浅谈数字高清的细分应用及技术路线之争

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　　1.CMOS传感器的大量使用使数字高清产品得以迅速普及

　　监控系统经历了模拟化、数字化、网络化的三个过程，目前的发展方向是智能化。智能化的重要应用方向是对图像的智能分析。视频监控从图像的采集到传输、存储是一个完整的过程，要实现从标清到高清，图像压缩和编解码技术的进步是一个必要条件。

　　从实际应用效果看，CCD和CMOS相比较，CCD的夜间成像效果要大大好于CMOS，但是CCD的价格要比CMOS贵很多，而且受技术能力限制，目前CCD大部分都集中于200万像素以下的高清监控产品，而200万像素以上则是CMOS的天下。从长远来看，高清监控一定是朝着一个高像素的方向发展，CMOS传感器的大范围使用，首先将数字高清摄像头的制造成本大大的拉低。

　　2.H.264使基于视频的行业细分应用所需的高画质、目标与图像的分离成为了可能

　　对于图像的编、解码方式，主流的格式有：H.264、M-JPEG和MPEG4。

　　MPEG-4传输速率要求较低，主要应用于视频电话、电子邮件和电子新闻等。而M-JPEG适合静态画面的压缩，其主要特点是只单独对某一帧进行压缩。新一代的M-JPEG采取渐层式技术，先传输低解析的像，然后再补送细节部分资料，使画面品质改善。由于M-JPEG算法不是根据相邻帧图像之间的差异来进行压缩，因此造成了大量冗余信息被重复存储，压缩效率低是主要缺点。

　　H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-4的1.5～2倍。同样大小的原始文件，H.264的压缩比与MPEG-4对比可以达到惊人的100U1。低码率对H.264的高压缩比起到了重要的作用，H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像，正因为如此，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。

　　高清应用最大的问题在于需要数倍于标清的数据传输带宽和存储容量。如果以分辨率换算，相同帧率的720P像素点数为D1的两倍多，而1080P则为4倍左右。如果继续使用传统的MPEG4编解码算法，达到可接受清晰度的D1视频一般需要5Mbps以上码率。

　　H.264压缩算法包含了众多先进的压缩技术，例如：1/4像素运动补偿、环路滤波、帧内空域预测、上下文自适应变长编码、上下文自适应算术编码、多种变换类型等。同时由于压缩比大大提高，数据量能够减少一半甚至更多，将目标细节从视频图像中分离出来，同时对目标细节进行分类、统计、关联、判断为实现以视频分析、目标探测为主的行业细分应用市场的发展提供了很好的技术基础。

　　3.数字高清的行业细分应用还不成熟，成熟的产品和投入的力量都还很匮乏

　　目前的企业服务领域和公共安全服务领域，在面对越来越庞大的视频源信息面前，仅仅依靠传统目测的方式已经不能满足监控服务的要求。

　　随着芯片技术的发展，数字信号处理方式(DSP)可以提供的功能也越来越强大，通过平台设定：进入、离开、聚集密度、快速移动、物品拿取、温度感应、跨越、特征识别等目标监控细节成为可能。针对这些特征，也诞生了一些基于数字高清的行业细分应用。但是我们也看到，关于这方面的成熟产品和应用开发力量都还很薄弱，在这些细分应用领域，视频分析即是一个重要的发展方向也在目前具备了良好的技术基础，但这方面的实际发展情况又如何呢?就这个问题，记者以视频分析为例，选取海康和大华做一个简单的统计：

　　从以上表格可以看到，上述产品的服务对象以服务于企业和特殊行业的应用开发居多。目前，即便是海康在视频分析这个重要的行业细分市场所投入的团队也没有超过10人。这一方面反映了企业对这一块市场的重视程度不够，也从另一个侧面反映出作为重要的行业细分应用的视频分析在海康的销售体系内，基本还是作为平台系统内一个服务组件在销售。目前相对较高的使用成本、开发力量的薄弱也是困扰各类数字高清细分应用市场民用化的两个因素。

　　4.数字高清细分应用市场在前端设备制造上的路线之争

　　CCD与CMOS对于高清监控摄像机来说都是最核心的部件，在高清摄像机内部集成了图像采集、图像编码、图像传输等模块。

　　目前就前端设备的图像解析，采用强大的DSP是一个有效的解决手段。关于这一点，其实国内的路线还是和国外一些公司所崇尚的FPGA(可编程电路方法)不同，后者更依赖于将视频的分析和运算放在监控系统的前端，也就是靠摄像机来解决。这样的一个好处就是大大减轻了后端运算和传输的压力。

　　随着智能手机、平板电脑的发展，移动监控也越来越得到重视。但是，现在网络视频传输格式，就清晰度而言还远远落后于显示屏的高分辨率的发展速度。为了解决这一问题，H.265已应运而生。

　　H.265旨在通过有限带宽传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。H.265标准也同时支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频。可以说，H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步。

　　不同的策略决定了前端设备的设计、制造的技术路线，对于行业细分应用来说，DSP更依赖于后端软件分析。这对于十几路的视频图像是可以接受的，而现在大的视频监控平台动辄几百路甚至是上万路，如果继续采用依靠后端的方式显然不现实。FPGA(可编程电路方法)的方式或许为这个问题的解决开辟了一个新的思路，就网络监控产品发展而言，以MOBOTIX为主的一些产品都在这方面取得了丰富的经验和成功。基于专用的ASIC(集成电路)和FPGA(可编程电路方法)，将是未来解决以图像作为数据分析和数据挖掘信息源的行业细分应用成长和获得更高效率的基本路线。