人們對高清的追求永無(wú)止境。2013第14屆CPSE安博會(huì )上，引領(lǐng)高清監控朝著(zhù)更高清晰度邁進(jìn)的4K超高清視頻監控產(chǎn)品的亮相讓人眼前一亮。雖然目前4K超高清視頻監控產(chǎn)品還未達到產(chǎn)品化的階段，但依然引起了市場(chǎng)的關(guān)注。
什么是4K超高清？核心關(guān)鍵技術(shù)是什么？應用在哪些領(lǐng)域？4K超高清監控產(chǎn)品的出現會(huì )對監控系統提出哪些要求？對產(chǎn)品市場(chǎng)產(chǎn)生怎樣的影響？讓我們聽(tīng)一聽(tīng)業(yè)內聲音。
什么是4K技術(shù)？其核心關(guān)鍵技術(shù)是什么？
創(chuàng )維群欣：所謂的4K技術(shù)，又稱(chēng)UHD，是一種分辨率更高的超高清顯示規格，4K的名稱(chēng)得自其橫向分辨率約為4000像素（pixel）。按照國際通訊聯(lián)盟（ITU）定義的標準，4K的分辨率為3840*2160，長(cháng)寬比為16：9。按照這個(gè)標準，該規格下顯示設備的逐行掃描線(xiàn)可達到2160，即我們常說(shuō)的2160P。標準的4K分辨率下，像素點(diǎn)總數可以達到800萬(wàn)，而以往的FHD（全高清）是指1920×1080，則是200萬(wàn)級別像素點(diǎn)，前者是后者的4倍。
4K的核心關(guān)鍵技術(shù)是要解決傳輸帶寬問(wèn)題，全高清的傳輸帶寬為148.5M，而4K超高清顯示的帶寬達到將近300M，這對前端的驅動(dòng)，抗干擾，工藝等都提出更高的要求。創(chuàng )維采用最新的無(wú)損V-By-One高速率接口，較業(yè)內普遍采用的LVDS接口傳輸速率提升近四倍，輔以創(chuàng )維的 MEMC（運動(dòng)補償）技術(shù)，使超高清動(dòng)態(tài)畫(huà)面更加清晰，穩定流暢。 宇視科技：由于4K分辨率包含了超過(guò)八百萬(wàn)的像素 ，對光學(xué)圖像、編解碼、傳輸、顯示設備都有很高的要求，只有所有環(huán)節都滿(mǎn)足4K處理的要求，才能完美呈現4K分辨率帶來(lái)的極致高清效果。
海康威視：
4K核心關(guān)鍵技術(shù)：
①4K分辨率面板。4K顯示面板采用氧化物薄膜晶體管制作，具備高速電子移動(dòng)速度，呈現畫(huà)面內容具高分辨率及薄邊框，呈現超薄質(zhì)感，可使電視機更輕薄，畫(huà)面更為細致。
②4K畫(huà)質(zhì)處理技術(shù)。目前市場(chǎng)上4K片源極度匱乏，正是為了改善這一情況，能夠將2K片源提升至4K品質(zhì)的“2K轉4K關(guān)聯(lián)補償技術(shù)”正在興起，畫(huà)質(zhì)轉換技術(shù)的高低將直接決定觀(guān)看體驗。個(gè)別低價(jià)“4K電視”，精簡(jiǎn)了音響、接口及UHD圖像處理芯片，直接影響超高清片源播放。
③4K芯片解碼能力。隨著(zhù)H.265技術(shù)的發(fā)展，把4K超高清影片裝進(jìn)一張光盤(pán)已不再是夢(mèng)想，新興的H.265編碼有著(zhù)可確保視頻畫(huà)質(zhì)、降低體積、便于傳輸等好處。
④4K兼容升級。目前的標準HDMI 1.4支持24fps幀率下的最大分辨率為4096 x2160，這略高于3840 x2160的超高清顯示屏，但不足以支持4K 3D畫(huà)面，而且也不支持更高的幀率。傳聞?wù)f(shuō)HDMI 2.0可以提供更多的帶寬，更高的分辨率和幀率，但需要不一樣的發(fā)射器和接收器芯片。對消費者而言，標準的缺失意味著(zhù)高價(jià)購買(mǎi)的產(chǎn)品將時(shí)刻面臨被淘汰的危險。目前已有廠(chǎng)家提出可以通過(guò)智能升級卡進(jìn)行軟硬件同時(shí)升級，同步最新4K標準，完成數據解碼與數據傳輸的雙重任務(wù)。
