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)領先安全控制視頻監(jiān)控技術的更新速度非?？?。自32日以來，標準圖像抑制系統(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。由模擬標清分辨率(704*576)到高清分辨率(1920*1080),主要是由市場需求及廠商設備更新?lián)Q代強力推動,在此過程中大批傳統(tǒng)模擬視頻廠商沒有跟上市場的潮流消失了,也有部分企業(yè)抓住了市場的機遇脫穎而出,占據了高清視頻監(jiān)控的行業(yè)引領地位。現(xiàn)在,高清1080P視頻監(jiān)控占據了主流之后,新一輪的技術更替即將展開。這一次,主角是超高清(4K:3840*2160/8K:7680*4320)。在安防領域,目前1080P的高清視頻監(jiān)控還占領了主流地位,而且目前市場上還有大量模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)等待升級,但安防廠商及超高清設備供應商已迫不及待的發(fā)布新的產品,占領新的技術前沿陣地,推動新一輪的安防設備升級大潮。就目前的安防發(fā)展趨勢來看,超高清在未來必定占據主流地位,畢竟對細節(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期,畢竟適用性、規(guī)?；杀?、產業(yè)鏈成熟與需求迫切性方面都需要平衡。超高清在安防項目上也會有一個應用推廣,挖掘實戰(zhàn)性應用方案的發(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圖像分析數字視頻2.2.1色彩空間的組成結構以信源量的高度為例原始數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三個獨立的分量,因此每個像素實際上都是由3個單位組成的。RGB色彩模式是一種顏色標準,這個標準幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色,是目前運用最廣的顏色系統(tǒng)之一,顯示器大都是采用了RGB顏色標準。RGB24使用24位來表示一個像素,RGB分量都用8位二進制數表示,取值范圍為0-255。24位RGB色彩總共能組合出約1678萬種色彩,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,是個基帶信號,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Y和色調信號U、V是分離的。YUV與RGB信號可以通過公式進行轉換。為節(jié)省帶寬起見,大多數YUV格式平均使用的每像素位數都少于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三個信道的抽樣率相同,因此在生成的圖像里,每個象素的三個分量信息完整(每個分量8位編碼),經過8比特量化之后,未經壓縮的每個像素占用3個字節(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。它指得是對每行掃描線來說,只有一種色度分量以2:1的抽樣率存儲。相鄰的掃描行存儲不同的色度分量,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。對每個色度分量來說,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。對非壓縮的8比特量化的視頻來說,每個由2x2個2行2列相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內存。2.2.2原始數字視頻圖像數據取樣結構小結基于人眼對亮度的敏感性要高于對色彩的敏感性,在安防系統(tǒng)中,通常采用YUV4:2:0采樣原始數據,通常采用8位編碼。而隨著視頻分辨率的越來越高,客戶對于視頻質量要求的不斷提高,編碼位數也越來越大,幀率要求也越來越高,這也導致了原始數字圖像數據越來越大,給原始數據傳輸、編碼、顯示、存儲各方面的設備帶來新的挑戰(zhàn)。當圖像分辨率發(fā)展到高清之后,會對數字視頻圖像供應鏈上的各種設備、接口與相關技術帶來新的挑戰(zhàn),必須將前端至平臺各個環(huán)節(jié)的技術攻克,形成完整的解決方案與產品系列,才能在安防實際項目應用中取得進展。33d清廷視頻技術3.14g產品的應用2013年安博會英飛拓推出了4K超高清攝像機,至2015年海康、大華推出了4K的全系列產品(包括攝像機、存儲、顯示產品)。在廣電領域及民用領域,4K產品早已有成功應用,8K產品相對比較少。美光、豪威、佳能、索尼等有4K及8K傳感器產品。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4K/8K超高清鏡頭,但廠商和產品數量相對較少,這也是目前的一個短板,鏡頭方面有待技術進一步突破。3.3tb/s數據分辨率非壓縮的原始數據傳輸需要特別的傳輸技術,DWDM也叫密集波分復用系統(tǒng),能支持在一根光纜上實現(xiàn)1Tb/s數據傳輸率。完全能滿足8K超高清120fps采樣非壓縮圖像數據傳輸需求。經壓縮的超高清視頻數據通常會小于100Mb/s,采用普通千兆網絡光端機或其他通用網絡技術傳輸即可。3.4hevc/h.264數字視頻壓縮H.264是目前主流的視頻壓縮技術,但H.264僅在最高等級Level5.1最高級別支持4K超高清,最高支持幀率為30.5fps,針對超高清壓縮率上也很難滿足實際應用的需求。H.265是ITU-TVCEG繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標準,基于現(xiàn)有的視頻編碼標準H.264改進。HEVC/H.265在有限的帶寬下能傳輸更高質量的網絡視頻,相比于H.264的標準,僅需一半的帶寬即可播放相同質量的視頻,而且HEVC/H.265的標準也同時支持4K和8K超高清視頻。H.265/HEVC的編碼架構大致上和H.264/AVC的架構相似,比起H.264/AVC,H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率。SVAC是我國自主知識產權的音視頻編解碼標準,SVAC2.0版即GB/T25724-2017《公共安全視頻監(jiān)控數字視音頻編解碼技術要求》(標準號:)在安全性、壓縮性能、編碼效率、智能視頻分析支持、大數據支持等方面比SVAC1.0做出了重大提高,支持超高清視頻編碼。AVS2即GB/T33475.2-2016《信息技術高效多媒體編碼第2部分:視頻》是AVS1之后新一代的標準,支持超高清、編碼效率極大提高。AVS國標包括三個部分,即視頻、音頻以及系統(tǒng)。AVS2的目標:在主流技術可實現(xiàn)的前提下,當重建視頻主觀質量相同時,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)于最新的國際標準。AVS2對于常規(guī)視頻的編碼效率與最新國際標準HEVC/H.265相當,比上一代國家標準AVS1以及國際標準AVC/H.264的效率提高1倍;對于監(jiān)控視頻等場景類視頻,AVS2壓縮效率又翻了一番,達到AVC/H.264的4倍。3.54kk/kqp施工超高清在顯示技術上的進展最快,有大量產品推出。創(chuàng)維早在2012年安博會上就推出了4K顯示器(800萬像素),夏普、松下、京東方等已經推出了8K超高清電視機。Sony等公司也早在2010年就推出了超高清投影儀產品。2015年開始,有數十家廠商已推出了支持4K、8K高清顯示的顯示產品呢。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4K格式的支持,同時加入21:9顯示比例的支持和最多32聲道的支持,以應付未來5~10年的顯示需求。HDMI1.4版本已經支持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。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,每個信道的數據傳輸率翻番到5.4Gb/s,總帶寬最高可達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),每個信道達到8.1Gb/s,比DP1.2/1.2a增大了50%,排除損耗之后實際速率能達到25.92Gb/s(3.24GB/s)。2016年VESA發(fā)布:DP1.4,支持8K60Hz和4K120Hz高清視頻。4超高清攝像機單傳感器應用在國內最廣泛2003年,加拿大Dalsa公司推出一款4K攝影機。2005年-2006年NHK采用超高清技術實現(xiàn)IP遠程傳輸及顯示。2006年NHK把SuperHi-Vision提交給ITU和SMPTE,經過考察和評估,ITU將SuperHi-Vision視頻技術作為UHDTV的推薦草案。2012年,創(chuàng)維在安博會上就首次推出4K顯示器(800萬像素),效果非常震撼。2013年,英飛拓在安博會推出了4K超高清攝像機樣品。2014年,多家安防業(yè)內主流公司,包括海康、大華、安訊士等都展出了4K超高清攝像