用风生水起来形容现在的4K技术一点不为过，随着索尼、三星、创维、TCL、康佳等品牌厂商都纷纷推出4K电视，4K凭借卓越的图像效果，收获了大批家电消费者。在安防领域，不仅主流厂商相继推出4K相关产品，4K更在市场上形成了完整的产品链，更有将720P、1080P取而代之之势。随着监控系统不断完善，软硬件成本不断下降，近两年内，4K将在安防圈中实现普及应用。
■ 文/高琪
根据摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，揭示了信息技术进步的速度。适用在安防领域也同理可证，视频监控分辨率经历从虚拟、数字、标清、高清四个阶段，必然会朝着更高清、超高清发展，也就是近几年出现的4K，甚至以后的8K，这是视频监控朝着超清化发展的必然趋势。
4K技术发展现状
4K是指分辨率为3840*2160，长宽比为16:9，在此标准下CMOS逐行扫描可达到2160P。4K高清网络摄像机采用更高性能的全新硬件平台，搭载1200万超高清图像传感器，分辨率达到了3840×2160像素，是1080P的4倍，720P的9倍，具有色彩还原准确自然，画质干净细腻等特点。
与720P、1080P相较，4K在分辨率上占优势，能覆盖大场景拍摄，并且能看清场景中的细节，实现场景和细节的结合显示。但是，更高的分辨率需要更大的带宽来进行传输，一个4K图像相当于4个1080P、8个720P的图像，分辨率上的成倍增长必然伴随带宽的成倍增长，行业在一个1080P的图像所需带宽最小为2M-4M，而一个4K图像的传输便需要10M以上的带宽，对于大范围广角度应用如智能交通监控环境应用下，画面中的运动物体比较多，在屏幕中占用区域更大，这个时候带宽可能会突破20M，加重了传输的困难度。
一方面，目前的4K摄像机只能做到前端的高清图像的采集，对于后端的传输、解码、存储还力不能及。所以截至目前，虽然4K的优势明显，但是在实际使用中还是无法和1080P、720p一样得心应手;另一方面，4K摄像机的低照度、宽动态性能无法与1080P、720P相较。随着分辨率越大，在感光芯片的尺寸没有大幅度增加的情况下，摄像机对光线的感知能力会比较弱。因此，4K摄像机白天的效果非常好，但是夜间的低照度性能会很差，目前还不能够完全适应24小时监控，对于宽动态和低照度性能的处理不如1080P、720P那么得心应手，用户在低照度或者强逆光环境下的使用便大打折扣。此外，4K摄像机配套的镜头至少需要达到800万以上解像力，才能充分发挥出4K的效果，而目前真正能达到800万以上解像力的镜头不多而且成本较高，适合安防应用的支持变焦的机芯镜头更少。
4K技术在市场上，经过一年多的培育，已经得到用户的很多共识，甚至有不少厂家已经不满足于4K技术，向更高分辨率8K研发，或者在单个摄像机上面组成拼接多个4K镜头的产品研发。高分辨率是未来安防市场的发展趋势，目前，4K的分辨率与成像技术已经得到用户和市场的肯定，未来随着硬件性能的发展，摄像机内部的感光芯片、运算芯片、CPU等硬件在性能上得到提升，并且还将出现更高的压缩算法性能，届时，4K技术将会有更大范围的普及，预计明年或者后年，4K技术即将在行业全面普及。
4K与安防高清化的契合点
4K技术在安防行业的发展史上，从模拟、数字、高清到超高清，沿着分辨率增大的方向不断发展。但4K技术还没有大规模的普及应用，还只是在个别点上起到画龙点睛的作用，目前，4K技术主要应用于安防领域中同时兼顾到大场景和小细节的场景中，比如平安城市、高速公路、机场的飞行区、火车站的战线广场等。
虽然产品线正在形成，从前端的摄像机拓展到后端的显示器，范围广，且比原来更加丰富。但一个完整的超高清视频监控系势必还包含着码流采集之后的码流带宽、码流传输、码流管理以及码流呈现环节，因此4K超高清监控带来的机遇并不像看上去的那么美丽。主要受硬件和技术的局限，还有很大的提升空间，比如降低带宽、提高传输性能、提高编解码效率、图形图像的应用处理等方面还有很大的提升空间。
图像分辨率越来越高，促进图像高清化进程，视频监控经历了从模拟到高清到720P、1080P、2K、4K、以及未来的8K的过程，遵循的始终是图像分辨率越大，就越能为用户提供更清晰的细节以及更宽广的监控视野的角度来改变。4K技术和高清化相辅相成，二者为视频监控行业带来的就是大范围和图像细节两者之间兼顾考量。未来，视频监控行业必将沿着大分辨率应用的角度进行开发和研究。
未来的挑战和改变
对于广电行业来说，4K由来已久，而对于视频监控，4K的应用才刚刚起步，未来所面临的挑战表现在两个方面：从产业链上看，更多的是硬件性能的提升和摄像机本身功能的完善。从技术上看，对于4K前端摄像机而言，更多的是需要从提高图像质感的角度出发，把宽动态、低照度的性能，将传统的720P、1080P摄像机应用的图像处理技术(如光学防抖、物理防抖、图像优化、降低噪点、红外性能等)移植到4K摄像机上，丰富4K摄像机的适用范围;第二，从4K技术本身的应用，目前4K技术只是4K技术，未来还将更多的与智能分析集成，在4K之上做更多更精细的东西，比如超宽车道监控、平安城市全景监控、公安GIS地图指挥、提高人脸识别和车牌识别的应用效率、提高图像细节的捕捉能力进行数据规模的分析等。
4K虽然在技术上还面临不同的挑战，但这种挑战将随着行业技术的不断进步逐步解决，未来，对于4K最大的挑战在于系统搭建和用户投资上的挑战，用户在使用了4K技术之后该怎么办?是将传输系统是升级还是再建系统?存储需要增加多少支出?后端显示屏是否要更换?解码器是否需要提升?因此，随着硬件芯片的支持，未来比较有优势的图像处理技术和视频分析技术的设备商也将会往更高分辨率发展。
对于安防行业而言，能掀起安防行业的巨变的技术主要是带宽处理技术、新的图像处理技术、用户使用习惯的转变等方面。而4K的出现，不只是一个噱头，而是通过实践应用具有一定优势且不可替代的技术，虽然在特殊环境下有特定的摄像机，如全景、低照度、宽动态摄像机等，相较于这些摄像机来说，4K摄像机还算是一个比较新鲜的事物，但随着技术和性能的完善和开发，4K的使用还将会为用户带来更大的使用价值，就像高清替代模拟一样，未来，4K也将替代720P和1080P的使用需求。
(本文作者现任安讯士网络通讯有限公司市场部技术市场经理)
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