自CCD發(fā)明以來(lái)，以CCD為代表的圖像傳感器技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展、完善，形成了多種體系架構(gòu)，適用于不同領(lǐng)域。人們對(duì)于圖像分辨率的持續(xù)追求成為圖像傳感器技術(shù)不斷革新的動(dòng)力之一。這一點(diǎn)在消費(fèi)類(lèi)視頻應(yīng)用領(lǐng)域體現(xiàn)得尤為突出，兩三年前購(gòu)買(mǎi)的數(shù)碼相機(jī)，在今天看來(lái)顯得笨重且清晰度不夠。動(dòng)輒千萬(wàn)像素的圖片，使得我們的家用電腦在處理時(shí)常常力不從心。
然而在安保視頻監(jiān)控領(lǐng)域，以CIF、4CIF為主力的分辨率規(guī)格持續(xù)使用至今，圖像清晰度仍然頑固地堅(jiān)守在200~400TVL水平。難道是眾多的視頻監(jiān)控產(chǎn)品廠商沒(méi)有意識(shí)到消費(fèi)領(lǐng)域的高清潮流嗎？實(shí)際上，很多著名的監(jiān)控產(chǎn)品廠家同時(shí)也是消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的巨擘，憑借他們的技術(shù)實(shí)力在這兩個(gè)領(lǐng)域中進(jìn)行技術(shù)的相互轉(zhuǎn)換是非常容易的。究其原因，主要還是成本的問(wèn)題。傳感器本身的成本、傳輸成本、存儲(chǔ)成本等等，都成為制約視頻監(jiān)控清晰度的因素。要解決這些問(wèn)題，單靠安防行業(yè)本身是不夠的，需要全行業(yè)的共同提高。
什么是高清？
說(shuō)起高清概念，目前安防行業(yè)對(duì)它的定義還不是很統(tǒng)一。有時(shí)“高清”被作為相對(duì)概念提出，例如數(shù)字化視頻監(jiān)控技術(shù)的早期階段，CIF分辨率被稱為“標(biāo)清”，4CIF則被稱為“高清”，這幾乎是模數(shù)混合系統(tǒng)所能提供的最高分辨率了。當(dāng)監(jiān)控分辨率提升到100萬(wàn)像素以上級(jí)別時(shí)，再使用這種相對(duì)的“高清”概念就不合時(shí)宜了。因此業(yè)界有必要進(jìn)行一些約定，例如百萬(wàn)像素以上級(jí)別方能稱為“高清”，如720P以上的分辨率規(guī)格可以提供700TVL以上的圖像分辨力。百萬(wàn)像素以下級(jí)別的，都只能稱為“標(biāo)清”。這樣的約定參考了數(shù)字電視中對(duì)高清的定義。另外在國(guó)際電聯(lián)的ITU-RBT.1201建議中還規(guī)定了“超高清”（HRI）的若干定義，其中HRI的入門(mén)級(jí)清晰度為1920×1080，相當(dāng)于200萬(wàn)像素級(jí)別。
近年來(lái)，圖像傳感器的制造技術(shù)日趨成熟，尤其是大尺寸、高密度的傳感器制造技術(shù)逐漸在成本和性能上取得平衡。在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面，以光傳輸系統(tǒng)為代表的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)應(yīng)用日益普及，跨越較大地理范圍的超高速骨干網(wǎng)絡(luò)和局部地區(qū)的高速網(wǎng)絡(luò)已成為常態(tài)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大碼流的高清圖像實(shí)時(shí)傳輸已經(jīng)成為可能，而且資費(fèi)還有不斷下調(diào)的空間。在存儲(chǔ)方面，硬盤(pán)的單位容量存儲(chǔ)成本正在以驚人的速度下降，例如2005年至今，普通硬盤(pán)的單位存儲(chǔ)成本由4年前的10元/GB左右下降到目前的0.8元/GB左右。在這樣的大環(huán)境下，以高清晰度、相對(duì)較高的碼率以及相對(duì)較大的錄像容量為特征的高清監(jiān)控應(yīng)用，具備了應(yīng)用基礎(chǔ)，與普通用戶的距離也越來(lái)越近。
近兩年來(lái)，以IP攝像機(jī)為主要產(chǎn)品形態(tài)的高清監(jiān)控產(chǎn)品正如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。用一位用戶的話來(lái)說(shuō)，那就是“一夜之間，鋪天蓋地”。而且不單只高清采集設(shè)備，就連用于高清接入和管理的NVR、H-DVR、存儲(chǔ)等等配套設(shè)備也已經(jīng)出現(xiàn)且不斷成熟。目前的狀態(tài)對(duì)于推動(dòng)高清監(jiān)控應(yīng)用而言，已經(jīng)是萬(wàn)事俱備。但現(xiàn)在還缺一樣?xùn)|西，那就是需求。
