cookieOptions = {...}; ‧ 高清影像監控技術應用現狀 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網
2014年6月30日 星期一

來源:慧聰安防網

當前的世界並不太平,相對於國際衝突的危險,國內案件與治安犯罪形勢並不樂觀。特別是在城市公共場所的安防問題不時發生,這需要提高安防監控設備性能,以達到有效預防、預警、遏制突發性安全暴力事件的發生。因此高清影像監控技術在安防市場中受到客戶的歡迎。

高清影像監控技術相對於普通清晰度的影像監控,有怎麼樣的區別?如何分辨高清,以及瞭解不同高清影像監控技術之間的區別?本文就在於説明高清影像監控技術的使用者瞭解該技術的應用現狀。
  
高清:1080P是最低標準?!
在瞭解高清影像監控技術之前,首先需要釐清的就是高清概念。在今天無論是安防行業的影像監控領域還是電視、電影等多媒體應用領域之中,“高清”是商家的重點推介性能,也是消費者衡量產品性能的重要指標。也正因為高清是一個熱門詞彙,是吸引消費者注重的重要關鍵字,高清常常淪為促銷的“概念”,而與原初基本的定義出發生了脫節。
高清電視剛出現的時候,日、歐、美三方有三套高清技術方案相互競爭,其中日、歐都採用類比高清,而美國通用公司的全數字高清方案——DigiCipher綜合性能上超過前兩者,而成為高清的主流標準技術。因此在今天使用的絕大多數高清技術方案都是數位技術。對高清進行定義最初源於廣播電視行業,被稱為“HDTV”。

在上個世紀90年代由美國電影電視工程師協會(SMPTE)確定的高清晰度電視標準格式,包括1080i720P1080P三種標準格式。因此在1080i720P1080P這三種標準格式中,720p曾被多家美國電視台定義為高清電視(HDTV)。不過這只是在國際電信聯盟無線電通信組(ITU-R)沒有為高清定義之前的情況。
  
根據國際電信聯盟無線電通信組(ITU-R)給出的定義:“高清晰度電視應是一個透明系統,一個正常視力的觀眾在距該系統顯示幕高度的三倍距離上,所看到的圖像品質應具有觀看原始景物或表演時所得到的印象”。

為達到這種觀看效果,通過大量的實驗比對,人們得出趨於一致的結論:HDTV電視螢幕上顯示圖像的原始像素數,應不低於200萬像素。這也是ITU-R規定的高清晰度電視的基本要求,即圖像解析度應達到1920×1080像素。須注意,用像素數表示的清晰度與用電視線表示的清晰度,在顯示效果上有近似正比的關係,但他們在概念上是不同的。
  
www.hdlandblog.com
國家廣播電影電視總局的行業標準GY/T155-2000在“高清晰度電視節目製作及交換用影像參數值”中是這樣規定的:高清晰度數字電視每秒25幀隔行掃描或24幀逐行掃描,每幀1125行,每幀有效掃描行數1080,每行有效樣點數1920,即1920×1080(1080i)

至於1080i1080P的區別,這涉及到逐行掃描與隔行掃面的區別,因為顯示技術的提升,隔行掃描信號因為倍線技術的出現已經可以轉變為逐行掃描信號,這兩者在清晰度上已經沒有太大的區別了,當然在理論上逐行掃描的1080P仍然優於1080i
  
隨著技術的進步,廣電、安防監控領域又出現了500萬、800(也稱為4K) 像素的設備,所以200萬像素的1080P可以被認為是高清的最低標準。
  
720P不是高清,可算准高清
由於沒有相應的行業標準,目前影像監控行業沿用的依舊是廣播電視行業的高清定義,即國際電聯(ITU-R)定義的高清晰度概念。但是因為美國SMPTE所定義的720P“高清”概念的干擾,達到,甚至接近720P清晰度的攝影機,或影像監控設備都被一些人稱為高清。這一方面是因為SMPTE有一定權威性,過去對高清定義的認知包含了72OP,因此1080P又被稱為全高清(FHD: Full HD)
然而從嚴格的技術定義來說,720P的清晰度並不能達到高清,當然其清晰度相對於標準清晰度(SD)要高,因此稱其為“準高清”較為準確。
  
在目前的高清影像監控領域,主要包括類比影像系統、數位視訊系統,網路影像系統三種,但它們應用的範圍差別很大,我們分別舉例說明。
  
一、HDCVI高清類比監控影像系統
主流類比影像監控系統的圖像採集解析度分別是CIF352x2884CIF704x576、其中4CIF的解析度與數位視訊顯示格式的D1720x480的圖像解析度接近。
  
在類比影像系統中值得一提的是索尼自2009年推出的960H監控系統,該方案圖像採集解析度能達到960X576,相比4CIF增加了15萬像素,提高了清晰度。這個清晰度恰恰是1080P1/4,也就是只達到高清最低標準的四分之一。
清晰度達到高清的是大華股份自主研發的模擬高清技術HDCVI方案,採用類比調製技術傳輸逐行(Progress)掃描的圖像信號,其中1920H(1920x1080)解析度的屬於高清視訊訊號。據大華技術的測試報告,HDCVI傳輸距離可達300~500米。
  
誤解一:類比是被淘汰的技術
簡單理解類比高清的優勢,也就是圖像信號保持類比信號,不經過數位類比轉換,更不存在數位信號編碼壓縮的問題了。類比信號在短距離傳輸中有良好的圖像復原及即時性表現。
  
