4K应用领域分析 进入安防面临多个挑战

    4K是指物理分辨率达到3840×2160(QFHD)，分辨率是全高清(FHD.1920×1080)的4倍，约是高清(HD.1280×720)的9倍。4K技术最先是由电视机行业发起的。21世纪初，新的高清晰度电视也采用了16：9的宽高比，并且把清晰度从标准清晰度时代的640x960(PAL)大幅度提高到1640x9600，这样的清晰度很快就被监控行业所普及，在不到2年的时间，1080P的全高清监控方案深入监控领域，但技术的不断发展使得监控行业也在不断的进步，进而4K也脱掉了高科技的帽子走向了各个领域。

    4K在各领域应用情况

    电视领域，为净化4K电视市场，中国电子技术标准化研究院（CESI）联合几大音频专业机构制定的《超高清显示认证技术规范》，已经通过国家认证监督委员会批准备案。据中国电子商会消费电子产品调查办公室数据统计，目前市面上在售的4K超高清电视产品，通过4K检测认证的有41款。CESI认证中心副主任胡静宜表示，4K认证的队伍还在不断壮大，共有10个品牌28款产品通过了第二批认证，消费者选购时可以参考相关标志。

    工程应用领域，目前已经有多家厂商研发生产出84英寸、110英寸等超大尺寸4K触摸显示器，这类产品能够广泛的应用于高端会议室、演播室、指挥控制室等领域，为用户提供大尺寸高精细度的画面表现，例如ATER结合110寸4K屏体设计一套“110寸4K屏体多画面显示系统解决方案”，实现单屏显示更多交互数据；部分连接控制器厂商，继今年3月份率先推出4K画面分割器，之后又陆续推出4K混合矩阵、4K拼接器、4K融合器，形成了适应多方需求的4K超高清产品链；投影机方面，一些适合于工程租赁的4K产品也逐步得到市场认可，在相关案例中得到了广泛的应用，尤其是一些大型、超大型的应用案例中，4K技术的超高解析度得到了很好的展现。

    4K进入安防面临挑战

    作为当前高清视频的新高点，4K技术很快渗透到了安防行业。高清晰度条件下的监控，大大提高了监控质量。高于720P9倍的分辨率可以在很大程度上减少前端摄像机的投入，并能够提高监控画质。给我们的直观感受是画面清晰度更高了，细节更加突出，视野范围更大了。更加适用于广场、厂区、学校等大范围监控和交通、治安等需要体画面现细节的场合。

    平安城市采用4K的技术可以利用高清晰度的画质来提取画面中人的面部信息，从而实现对全城的人脸卡口的布防。并且在事件发生后，查询录像文件时可看清画面细节方便办案人员掌握更有利的证据。除此之外，未来的数据挖掘也将更加准确有效，清晰的画质和细节能够让图侦、画面浓缩、人脸识别、车辆信息识别。在医院、校园等场合除了做普通的视频监控外，4K高清技术的应用还能够起到诊断、手术全程视频记录、教学观摩等作用。

    虽然，从各方面讲，4K是当下时尚的趋势，在画面清晰度上的优势，让大家对它青睐有加，但是实现4K也并不是那么容易。就像由标清时代过渡到高清1080P对监控行业的影响一样，相对于1080P高清，4K技术对图像采集、编解码、传输、显示、存储和处理等环节都提出了更高的要求。

    1、更高解像力的镜头：作为4K×2K的IPC产品配套镜头至少需要达到800万以上解像力，才能充分发挥出4K摄像机的效果，目前真正达到800万以上解像力的镜头很少且成本高，适合安防应用的支持变焦机芯镜头更是凤毛麟角;

    2、更高的网络传输带宽和更大的存储容量：在安防应用中，一般传输1080P高清H.264码流，需要4Mbps左右的带宽;在H.264编码下，4K分辨率目前至少也需要12Mbps甚至更高的带宽才能达到较好的图像效果。同样，高带宽的视频对存储空间也提出更高的要求;

    3、更高性能的编码芯片：要想缓解4K分辨率造成的高带宽和大存储容量的压力，就需要对目前的H.264编码性能进行深度优化，或者依赖于新的HEVC编码标准的普及。目前，有不少厂家开始针对安防行业的特殊应用场景对H.264编码器进行优化，使之也可以在4K分辨率下保持较低的码率。而对于HEVC，由于其编码复杂度较高，目前几个主流的安防行业芯片厂家如海思、TI及安霸都还没有HEVC的芯片方案推出，HEVC的编码还需要依赖高性能DSP或高成本的FPGA实现，这对于追求性价比的安防行业显然是难以接受的;

    4、更强的后端解码和显示能力：对于后端解码显示设备，处理4K分辨率视频需要更多的计算处理能力。目前采用NVIDIA的Kepler架构、AMD的GCN架构或者更新架构的独立显卡都能支持输出4K分辨率的解码显示，集显平台方面则要用到Intel的Haswell架构处理器或者是AMD的Kaveri APU;

    5、更大分辨率的显示设备：显示设备必须至少具有4K物理像素，才能无损的呈现4K图像的效果。在拼接显示方面，由于DLP和PDP两种拼接技术实现不了经济可靠的4K产品，4K拼接短期内很难普及，虽然4K液晶拼接是现在的一个热点，但是对于在大型拼接墙中单一的单元分辨率提升的价值，业界看法并不一致;

    6、更强的视频处理能力：对于4K分辨率的监控图像，画面中的物体像素数更多，细节呈现更充分，但同时也需要更大计算能力处理这些更丰富的细节，这对于安防应用中对图像的处理如图像增强、去雾等，以及对视频的智能分析如视频浓缩、数据检索、人脸识别等都将提出更高的要求。

    虽然4K监控产品线目前还处于起步阶段，但是随着技术的发展和用户的体验，必将带动安防行业其他4K相关设备和产品的发展，如后端的显示设备、解码器、控制器、云存储、网络硬盘录像机等。所以后续4K监控产品很有可能像FHD监控取代HD监控一样，取代FHD监控。