【中國數字視聽網訊】在2014十大科技潮流預測中，超清4K蔓延到電視和手機成為其中一個。自2013年CES2013消費電子展開始，4K這個名詞便被極其頻繁的提及，4K(超高清)成為視頻諸強的一個爭奪焦點。然而在其迅速發展蔓延的同時，對各項環境技術的要求也成為阻礙。

4K蔓延全球，呈百家爭鳴之勢

之前Netflix已經先行一步，最新消息是亞馬遜的超高清視頻，也將在十月份推出。去年底，亞馬遜宣布，2014年制作的原創劇中，將使用4K技術進行拍攝。不過，具體何時開播，未作說明。

有意思的是，據美國科技新聞網站癮科技報道，作為4K電視機制造商的三星電子，披露了亞馬遜超高清視頻在美國市場對外播出的時間：今年十月份。

三星表示，屆時其生產的超高清電視機，將會支持亞馬遜的4K視頻流媒體服務。

目前，亞馬遜尚未宣布4K播出的時間，具體支持的超高清電視機類型，還不得而知。據悉，由于視頻編碼解碼技術的限制，并非所有的4K電視機都能夠流暢觀看所有廠商的4K視頻。

三星在相關材料中介紹說，歐洲售賣的4K電視機中，也將支持Netflix、Chili、Maxdome和Wuaki.tv等服務商的超高清視頻。

雖然視頻網站開始支持4K視頻，但是對于網民而言，只有寬帶滿足一定速率，才能夠穩定觀看4K視頻。為了保證視頻流暢度，Netflix等網站已經和美國四家寬帶接入商簽署了網絡直連付費合作協議。

另外，在谷歌光纖千兆寬帶的“鯰魚效應”下，AT&T、康卡斯特等美國寬帶公司，陸續擴大千兆服務，這也為4K視頻時代的到來，奠定了網絡基礎。

分析人士表示，隨著亞馬遜、Netflix等業內知名廠商陸續推出4K視頻服務，這也將推動中國等其他市場的互聯網視頻行業，逐步切入超高清市場。

4K在安防領域應用廣

4K超高清攝像機可以很好的縱覽全局，當隨機事件發生，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，經過多級放大后，仍能得到高清的細節畫面。因此4K攝像機可以在不改變攝像機數量、焦距、角度的條件下，進行全天候、全場景下的監控。4K畫面的豐富細節，可以讓我們各個業務部門進行信息共享，同一個場景下，不用為了看清不同區域而架設多臺攝像機，另一方面也節約投資成本。讓可視化管理更高效、聯動響應更及時、安全系統更有保障。近年來不少廠家開始紛紛推出4K的IPC產品，包括各類槍機、魚眼攝像機、甚至支持變焦的球機等等。

其實，4K最早在安防的實際應用應該從交通道路智能監控開始，因為在交通領域，需要較大分辨率的攝像機來

監控多個車道的車輛情況，這樣可以提高對車道的覆蓋范圍。從2011年開始，國內的一些智能交通廠家開始陸續推出800萬像素，甚至千萬像素的高清電警卡口相機，但是由于傳感器能力以及后端Soc芯片處理能力的限制，一般只能實現5-15幀/秒的處理能力。

近兩年來，隨著支持4K編碼的低成本SoC芯片的推出，以及支持800萬像素的CMOS傳感器的推出，4K攝像機也逐漸開始普及，目前，國內主流的安防廠家都已經推出了支持4K×2K的IPC產品，而且隨著4K在消費類行業中應用的風生水起，安防行業對4K的期望也開始越來越高。

然而，4K與安防究竟能否很快地實現結合，4K在安防行業內能否快速部署和應用，應該說還是需要進行全面分析和探索的。

普及路上遇“攔路虎”

對于高清的普及，大家喜聞樂見。然而高清并不僅僅只是前端攝像機能實現高清采集便作罷。“其實高清監控是需要整個監控系統配合來實現的，其中涉及到采集、編碼、傳輸、存儲及解碼顯示五個方面，高清的普及受到了來自這五個方面的限制”。理高清普及路上還有五只“攔路虎”。

