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在当今安防视频监控领域，数字化、网络化、高清化、智能化的概念早已为业内人士所了解、所接受，并在具体设备和应用系统中得以体现、得以推广。然而在实际应用中，却常常因对若干技术概念的错误理解致使安防产品市场略显混乱，表现为产品性能说法不一、产品指标良莠不齐，而实际的应用系统则由于在某些技术环节做得不到位、不匹配，致使系统出现了瓶颈，影响了系统的最佳整体表现。为此，本文仅从“高清化”的角度对其基本概念进行深入探讨，充分解释“高清化”的真正含义，这对于合理有效地构建真正意义上的高清视频监控系统无疑具有重要的参考意义。
1.高清的由来
鉴于近年来安防监控领域开始出现“模拟高清”的术语，致使用户在构建高清视频监控系统时难以分辨到底是“模拟高清”系统好还是“数字高清”系统好。为了使相关人士真正了解高清的实质，有必要从高清的由来说起，这就不妨简要地从广播电视的高清化过程谈起，因为安防视频监控技术的发展与广播电视技术的发展是密切相关的。
自上个世纪初出现黑白电视以后，人们在感受电视带来的快感后却又不满足于没有颜色的黑白电视画面，因而开始把目光转向了彩色电视，并先后研究出台了彩色与黑白兼容的NTSC、SECOM和PAL等三大彩色电视制式。在彩色电视进入实用化以后，人们在欣赏艳丽色彩的同时却又对其亮/色串扰现象以及电视画面的清晰程度感到不满足，于是进一步把目光转向了彩色电视的高清化，其中日本从1964年即最早开始了模拟高清晰度电视的研讨，并于1970年开始高品位电视(先命名为Hi-Vision，后改为HDTV)的研究。然而直到1978年，由日本放送株式会社(NHK)向前国际无线电咨询委员会(CCIR)提交的“新研究计划――高清晰度电视的建议”才以暂行标准形式被写入CCIR801报告书。
HDTV的扫描格式为1125/60/2:1，亮度信号带宽达20MHz，两个色差信号的带宽分别为7.0MHz和5.5MHz，画面宽高比先是5:3，后改为16:9;伴音采用前面3声道、后面1声道的3-1方式。HDTV系统的图像质量极佳，但其射频传输带宽高达27MHz，且接收机造价昂贵(1994年上半年在日本，一台32英寸高清电视接收机的售价约合1万美元)，难以普及应用。为了降低传输带宽，NHK于1984年提出了多重亚奈奎斯特取样编码(MUSE)系统方案，将高清电视的传输带宽压缩到8MHz，并用这种编码方案成功地对1988年汉城奥运会进行了高清电视实况转播。
在日本进行HDTV研究的同时，由英、法、德、意等国组成的欧洲集团也根据其拟定的“尤里卡-95”计划向CCIR提出了多重模拟分量结构的HD-MAC高清晰度电视方案，除了在欧洲各国试播外(包括用于1992年巴塞罗那奥运会的高清电视转播)，欧洲集团还于1989年专门组团携产品与技术来中国进行全面展示。
以上两大高清系统的确都是模拟高清系统，然而1990年5月由美国通用仪器公司(GI)提出的全数字高清晰度电视的实现方案――DigiCipher象是一记重磅炸弹全面击毁了日本与欧洲的模拟高清方案：DigiCipher的输入视频源为1050行2:1隔行扫描的YUV分量信号，场频59.94Hz，画面宽高比为16:9，采用了离散余弦变换(DCT)、可变长编码(VLC)和运动估计/运动补偿(ME/MC)等技术，最后采用16QAM方式进行传送，综合评价指标全面超越了日、欧的模拟高清方案，致使全世界从事高清电视研究的人们豁然眼开，转而开始了全数字高清电视的研究，而欧、日的两大模拟高清体系则在经历了一段苟延残喘的试播后先后夭折。欧洲从1991年起成立了欧洲启动集团(ELG)，后于1993年改名为数字视频广播(DVB)联盟;日本则于1999年开始了包括兼容数字高清电视的综合业务数字广播(ISDB)的研究;而美国则在其DigiCipher一炮打响的基础上由7家公司组成了数字高清晰度电视大联盟，进一步深入研究其先进的数字高清电视体系(ATSC)。
由上可见，模拟高清是在传统模拟电视基础上通过增加基带视频信号带宽以及扫描行数来增加图像清晰度的(水平及垂直方向的分辨率至少都要加倍)，另外，为了与既有电视系统兼容，在高清电视的研究进程中还曾有多个改良型/改进型(IDTV，ImprovedDefinitionTV)或增强型(EDTV，ExtendedDefinitionTV)方案。然而，随着数字技术的飞速发展，广播电视的数字化进程逐步加快，很多复杂的模拟处理技术很容易地被数字技术全面取代，因而全球范围内模拟高清晰度电视事实上已不复存在。如此说来，在安防视频监控领域重提“模拟高清”是没有意义的，况且在目前的安防产品市场上并没有真正意义上的模拟高清产品。退一步说，只有模拟摄像机输出的模拟视频信号带宽达20MHz以上、显示分辨率达1200电视线以上，才算得上是模拟高清。
2.高清的定义
顾名思义，高清就是指视频图像的清晰度更高了。但由于“高”字在含义上仅仅是一个相对的概念，并没有直接给出“高”的程度，因此，在安防视频监控领域，曾多次出现“高清”的说法，且每一次“高清”所描绘的图像清晰程度并不相同。比如，上个世纪末安防视频监控系统刚刚开始数字化时，图像分辨率仅为10万像素级(352×288像素，CIF格式);后来有厂家推出40万像素级(704×576像素，4CIF格式)的DVR时即号称推出了“高清”监控系统;随着百万像素网络摄像机(IPC)的推出，人们将高清的概念绑定于百万像素级;但是很快，200万、300万、500万甚至超大成像靶面的1600万像素级的IPC陆续出台。那么监控图像的分辨率究竟达到多少像素才算是真正的“高清”呢?另外对DVR或所谓的数字矩阵等数字视频设备来说，即使设备本身能够处理200万像素级(1920×1080像素)的数字编码视频信号，但其输入接口仅仅是普通的CVBS复合视频接口，这样的DVR或矩阵能算是“高清”的吗?
