超高清视频监控大有可为

超高清视频监控大有可为

1高清视频监控行业处于行业领先安全控制视频监控技术的更新速度非常快。自32日以来，标准图像抑制系统取代了传统的模拟视频监控，视频分辨率也显著提高。由模拟标清分辨率(704*576)到高清分辨率(1920*1080),主要是由市场需求及厂商设备更新换代强力推动,在此过程中大批传统模拟视频厂商没有跟上市场的潮流消失了,也有部分企业抓住了市场的机遇脱颖而出,占据了高清视频监控的行业引领地位。现在,高清1080P视频监控占据了主流之后,新一轮的技术更替即将展开。这一次,主角是超高清(4K:3840*2160/8K:7680*4320)。在安防领域,目前1080P的高清视频监控还占领了主流地位,而且目前市场上还有大量模拟视频监控系统等待升级,但安防厂商及超高清设备供应商已迫不及待的发布新的产品,占领新的技术前沿阵地,推动新一轮的安防设备升级大潮。就目前的安防发展趋势来看,超高清在未来必定占据主流地位,毕竟对细节和全局的监控越清晰越好,但在现阶段,1080P高清还有一段白银时期,毕竟适用性、规模化成本、产业链成熟与需求迫切性方面都需要平衡。超高清在安防项目上也会有一个应用推广,挖掘实战性应用方案的发展过程。2图像分辨率的发展2.1图像分辨率的发展：高清、高分辨率、高清2.2图像分析数字视频2.2.1色彩空间的组成结构以信源量的高度为例原始数字视频及图像采用像素表示清晰度,像素是组成图像的最小单位。表现彩色图像需要RGB或YUV三个独立的分量,因此每个像素实际上都是由3个单位组成的。RGB色彩模式是一种颜色标准,这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色,是目前运用最广的颜色系统之一,显示器大都是采用了RGB颜色标准。RGB24使用24位来表示一个像素,RGB分量都用8位二进制数表示,取值范围为0-255。24位RGB色彩总共能组合出约1678万种色彩,也称为24位色。YUV(即YCrCb)是一种主要的图像颜色编码方法,中”Y”表示亮度,也就是灰阶值,是个基带信号,而”U”和”V”表示的则是色度,作用是描述影像色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。采用YUV色彩空间的重要原因是它的亮度信号Y和色调信号U、V是分离的。YUV与RGB信号可以通过公式进行转换。为节省带宽起见,大多数YUV格式平均使用的每像素位数都少于24位元。YUV的表示法称为A:B:C表示法,主要的抽样格式有以下几种:(1)4:4:4表示完全取样。(2)4:2:2表示2:1的水平取样,垂直完全采样。(3)4:2:0表示2:1的水平取样,垂直2:1采样。(4)4:1:1表示4:1的水平取样,垂直完全采样。YUV三个信道的抽样率相同,因此在生成的图像里,每个象素的三个分量信息完整(每个分量8位编码),经过8比特量化之后,未经压缩的每个像素占用3个字节,与RGB4:4:4完全相同。4:2:0并不意味着只有Y、Cb而没有Cr分量。它指得是对每行扫描线来说,只有一种色度分量以2:1的抽样率存储。相邻的扫描行存储不同的色度分量,也就是说,如果一行是4:2:0的话,下一行就是4:0:2,再下一行是4:2:0…以此类推。对每个色度分量来说,水平方向和竖直方向的抽样率都是2:1,所以可以说色度的抽样率是4:1。对非压缩的8比特量化的视频来说,每个由2x2个2行2列相邻的像素组成的宏像素需要占用6字节内存。2.2.2原始数字视频图像数据取样结构小结基于人眼对亮度的敏感性要高于对色彩的敏感性,在安防系统中,通常采用YUV4:2:0采样原始数据,通常采用8位编码。而随着视频分辨率的越来越高,客户对于视频质量要求的不断提高,编码位数也越来越大,帧率要求也越来越高,这也导致了原始数字图像数据越来越大,给原始数据传输、编码、显示、存储各方面的设备带来新的挑战。当图像分辨率发展到高清之后,会对数字视频图像供应链上的各种设备、接口与相关技术带来新的挑战,必须将前端至平台各个环节的技术攻克,形成完整的解决方案与产品系列,才能在安防实际项目应用中取得进展。33d清廷视频技术3.14g产品的应用2013年安博会英飞拓推出了4K超高清摄像机,至2015年海康、大华推出了4K的全系列产品(包括摄像机、存储、显示产品)。在广电领域及民用领域,4K产品早已有成功应用,8K产品相对比较少。美光、豪威、佳能、索尼等有4K及8K传感器产品。高通、三星、联发科等均推出了支持超高清视频的处理芯片。