隨著安防網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來，視頻監(jiān)控發(fā)生了根本性的改變。從模擬到數(shù)字，從數(shù)字到網(wǎng)絡(luò)，從網(wǎng)絡(luò)到高清，循序漸進(jìn)的推動(dòng)著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的變革。然而，現(xiàn)實(shí)中，高清監(jiān)控真的已經(jīng)大行其道，廣為流行了嗎?其實(shí)不然。

自近幾年“高清”的概念在視頻監(jiān)控行業(yè)火熱以來，越多來越多的廠商開始推出“高清”化的產(chǎn)品。然而，透過市場(chǎng)上品類繁多的“高清產(chǎn)品”背后，我們發(fā)現(xiàn)，視頻監(jiān)控的“高清化”應(yīng)用并不很如意。有很多產(chǎn)品對(duì)“高清”的指標(biāo)理解不一，表現(xiàn)效果也是千差萬別。人們對(duì)“高清”概念理解的混亂，讓高清監(jiān)控從理想跨入現(xiàn)實(shí)增加了難度。

“高清”概念的混淆不一

目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多“高清”攝像機(jī)產(chǎn)品，許多廠商紛紛標(biāo)榜自己的攝像機(jī)的清晰度很高，可以達(dá)到百萬像素或是540線以上。乍一看，如此之多的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了高清，應(yīng)該是一件歡欣雀躍的事情，但仔細(xì)觀察，頓時(shí)讓人頭腦混沌，對(duì)“高清”到底是什么反而拿捏不準(zhǔn)。那么，何為“高清”呢?眾多攝像機(jī)廠商宣稱的“高清”和真正的視頻監(jiān)控“高清”到底是一回事嗎?帶著這樣的疑問，我們開始了此次揭秘“高清”與“偽高清”的調(diào)查。

模擬與IP攝像機(jī)的“高清”區(qū)別

市場(chǎng)上很多廠商都說“高清”，其實(shí)是把模擬攝像機(jī)的高清晰度和IP攝像機(jī)的高分辨率混淆，他們的衡量標(biāo)準(zhǔn)并不一致。據(jù)松下電器(中國(guó))有限公司系統(tǒng)解決方案營(yíng)銷公司市場(chǎng)策劃課課長(zhǎng)關(guān)口裕介紹，模擬“高清”實(shí)際上是高清晰度的簡(jiǎn)寫，目前市場(chǎng)上普遍說高清模擬攝像機(jī)指的是540線水平清晰度的產(chǎn)品。松下推出的SD5代產(chǎn)品達(dá)到650線水平清晰度，在單CCD的攝像機(jī)產(chǎn)品中，已經(jīng)達(dá)到了模擬攝像機(jī)的極限。

IP攝像機(jī)則不同，理論上來說它的清晰度上限沒有限制，而衡量IP監(jiān)控?cái)z像機(jī)清晰度的標(biāo)準(zhǔn)和廣播電視行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)一致，其中，標(biāo)清分辨率為852×480;高清分辨率為1280×720;全高清分辨率為1920×1080。IP監(jiān)控?cái)z像機(jī)清晰度的標(biāo)準(zhǔn)就像我們拍的照片，高分辨率的照片圖像放大后依然清楚，而低分辨率的照片放大后就很模糊。從表1中我們可以看到標(biāo)清、準(zhǔn)高清和高清各種形態(tài)不同分辨率所對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，對(duì)了解像素分辨率和像素?cái)?shù)有很大的幫助。

百萬像素并不等于高清

安訊士中國(guó)區(qū)大客戶銷售總監(jiān)李自明告訴記者，百萬像素就是高清，而且像素越高越好這是一個(gè)概念上的誤區(qū)。真正的高清視頻監(jiān)控或者說高清IP攝像機(jī)是具備HDTV標(biāo)識(shí)的，并且符合SMPTE(美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的IP攝像機(jī)。其中，高清IP攝像機(jī)的分辨率必須要達(dá)到1080i或者720p，并且在高分辨率下，16：9的顯示模式下可以達(dá)到全幀速。

據(jù)了解，美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì)(SMPTE)定義的兩個(gè)HDTV標(biāo)準(zhǔn)是SMPTE296M和SMPTE274M。SMPTE296M(HDTV720P)定義的分辨率為1280×720像素，16：9格式的高保真色彩，15/30Hz順序掃描頻率，即每秒25-30幀，根據(jù)具體國(guó)家而定，還支持30/60Hz掃描頻率，即每秒50/60幀。

