近几年，众多安防企业在不断的追求画面清晰度，200万、400万、800万像素的监控产品层出不穷，甚至千万像素的产品都成为了可能。4K技术的出现代表了高清视频目前的最高点，目前已经有部分厂家推出相关产品，然而，在安防行业内，高清还未普及，4K能否很好很快地与安防实现结合，4K超高清摄像机是否能被用户认可，能否延续高清推进的浪潮，能否为安防带来革新，还需要多少时间摸索？视频监控是否即将大步跨入“超高清时代”了？答案其实很简单，那就是继续往更高清的方向发展。可能有的人会怀疑更高清的必要性，但从4K被提出以来市场的反应和表现来看，4K超高清已经近在眼前。

    一、4K的起源和及优势

    4K最早是起源于电视行业。很多时候，我们视频监控行业的发展也是紧随着电子消费类市场的脚步的，例如电视机分辨率的演变经历了标清的CRT显像管电视——>720P高清背投电视——>1080P全高清平板电视？——>再到现在非常热门的4K超高清电视，而反观视频监控行业摄像机的发展，也同样经历了标清模拟摄像机——>720p高清网络摄像机——>1080p全高清网络摄像机的阶段，到现在各大厂商也相继推出了自己的4K超高清网络摄像机产品。因此，不管在哪个领域，人类对于高清的追求都是永无止境的。

    4K常见的分辨率有3840×2160和4096×2160像素2种规格。“4K”名称就来源于其水平方向的像素数，4K分辨率相当于4个1080P，8个720P。4K摄像机就是分辨率为800万像素的摄像机，其超高清的分辨率让其在未来的监控市场发展中具有非常大的优势。首先4K摄像机可以很好的纵览全局，可以在不改变摄像机数量、焦距、角度的条件下，进行全天候、全场景下的监控。其次，在同一个场景下无需架设多台摄像机，节约了投资成本。再有，4K画面的丰富细节，可以实现多个业务部门信息共享，并让可视化管理更高效、联动响应更及时、安全系统更有保障。

    对于视频监控而言，图像清晰度无疑是最关键的特性。衡量图像清晰度的标准是分辨率，单位是像素。这个值越大，图像越清晰，对于图像显示的精细度有大幅度的提升。所谓HD(高清)、FHD(全高清)，UHD(超高清)，差异也就体现在这里。三者之间的分界线就是100万像素、200万像素、800万像素。基于这样的标准，目前视频监控市场占主流的1080P都属于FHD。而1080P的高清产品，是安防监控领域很多企业正在积极发展的一个方向。4K监控产品相对于1080P的高清产品，更拥有一些独特的技术优势。

    首先，4K技术表现最明显之处在于，其显示分辨率的提升，使得画面更加精细。影响画面的精细度有两个重要关键因素，一个是画面的像素，另一个是画面的垂直分辨率。画面的像素越高，在相同尺寸的画面上的像素就越精细，晶格就越小。而因为人眼对于影像的垂直分辨率相当敏感，越高的垂直分辨率，人眼就能辨识越多的细节与层次。4K技术在监控领域里能实现的就是在提高像素的同时，又增强了画面的垂直分辨率，使得画面的细节和层次更加精准。

    其次，色彩层次与细节的增强，使得画面更接近真实生活。从标清到高清显示系统的转变，实际上主要是分辨率方面的升级，在色彩方面并没有太过明显的提升。不过进入到4K超高清的时代，画面方面的变化除了分辨率出现飞跃之外，色彩方面的变化尤其引人注目。这一部分都体现在ITU-R最新颁布的BT.2020超高清广播标准之中。

    最后，4K视频系统处理的是10位，甚至是12位编码的视频信号。现阶段高清或全高清系统通常采用的是8位的视频系统，而4K超高清则采用10位甚至12位的视频系统。因此，无论是灰阶层次过渡还是色深的层次表现，都比高清系统有较大的提升。