不妨参考一下国际权威机构对高清的定义。国际电信联盟的无线电通信部门ITU-R(前国际无线电咨询委员会CCIR)曾对高清晰度电视(HDTV)给出这样的定义：“高清晰度电视应是一个透明系统，一个正常视力的观众在距该系统显示屏高度的三倍距离上所看到的图像质量应具有观看原始景物或表演时所得到的印象。”这就是说，在规定的观看距离上，人们从高清晰度电视屏幕上看到的景物的清晰程度应该与在同样距离上看到的真实景物一样清晰(暂且不考虑真实的3D深度感)。为达到这种观看效果，通过大量的实验比对，人们得出趋于一致的结论：HDTV电视屏幕上显示图像的原始像素数应不低于200万像素。这也是ITU-R规定的高清晰度电视的基本要求，即图像分辨率应达到1920×1080像素。须注意，用像素数表示的清晰度与用电视线表示的清晰度在显示效果上有近似正比的关系，但他们在概念上是不同的。
3.关于720p格式
目前在安防视频监控领域常有720p这一高清格式术语，对应分辨率为1280×720像素的逐行扫描格式。如若对比上述ITU-R的定义，这720p的格式显然弱了一些，毕竟其像素数还不足100万，而1920×1080格式的像素数高达200多万。不过，由于后者的扫描方式通常都是隔行扫描(简记为1080i)，而人眼对隔行扫描的垂直分辨能力低于逐行扫描(影响视在垂直分辨率的Kell系数对逐行扫描来说约为0.9，而对隔行扫描的来说仅为0.7左右)，因此在考虑了Kell系数因素的影响后，1080i与720p两种格式的图像在实际显示时的视在垂直分辨率相差并不太多。
事实上，在广播电视业界初步确定了HDTV高清晰度电视格式(隔行扫描方式的1920×1080像素分辨率，即1080i)后，相应的广播级高清电视设备的价格是非常高的，一时难以在大范围推广，为此，索尼、夏普、佳能、JVC等设备厂商于2003年9月联合提出了一种视频指标略低于HDTV的低档次高清标准，称为HDV标准，索尼公司还进一步于2004年9月推出了基于HDV标准的首款民用高清摄像机。四家联合体推出HDV标准的目的就在于开发生产廉价的准专业小型高清摄像机和家用便携式高清摄像机，使高清技术能够在更广的范围内普及。
HDV采用了4:2:0取样的MPEG-2压缩标准，像素分辨率为1280×720p(16:9)或1440×1080i(4:3)。该标准使得在普通数字DV磁带上就可以录制HDV格式的高清视频，而数据码流仅与普通DV相当。
由上可见，720p并不是严格意义上的高清，其像素数介于数字标准清晰度电视(SDTV)和数字高清晰度电视(HDTV)之间，但其确实又比将现有模拟电视数字化后的标清视频格式在清晰度方面有了实质改善，可称其为“准高清”格式。
4.网络高清视频
广播电视信号的传输受到模拟电视时代射频带宽(频道)以及电视机扫描格式的限制，进入高清时代仍需考虑到与既有系统的兼容，因此广播电视的高清格式相对固定、单一(我国高清电视标准确定为1920×1080/50i)。然而网络传输没有射频频带的约束，理论上只受网络(含交换路由设备)最高数据率的限制，因而可以传输各种不同分辨率的数字视频，唯有图像分辨率越高则视频流速率越高而已。而联网计算机(视频流客户端)对于不同格式的数字视频可以自适应地进行显示(小幅面视频可以原分辨率显示或放大到全屏显示，而大幅面视频则可以抽点压缩为小画面显示或仅显示画面的一部分)，这就是为什么前述的网络摄像机可以有从百万像素到200万、300万、500万甚至1600万像素等多种不同格式的原因。
需要注意的是，由于摄像机图像传感器像素数提高了，在保证帧率不变的情况下必然使大幅面高清视频在传输时占用过高的网络带宽。而由于摄像机及网络硬件设备自身的运算能力(CPU资源及时钟频率)有限，难以实时处理大幅面的视频信号，使大幅面高清视频在传输时的帧率降低(小于25帧/s)，比如安防市场上1600万像素的超高清网络摄像机的帧率一般仅能达到6帧/s左右。
5.数字高清视频
除了以压缩方式经由网络传输的网络摄像机以及网络高清视频编码器外，安防监控领域近年来出现了另一种形式的数字高清视频产品。这类产品的视频格式是参
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