英飛拓： 4K是一個(gè)視頻標準，它能夠提高分辨率高達4096×2160，它是2K投影機和高清電視分辨率的4倍。在此分辨率下，可以看清畫(huà)面中的每一個(gè)細節，每一個(gè)特寫(xiě)。相較于目前主流的高清設備，4K無(wú)疑代表一種新的高度，無(wú)論是前端圖象采集設備還是畫(huà)面呈現設備，對硬件的要求會(huì )更高，算法更復雜，這一切對于產(chǎn)品研發(fā)團隊都提出更高的要求。
目前產(chǎn)品化的4K監控產(chǎn)品有哪些？
創(chuàng )維群欣：在2012年的安博會(huì )上，創(chuàng )維重磅推出的全球首創(chuàng )800萬(wàn)像素極限高清監視器，采用創(chuàng )維4K×2K超高清UHD芯片進(jìn)行圖像處理，引起了市場(chǎng)的一些嘩然，可以說(shuō)在4K監視器行業(yè)內，創(chuàng )維走在了前端，吸引了眾多人的眼球，給觀(guān)眾帶來(lái)了清晰震撼的效果。事隔一年，在2013年的安博會(huì )上，英飛拓等推出了4K超高清智能攝像機，采用更高性能的全新硬件平臺，搭載1200萬(wàn)超高清圖像傳感器，具有色彩還原準確自然，畫(huà)質(zhì)干凈細膩等特點(diǎn)。目前就我們了解，產(chǎn)品化的4K監控產(chǎn)品有監視器和攝像機。
英飛拓：目前可以看到包括4k前端攝象機產(chǎn)品、4K顯示器/拼接屏等。英飛拓4K超高清智能攝像機是英飛拓即將推出的更具市場(chǎng)競爭力的新一代產(chǎn)品，采用更高性能的全新硬件平臺，搭載1200萬(wàn)超高清圖像傳感器，擁有媲美IMAX的超高清畫(huà)質(zhì)，色彩還原準確自然，畫(huà)質(zhì)干凈細膩，支持12MP@20fps或8MP@30fps實(shí)時(shí)視頻，產(chǎn)品覆蓋極大視角，提供豐富細節。
英飛拓4K超高清智能攝像機擁有感興趣區域編碼，圖像穩定，遠程聚焦，SDXC存儲等豐富功能，靈活的碼率策略，也為用戶(hù)提供更多的碼流組合（如2160P15+5MP10+1080P25+D1+MJPEG）。同時(shí)，此款槍機具備英飛拓智能前端產(chǎn)品主要功能要素：破壞檢測、徘徊檢測、人數統計、越線(xiàn)入侵檢測、錯誤方向檢測、排隊長(cháng)度檢測等。
英飛拓4K超高清智能攝像機的推出，旨在與英飛拓其他高清產(chǎn)品共同為客戶(hù)提供高端優(yōu)質(zhì)的解決方案，適用于金融、電信、政府、學(xué)校、機場(chǎng)、工廠(chǎng)、酒店、博物館、交通監控等要求高清畫(huà)質(zhì)且光線(xiàn)復雜的場(chǎng)所。
宇視科技：目前宇視科技4K監控產(chǎn)品包括一款網(wǎng)絡(luò )高清槍機，型號為HIC5681E-L，支持SFP光口+百兆電口輸出。
海康威視：目前4K技術(shù)產(chǎn)品化方面主要體現在顯示類(lèi)產(chǎn)品，如電視、投影儀等，在監控行業(yè)的應用幾乎沒(méi)有。不過(guò)，目前已有廠(chǎng)家推出了30寸的4K監視器。
4K產(chǎn)品適用怎樣的環(huán)境？解決什么問(wèn)題？
創(chuàng )維群欣：目前來(lái)說(shuō)，4K產(chǎn)品主要應用在對圖像分辨率，畫(huà)面質(zhì)量，清晰度，色彩要求更高的行業(yè)，如醫療，衛星地圖監測等行業(yè)。從而可以解決由于FHD物理像素點(diǎn)的瓶頸而帶來(lái)畫(huà)面不夠清晰，圖像層次感比較差的問(wèn)題。
英飛拓：以英飛拓4K超高清智能攝像機為例，擁有媲美IMAX的超高清畫(huà)質(zhì)，畫(huà)質(zhì)干凈細膩，產(chǎn)品覆蓋極大視角，提供豐富細節，適用于金融、電信、政府、學(xué)校、機場(chǎng)、工廠(chǎng)、酒店、博物館、交通監控等要求高清畫(huà)質(zhì)且光線(xiàn)復雜的場(chǎng)所。
