高清化已是安防行業(yè)發(fā)展毫無爭議的趨勢。然而，4K技術(shù)給安防行業(yè)帶來機遇的同時，面臨的挑戰(zhàn)同樣不容忽視。當(dāng)前，4K技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用情況如何？相關(guān)的產(chǎn)品解決方案是否已成熟應(yīng)用？4K技術(shù)帶來什么機遇又面臨哪些挑戰(zhàn)？能帶來哪些商機？安防市場能否形成新的增長點？4K能否將安防高清化進行到底？

2010年，隨著高清網(wǎng)絡(luò)攝像機對傳統(tǒng)模擬攝像機的滅頂式覆蓋，當(dāng)年也被業(yè)界稱為高清元年。4年之后，當(dāng)年倍受青睞的高清已經(jīng)成為常態(tài)化的需求，而用戶對清晰度的追求則是永無止境，4K乃至8K超高清成為新寵。除了前端百萬像素超高清攝像機，H.265、4K顯示器、4K NVR等技術(shù)和產(chǎn)品問世并日趨成熟，預(yù)示著4K超高清并非一個噱頭，而是將給安防行業(yè)帶來新一輪的變革。

改變從畫質(zhì)開始

4K技術(shù)首先發(fā)展于電視領(lǐng)域。2012年5月，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了BT.2020“超高清電視UHDTV”(Ultra DTV)標(biāo)準(zhǔn)的建議，將屏幕的物理分辨率達到3840×2160(4K×2K)及以上的電視稱之為超高清電視，因此4K又稱為2160p。此外，BT.2020標(biāo)準(zhǔn)也將8K(7680×4320)納入超高清標(biāo)準(zhǔn)。BT.2020標(biāo)準(zhǔn)定義的超高清系統(tǒng)除了在分辨率、刷新率、色彩深度上進行了提高，還在色彩空間、伽瑪校正等方面進行了全方位的調(diào)整，特別是色域三角形方面的擴展，使得畫面的色彩表現(xiàn)遠勝于高清系統(tǒng)。

不論是家電行業(yè)還是安防領(lǐng)域，對于4K的定義始終是一致的。常見的4K像素數(shù)為800萬，分辨率為3840*2160(QFHD)和4096*2160(UHD)， 是傳統(tǒng)全高清1080P的4倍，是高清720P的8-9倍左右。4K最大的優(yōu)勢是在于其超高清的分辨率，相當(dāng)于8個720p、4個1080p，也就是說，把一副4K的視頻截圖放大4倍后仍然是一個1080p的全高清畫面。

4K技術(shù)給安防行業(yè)帶來的，不僅僅只是畫面清晰度和用戶體驗的提升，它還代表著未來安防的發(fā)展方向，隨著4K整套監(jiān)控系統(tǒng)逐漸完善，超高清視頻監(jiān)控的業(yè)務(wù)模式也將發(fā)生改變。4K技術(shù)提供了更高的圖像分辨率和更細膩的畫面細節(jié)，可以監(jiān)控更廣闊的區(qū)域。同時，對視頻查看、檢索、分析應(yīng)用提供了更豐富、更有價值的圖像素材，讓可視化管理更高效、聯(lián)動響應(yīng)更及時、安全系統(tǒng)更有保障。

4K給安防行業(yè)帶來的預(yù)期價值不言而喻，但深圳中興力維技術(shù)有限公司算法工程師也指出，從技術(shù)上講，當(dāng)前4K技術(shù)在安防領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用仍不夠成熟，相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)仍處于起步階段。浙江宇視科技有限公司IPC高級產(chǎn)品經(jīng)理陳乾也認為，4K在安防領(lǐng)域?qū)嶋H落地的項目不多，相較于成熟的720P、1080P高清技術(shù)，雖有優(yōu)勢但也有不容忽視的劣勢。

4K產(chǎn)品從無到有走向成熟

4K是一個系統(tǒng)工程，從前端采集設(shè)別到網(wǎng)絡(luò)傳輸再到后端解碼、存儲以及顯示，都需要配套的4K產(chǎn)品，每一個環(huán)節(jié)必須滿足4K的要求，才能更好地展示4K的超高清效果。4K推動了安防行業(yè)向高清乃至超高清的階段發(fā)展，并帶動了從前端圖像采集、視頻編解碼壓縮、后端存儲與顯示等環(huán)節(jié)的新產(chǎn)品和解決方案的面世，相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案日益豐富，成為安防業(yè)界新的增長點。

在前端圖像采集方面，要實現(xiàn)4K的超高清體驗和應(yīng)用，這對前端監(jiān)控攝像機提出了更高要求，普通的百萬像素高清攝像機無法采集更好的視頻畫面，800萬乃至1200萬像素的攝像機開始被采用。而截至目前，?？低?、大華、宇視、英飛拓等安防廠商均已推出800萬乃至更高像素的監(jiān)控攝像機。同時，隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，能夠匹配4K甚至8K的超高清攝像機也將日益豐富。