SMPTE274M(HDTV1080)定義的分辨率是1920×1080像素，16：9格式的高保真色彩，使用25/30Hz和50/60Hz的交錯(cuò)或順序掃描頻率。符合SMPTE標(biāo)準(zhǔn)的攝像機(jī)即遵從HDTV質(zhì)量，并應(yīng)提供HDTV的所有分辨率、色彩保真度和幀速率優(yōu)點(diǎn)。所以，單純追求的高分辨率并非就能提供高品質(zhì)的高清視頻圖像。

從表2可以看出，標(biāo)準(zhǔn)的高清更適合安防監(jiān)控，所以高清化是視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)。目前，根據(jù)美國(guó)電影電視工程師協(xié)會(huì)(SMPTE)、國(guó)際電聯(lián)(ITU)和我國(guó)國(guó)家廣電的相關(guān)定義，真正的高清視頻格式目前主要有三種：720P(1280×720分辨率，16：9寬屏顯示，逐行掃描/60Hz);1080i(1920×1080分辨率，16：9寬屏顯示，隔行掃描/60Hz);1080P(1920×1080分辨率，16：9寬屏顯示，逐行掃描/60Hz)。其中，1080P是最高等級(jí)的高清視頻清晰度標(biāo)準(zhǔn)。

高清監(jiān)控需要“統(tǒng)一行動(dòng)”

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化的普及，在監(jiān)控領(lǐng)域中高清化越來越成為人們生活中不可或缺的一部分，而且趨勢(shì)非常明顯。高清監(jiān)控因網(wǎng)絡(luò)而生。沒有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的普及難以實(shí)現(xiàn)高清的圖像存儲(chǔ)和傳輸，網(wǎng)絡(luò)也賦予高清監(jiān)控系統(tǒng)鮮明的特征。

在視頻會(huì)議領(lǐng)域，自2006年LifeSize推出業(yè)內(nèi)第一款720P產(chǎn)品，到后來科達(dá)推出業(yè)內(nèi)第一款1080P產(chǎn)品，高清早已獲得應(yīng)用，并已成為目前的主力市場(chǎng)。而在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，受各種因素的影響，高清才剛剛起步，而網(wǎng)絡(luò)化的到來正在推動(dòng)這一進(jìn)程。

雖然有很多企業(yè)都在宣傳高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，但百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及其配套產(chǎn)品目前還是新興產(chǎn)品，很多用戶都不清楚高清到底是什么效果。這也難怪讓用戶在高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的應(yīng)用上存有疑慮，如：高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)會(huì)不會(huì)不穩(wěn)定、成本會(huì)不會(huì)比模擬設(shè)備高很多、帶寬投入是否要成倍增加、數(shù)據(jù)量增加存儲(chǔ)怎么解決、高清怎么顯示監(jiān)看、有什么樣的平臺(tái)來集中管理等等。

前端高清攝像機(jī)的問題

在安防監(jiān)控領(lǐng)域，高清晰度電視監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它涉及到前端攝像機(jī)能否給出如此高清的數(shù)字視頻信號(hào)，以及后端監(jiān)視器能否真正完整地顯示該高清視頻圖像的問題。

中國(guó)傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院教授楊磊認(rèn)為，目前在安防視頻監(jiān)控領(lǐng)域中使用很多所謂“百萬像素”攝像機(jī)，是經(jīng)由BNC端口輸出的仍是現(xiàn)有模擬電視掃描參數(shù)的視頻信號(hào)，并不能達(dá)到高清晰度電視規(guī)格的掃描行數(shù)和信號(hào)帶寬，所以即使經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸且還原后在高分辨率顯示器上去顯示，其原始像素?cái)?shù)也不及高清晰度電視要求的200萬像素，不能稱之為真正意義上的高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

飛越天地(北京)公司已推出了高達(dá)1600萬像素(4872×3248)的高清攝像機(jī)。據(jù)了解，該高清攝像機(jī)在同一個(gè)界面里，可以同時(shí)監(jiān)控宏觀全局和放大獨(dú)個(gè)局部，采用JPEG2000漸進(jìn)傳輸和感興趣區(qū)域傳輸，大大減少帶寬。據(jù)楊磊教授估算，在同等示分辨率的情況下，一臺(tái)這樣的高清攝像機(jī)所固定監(jiān)視的區(qū)域大致相當(dāng)于40臺(tái)普通清晰度攝像機(jī)(4CIF或D1圖像質(zhì)量)的監(jiān)視區(qū)域。也就是說，若將其監(jiān)視畫面中任意約1/40的小區(qū)域放大到滿屏顯示時(shí)，其顯示時(shí)的視在分辨率與一臺(tái)普通清晰度攝像機(jī)輸出滿屏圖像時(shí)的分辨率相當(dāng)。它不僅提供了所需要的清晰度，而且大大減少攝像機(jī)的使用量。