宇視科技：4K產(chǎn)品主要應用于廣場(chǎng)、大廳等監控范圍廣，細節內容豐富的場(chǎng)景，能夠在足夠大的監控視野下，依然保證有足夠清晰的監控畫(huà)面。4K攝像機由于像素是1080P攝像機的4倍，因此，更適合應用于對細節內容要求更高的場(chǎng)景。
海康威視：目前4K技術(shù)主要應用于廣播電視行業(yè)。現有的1080p的分辨率在大尺寸顯示器上會(huì )有比較明顯的“顆粒”感，而4k電視則沒(méi)有。并且，一般推薦的觀(guān)看距離是屏幕高度的3倍，現在4k電視機只需要1.5倍的觀(guān)看距離，即使如此近距離的觀(guān)察4K屏幕，也不會(huì )發(fā)現明顯的“顆粒”，極大地提升了觀(guān)賞體驗。而在3D技術(shù)方面，4K電視能夠有效解決偏光式3D電視的清晰度減半的問(wèn)題。偏光式3D技術(shù)采用的左右眼分離“隔行交替掃描”的方式，這使得在收看3D畫(huà)面時(shí)垂直方向分辨率只有2D畫(huà)面一半。而在4K電視上，垂直方向分辨率一半也有1080，能夠實(shí)現真正的全高清3D。
4K的監控前端會(huì )給視頻監控系統帶來(lái)哪些新的需求？
創(chuàng )維群欣：如上所述，現在整個(gè)安防系統中，前端監控和顯示終端都已推出4K相關(guān)產(chǎn)品。這樣就對安防監控系統中間傳輸部分提出了新的需求——即可以接收和傳輸4K信號的中間設備。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求，其他4K系列產(chǎn)品如矩陣，控制器和硬盤(pán)錄像機等產(chǎn)品也會(huì )隨之推出。
英飛拓：高清化是安防行業(yè)發(fā)展的大方向，高清化為智能化提供了先決條件，高清監控帶來(lái)的海量數據對存儲與管理提出了更高的要求。4K技術(shù)的出現，可以加速了行業(yè)高清化的進(jìn)程。
宇視科技：4K監控前端，對視頻監控系統有如下新的要求：
更高解像力的鏡頭：4K是個(gè)全系統工程，配套的鏡頭至少達到800萬(wàn)以上解像力，才能充分發(fā)揮出4K相機的效果；更高的網(wǎng)絡(luò )傳輸帶寬：一般傳輸1080P高清碼流，只要2-4M帶寬，4K分辨率是1080P分辨率清晰度的4倍，因此至少需要6-8M，甚至更高的帶寬。當然4K攝像機配合H.265編碼會(huì )緩解由于分辨率的提升帶來(lái)的傳輸及存儲壓力；更強的后端解碼能力：對于后端解碼設備，處理4K碼流需要更多的計算處理能力；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(wú)損的呈現4K圖像的效果；更大的存儲容量：對于存儲設備，由于4K碼流碼率更大，因此存儲相同時(shí)間的碼流，需要更大的存儲容量；更強的智能處理能力：對于4K分辨率的監控圖像，畫(huà)面中的物體像素數更多，細節呈現更充分，對于基于視頻畫(huà)面處理的智能業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，提供了更保真的視頻處理圖像，同時(shí)也需要更大計算能力處理這些更豐富的細節。
海康威視：目前主流的高清網(wǎng)絡(luò )攝像機分辨率為130萬(wàn)（720p）和200萬(wàn)（1080p），而監控市場(chǎng)上最高分辨率可達800萬(wàn)實(shí)時(shí)。對于時(shí)下熱門(mén)的4K千萬(wàn)像素分辨率來(lái)說(shuō)，原始2160P標準的視頻是1080p的2倍，容量過(guò)于龐大，利用現有的H.264算法恐難達到較為理想的碼率壓縮，從而會(huì )引發(fā)一系列問(wèn)題，諸如超高清超大容量數據的傳輸和存儲問(wèn)題。另外，目前4K技術(shù)仍在摸索階段，還缺乏統一的標準，而在監控領(lǐng)域兼容性和開(kāi)放性的要求較高，實(shí)現互聯(lián)互通的基礎是需要各個(gè)廠(chǎng)家均遵守相同的標準。不過(guò)，未來(lái)隨著(zhù)H.265等更高效率編碼技術(shù)的發(fā)展，4K千萬(wàn)像素攝像機也許不再是夢(mèng)。
