超高清視頻監(jiān)控大有可為

超高清視頻監(jiān)控大有可為

1高清視頻監(jiān)控行業(yè)處于行業(yè)領(lǐng)先安全控制視頻監(jiān)控技術(shù)的更新速度非?？臁Ｗ?2日以來，標(biāo)準(zhǔn)圖像抑制系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控，視頻分辨率也顯著提高。由模擬標(biāo)清分辨率(704*576)到高清分辨率(1920*1080),主要是由市場(chǎng)需求及廠商設(shè)備更新?lián)Q代強(qiáng)力推動(dòng),在此過程中大批傳統(tǒng)模擬視頻廠商沒有跟上市場(chǎng)的潮流消失了,也有部分企業(yè)抓住了市場(chǎng)的機(jī)遇脫穎而出,占據(jù)了高清視頻監(jiān)控的行業(yè)引領(lǐng)地位?，F(xiàn)在,高清1080P視頻監(jiān)控占據(jù)了主流之后,新一輪的技術(shù)更替即將展開。這一次,主角是超高清(4K:3840*2160/8K:7680*4320)。在安防領(lǐng)域,目前1080P的高清視頻監(jiān)控還占領(lǐng)了主流地位,而且目前市場(chǎng)上還有大量模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)等待升級(jí),但安防廠商及超高清設(shè)備供應(yīng)商已迫不及待的發(fā)布新的產(chǎn)品,占領(lǐng)新的技術(shù)前沿陣地,推動(dòng)新一輪的安防設(shè)備升級(jí)大潮。就目前的安防發(fā)展趨勢(shì)來看,超高清在未來必定占據(jù)主流地位,畢竟對(duì)細(xì)節(jié)和全局的監(jiān)控越清晰越好,但在現(xiàn)階段,1080P高清還有一段白銀時(shí)期,畢竟適用性、規(guī)?；杀?、產(chǎn)業(yè)鏈成熟與需求迫切性方面都需要平衡。超高清在安防項(xiàng)目上也會(huì)有一個(gè)應(yīng)用推廣,挖掘?qū)崙?zhàn)性應(yīng)用方案的發(fā)展過程。2圖像分辨率的發(fā)展2.1圖像分辨率的發(fā)展：高清、高分辨率、高清2.2圖像分析數(shù)字視頻2.2.1色彩空間的組成結(jié)構(gòu)以信源量的高度為例原始數(shù)字視頻及圖像采用像素表示清晰度,像素是組成圖像的最小單位。表現(xiàn)彩色圖像需要RGB或YUV三個(gè)獨(dú)立的分量,因此每個(gè)像素實(shí)際上都是由3個(gè)單位組成的。RGB色彩模式是一種顏色標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色,是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一,顯示器大都是采用了RGB顏色標(biāo)準(zhǔn)。RGB24使用24位來表示一個(gè)像素,RGB分量都用8位二進(jìn)制數(shù)表示,取值范圍為0-255。24位RGB色彩總共能組合出約1678萬(wàn)種色彩,也稱為24位色。YUV(即YCrCb)是一種主要的圖像顏色編碼方法,中”Y”表示亮度,也就是灰階值,是個(gè)基帶信號(hào),而”U”和”V”表示的則是色度,作用是描述影像色彩及飽和度,用于指定像素的顏色。采用YUV色彩空間的重要原因是它的亮度信號(hào)Y和色調(diào)信號(hào)U、V是分離的。YUV與RGB信號(hào)可以通過公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為節(jié)省帶寬起見,大多數(shù)YUV格式平均使用的每像素位數(shù)都少于24位元。YUV的表示法稱為A:B:C表示法,主要的抽樣格式有以下幾種:(1)4:4:4表示完全取樣。(2)4:2:2表示2:1的水平取樣,垂直完全采樣。(3)4:2:0表示2:1的水平取樣,垂直2:1采樣。(4)4:1:1表示4:1的水平取樣,垂直完全采樣。YUV三個(gè)信道的抽樣率相同,因此在生成的圖像里,每個(gè)象素的三個(gè)分量信息完整(每個(gè)分量8位編碼),經(jīng)過8比特量化之后,未經(jīng)壓縮的每個(gè)像素占用3個(gè)字節(jié),與RGB4:4:4完全相同。4:2:0并不意味著只有Y、Cb而沒有Cr分量。它指得是對(duì)每行掃描線來說,只有一種色度分量以2:1的抽樣率存儲(chǔ)。相鄰的掃描行存儲(chǔ)不同的色度分量,也就是說,如果一行是4:2:0的話,下一行就是4:0:2,再下一行是4:2:0…以此類推。