采集端

采集端即是作為前端的攝像機，就目前來看，200萬像素的攝像機從各方面的表現來看皆已較為成熟，那么具備300萬、500萬、4K甚至1600萬像素的攝像機其表現是否就會更好呢?非也!起碼不全是。低照度，在監控行業目前所強調的全天候監控中是必不可少的一項功能，據統計，90%以上的安全事故皆發生在夜晚或者光照不佳時，也因此，夜晚的監控往往比白天的監控緊要。而更高像素的攝像機在Sensor靶面面積所限的情況下，像素值越高，單個像素點的感光面積便越小，靈敏度便越低，說簡單點就是像素值越高(傳感器面積固定時)，其低照度效果便越差。這是一個無法兩全其美的矛盾體。只能讓時間去解決，給技術一點時間去突破。就像當初1080P的低照度監控被攻破一樣。

編碼

前端攝像機采集圖像的過程是一種光/電的轉化的過程，轉化的過程中還需對圖像進行編碼方能傳輸。編碼的目的是在圖像畫質得以保證的前提下盡量降低碼率，以利于更快的進行網絡傳輸，節約帶寬。

目前來看，最成熟的編碼技術仍然為H.264，然而，H.264本身亦在發展，對此，來自海康威視的徐萱呈表示：即便都是H.264編碼，依然存在H.264BaselineProfile與H.264HightProfile的區別，后者相對前者能降低20%以上的碼率，盡管如此，當前依然只有少數的一線廠商在使用H.264HightProfile編碼方式，這其中當然包括海康威視。

目前在監控行業中談到編碼技術時，你永遠也別想繞開H.265，筆者也不想免俗。其實H.265作為一個熱門話題已經有相當長一段時間了，下面筆者就用圖表的方式來簡要介紹下H.264與H.265的區別.

相對H.264，H.265在宏塊和變換塊上進行了提升，由H.264的4×4、8×8、16×16的宏塊類型中引入了32×32、64×64的宏塊類型，目的在于減少高清數字視頻的宏塊個數，減少用于描述宏塊內容的參數信息，同時整形變換塊大小也相應擴大，用于減少H.264中變換相鄰塊間的相似系數。此外還使用新的MV(運動矢量)預測方式，與H.264基于空間域的運動矢量預測方式不同，H.265擴充更加多的方向進行幀內預測，同時將預測塊的集合由原來的空間域擴展到時間域及空時混合域，通過率失真準則計算后選擇最佳的預測塊。該方法在基本模式下測試，與H.264相同質量的情況下，能得到平均為6.1%的壓縮增益，復雜圖像的壓縮增益甚至能提高到20%。當然這些僅僅是二者的一些不同，而非全部，其他的差異筆者在此不再詳述。一句話，在相同的畫質顯示下，H.265編碼方式對帶寬的需求是H.264的一半。也就是說原本攝像機需要4Mbps的帶寬才能滿足其對畫質需求，如今采用H.265的編碼方式后，只需2Mbps的帶寬便能滿足其相同的畫質需求了。

傳輸

監控行業中，圖像數據的傳輸跟編碼技術息息相關，傳輸與編碼相當于河道與水的關系。目前而言，對完全基于局域網內的視頻監控來說，傳輸方面的問題不是很大，但多數情況下是需要進行遠程傳輸甚至接入公網的，此時便對基礎網絡形成挑戰。“一般傳輸1080P高清的H.264碼流，需要4Mbps左右的帶寬，而4K分辨率目前至少也需要12Mbps。”科達系統部副經理鄢仁祥先生對筆者如此表示。

這么大的帶寬需求，倘若同時架設幾十臺的話，很明顯，傳輸網絡將會壓力山大。對此，泰科產品經理沈濤表示，架設流媒體服務器，利用流媒體技術是一個較好的解決方案。來自宇視的陳乾亦表示了相類似的觀點，真是英雄所見略同，同時陳乾還強調，此時對所架設流媒體服務器的轉發性能、出入口帶寬都有較高的性能要求。