我們是否需要高清？
我們是否需要高清？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，不同的人會(huì)給出不同的答案，就好像在討論是吃橙子好還是喝橙汁好一樣。中國(guó)的安防市場(chǎng)，需求永遠(yuǎn)是多種多樣的，很難找到一種單一的共同需求。對(duì)于高清的需求也是如此，我們無(wú)法肯定所有人都需要高清。但我們注意到部分行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)或正在出現(xiàn)對(duì)高清視頻的需求，對(duì)此廠家必須提前準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)之策。
例如金融行業(yè)，該行業(yè)是最早使用CCTV的行業(yè)之一，自2000年進(jìn)行數(shù)字化視頻監(jiān)控改造，10萬(wàn)像素級(jí)別的CIF分辨率就一直是主流分辨率。該分辨率所能提供的圖像清晰度與原來(lái)的CCTV系統(tǒng)基本持平。可以說(shuō)，金融行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)從模擬升級(jí)到數(shù)字，清晰度卻沒(méi)有跟著升級(jí)。作為一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，針對(duì)金融行業(yè)的犯罪活動(dòng)從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)，而且具有快速、突發(fā)、隱蔽的特點(diǎn)。如何能夠在關(guān)鍵位置和關(guān)鍵時(shí)段快速、準(zhǔn)確捕獲現(xiàn)場(chǎng)的細(xì)節(jié)成為銀行保衛(wèi)部門(mén)的一個(gè)重要課題。而高清視頻就是最直接的解決手段。近年來(lái)有部分銀行已經(jīng)開(kāi)始探討在監(jiān)控系統(tǒng)中采用IP監(jiān)控方案的可行性，進(jìn)而為過(guò)渡到高清監(jiān)控鋪平了道路。
又例如公共安全行業(yè)，主要的監(jiān)控場(chǎng)景包括道路治安、公共場(chǎng)所、交通卡口等。其中卡口系統(tǒng)是時(shí)下較為熱門(mén)的高清應(yīng)用。與普通高清監(jiān)控不同，電子卡口系統(tǒng)重點(diǎn)在高清抓拍，使用的抓拍攝像機(jī)在技術(shù)上與普通的高清IP攝像機(jī)沒(méi)有較大的區(qū)別。除此以外，在人員密度、車(chē)流密度較大的公共場(chǎng)所監(jiān)控應(yīng)用，現(xiàn)階段采用的是4CIF標(biāo)清分辨率。使用該分辨率在記錄事件發(fā)生經(jīng)過(guò)上，信息量基本足夠，但在分辨嫌疑人面部細(xì)節(jié)特征上，還有不足。作為補(bǔ)救，可采用高速球型攝像機(jī)來(lái)對(duì)局部畫(huà)面進(jìn)行放大（鏡頭拉近），但缺點(diǎn)是需要有專(zhuān)人操作。另外，為了提高系統(tǒng)的智能化程度和降低人工干預(yù)強(qiáng)度，系統(tǒng)中可能考慮適度增加一些視頻智能分析技術(shù)，基于視頻進(jìn)行智能預(yù)警、統(tǒng)計(jì)和分析。而智能分析系統(tǒng)的精確度與畫(huà)面質(zhì)量、清晰度等因素息息相關(guān)，提高視頻畫(huà)面的分辨率，是最為簡(jiǎn)單和有效的方法。
由上述的分析可以看到，現(xiàn)在的高清監(jiān)控應(yīng)用雖然還沒(méi)有大面積鋪開(kāi)，但一些主要行業(yè)的需求已經(jīng)浮現(xiàn)。除此以外，在交通、文博、文體娛樂(lè)、風(fēng)景名勝、水文地質(zhì)、遠(yuǎn)程展示等等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，高清應(yīng)用的需求也是非常廣闊的。因此現(xiàn)階段廠商的主要任務(wù)除了繼續(xù)改善產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、品質(zhì)、功能等方面外，更重要的任務(wù)在于充分理解用戶的需求，并在此基礎(chǔ)上提供滿足用戶需求的解決方案體系，而不是單一產(chǎn)品。通過(guò)解決方案的合理設(shè)計(jì)，充分挖掘高清監(jiān)控的應(yīng)用價(jià)值，真正讓用戶體會(huì)到物有所值。
高清監(jiān)控的核心設(shè)備——IP攝像機(jī)