對(duì)每個(gè)色度分量來說,水平方向和豎直方向的抽樣率都是2:1,所以可以說色度的抽樣率是4:1。對(duì)非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個(gè)由2x2個(gè)2行2列相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內(nèi)存。2.2.2原始數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)取樣結(jié)構(gòu)小結(jié)基于人眼對(duì)亮度的敏感性要高于對(duì)色彩的敏感性,在安防系統(tǒng)中,通常采用YUV4:2:0采樣原始數(shù)據(jù),通常采用8位編碼。而隨著視頻分辨率的越來越高,客戶對(duì)于視頻質(zhì)量要求的不斷提高,編碼位數(shù)也越來越大,幀率要求也越來越高,這也導(dǎo)致了原始數(shù)字圖像數(shù)據(jù)越來越大,給原始數(shù)據(jù)傳輸、編碼、顯示、存儲(chǔ)各方面的設(shè)備帶來新的挑戰(zhàn)。當(dāng)圖像分辨率發(fā)展到高清之后,會(huì)對(duì)數(shù)字視頻圖像供應(yīng)鏈上的各種設(shè)備、接口與相關(guān)技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn),必須將前端至平臺(tái)各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)攻克,形成完整的解決方案與產(chǎn)品系列,才能在安防實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中取得進(jìn)展。33d清廷視頻技術(shù)3.14g產(chǎn)品的應(yīng)用2013年安博會(huì)英飛拓推出了4K超高清攝像機(jī),至2015年?？?、大華推出了4K的全系列產(chǎn)品(包括攝像機(jī)、存儲(chǔ)、顯示產(chǎn)品)。在廣電領(lǐng)域及民用領(lǐng)域,4K產(chǎn)品早已有成功應(yīng)用,8K產(chǎn)品相對(duì)比較少。美光、豪威、佳能、索尼等有4K及8K傳感器產(chǎn)品。高通、三星、聯(lián)發(fā)科等均推出了支持超高清視頻的處理芯片。3.24k/k超高清鏡頭佳能、索尼、蔡司、尼康有專門針對(duì)4K/8K超高清鏡頭,但廠商和產(chǎn)品數(shù)量相對(duì)較少,這也是目前的一個(gè)短板,鏡頭方面有待技術(shù)進(jìn)一步突破。3.3tb/s數(shù)據(jù)分辨率非壓縮的原始數(shù)據(jù)傳輸需要特別的傳輸技術(shù),DWDM也叫密集波分復(fù)用系統(tǒng),能支持在一根光纜上實(shí)現(xiàn)1Tb/s數(shù)據(jù)傳輸率。完全能滿足8K超高清120fps采樣非壓縮圖像數(shù)據(jù)傳輸需求。經(jīng)壓縮的超高清視頻數(shù)據(jù)通常會(huì)小于100Mb/s,采用普通千兆網(wǎng)絡(luò)光端機(jī)或其他通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸即可。3.4hevc/h.264數(shù)字視頻壓縮H.264是目前主流的視頻壓縮技術(shù),但H.264僅在最高等級(jí)Level5.1最高級(jí)別支持4K超高清,最高支持幀率為30.5fps,針對(duì)超高清壓縮率上也很難滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。H.265是ITU-TVCEG繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),基于現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264改進(jìn)。HEVC/H.265在有限的帶寬下能傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻,相比于H.264的標(biāo)準(zhǔn),僅需一半的帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻,而且HEVC/H.265的標(biāo)準(zhǔn)也同時(shí)支持4K和8K超高清視頻。H.265/HEVC的編碼架構(gòu)大致上和H.264/AVC的架構(gòu)相似,比起H.264/AVC,H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率。