在超高清視頻存儲方面，超高清帶來的超大數(shù)據(jù)量，讓傳統(tǒng)的DVR已經(jīng)難堪重任，而當(dāng)前面向普通高清的NVR也難以實現(xiàn)4K超高清視頻監(jiān)控的需求，為此，針對4K超高清的NVR也已推出市場。

在4K顯示方面，目前大部分電視機廠商都推出了自己的4K超高清電視，而在安防行業(yè)，通過大屏拼接等方式，已經(jīng)可以實現(xiàn)4K超高清的顯示效果，而針對安防4K應(yīng)用的大屏甚至超級大屏顯示已將隨著4K安防的發(fā)展而快速普及應(yīng)用。除此之外，H.265技術(shù)逐漸成熟，4K解碼設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用以及4G網(wǎng)絡(luò)傳輸實現(xiàn)商用，這都為4K安防產(chǎn)品線的發(fā)展應(yīng)用提供了大力支撐。

雖然4K監(jiān)控產(chǎn)品線目前仍處于起步階段，但隨著技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，必將帶動安防行業(yè)其他 4K相關(guān)設(shè)備和產(chǎn)品的發(fā)展，未來4K超高清視頻監(jiān)控或?qū)⑾袢咔逡曨l監(jiān)控取代普通高清一樣， 取代全高清。

應(yīng)用日漸豐富開啟極清極智安防

近年來，網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化已是安防行業(yè)的必然趨勢，而4K、8K等超高清只是安防高清化、智能化進程中的一個階段。隨著4K超高清技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，4K在安防領(lǐng)域的應(yīng)用將更加普及，并帶來更豐富、更有價值的應(yīng)用。

目前，4K產(chǎn)品已在醫(yī)療影像、安全監(jiān)控、軍用等領(lǐng)域及圖形處理等有所應(yīng)用，并已開始在機場、火車站、港口碼頭等人流密集以及邊防海防等處得到部署。在安防監(jiān)控領(lǐng)域，4K可應(yīng)用于平安城市的全景監(jiān)控、超寬車道的監(jiān)控、公安GIS地圖的指揮調(diào)度中等等。例如在智能交通領(lǐng)域，一臺4K攝像機的監(jiān)控范圍和清晰度，就相當(dāng)于4臺1080P攝像機的效果，因為4K最大的優(yōu)勢，就在于圖像放大4倍后仍能得到1080p的全高清畫面，同時還能節(jié)省點位數(shù)量從而降低整體成本，并為更多智能分析應(yīng)用提供了支撐。

隨著4K配套監(jiān)控系統(tǒng)逐漸完善，未來4K或?qū)⒏淖円曨l監(jiān)控的業(yè)務(wù)模式。4K代表的高清，應(yīng)該是更聰明、更智能、更智慧的高清，帶來極清極智的未來安防。

“聰明”的高清基于“產(chǎn)品”，包括透霧、“星光級”低照度、ROI感興趣區(qū)域編碼、H.265以及Smart功能集等一系列ISP圖像處理、視音頻編解碼技術(shù)，能有效提升產(chǎn)品的圖像質(zhì)量，降低高清數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用和存儲成本，以及實現(xiàn)更便捷、更易用的操作管理和運維工作。

“智能”的高清基于“應(yīng)用”，涵蓋圖像增強、圖像復(fù)原、濃縮播放、人臉比對、人體屬性分析、三維立體識別、車臉檢索、熱度圖等智能分析算法及軟件，與各大行業(yè)的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)深入融合，例如可以幫助公安機關(guān)提取重要線索、進行圖像修復(fù)處理、提升錄像檢索效率，商家了解最受歡迎的商品類型以及將商品擺放在哪些位置可以增加選購的概率，從而提升銷售額，幫助監(jiān)獄、金庫等實現(xiàn)小場景下的三維化監(jiān)控等。

“智慧”的高清基于“系統(tǒng)”，集成大數(shù)據(jù)、云計算、云存儲等海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)，多臺設(shè)備同時工作，并發(fā)的響應(yīng)，保證對海量數(shù)據(jù)的秒級響應(yīng)，對海量的大數(shù)據(jù)進行大容量存儲管理、快速檢索、統(tǒng)計和分析，對海量的高清視頻數(shù)據(jù)進行高效、穩(wěn)定的存儲管理，提升整體系統(tǒng)的價值。

4K的發(fā)展以及在安防中的應(yīng)用也必將推動整個安防視頻監(jiān)控行業(yè)往高清化方向普及，同時也能促進配套產(chǎn)業(yè)的升級，為安防高清廠商帶來新的經(jīng)濟增長點。