傳輸、顯示、存儲(chǔ)是否高清

視頻監(jiān)控高清化，還需要考慮系統(tǒng)的傳輸、記錄及顯示部分。因?yàn)橹挥姓麄€(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都是“高清”的，才能徹底打通系統(tǒng)瓶頸，人們最終才能在監(jiān)視器上看到高清晰的圖像。

如果將D1分辨率的畫面與最新超高清畫面均以同樣大小的屏幕面積來顯示，那么后者顯示的畫面將會(huì)是多么的細(xì)膩。如此說來，當(dāng)將高清晰度電視技術(shù)引入到安防視頻監(jiān)控領(lǐng)域時(shí)，那么在較大的監(jiān)視范圍內(nèi)，不僅能看清整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的所有人物，甚至連人物的面部特征等細(xì)節(jié)也可以清晰地顯示了。

人們通常都不認(rèn)為普通ADSL的上行帶寬可以讓高清視頻發(fā)揮得淋漓盡致。但隨著3G、Wi-Fi、專網(wǎng)等無線、有線寬帶技術(shù)的成熟和應(yīng)用使大流量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送更加方便。而另一方面，IP攝像機(jī)廠商也在努力提升壓縮率以降低碼流。比如采用標(biāo)準(zhǔn)H.264MainProfile壓縮算法的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在相同碼率下具有比MPEG-4倍增的畫質(zhì)，在同樣的畫面質(zhì)量下，碼率僅為MPEG-4的1/2，也就是說720P實(shí)時(shí)視頻僅需2Mbps，1080P全實(shí)時(shí)視頻僅需4Mbsp即可達(dá)到高清晰度廣播級(jí)的圖像畫質(zhì)。當(dāng)然，低碼流下能保證全實(shí)時(shí)的高清圖像畫質(zhì)是M-JPEG和MPEG-4壓縮方式無法比擬的。

在平安城市、金融聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控等項(xiàng)目中通常采用自建光纖網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)1000M帶寬網(wǎng)絡(luò)。這種千兆帶寬資源，在前端安裝100路1080P百萬像素全實(shí)時(shí)高清攝像機(jī)(即使按每路占用資源4Mbps計(jì)算)，占用總帶寬資源不到50%;如果是采用720P傳輸，帶寬還可以減少一半，所以千兆網(wǎng)是完全可以有效支持的。

高清只有在包含了前端、平臺(tái)、存儲(chǔ)、瀏覽、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)才有意義，因此擁有高清整體解決方案才是真正的高清提供商，而不僅僅是提供單純的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還未形成

由Sony、AXIS、Bosch發(fā)起的ONVIF的目的就是推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性，目前已有66個(gè)參與成員。ONVIF規(guī)范描述了網(wǎng)絡(luò)視頻模型、接口、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)交換方式，為網(wǎng)絡(luò)視頻發(fā)送設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)視頻客戶端的通訊定義了標(biāo)準(zhǔn)流程，通過使用這些接口，使得使用不同廠商的視頻發(fā)送設(shè)備來組建一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)成為可能。

索尼(中國(guó))有限公司視頻安防市場(chǎng)部產(chǎn)品經(jīng)理秦杰認(rèn)為，由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，多級(jí)系統(tǒng)、多站點(diǎn)、多區(qū)域非常普遍，同時(shí)同一系統(tǒng)里經(jīng)常不同廠商的產(chǎn)品共存、新老產(chǎn)品共存，因此網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化變得越來越重要。標(biāo)準(zhǔn)化的目的是使得不同廠商的產(chǎn)品能互聯(lián)互通，這樣客戶才能真正享受到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控帶來的靈活高效。

而HDcctv聯(lián)盟提出了一個(gè)高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)支持高清電視(HDTV)信號(hào)數(shù)字流無需打包就能進(jìn)行傳播。據(jù)HDcctv聯(lián)盟執(zhí)行主席透露，該標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)版本已經(jīng)提供給聯(lián)盟成員，以促進(jìn)不同廠商的高清電視攝像機(jī)、數(shù)字視頻錄像機(jī)和監(jiān)視器之間的互操作性。新一代用于視頻監(jiān)控的HDTV設(shè)備使用的是廣播級(jí)質(zhì)量的高清晰數(shù)字視頻，是由老式模擬系統(tǒng)改進(jìn)而來。

CMOS技術(shù)的提升加速實(shí)現(xiàn)“高清”

