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H.265為4K超高清打入強心劑
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文章來源:華強安防網訊    添加人:成都安全防范網    添加時間:2014-10-24 10:11:14

[摘要]從高清到超高清,H.265編碼技術和4K技術正成為安防行業的熱點。

  9月12日,中興力維正式對外發布基于H.265編碼的高清網絡攝像機。8月21日,蘇州科達發布業界首款4K高清NVR——NVR2881。2013年深圳安博會英飛拓發布了4K網絡高清攝像……

  從高清到超高清,H.265編碼技術和4K技術正成為安防行業的熱點。

  安企發力超高清

  2010年,被認為是安防視頻監控行業的高清“元年”。這一年,國內主流安防企業紛紛推出了720P和1080P的高清系列產品,高清產品逐漸成為安防工程施工和應用的“新寵”。隨著高清的產品持續發酵,2011年各個安防企業推出了從前端130萬、200萬、500萬等全系列高清網絡攝像機到高清存儲、高清管理平臺、高清編解碼的系列產品,高清監控從真正意義上進入了應用實施階段。今天,4K再次成為了安防視頻監控行業的熱點。

  從1080P高清的推出和全面普及到4K的超高清產品的推出僅僅經歷了4年時間。從2013年底開始,4K已經成為了安防企業追逐的下一個藍海。2013年,深圳安博會上,英飛拓在業內首先扛起了超高清大旗。推出了第一款4K超高清智能攝像機。作為一款全新的產品,具有更高性能的全新硬件平臺,搭載1200萬超高清圖像傳感器,擁有超高清畫質,色彩還原準確自然,畫質干凈細膩,并支持[email protected][email protected]實時視頻。隨后在后端顯示領域,雅迅達推出4K數字標牌、廣告機,還有84寸、90寸甚至110寸的超大單體4K顯示屏等產品,解決了后端4K顯示的難題。8月21日,科達向業界發布了業界首款用于4K的存儲設備——NVR2881,借助4k NVR集接入瀏覽、解碼顯示、錄像存儲等中心管理于一體的產品特性,科達NVR2881為用戶提供端到端完善的4K超高清解決方案。

  3月20日,海康威視在全國掀起了“4K·改變視界的力量”的新產品發布會。日前,公司發布消息稱,推出了支持H.265的4K NVR,解決了4K監控存儲和顯示輸出的瓶頸,和4K IPC、4K顯示器一起形成完美的超清解決方案,將成為4K超清監控的中流砥柱,促進4K監控的普及和應用。

  日前,宇視也推出了基于4K技術HIC5681-L槍機

  4K超高清技術已經成為了安防龍頭企業下一個競爭點。而基于H.265技術的編碼標準或將加速4K技術的廣泛推廣。9月12日,中興力維對外發布的基于H.265編碼技術的高清網絡攝像機就是一個很好的佐證。

  浙江宇視科技有限公司首席算法架構師吳參毅接受采訪時表示,從視頻監控的發展歷史來看,從上一代的模擬監控發展到IP監控,從標清(SD)發展到高清(HD),實現的是一次質變。但是從FHD到4KUHD的話,可以認為是一次擴展。同時標清到高清的普及過程正好趕上視頻監控IP化的浪潮,同時也遇到了視頻監控中國內大發展的良好機遇。

  技術壁壘亟待突破

  盡管關于4K的安防產品已經陸續面市,但是4K產品的運用還存在不少問題。北京藍色星際軟件技術發展有限公司產品經理焦成平告訴記者,目前主流的高清仍然會保持1080P很長一段時間,4K監控的整體成本還是過高,編解碼芯片、算法、網絡傳輸、存儲等方面仍然存在不小的瓶頸。

  焦成平表示,4K的超高清攝像機對于傳輸來說,是一個不小的挑戰。“網絡傳輸面臨的最大問題就是帶寬。以目前主流的H.264壓縮技術來看,能夠將1路[email protected]的圖像傳輸保證在15Mbps以內就已經很好了。那么對于我們目前國內的網絡條件來說,這樣的帶寬需求,顯然還是太高了。”

  4K的超高清攝像機對于后端顯示設備來說,也是一個不小的挑戰。焦成平說:“現在市場中4K電視已經大量出現,但是在安防行業,顯示設備通常使用的是液晶監視器,就目前的市場情況來看,支持4K超高清的監視器還是很少。”

  焦成平表示,另一個瓶頸就是信號傳輸線纜。想要完美支持4K的傳輸,HDMI的標準必須支持2.0規范,相對于早期的1.3、1.4的HDMI標準,新的規范將傳輸帶寬提升至18Gbps。同時由于高清視頻圖像只能夠使用HDMI線纜進行傳輸,而HDMI線纜的理論傳輸距離是30米,超過這個距離,就需要中繼設備的支持。綜合來看,在超高清的后端顯示部分,目前的投入成本還是相對較高。

  浙江宇視科技有限公司首席算法架構師吳參毅直言不諱地表示,4K技術首先帶來的是圖像分辨率的增加,這就首先要求采用更大面積的采集芯片進行采集,同時也要求鏡頭透過更多的面積光。如此一來,對4KUHDV,需要配套的鏡頭和成像芯片,全高清已經不再適用。若UHDV成像芯片搭配普通FHD的鏡頭,雖然采集圖像數字分辨率是4K的,但是分辨力并沒有提升,如同使用軟件對數字圖像水平分辨率和豎直分辨率上采樣各一倍一樣,并沒有帶來清晰度的提升和信息量的增加。