作為高清監(jiān)控的核心設(shè)備，高清IP攝像機(jī)屬于IP攝像機(jī)中的一種特殊門(mén)類(lèi)。目前市場(chǎng)上存在著形形色色的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，其基本的產(chǎn)品形態(tài)大致類(lèi)似。在對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分、對(duì)比和選擇時(shí)，往往感到無(wú)所適從。實(shí)際上IP攝像機(jī)盡管功能類(lèi)似，但基礎(chǔ)架構(gòu)不同。據(jù)此我們可以把IP攝像機(jī)分為三代。
第一代IP攝像機(jī)出現(xiàn)時(shí)間較早，幾乎與DVS（視頻編碼器）同步出現(xiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它們就是模擬攝像機(jī)、編碼器和網(wǎng)絡(luò)模塊的簡(jiǎn)單捆綁。視頻采集模塊（攝像機(jī)）向編碼器模塊提供D/A轉(zhuǎn)換后的CVBS（復(fù)合模擬視頻）信號(hào)。編碼器接收到此CVBS信號(hào)后還要再進(jìn)行一次A/D轉(zhuǎn)換。第一代IP攝像機(jī)主要是解決聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題，在圖像清晰度上由于受到CVBS的制約，無(wú)法突破標(biāo)清分辨率。
第二代IP攝像機(jī)出現(xiàn)于近幾年，它省略了視頻采集模塊和編碼模塊之間的D/A和A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，而是DSP（視頻處理）到DSP（視頻編碼）之間的直接通訊，這種通訊是以數(shù)字信號(hào)（ITU656）的方式進(jìn)行的。第二代IP攝像機(jī)主要解決的是清晰度的問(wèn)題，真正意義上的高清視頻監(jiān)控就是從這一代IP攝像機(jī)開(kāi)始的，由于不存在傳統(tǒng)模擬視頻制式的限制，第二代IP攝像機(jī)的分辨率直接取決于圖像傳感器的分辨率。
第三代IP攝像機(jī)還處于醞釀期，少數(shù)掌握了IP攝像機(jī)底層軟硬件技術(shù)的廠家已經(jīng)在規(guī)劃下一代的IP攝像機(jī)。在此階段，IP攝像機(jī)內(nèi)部的視頻處理和視頻編碼技術(shù)更加緊密融合，圖像傳感器所采集的原始信息經(jīng)過(guò)一次處理即可成形，減少了中間環(huán)節(jié)，圖像質(zhì)量更加優(yōu)秀。同時(shí)利用強(qiáng)大的硬件處理性能，在前端直接實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)。所以在此階段，圖像的分辨率已經(jīng)不是唯一關(guān)注的重點(diǎn)，而是更加強(qiáng)調(diào)技術(shù)的整合（圖像處理、視音頻編碼和智能技術(shù)）以及業(yè)務(wù)的融合（管理、傳輸、控制、識(shí)別）。
從三代IP攝像機(jī)的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)，我們可以看到一條網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化的發(fā)展道路，這與視頻監(jiān)控技術(shù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展脈絡(luò)是不謀而合的。可以預(yù)見(jiàn)，第三代IP攝像機(jī)對(duì)廠家的技術(shù)能力提出了更高的要求，對(duì)IP攝像機(jī)的市場(chǎng)格局必將產(chǎn)生相應(yīng)的影響。
如果五年前談起高清監(jiān)控，可能會(huì)被認(rèn)為是一個(gè)遙不可及的目標(biāo)。但今天我們已經(jīng)在嚴(yán)肅地探討高清監(jiān)控在各行各業(yè)中的個(gè)性化應(yīng)用了。可以說(shuō)，我們正在經(jīng)歷一個(gè)承上啟下的歷史階段，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控產(chǎn)品和高清、智能的新一代產(chǎn)品并存。在這個(gè)階段，我們更要認(rèn)真地思考--我們追求高清的意義僅僅是為了視覺(jué)享受嗎？還是要通過(guò)高清實(shí)現(xiàn)更深層次的視頻監(jiān)控應(yīng)用？（文/趙玉川）
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