4K監控產(chǎn)品對產(chǎn)品市場(chǎng)會(huì )有哪些影響？
創(chuàng )維群欣 ：對于視頻監控而言，圖像清晰度無(wú)疑是最關(guān)鍵的特性。圖像越清晰，細節越明顯，觀(guān)看體驗越好，智能等應用業(yè)務(wù)的準確度也越高。所以圖像清晰度是視頻監控永恒的追求。衡量圖像清晰度的標準是分辨率，單位是像素。這個(gè)值越大，圖像越清晰，對于圖像顯示的精細度有非常大幅度的提升。所謂HD（高清）、FHD（全高清），UHD（超高清），差異也就體現在這里。三者之間的分界線(xiàn)就是100百相素，200百像素，800百萬(wàn)相素。基于這樣的標準，目前視頻監控市場(chǎng)占主流的1080P都屬于FHD。下面，我們將從三個(gè)方面分析4K UHD監控系統相比目前主流的1080p FHD監控系統的優(yōu)勢所在。
優(yōu)勢之一：顯示分辨率的提升，使得畫(huà)面更加精細，影響畫(huà)面的精細度有兩個(gè)重要關(guān)鍵因素，一個(gè)是畫(huà)面的像素，另一個(gè)是畫(huà)面的垂直分辨率。畫(huà)面的像素越高，在相同尺寸的畫(huà)面上的像素就越精細，晶格就越小。而因為人眼對于影像的垂直分辨率相當敏感，越高的垂直分辨率，人眼就能辨識越多的細節與層次。
優(yōu)勢之二：色彩層次與細節的增強，使得畫(huà)面更接近真實(shí)生活。從標清到高清顯示系統的轉變，實(shí)際上主要是分辨率方面的升級，在色彩方面并沒(méi)有太過(guò)明顯的提升。不過(guò)進(jìn)入到4K超高清的時(shí)代，畫(huà)面方面的變化除了分辨率出現飛躍之外，色彩方面的變化是相當引人注目的。這一部分都體現在ITU-R最新頒布的BT.2020超高清廣播標準之中。
優(yōu)勢之三：4K視頻系統處理的是10位，甚至是12位編碼的視頻信號。而現階段高清或全高清系統通常采用的是8位的視頻系統，而4K超高清則采用10位甚至12位的視頻系統。因此，無(wú)論是灰階層次過(guò)渡還是色深的層次表現，都比高清系統有較大的提升。
雖然4K監控產(chǎn)品線(xiàn)還處于起步階段，但是隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和用戶(hù)的體驗，必將帶動(dòng)安防行業(yè)其他4K相關(guān)設備和產(chǎn)品的發(fā)展，如矩陣，控制器，硬盤(pán)錄像機等。所以后續4K監控產(chǎn)品很有可能像FHD監控取代HD監控一樣，取代FHD監控。
海康威視：如前所述，4K產(chǎn)品在監控領(lǐng)域的應用還較少，目前成型的僅為4K的監視器，但是如果想要匹配4K監視器的效果，需要前端4K超高清的視頻源，而千萬(wàn)像素以上的攝像機以及相應的高效壓縮算法仍在研發(fā)中。
英飛拓：安防行業(yè)高清化顯而易見(jiàn)，高清產(chǎn)品分辨率的不斷提升是必然趨勢。4K超高清產(chǎn)品的推出，無(wú)疑是將高清化深度發(fā)展的必然結果。短期內，4K產(chǎn)品與其他高清產(chǎn)品共同為用戶(hù)提供高端優(yōu)質(zhì)的解決方案，長(cháng)期看，普及化顯而易見(jiàn)。
宇視科技： 4K產(chǎn)品在監控產(chǎn)品線(xiàn)中處于高端產(chǎn)品的地位，代表視頻監控目前的制高點(diǎn)。4K產(chǎn)品帶來(lái)了細致入微的超清晰監控效果，將會(huì )引領(lǐng)視頻監控市場(chǎng)進(jìn)一步步入高清、超高清時(shí)代。