克服障礙方能一馬平川

盡管4K超高清能夠給安防行業(yè)帶來更清晰的畫面和更好的用戶體驗，但相對于1080P高清，4K對圖像采集、編解碼、傳輸、顯示、存儲和處理等環(huán)節(jié)都提出了更高的要求，同時，4K產(chǎn)品及解決方案的采購使用成本又將極大地決定了其普及應(yīng)用程度。

1、更高解像力的鏡頭：作為4K×2K的IPC產(chǎn)品配套鏡頭至少需要達到800萬以上解像力，才能充分發(fā)揮出4K攝像機的效果，目前真正達到800萬以上解像力的鏡頭很少且成本高，適合安防應(yīng)用的支持變焦機芯鏡頭更是鳳毛麟角。

2、更高的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和更大的存儲容量：在安防應(yīng)用中，一般傳輸1080P高清H.264碼流，需要4Mbps左右的帶寬；在H.264編碼下，4K分辨率目前至少也需要12Mbps甚至更高的帶寬才能達到較好的圖像效果。同時，西部數(shù)據(jù)(WD)亞太區(qū)企業(yè)級存儲業(yè)務(wù)市場營銷總監(jiān)羅昌平指出，4K時代來臨將促使高清存儲需求倍增，端針對4K高清監(jiān)控的應(yīng)用需求，在存儲設(shè)備的兼容性、可靠性和安全性方面，就要求更大容量、更高負載以及更高效能的存儲系統(tǒng)。

3、更高性能的編碼芯片：要想緩解4K分辨率造成的高帶寬和大存儲容量的壓力，就需要對目前的H.264編碼性能進行深度優(yōu)化，或者依賴于新的HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)的普及。目前，有不少廠家開始針對安防行業(yè)的特殊應(yīng)用場景對H.264編碼器進行優(yōu)化，使之也可以在4K分辨率下保持較低的碼率。

4、更強的后端解碼和顯示能力：對于后端解碼顯示設(shè)備，處理4K分辨率視頻需要更多的計算處理能力。目前采用Nvidia的Kepler架構(gòu)、AMD的GCN架構(gòu)或者更新架構(gòu)的獨立顯卡都能支持輸出4K分辨率的解碼顯示，集顯平臺方面則要用到Intel的Haswell架構(gòu)處理器或者是AMD的Kaveri APU。

5、更大分辨率的顯示設(shè)備：顯示設(shè)備必須至少具有4K物理像素，才能無損的呈現(xiàn)4K圖像的效果。在拼接顯示方面，由于DLP和PDP兩種拼接技術(shù)實現(xiàn)不了經(jīng)濟可靠的4K產(chǎn)品，4K拼接短期內(nèi)較難普及，雖然4K液晶拼接是現(xiàn)在的一個熱點，但是對于在大型拼接墻中單一的單元分辨率提升的價值，業(yè)界看法并不一致；

6、更強的視頻處理能力：對于4K分辨率的監(jiān)控圖像，畫面中的物體像素數(shù)更多，細節(jié)呈現(xiàn)更充分，但同時也需要更大計算能力處理這些更豐富的細節(jié)，這對于安防應(yīng)用中對圖像的處理如圖像增強、去霧等，以及對視頻的智能分析如視頻濃縮、數(shù)據(jù)檢索、人臉識別等都將提出更高的要求；

7、更低廉的成本和更親民的價格：目前，1080P、720P的高清攝像機所提供的圖像已能滿足人們?nèi)粘１O(jiān)控的需求，由于成本的制約，4K更多的是作為一種錦上添花般的存在。隨著4K相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成熟，其使用成本必將大幅降低，這也為4K超高清視頻監(jiān)控的普及應(yīng)用帶來轉(zhuǎn)機。

結(jié)語

4K的普及取決于技術(shù)的發(fā)展能否很好的解決4K的超高清視頻帶來相關(guān)挑戰(zhàn)，但一旦克服這些障礙，4K將勢不可擋。

中國傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院教授楊磊認為，從某種意義上講，目前4K仍是一種技術(shù)儲備，預(yù)計今年的安博會將有更多、更成熟的4K產(chǎn)品面世。作為安防企業(yè)來講，對新技術(shù)包括4K都應(yīng)該保持高度關(guān)注，并緊跟技術(shù)發(fā)展的潮流和趨勢，如果企業(yè)缺乏創(chuàng)新，產(chǎn)品沒有技術(shù)含量而單純拼價格的話，企業(yè)必然會被淘汰。因此，安防廠商應(yīng)當(dāng)關(guān)注技術(shù)、找出自身的競爭優(yōu)勢、選擇合適的市場發(fā)展策略。