感光器件是攝像機(jī)最為核心的部件。新的圖像傳感器技術(shù)，特別是CMOS圖像傳感器技術(shù)的不斷提升，使攝像機(jī)的低照度性能大大提高。當(dāng)前高清視頻傳感器以CMOS為主，CMOS傳感器直接輸出數(shù)字化的視頻信號(hào)。

在模擬攝像機(jī)以及標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，最為廣泛使用的是CCD。CCD的特點(diǎn)是靈敏度高，但響應(yīng)速度較低，不適用于高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)采用的高分辨率逐行掃描方式，因此高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)普遍采用CMOS敏感元件。

據(jù)安訊士中國(guó)區(qū)大客戶銷售總監(jiān)李自明介紹，圖像處理芯片能力的不斷提升，會(huì)在噪點(diǎn)消除、寬動(dòng)態(tài)、高分辨率圖像獲取和處理、高清電視視頻、視頻存儲(chǔ)、智能視頻、視頻流自適應(yīng)能力等各個(gè)方面給IP攝像機(jī)的發(fā)展帶來新的促進(jìn)。索尼(中國(guó))有限公司視頻安防市場(chǎng)部產(chǎn)品經(jīng)理秦杰認(rèn)為，對(duì)于相同尺寸的敏感元件，像素越高，意味著每個(gè)像素的進(jìn)光量越少，因此目前高清監(jiān)控攝像機(jī)的突出問題是清晰度提高，靈敏度降低。

TI與美光科技有限公司旗下的Aptina成像部門進(jìn)行合作，共同開發(fā)高清晰度IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)。這種參考設(shè)計(jì)結(jié)合了TI的DaVinci數(shù)字媒體處理器與Aptina的500萬像素高清晰度成像傳感器，能夠獲得高清晰度IP攝像機(jī)解決方案，用到的電子器件成本“不到40美元”。

上海富瀚微電子正式發(fā)布H.264高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和視頻服務(wù)器解決方案，推出的高清視頻會(huì)議攝像機(jī)支持1920x1080每秒25幀的實(shí)時(shí)編碼，采用270萬有效像素的高品質(zhì)CMOS傳感器，碼率2M～8Mbps范圍內(nèi)可調(diào);高清槍式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用高性能H.264視頻編碼ASIC芯片，支持1920x1080每秒25幀的實(shí)時(shí)編碼;1/2.5′CMOS傳感器。

CMOS傳感器在攝像機(jī)中通過DSP或ASIC對(duì)此數(shù)字高清視頻信號(hào)直接進(jìn)行壓縮編碼，然后以網(wǎng)絡(luò)化方式傳輸，要比攝像機(jī)直接輸出高清信號(hào)來得經(jīng)濟(jì)。目前致力于CMOS研究的廠商已經(jīng)研發(fā)出720P與1080P專用的CMOS器件，其靈敏度性能已經(jīng)與CCD接近。

請(qǐng)以平常心看待“高清”

不同的行業(yè)、不同的場(chǎng)合對(duì)圖像清晰度的要求不同，所以在具體的應(yīng)用中，要充分考慮到需求，針對(duì)性的做出視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)。并不是所有的監(jiān)控系統(tǒng)都需要高清，在很多項(xiàng)目中還是需要模擬的監(jiān)控，比如小區(qū)監(jiān)控、便利店等對(duì)監(jiān)控要求不高的場(chǎng)所。

四川艾普視達(dá)數(shù)碼科技有限公司范清華則認(rèn)為，目前，城市治安監(jiān)控、交通、機(jī)場(chǎng)、金融等行業(yè)的用戶，對(duì)高清視頻圖像有著迫切的需求，而建設(shè)投資成本用戶是有心理準(zhǔn)備的，用戶擔(dān)心的不是資金問題，而是廠商提供的高清系統(tǒng)能否達(dá)到用戶的期望要求。

目前，數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，它的價(jià)格一直居高不下，普遍高于千元。雖說價(jià)格比較昂貴，但隨著CMOS傳感器技術(shù)的普及及不斷提升，相信高清攝像機(jī)的價(jià)格也將逐漸平民化。對(duì)于一些需要高清效果，但又資金緊張的項(xiàng)目，也將隨著高清價(jià)格的不斷下探而實(shí)現(xiàn)。所以在對(duì)待高清的問題上，不要盲目追捧，也不要一味打壓。技術(shù)的革新，市場(chǎng)的進(jìn)步，都會(huì)經(jīng)過陣痛方能見到喜悅。

我們希望，在不久的將來，視頻監(jiān)控高清化在理想與現(xiàn)實(shí)之間，沒有落差，只有驚喜。