4K技术让摄像机换上“火眼金睛”

□ 文/陈乾



4K技术让摄像机换上“火眼金睛”

□ 文/陈乾

摄像机经历过的最大一次升级是网络化——从模拟摄像机到网络摄像机。将传统模拟摄像机与网络编码器结合，产生的新一代网络摄像机，它可以将视频图像通过网络传至任何一个远程客户端。基于成熟的网络技术，让大规模的监控组网变得非常简单，这是一次里程碑式的跨越。

在网络化之后，高清化成为摄像机的又一个发展趋势。视频监控以极快的速度从D1为主的标清时代进入了以720P、1080P为主的高清时代，分辨率的提升带来画质的极大改善。在此后一段时间内虽然摄像机分辨率没有再次提升，但拓展出了光学宽动态、强光抑制、星光级低照等各种创新技术，确保摄像机在各种恶劣自然光环境中能呈现出更清晰的图像效果。

因此，在摄像机与4K技术进行融合之后，在安防行业迎来了一个视频监控具备“火眼金睛”的新历程。

随着底层芯片技术的发展，高清化的进程又迈出了举足轻重的一步——4K超高清，摄像机迎来了又一次分辨率的提升。

国际电信联盟对4K超高清的定义是：水平清晰度3840，垂直清晰度2160，宽高比16：9，总约830万像素。从定义中可以看到4K的分辨率是1080P的4倍，720P的9倍，如果用4K摄像机和1080P摄像机拍摄相同视场角下的同一场景，4K摄像机会用4倍于1080P摄像机的像素点数量去还原场景，画面自然更清晰、更贴近真实。

▲图：1080P与4K画面对比

如上图所示，在1080P画面中汽车只有215*150个像素，而在4K画面中，同一辆汽车占有430*300个像素，所以4K画面中汽车的细节更加清楚——车牌、车标可清晰识别。

4K技术的融合，让摄像机更具竞争优势，我们从几种产品形态来分析。

枪机在监控应用中有着很大的占比，凭借可搭配各种镜头使用的优势，枪机可应用于室内、出入口等近距离监控，也可应用于路面、周界等中距离监控，更可以搭配云台在城市制高点、森林防火、港口等做超远距离监控。一旦从1080P升级到4K，分辨率的提升带来画面清晰度的提升，枪机就能获取更丰富的画面细节，做更好的应用体验，比如抓拍更高清的人脸效果从而提升人脸识别的准确率，在银行柜台等场景可以提供更多的细节从而还原最真实的情况等；而在中距离监控场景，可以利用4K更大监控范围的优势，有效降低布点密度。

球机靠内置转动电机和机芯可以实现全方向、大倍率的监控，所以也在实际项目中占有着很大占比。结合4K技术，球机在短焦上可以提供更高清的图像，可以兼顾大场景与小细节，如下图在变电站的应用；在长焦上可以在光学变倍基础上再做数字变倍，提升监控距离，相较于1080P基础上的数字变倍，基于4K画面的数字变倍会更加清晰，更符合监控应用。

▲图：球机短焦下大范围监控效果

鱼眼摄像机通过超短焦镜头，可以实现360°全向监控，覆盖超大的范围，所以在一些特定的场景拥有非常好的监控效果，例如场馆、广场、十字路口等。但由于鱼眼摄像机的覆盖范围相较于普通摄像机更广，所以在同等分辨率下，单像素点需要呈现更多的信息量，导致鱼眼摄像机的图像与同等分辨率下的普通摄像机相比画质更差。不过当鱼眼摄像机支持4K后，像素点数量倍增，在超广的监控视角下，画面也会保证足够的清晰度。

正是由于4K技术能给摄像机产品带来多种的应用优势体验，所以自4K进入视频监控领域以来，其发展速度可以用一路高歌猛进来形容，这在近几年的几届安防展上体现的一清二楚：2013年深圳安博会上只有个别安防厂商推出了4K网络摄像机，而且都是基于枪机形态；但到了2014年北京安防展上，4K摄像机已经遍地都是，而且产品形态覆盖了枪机、球机、半球/鱼眼等，主流厂商都把4K放在了最醒目的位置，证明了超高清时代的正式到来；而在2015年安博会上，部分厂商的4K产品再次突破到1200万分辨率，在保证清晰度的同时再次提升了覆盖范围，而且4K+H.265的产品也推出展示，使得4K视频低码流应用成为现实。

▲图：4K鱼眼，超广角下保证清晰度

正如网络化一样，摄像机的高清化也是一个必然趋势，而且随着技术更迭，更高清产品的投入使用也是大势所趋，从4K出现时的褒贬不一，到现在各厂家多种形态4K产品的推出证明了这一点。那么高清化的过程是否就止步于4K？

笔者认为现在的4K有点类似于三四年前1080P让视频监控使用者眼前一亮的阶段，高清化的“深度”会暂时止步，但“广度”会扩大，三四年前我们开拓了光学宽动态、强光抑制、星光级低照……而现在，基于4K技术，我们视频监控领域会创造出什么更具优势的特性，非常值得期待。