4K技术开启安防行业新发展

文/林珑

4K技术，又称UHD，是一种分辨率更高的超高清显示规格，4K的名称得自其横向分辨率约为4000像素(pixel)。按照国际通讯联盟(ITU)定义的标准，4K的分辨率为3840*2160，长宽比为16:9。按照这个标准，该规格下显示设备的逐行扫描线可达到2160，即我们常说的2160P。标准的4K分辨率下，像素点总数可以达到800万，而以往的FHD(全高清)是指1920×1080，则是200万级别像素点。随着4K技术在广电和消费类电子行业如火如荼的发展，安防行业也对4K技术越来越重视。

4K在安防行业发展应用现状

因为4K超高清摄像机可以很好的纵览全局，当随机事件发生，各个业务部门可以用同一台摄像机在同一幅图像中找到各自感兴趣的点，经过多级放大后，仍能得到高清的细节画面。因此4K摄像机可以在不改变摄像机数量、焦距、角度的条件下，进行全天候、全场景下的监控。4K画面的丰富细节，可以让我们各个业务部门进行信息共享，同一个场景下，不用为了看清不同区域而架设多台摄像机，另一方面也节约投资成本。让可视化管理更高效、联动响应更及时、安全系统更有保障。

其实，4K最早在安防的实际应用是从交通道路智能监控开始，因为在交通领域，需要较大分辨率的摄像机来监控多个车道的车辆情况，这样可以提高对车道的覆盖范围。

4K对高清监控系统的影响

对于视频监控而言，图像清晰度是最为关键的特性之一，图像越清晰，细节越明显，观看体验越好。4K技术的优势是其超高清的分辨率，例如4K摄像机的分辨率达到了3840×2160像素，是1080P的4倍，呈现画面图像包含更多细节。

4K技术面临的挑战

4K是一个系统工程，从前端采集到网络传输到后端解码、存储以及显示都需要配套的产品。然而，目前4K技术在安防领域中的应用不够成熟，产品及技术都还处于摸索阶段，相较于已经发展成熟的1080P高清技术，4K技术有其优势但也存在着不容忽视的挑战：

更高解像力的镜头：要实现4K超高清体验和应用，高像素的监控摄像机是必不可少的条件，普通的百万级像素高清摄像机无法体现和满足4K超高清的需求，因而800万至1200万像素的摄像机逐渐被采用，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;

更高的网络传输带宽和更大的存储容量：在安防应用中，利用现有的编码方式H.264至少需要8-16M的码率才可以保证基本的图像质量，而如果下一代编码方式H.265技术能够成功产品化，运用于4K超高清摄像机上，则有望降低一半的码率，也就是减少一半的带宽占用和存储空间；

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，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。目前几个主流的安防行业芯片厂家如海思、TI及安霸都还没有成熟的芯片方案推出，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;

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;

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。目前4K显示正在民用电视机中普及，但各自4K标准也略有不同，如果在监控行业中应用，需要长期稳定的运行，民用显示设备在这方面还是会有些差距的；

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。

4K在不同行业的应用

目前，4K产品已在医疗影像、安全监控、军用等领域及图形处理等有所应用，并已开始在机场、火车站、港口码头等人流密集以及边防海防等处得到部署。在安防监控领域，4K可应用于平安城市的全景监控、超宽车道的监控、公安GIS地图的指挥调度中等等。

在智能交通安防中，一台4K摄像机的监控范围和清晰度，就相当于4台1080P摄像机的效果，因为4K最大的优势，就在于图像放大4倍后仍能得到1080p的全高清画面，同时还能节省点位数量从而降低整体成本，并为更多智能分析应用提供了支撑。

在金融安防中，4K技术拥有超清晰的视觉效果，不仅可以对金融安全进行监控，也可以作为监督记录柜员的日常操作，用以检查操作是否合规，为日后纠纷事件提供更加清晰、更有力度的影像资料证据。

结束语

安防行业高清化以及高清产品分辨率的不断提升是安防行业的必然趋势。4K技术与安防的结合，无疑是将高清化深度发展的必然结果。对于4K技术，尽管目前在安防行业应用中存在技术和成本方面的瓶颈，但这并不影响它的应用和发展。目前4K产品在安防中处于高端产品的地位，以及整个4K产业链的不断完善，有理由相信，在未来的几年内，4K产品带来的细致入微的超清晰监控效果，将会引领视频监控市场进一步步入高清、超高清时代。