  4K超高清電視(UHDTV)相比與全高清電視(FHDTV),還有一個重要提升就是顏色空間的擴展,如圖2所示,FHDTV的每個顏色通道采用8位,已經無法表示擴展出來的顏色信息,故必須采用更多的比特位(10比特/12比特/16比特)來傳輸顏色通道信息。

  這樣就要求后端的顯示模塊必須支持更寬比特位的顏色通道,若采用8比特顯示,勢必在顯示前需要對比特位進行壓縮,從而帶來顏色信息丟失,顯示的顏色又恢復成傳統的FHDTV顏色,UHDTV成為空談。

  由此看來,4KUHDTV是一個系統工程,要想發揮其真正優勢,需要有前端采集、后端顯示、中間編碼解碼以及傳輸環節的保障,哪個環節的退化都會成為短木板,UHDTV的優勢都揮發不出來。

  但對于面向視頻監控的安防應用來說,場景紋理信息豐富程度比顏色信息的豐富程度更重要。在視頻編解碼環節仍然采用8比特的顏色通道。

  H.265成超高清的助推劑

  在焦成平看來,H.265編碼標準的誕生,是4K技術的助推劑。“4k技術在未來能夠得到進一步推進的另一個重大技術是H.265編碼”。

  H.265是目前公認的未來4K編碼技術,支持該編碼意味著可以更流暢的編碼/解碼4K視頻。但是和現在主流的H.264來對比看, H.265提供了更多不同的工具來降低碼率,以編碼單位來說,H.264中每個宏塊(marcoblock/MB)大小都是固定的16x16像素,而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64×64。但事實上,H.265和H.264標準在各種功能上有一些重疊,例如,H.264標準中的Hi10P部分就支持10bit色深的視頻。另一個H.264的部分(Hi444PP)還可以支持 4:4:4色度抽樣和14bit色深。在這種情況下,H.265和H.264的區別就體現在前者可以使用更少的帶寬來提供同樣的功能,其代價就是設備計算能力:因此H.265編碼的視頻需要更多的計算能力來解碼。目前行業內各個編解碼芯片廠家也在逐步推出基于H.265算法的產品。

  杭州海康威視數字技術股份有限公司技術支持與服務部經理姚靜指出,H.265的誕生直接影響的是整個安防的視頻壓縮產業,必然引起安防高清的爆發式增長。他將公路比喻成安防網絡,將車輛比喻成碼流。

  “H.265的到來將原本擁堵的安防公路瞬間變得非常通暢。試想一下,4車道的公路,寬度不變,如果車輛縮小一倍以上,那4車道就瞬間變成了8車道,瞬間就解決了安防公路的擁堵問題。反過來看,在4K更高清監控到來之際,碼流越來越大造成更擁堵的狀況,但是如果視頻清晰度提升之時碼流的大小不變呢? H.265改變的是安防的高清視界,4K更高清在H2.65的壓縮下將變得如同普通1080p高清一樣如雨后春筍般出現在各個高清系統中。”

  吳參毅表示,4K編碼器產生的碼流有沒有傳輸瓶頸,要看編碼器是采用H.264還是H.265,一路4K視頻碼流,H.264碼流需要達到8Mbps,才可以達到主觀觀看效果,若換作H.265編碼的話,僅僅需要其一半甚至三分之一碼率即可。

  實現超高清或指日可待

  隨著4K技術的成熟,H.265編碼技術的廣泛應用和網絡帶寬的更新升級,以及安防企業對超高清產品的研發升級。實現超高清或許指日可待。

  吳參毅表示,從視頻監控的發展歷史來看,從上一代的模擬監控發展到IP監控,從標清(SD)發展到高清(HD),實現的是一次質變。但是從FHD到4KUHD的話,可以認為是一次擴展。“同時目前來看,視頻監控設備在國內各個行業已經完成首次大量部署,行業發展趨向成熟。從內因和外因來看,短期內4KUHDV很難再像當年掀起如此大的高潮。但不排斥在一些細分行業應用中,仍然能夠掀起一波應用浪潮。”吳參毅表示。

  深圳市雅迅達液晶顯示設備有限公司總經理歐陽平告訴記者,但從目前技術和產品而言還有很長的路要走,安防行業視頻監視系統高清化有力地推動了整個產業鏈的發展,有些大的廠商也推出了自己的4K高清化應用解決方案,但真正意義的4K系統解決方案還不完整和成熟,只有后端的顯示產品已達到4K甚至還有8K的產品。鑒于大容量的4k信號對公網的帶寬、存儲、處理能力帶來巨大壓力,因此,新的視頻編碼標準H.265或成為推動4K產業化發展的關鍵。

 對于4K技術在安防領域里的運用狀況,行業內有人士表示,雖然4K監控產品線目前還處于起步階段,但是隨著H.265編碼標準的應用和普及,必將帶動安防行業其他4K相關設備和產品的發展。所以后續4K監控產品很有可能像FHD監控取代HD監控一樣,取代FHD監控。

 
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