浅谈4K安防应用起航：光鲜、短板和未来

　　似乎是在一夜之间，铺天盖地的4K电视广告出现在了我们的身边，4K成为了互联网的又一个焦点话题，人们茶余饭后都在谈4K电视带来的超高清视觉体验，似乎在家里拥有一台4K电视也成为了引领潮流的象征，可见人们对于清晰度的追求是永无止境的。4K技术究竟能为人们带来什么样的全新体验，又是否能被用户认可？
　　不仅在家用电视行业，在视频监控领域，对于清晰度的追求也从未停步。在2010年之前，视频监控还处于“标清时代”，监控系统大都采用标清摄像机，其D1甚至CIF的画质越来越难满足人们日益增长的对清晰度的追求。所以从2010年开始，视频监控大步跨入“高清时代”，720P和1080P的高清画质得到了用户的广泛认可，“高清改造”也成为了这一阶段视频监控领域最热的词。但当人们还沉浸在“高清时代”带来的全新体验中时，安防业界的大厂商都相继推出了4K超高清摄像机，4K超高清摄像机是否能被用户认可，视频监控是否即将大步跨入“超高清时代”了？
　　要解答这个问题，我们需要仔细分析4K相较于目前主流的1080P的优势和不足。

　　4K光鲜的价值
　　国际电信联盟对4K超高清的定义是：水平清晰度3840，垂直清晰度2160，宽高比16：9，总约830万像素，分辨率是1080P的4倍，720P的9倍。
　　从“看”的角度来讲，4K确实带来了更高的清晰度。从定义中可以看到4K的分辨率是1080P的4倍，如果用4K摄像机和1080P摄像机拍摄相同视场角下的同一场景，4K摄像机会用4倍于1080P摄像机所用的信息量去还原场景，画面自然更清晰、更贴近真实，如下图所示，1080P图像中远处的车牌信息已经模糊，而4K图像中依然可以清晰分辨。
　　从“用”的角度来讲，由于4K画面的信息量是1080P的四倍，基于更多的信息量，就能实现更准确的智能分析，4K一旦大规模部署，智能分析的准确率就能上升一个台阶，而且也会有更丰富更令人惊喜的智能应用得到实现。另一方面，部署4K摄像机还能节省点位数量、降低整体成本，这是由于在相同清晰度的情况下，4K摄像机覆盖的区域是1080P摄像机覆盖区域的4倍，也就是说在一个场景中，如果你觉得1080P的画面足够清晰了，你可以用一台4K摄像机替换掉4台1080P摄像机，而且在显示时不需要在4个画面中来回切换着看了。
　　以上两方面就是4K相较于1080P的优势，“看”是很直观就能得出的，而“用”是基于“看”得更清晰而附带的好处。那么4K相较于1080P的不足呢？
　　4K相较于1080P的短板
　　其实高清监控从来不只是监控摄像机的高清，高清监控是一整个监控系统的高清，涉及到采集、编码、传输、存储、解码显示五个方面，而基于目前的技术限制，4K相较于1080P的不足，在这五个方面都有涉及。
　　首先在采集端，不可否认，在正常光照环境下4K摄像机能提供更高清晰度的图像，细节还原更贴近真实，但受限于Sensor靶面的面积，随着像素点数量增加，单个像素点的感光面积减小，所以在低照度成像上4K不如1080P，这是目前所有4K摄像机面临的一个严重问题，必须通过补光来解决。
　　其次在编码、传输及存储上，目前H.265技术虽然名声在外，但还未真正成熟，所以我们依然在用H.264作为主流高清编码技术，4K摄像机的码流还处在8~10M左右。对于这么大的码流，单只提供一路实况+一路存储，已经让部分监控网络望而却步了，更何况一旦发生突发事件，会有更多的客户端同时访问同一路图像，普通的监控网络根本承受不住这种负担，必须要对整个网络进行升级；而且目前大部分的监控网络采用流媒体技术，流媒体服务器的转发性能也亟待提高，否则很容易成为监控网络中的瓶颈。同时，更大的码流势必会带来更大的存储需求，而且对存储设备的并发写入/读取性能也提出了更高的要求。简而言之，由于在编码技术上的限制，4K超高清摄像机的大规模使用势必会带来更高的网络及存储成本。
　　最后在解码显示端，目前的高清解码器普遍以1080P解码输出为主，4K解码才刚起步不久。能并发解16路1080P图像的解码器已经非常成熟，但能并发解16路4K图像的解码器还离我们非常遥远，此外在图像显示上，由于成本等因素，4K大屏还未能在安防界大范围使用，目前比较能接受的是通过四块1080P大屏拼接来解决4K图像显示问题，但就用户体验来讲，肯定不如直接用4K大屏显示。
　　未来：4K或将以更成熟的姿态成为安防主流技术
　　从前面的分析可以得出，目前阶段，我们需要投入大量的网络建设成本、存储建设成本、解码显示成本才能真正大规模使用4K，但如此大的投入所带来的好处却并不多，总体而言，弊大于利。那我们是否就对4K一棍子打死了呢？
　　其实不然，前文也提过，人们对于清晰度的追求是永无止境的，在一个监控系统中，必然会有个别点位是需要特别关注的，可能是一个广场、可能是一条主干道、可能是一个警戒区……对于这些地方的图像是越清晰越好。所以目前在一个监控系统中，大规模部署的还依然是1080P、720P的高清摄像机，它们所呈现的清晰度已经能满足现阶段绝大部分用户需求了，但在个别重要点位，如果使用4K超高清作锦上添花，就能达到用不多的成本投入实现非常好的监控效果的目的。
　　技术更迭，更高清产品的投入使用是大势所趋。宇视科技于2013年安博会推出4K超高清摄像机以来，已在部分项目中的重要点位推广使用，配合领先的全交换架构技术，解决网络压力问题，用户只需要投入少量的存储成本就能获得超高清体验。相信随着时间推移，技术及配套设施的进一步提高，4K将以更成熟的姿态成为安防主流技术，展示超高清带来的更多价值。