3.24k/k超高清镜头佳能、索尼、蔡司、尼康有专门针对4K/8K超高清镜头,但厂商和产品数量相对较少,这也是目前的一个短板,镜头方面有待技术进一步突破。3.3tb/s数据分辨率非压缩的原始数据传输需要特别的传输技术,DWDM也叫密集波分复用系统,能支持在一根光缆上实现1Tb/s数据传输率。完全能满足8K超高清120fps采样非压缩图像数据传输需求。经压缩的超高清视频数据通常会小于100Mb/s,采用普通千兆网络光端机或其他通用网络技术传输即可。3.4hevc/h.264数字视频压缩H.264是目前主流的视频压缩技术,但H.264仅在最高等级Level5.1最高级别支持4K超高清,最高支持帧率为30.5fps,针对超高清压缩率上也很难满足实际应用的需求。H.265是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准,基于现有的视频编码标准H.264改进。HEVC/H.265在有限的带宽下能传输更高质量的网络视频,相比于H.264的标准,仅需一半的带宽即可播放相同质量的视频,而且HEVC/H.265的标准也同时支持4K和8K超高清视频。H.265/HEVC的编码架构大致上和H.264/AVC的架构相似,比起H.264/AVC,H.265/HEVC提供了更多不同的工具来降低码率。SVAC是我国自主知识产权的音视频编解码标准,SVAC2.0版即GB/T25724-2017《公共安全视频监控数字视音频编解码技术要求》(标准号:)在安全性、压缩性能、编码效率、智能视频分析支持、大数据支持等方面比SVAC1.0做出了重大提高,支持超高清视频编码。AVS2即GB/T33475.2-2016《信息技术高效多媒体编码第2部分:视频》是AVS1之后新一代的标准,支持超高清、编码效率极大提高。AVS国标包括三个部分,即视频、音频以及系统。AVS2的目标:在主流技术可实现的前提下,当重建视频主观质量相同时,至少在高清或更高分辨率下编码效率比AVS1的最好性能提高1倍以上。在主流配置下,编码效率优于最新的国际标准。AVS2对于常规视频的编码效率与最新国际标准HEVC/H.265相当,比上一代国家标准AVS1以及国际标准AVC/H.264的效率提高1倍;对于监控视频等场景类视频,AVS2压缩效率又翻了一番,达到AVC/H.264的4倍。3.54kk/kqp施工超高清在显示技术上的进展最快,有大量产品推出。创维早在2012年安博会上就推出了4K显示器(800万像素),夏普、松下、京东方等已经推出了8K超高清电视机。Sony等公司也早在2010年就推出了超高清投影仪产品。2015年开始,有数十家厂商已推出了支持4K、8K高清显示的显示产品呢。3.64k.8k高性能3.6.1hdmi视频分辨率2013年HDMIForumInc.发布HDMI2.0版,完善了对4K格式的支持,同时加入21:9显示比例的支持和最多32声道的支持,以应付未来5~10年的显示需求。HDMI1.4版本已经支持4K分辨率,但帧率最高只有30fps,而HDMI2.0版本则支持4K分辨率下的50fps和60fps,可以带来更加出色的视频体验。2017年1月HDMIForumInc.发布HDMI规范2.1版本,支持更高的视频分辨率和频率:包括8K60Hz和4K120Hz,实现最高48Gb/s的带宽。3.6.2d立体显示系统2010年VESA发布:DP1.2,每个信道的数据传输率翻番到5.4Gb/s,总带宽最高可达21.6Gb/s,能大大提升显示分辨率、色深、刷新率、多显能力,支持全高清120Hz3D立体显示、4K30fps分辨率、高色彩范围等等。2014年VESA发布:DP1.3,总带宽提升到了32.4Gb/s(4.05GB/s),每个信道达到8.1Gb/s,比DP1.2/1.2a增大了50%,排除损耗之后实际速率能达到25.92Gb/s(3.24GB/s)。2016年VESA发布:DP1.4,支持8K60Hz和4K120Hz高清视频。4超高清摄像机单传感器应用在国内最广泛2003年,加拿大Dalsa公司推出一款4K摄影机。2005年-2006年NHK采用超高清技术实现IP远程传输及显示。2006年NHK把SuperHi-Vision提交给ITU和SMPTE,经过考察和评估,ITU将SuperHi-Vision视频技术作为UHDTV的推荐草案。2012年,创维在安博会上就首次推出4K显示器(800万像素),效果非常震撼。2013年,英飞拓在安博会推出了4K超高清摄像机样品。2014年,多家安防业内主流公司,包括海康、大华、安讯士等都展出了4K超高清摄像