此外，攝像機本身具備的三碼流技術亦可對網絡帶寬起到節約作用，比如主碼流在局域網中依賴存儲設備做高碼率錄像存儲，子碼流可向手機等移動設備提供低分辨率與低碼流的視頻以作遠程監控，而第三碼流則可任意設置分辨率、幀率以及碼流來向公網提供視頻預覽，前提是在不影響主碼流及子碼流的基礎上。當然，這些方案皆是建立在當下的網絡設施基礎之上，最佳的解決方案是對這些基礎的網絡設施進行升級，但這個問題相當復雜，不在本文討論范圍內。

存儲

存儲設備在監控行業的重要性是不言而喻的，甚至在某種程度上說，監控的目的就是為了存儲，將視頻存儲、將圖片存儲以備日后檢索取證，從而在事前震懾犯罪。其實，監控行業對存儲的需求一直如饑似渴。筆者試舉一例來詳細說明：假設給某路1080P視頻碼率設成4Mbps，每天存儲時間為10小時(多數情況下是24小時)，其錄像的保存時間為15天(業內目前一般為30天)，那么需多大的存儲容量呢?總容量=4×3600×150×1.1/(8×1024)，其所需容量約為288.94GB，要知道筆者在存儲天數與每天的存儲時長上皆打了折扣，且只在一路監控的情況下，而倘若是4K的話，還需翻倍。這么大的存儲容量需求幾乎已經成為監控行業的不能承受之痛。

泰科安防產品經理沈濤先生對此語帶幽默地表示：整個安防行業都在為硬盤企業打工。沈濤先生此話雖是玩笑，但筆者能感覺出廠家背后的無奈。沈濤先生進一步解釋說，在目前的一些監控工程的架設中，存儲設備的支出已經占到整個監控工程總支出的50%以上。

那么目前監控行業該如何減輕對存儲的依賴?一般而言，對于整個監控工程來講，并非對所有點的監控都是重要的，因此，在施工調試的過程中，對一些重要位置的監控可采取高清解決方案，而其他一些次要位置則可不用。此外，目前多數的前端攝像機都具備ROI功能，利用ROI功能去重點顯示畫面中的重要位置，其他位置則可相對忽略。“恰當地利用ROI技術可節約大約20-30%的網絡帶寬。”泰科產品經理沈濤先生如是說。當然，上面介紹的方式只在治標絕非治本。治本的方法則是在編碼技術上的發展，比如H.265的普及或者其他更為先進的編碼技術的出現。當然還有一種方式，那就是存儲設備便宜到人們對其不在乎的程度，此種情況或許不太可能出現，只是筆者的一廂情愿罷了。

解碼顯示

顧名思義，解碼顯示包括解碼與顯示兩個部分。“圖像采集作為前端是光/電轉化和編碼，后端顯示設備則是電/光轉換和解碼處理。”來自宇視顯控高級產品經理鄭成富對筆者如此表示。也就是說，前端的采集是將光學圖像經過編碼轉換成可通過電路傳輸的信息流，信息流經由網絡傳輸至后端的顯示設備，但顯示設備并不能直接顯示，而是需要將信息流進行解碼方能在顯示設備上展現出來。目前在解碼方面，對于1080P的解碼技術已經成熟，而4K的解碼器不多且性能偏弱。

此外，鄭成富經理同時表示，由于前端是基于CMOS技術，因此其像素提升很快，而作為后端的單體顯示設備，不論是LCD、DLP、LED均很難在顯示尺寸與單位像素密度上取得很好的平衡，也因此，其相對前端設備而言處于一種技術跟進狀態。

那么作為后端的顯示設備是否就無計可施了呢?非也。目前4K顯示器在家用電視及電影娛樂上已經相當廣泛，但由于監控業的不同訴求(原因請參閱本文前述部分)，4K并未普及，業界對此的通常方案是采用拼接屏的方式來實現，比如要想完整顯示4K，可采用四臺1080P的顯示器通過拼接來達成。

（編輯：daisy）