭去搭配4K的攝像機，那么我們得到的畫面將仍然是200萬像素。而目前市場上真正達到800萬以上解像力的鏡頭很少而且成本高，適合安防應用的更是鳳毛麟角。
三、各行業理想中的高清監控解決方案
這里說的理想中的高清還是以4K技術作為基礎。由于4K攝像機可以很好地縱覽全局，當隨機事件發生時，各個業務部門可以用同一臺攝像機在同一幅圖像中找到各自感興趣的點，并且在經過多級放大后，仍能得到高清的細節畫面。因此4K攝像機可更好的應用于全景監控、點面結合，視頻透霧、圖像增強等領域。并結合視頻濃縮播放、智能存儲，智能檢索、人臉識別、車牌識別等視頻的各類智能分析功能，根據不同行業的需求提出不同的解決方案，以交通和地產行業為例：
交通行業：根據金三立十多年高速公路監控系統建設經驗，要提高攝像機的使用率，可以使用大分辨率的攝像機來監控多個車道的車輛情況，提高攝像機對車道的覆蓋范圍。超高清攝像機也可以用于全程道路全景監控、收費廣場點面結合監控，再利用視頻透霧、智能檢索，車牌識別等技術與超高清攝像機進行配合，可以構建出更適合交通行業的監控解決方案。
地產行業：地產監控大致分住宅地產和商業地產。住宅地產常規監控點位一般為樓道、電梯廳、電梯轎箱、單元樓出入口、停車場出入口、小區出入口、活動廣場、圍墻及走道等，實際監控位置面積不大。根據金三立以往的項目經驗，客戶多會采用1080P或是分辨率更低些的監控產品，因為在住宅地產里720P或1080P分辨率已經基本滿足客戶的使用需求。若要實現更大范圍的高清監控，則可以選擇活動廣場等視野開闊的位置安裝超高清監控攝像機，實現活動廣場全景超高清監控。商業地產相比住宅地產監控級別要求更高，可在廣場、活動場所、停車場等區域實行超高清監控，如廣場超高清全景監控，停車場車牌識別超高清監控等。
所有行業的超高清監控方案都必然會帶來成本的增加，項目在考慮監控效果的同時必須
要考慮成本這一制約因素，所以降低成本是找到各行業最理想監控方案必須解決的一個問題。但是隨著高清監控技術的提高及4K產品在市場中逐步普及，相信各行業實現超高清監控不會太遙遠。
四、高清監控技術未來會朝著什么方向發展？
總的來說，安防行業高清化以及高清產品分辨率的不斷提升是安防行業的必然趨勢，4K是行業發展到一定階段的必然產物。4K帶來的不僅是分辨率的增加，更是安防行業又一次的技術飛躍，使視頻監控行業朝著超高清監控邁出了一大步。但是在科技日新月異的今天，超高清監控將會朝著更高遠的方向前進，許多我們今天看來難以達到的技術都將逐步走入尋常百姓的生活，4K是起點而非終點。
文/深圳金三立視頻科技股份有限公司 胡艷萍 肖莉
