漫谈：高清视频监控技术现状及发展趋势
- 来源：中国安防展览网 作者：欣荣泉视频监控
- 2013/5/13 11:40:332940
在编码芯片上，一般有DSP、ASIC等可供选择。DSP方案，如达芬奇数字媒体处理器TMS320DM6467，是基于DSP的SOC（片上系统），集成了300MHz的ARM内核和600MHz的DSP内核，并采用高清视频协处理器，在执行H．264HP@L4（1080p30fps、1080i60fps、720p60fps）的同步多格式高清编码、解码与转码方面，表现出色。还有一款高清入门级的TI芯片DM355，它内置了编解码算法实现，能够以720p格式与每秒30帧的速度提供高清MPEG4SP编解码能力，是快速开发入门级高清编码产品的不错选择。ASIC方案，如海思3511的处理器，一款基于ARM9处理器内核以及视频硬件加速引擎的高性能通信媒体处理器，具有高集成、可编程、支持H.264和MJPEG（MotionJPEG是一种视频压缩格式，其中每一帧图像都分别使用JPEG编码）等多协议的优点，可广泛应用于实时视频通信、数字图像监控、网络摄像机等领域。
5、高清传输技术
监控系统传输技术主要有视频基带传输、光纤传输、网络传输、微波传输、双绞线平衡传输和宽频共缆传输六种传输方式。每种传输技术都有其自身特点，有各自的应用层面，对于一个复杂的监控系统往往根据不同的传输距离，不同的监控要求，采用不同的传输方式。面对高清应用的超大数据量，以及实时性的要求，采用光纤传输是解决长距离视频监控高速传输系统的佳解决方式，通过把视频及控制信号转换为光信号在光纤中传输。光纤传输具有衰减小、频带宽、不受电磁波干扰、重量轻、保密性好等一系列优点，广泛应用于国家及省市级的主干通信网络、有线电视网络及高速宽带计算机网络。而在视频监控系统中，光纤传输也已成为长距离音视频及控制信号传输的方式。但光纤传输需专门的技术人员负责光纤熔接及设备维护方面的工作，另外对于近距离监控信号传输不够经济。
举例来说，高清意味着需要更高带宽。一般认为，H.264编码D1（720×576）画质的码流为2M左右，那么以1080P计算，画面尺寸约是D1的5倍，简单计算，码流也是5倍。因此，H.264编码的一个1080P高清画面所用带宽约为10M，与D1画质的MPEG2相当。由此可以看出，对于“高清”，网络传输并没有特别的要求。不过有一点必须指出，目前的互联网是不能够承载高清画质的，必须是专网甚至光纤。相比模拟传输，数字网络传输高清视频具有得天独厚的优势。
当然，由于高清占用了更高的网络带宽，在组建高清系统特别是大路数高清系统时对于网络带宽的使用还是应该精打细算。例如，如果使用100M以太网，实际上同时只能承载5路左右的高清图像（考虑到以太网的碰撞侦听特性）。如果同一视频源有多个用户访问，占用的带宽会更大。因此对于系统设计、组播、转发等技术的使用就显得尤为重要。
6、高清显示技术
后端的显示设备一般分为CRT、LCD、PDP三种。受高清电视技术发展的影响，监控显示设备的高清化速度非常快。
CRT器件以其亮度高、反差大、色彩还原好、图像细腻等优势，一直保持着高指标、高质量的水平，是三种器件中观看效果好的。但由于受到自身重量、体积等因素影响，CRT监视器一般用于技术监看，适用于对图像总体质量的终把握。而LCD、PDP器件由于采用逐点显示方式，没有回扫线，具有图像细腻、无闪烁现象，不易造成视觉疲劳的优势。其中，LCD监视器以轻薄、省电为特色，PDP以高亮度、大尺寸闻名。
但三种显示器件也都存在各自的缺点。CRT主要的问题是体积庞大、耗电高、容易磁化。PDP的主要问题是小尺寸屏幕加工困难、屏幕发热、有烧蚀。LCD的主要问题是亮度不高、有延时。
高清效果必须使用大尺寸显示器才能表现出来。真正达到1920×1080分辨率的监视器，LCD小尺寸至少20英寸，PDP小50英寸，CRT至少20英寸以上。
在轨道交通、平安城市等大型图像联网指挥中心，大都使用了拼接大屏。目前拼接屏中DLP成熟，但LCD的拼接系统也在逐渐抢占市场。LCD拼接系统目前有个2cm左右缝技术没有解决，因此在使用有些受限。单从清晰角度来说，LCD完全可以满足1080p的使用要求。
现在一些新的显示技术带来了产品的不断升级，如索尼OLED高清屏仅0.3mm厚，日本NICT推出裸眼可视3D显示产品，还有适用于柔性显示的EPD等技术将逐渐把各种显示技术应用到产品，适应于工作、生活的各方面。这些产品无一不把高清放在重要的位置，未来的高清显示产品将会拥有更加地多种多样、多姿多彩的市场，也必将渗透到监控领域之中。
同时，高清接口也有了DVI或HDMI等数字多媒体接口。
DVI信号的传输完全采用了数字格式，保证了视频源到显示终端的传输过程中资料的完整性，可以得到更快捷的传输速度以及更清晰的影像。所以，具备DVI接口的显示终端都是数字显示终端。DVI接口有三种，分别是DVI-Digital（DVI-D）、DVI-Analog（DVI-A）和DVI-Integrated（DVI-I）。其不同之处在于DVI-D只支持数字显示的设备；而DVI-A类似于VGA接口，采用模拟信号传输；而DVI-I则是同时支持数字显示和模拟显示，并且可以兼容使用DVI-D的设备。