因為影像監控領域中對傳輸即時性的要求,信號經過類比 to 數位轉換之後的數位信號進行傳輸之後,再二次還原成類比信號顯示,一般不會產生傳輸延遲。但是一次轉換後的數位信號再次打包編碼進入IP網路,信號傳輸中會丟包失真,產生明顯的延遲問題。而對於高清類比影像監控技術,其技術最大的局限在於擴展性和遠距離傳輸的問題
  
二、HD-SDI高清數位視訊監控系統
HD-SDI(High Definition serial digital interface)的意思是高清晰度數字分量序列介面,HD-SDI攝影機是採用的HD-SDI數位信號是未經壓縮的格式在影像線上傳輸,因此是一種即時無壓縮傳輸影像的高清晰度攝影機。HD-SDI系統是一種以SDI串列數位模式在同軸電纜上傳輸視訊訊號的數位高清影像監控系統。
誤解二:數字必然是高清
我們知道互聯網上的所有的信號,都是以數位形式來傳遞的,網路傳輸的必然是數位信號,但正如我們看到的網路影像並不都是高清影像,數位視訊監控系統也會有標準清晰度,甚至是低清晰度的,特別是高清信號的大資料高比例壓縮問題未能解決之前。
  
目前絕大多數的高清影像監控技術都是數位的,其中以數位信號未編碼傳輸的是HD-SDI,這是就是以HD-SDI為基本傳輸模式的一種數位高清影像監控解決方案。在其傳輸過程中不需要對資料進行打包,傳輸的是連續的、未經壓縮的碼流,因此,信號的即時性、完整性將得到更好的保證。
  
三、HDCIP高清網路影像監控系統
高清網路影像監控與當前類比影像監控、HD-SDI影像監控相比,同等性能下的工程設備成本已經接近。而且碼流壓縮技術與網路傳送速率的提升,一個高清攝影機所產生的碼流傳輸只需要200K/S的網速,也就是2M左右的頻寬。就是說網路環境對高清網路影像監控技術的限制已經不很大了。
  
誤解三:網路必然是高清
正如上文所糾正,數位視訊監控也有標清的一樣,網路影像監控也是有標清版的,在2010年以前應用比較多的也是標清網路影像監控系統。因為高清意味著在設備成本上更高之外,更要求高速傳輸與大型存放區。
  
高清網路影像監控技術的價值點
高清網路影像監控最大的優勢就是在基於IP的資料傳輸、儲存、處理三個環節上,而在圖像採集與顯示的兩個環節上,因為攝影機與顯示器都是用類比信號來復原和採集圖像的。高清網路影像監控要求高速傳輸、大型存放區、智慧處理,這也是監控技術發展的方向。
  

‘分析決策’是網路高清的價值點,高解析度的畫面大幅提升了智慧分析的品質,從而帶來內容上的深度應用,使決策效率的大幅提高。
  
高清網路影像監控技術的普及障礙
筆者對於高清網路影像監控系統在實際應用,特別是民用化中最大的擔憂。就是網路傳輸費用的問題,目前互聯網的傳送速率對於即時傳輸高清圖像仍然是一個限制。
  
“傳輸”相對於“儲存”難度會大些,當今大資料時代,儲存面臨巨大的壓力,但儲存可通過疊加式投入而提升,並且儲存的提升速度快於傳輸的提升。相對於高清網路傳輸,特別涉及到接入網提升,傳輸難度大,一旦接入網提升,幹網壓力倍增,所以傳輸技術是3-5年內技術攻關難點。
  
一個高清攝影機上網至少需要2M的頻寬,而即便是批量購買互聯網服務,每個高清攝影機每年的網費不會低於4000元。”網路服務的費用成本在大規模的安防工程中,是一筆極大的費用。
  
當然若是高清影像監控不上廣域互聯網,網費就不成為問題,只是這與網路影像監控的本義相違背。或者還可以通過一定的壓縮技術來降低碼流,但實際上高細節度的高清畫面相對應的就是高速度的傳輸。高清畫面所要求的高速傳輸有一些捷徑可走,比如智慧化壓縮,對有效資訊的甄別來提高資訊有效壓縮。但是壓縮的底線在於不失真,否則高清也就失去了意義。
  
網路影像監控的幾種形式
目前主要的網路影像監控主要有:私人網路影像監控、動態IP網路影像監控、VSaaS架構影像監控即服務。
  
上述三種模式中,如中華電信的“千里眼”實際上就是一種私人網路影像監控。因為公共部門擁有的通信資源,也就使得高清影像監控技術的應用也成為可能。但是在民用化進程中,相對於高昂的工程設備費用面前,VSaaS影像監控即服務的運營模式更可能是高清網路影像監控的一項選擇。
   
www.axis.com
在高清影像監控多元化技術選擇面前,選擇適合於自身行業特性與需求的一種技術方案才是最重要的。在安防產品不再是專業領域的行業產品的未來預期中,影像監控市場的最大客戶很可能將是普通大眾;也可能是企業用戶。在基於IP的高清網路影像監控技術獲得優勢的安防企業,如何因應市場的需求變化,建立起自己企業的優勢區隔定位,將是未來發展上必要的思考之道!

【3S Market】 這篇文章點破幾個監控應用發展上,過去許多觀念上被扭曲的問題點: 自2006年媒體即喊出IP是趨勢,類比將被終結,但歷經8個年頭,類比監控依舊是市場的最大宗;高清有著同樣的類似情形,在2008年開始被媒體所大力鼓吹,但5、6年下來,不是著力在前端的攝影機,就是用最終的顯示螢幕來帶高清,傳輸與儲存被刻意的冷落,反而造成市場發展不如預期。

                                                                                                                                                                                                                            

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