SVAC是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn),SVAC2.0版即GB/T25724-2017《公共安全視頻監(jiān)控?cái)?shù)字視音頻編解碼技術(shù)要求》(標(biāo)準(zhǔn)號(hào):)在安全性、壓縮性能、編碼效率、智能視頻分析支持、大數(shù)據(jù)支持等方面比SVAC1.0做出了重大提高,支持超高清視頻編碼。AVS2即GB/T33475.2-2016《信息技術(shù)高效多媒體編碼第2部分:視頻》是AVS1之后新一代的標(biāo)準(zhǔn),支持超高清、編碼效率極大提高。AVS國(guó)標(biāo)包括三個(gè)部分,即視頻、音頻以及系統(tǒng)。AVS2的目標(biāo):在主流技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的前提下,當(dāng)重建視頻主觀質(zhì)量相同時(shí),至少在高清或更高分辨率下編碼效率比AVS1的最好性能提高1倍以上。在主流配置下,編碼效率優(yōu)于最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。AVS2對(duì)于常規(guī)視頻的編碼效率與最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)HEVC/H.265相當(dāng),比上一代國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)AVS1以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)AVC/H.264的效率提高1倍;對(duì)于監(jiān)控視頻等場(chǎng)景類視頻,AVS2壓縮效率又翻了一番,達(dá)到AVC/H.264的4倍。3.54kk/kqp施工超高清在顯示技術(shù)上的進(jìn)展最快,有大量產(chǎn)品推出。創(chuàng)維早在2012年安博會(huì)上就推出了4K顯示器(800萬(wàn)像素),夏普、松下、京東方等已經(jīng)推出了8K超高清電視機(jī)。Sony等公司也早在2010年就推出了超高清投影儀產(chǎn)品。2015年開始,有數(shù)十家廠商已推出了支持4K、8K高清顯示的顯示產(chǎn)品呢。3.64k.8k高性能3.6.1hdmi視頻分辨率2013年HDMIForumInc.發(fā)布HDMI2.0版,完善了對(duì)4K格式的支持,同時(shí)加入21:9顯示比例的支持和最多32聲道的支持,以應(yīng)付未來5~10年的顯示需求。HDMI1.4版本已經(jīng)支持4K分辨率,但幀率最高只有30fps,而HDMI2.0版本則支持4K分辨率下的50fps和60fps,可以帶來更加出色的視頻體驗(yàn)。2017年1月HDMIForumInc.發(fā)布HDMI規(guī)范2.1版本,支持更高的視頻分辨率和頻率:包括8K60Hz和4K120Hz,實(shí)現(xiàn)最高48Gb/s的帶寬。3.6.2d立體顯示系統(tǒng)2010年VESA發(fā)布:DP1.2,每個(gè)信道的數(shù)據(jù)傳輸率翻番到5.4Gb/s,總帶寬最高可達(dá)21.6Gb/s,能大大提升顯示分辨率、色深、刷新率、多顯能力,支持全高清120Hz3D立體顯示、4K30fps分辨率、高色彩范圍等等。2014年VESA發(fā)布:DP1.3,總帶寬提升到了32.4Gb/s(4.05GB/s),每個(gè)信道達(dá)到8.1Gb/s,比DP1.2/1.2a增大了50%,排除損耗之后實(shí)際速率能達(dá)到25.92Gb/s(3.24GB/s)。2016年VESA發(fā)布:DP1.4,支持8K60Hz和4K120Hz高清視頻。4超高清攝像機(jī)單傳感器應(yīng)用在國(guó)內(nèi)最廣泛2003年,加拿大Dalsa公司推出一款4K攝影機(jī)。2005年-2006年NHK采用超高清技術(shù)實(shí)現(xiàn)IP遠(yuǎn)程傳輸及顯示。2006年NHK把SuperHi-Vision提交給ITU和SMPTE,經(jīng)過考察和評(píng)估,ITU將SuperHi-Vision視頻技術(shù)作為UHDTV的推薦草案。2012年,創(chuàng)維在安博會(huì)上就首次推出4K顯示器(800萬(wàn)像素),效果非常震撼。2013年,英飛拓在安博會(huì)推出了4K超高清攝像機(jī)樣品。2014年,多家安防業(yè)內(nèi)主流公司,包括?？怠⒋笕A、安訊士等都展出了4K超高清攝像