HDMI避免了DVI有着接口面积过大、不能传输音频等缺点，HDMI其高传输速度虽然小于DVI（DVI可达8Gbps，HDMI为5Gbps，高画质的HDTV信号传输需要2Gbps），但还支持八声道96kHz或单声道的192kHz的数码音频传输（支持DolbyDigital/DTS格式），无需单独使用音频连接线。同时其连接线的长度也可以达到20多米（DVI线在8米以上就会影响画质）。HDMI接口为19针，在针脚上和DVI兼容，只是采用了不同的封装，可以通过转换器兼容DVI接口。与DVI接口相比，HDMI不仅拥有更高带宽和更高分辨力等特性，还能集视频传输和音频传输于一身，大大简化了线缆连接设置。HDMI还能够向下兼容DVI，只要增加一个转接器，就能够实现两者的互连。因此，HDMI已于2007年取代了DVI在数字视频接口的统治地位。
7、高清的发展方向和前景
首先，来看超高清技术的发展。日本在上世纪90年代就已研究出画面分辨率为7680x4320像素的超高清晰视频系统UHDV了，画质好得令人难以置信。因其扫描行可达4000以上，故新系统被命名为4000（4K行）扫描线超高清晰度视频系统。超高清是在高清基础上的发展，其清晰度比目前市场上先进的高清电视还要高出16倍。当然，新一代超高清主要还是为大屏幕电视或电视墙设计，因为在常规尺寸的电视上，肉眼无法分辨超高清电视技术带来的画面质量的改善。在安防监控领域，采用JPEG2000编码技术的1600万像素IPC已经问世，可达到4872×3248的超高分辨率。
其次，是激光显示技术的发展。显示技术在历经黑白、彩色和数字高清显示时代后，将迎来大色域显示时代。三枪CRT使显示产品由黑白显示走向彩色显示，较好地再现了客观世界。随着数字技术的发展，高解析度视频图像的压缩、传输以及解码技术在图像领域的广泛应用，视频信号也由模拟信号转变为数字信号，从而解决了高分辨率画面的传输带宽和画面稳定问题。然而，由于显示发光光源的制约，前三代显示技术仅能再现人眼所能识别的色彩空间的30%，致使70%的色彩无法通过显示让人们来感知，因此颜色的真实再现是下一代显示的关键。激光显示技术是以红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色激光为光源的显示技术，其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点，使显示图像具有更大的色域表现空间，可以真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。激光显示色域覆盖率可达90％，色彩饱和度为传统显示的100倍以上，同时完全继承数字高清时代的高分辨率、数字信号等特征，实现人类有史以来的色彩还原。我国激光显示技术研究是国家863计划项目，目前技术上与世界同步。预计在2010年以后，激光显示大屏即将面世。
再次，高清技术的发展将推动图像识别和智能分析技术的发展和应用，叫好不叫座的图像识别和智能分析技术一直未能得到业界普遍期待的大规模应用。主要原因是识别的度离用户的期待还有不小的差距，而图像的分辨率则是影响识别度的主要因素，高清监控技术的发挥和大规模市场应用将会为图像识别和智能分析技术的推广应用带来的机遇。如人脸识别技术的应用，目前主要应用于经特别设计的出入口通道等场合，每次也只能识别一张人脸，高清监控技术的应用将大大提高识别效率，拓展应用场合，如城市治安监控、银行营业厅监控、车站广场监控中的应用。
此外，要注意的是，安防监控画面与电视电影画面的要求有着很大的差别。比如，在画面内容方面，电视讲究好看，色彩丰富，场景壮观；而监控则要求画面真实，关注的对象细致可察，并不讲究好看不好看。16:9的画面比例是国内外高清电视标准相同的指标，符合黄金分割，也符合人眼观赏的舒适感。但是，安防监控要的是对场景、目标的关注，对行为细节的体现，16:9是否真的符合监控场景需求还值得商榷。目前国内安防行业没有对高清监控的标准定义，许多厂家都在宣传自己的产品“高清”。对于电视而言，如果分辨率能达到1080p，就可以算是高清，但这一标准却未必完全适用于安防。高清是监控发展的必然趋势，但将来会有什么样的标准，或者说大家公认的高清会是什么概念，目前还没有定论。且让我们拭目以待，相信在未来三年，我们就能找到答案。
8、结束语
随着不断提高的监控技术的发展，高清作为监控技术发展的主要方向之一，结合网络技术带来新的变革，在不断满足市场竞争需求的同时，趋向于一种理性的思考，高清监控正是以一种高姿态、高要求进入我们的世界。在不断发展的监控技术领域，高清监控也将是一颗璀璨的明星，它的光芒在重新审视着我们周围的世界。