    二、4K的系统组成

    如果只有4K的前端摄像机，而没有后端以及中心的配套产品，对于监控来说是没有实用意义的。因此4K想要更好的发展，必然是要形成4K的完整的系统方案，推出配套的产品。

    首先，由于4K在电视行业的快速发展，4K监控系统中最早出来的就是4K的大屏，84英寸的4K面板已经上市，大尺寸显示屏成为整个4K系统的先行者。

    其次是4K的摄像机。在一些专用领域如智能交通道路监控，因为在需要较大分辨率的摄像机来监控多个车道的车辆情况，300万、600万像素的IP摄像机也不断得到应用，4K即800万像素甚至是1200万像素的IP摄像机也逐渐推出市场。

    除了前端以及显示设备，中间传输的光端机采用光纤传输，不必太担心分辨率的问题，因此原有设备便可支持4K的传输，那么就只剩下后端的解码设备和存储设备了。随着性能的提升，纵然现在的解码设备还不具备解码多路4K摄像机的能力，但集中力量解一路视频还是没问题的。另外，各大厂商已相继推出4KNVR产品，它能够接入4K分辨率的超清网络摄像机，在不进行缩放的前提下对4K图像进行预览、录像、解码回放和显示输出，这对于NVR来说也是一个新的高度。

    三、4K面临的主要问题

    针对安防行业的4K风，目前主流的高清仍然会保持1080P很长一段时间，4K监控的整体成本还是过高，编解码芯片、算法、网络传输、存储等方面仍然存在不小的瓶颈。

    谈到高清，大家首先会联想到的就是网络。而对于4K这样的超高清来说，网络传输面临的最大问题就是带宽。以目前主流的H.264压缩技术来看，能够将1路4K@25fps的图像传输保证在15Mbps以内就已经很好了。那么对于我们目前国内的网络条件来说，这样的带宽需求，显然还是太高了。

    4k技术在未来能够得到进一步推进的另一个重大技术是H.265编码，H.265是目前公认的未来4K编码技术，支持该编码意味着可以更流畅的编码/解码4K视频。但是和现在主流的H.264来对比看，H.265提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，H.264中每个宏块(marcoblock/MB)大小都是固定的16x16像素，而H.265的编码单位可以选择从最小的8x8到最大的64×64。但事实上，H.265和H.264标准在各种功能上有一些重叠，例如，H.264标准中的Hi10P部分就支持10bit色深的视频。另一个H.264的部分(Hi444PP)还可以支持4：4：4色度抽样和14bit色深。在这种情况下，H.265和H.264的区别就体现在前者可以使用更少的带宽来提供同样的功能，其代价就是设备计算能力：因此H.265编码的视频需要更多的计算能力来解码。目前行业内各个编解码芯片厂家也在逐步推出基于H.265算法的产品，但是居高不下的成本也从一定方面限制了H.265的普及。

    4K的超高清摄像机对于后端显示设备来说，也是一个不小的挑战。虽说现在市场中4K电视已经大量出现，但是在安防行业，显示设备通常使用的是液晶监视器，就目前的市场情况来看，支持4K超高清的监视器还是很少。另外一个瓶颈就是信号传输线缆，想要完美支持4K的传输，HDMI的标准必须支持2.0规范，相对与早期的1.3、1.4的HDMI标准，新的规范将传输带宽提升至18Gbps。同时由于高清视频图像只能够使用HDMI线缆进行传输，而HDMI线缆的理论传输距离是10-15米，超过这个距离，就需要中继设备的支持。综合来看，在超高清的后端显示部分，目前的投入成本还是相对较高。

    四、4K的应用场景

    在电子消费类市场，4K技术已经逐步进入了人们的生活，应用于4K超高清电视、4K的高清医疗影像展示、4K超高清的赛事(如2014年巴西世界杯足球赛的4K试播)盛况直播等等，都给人们带来了超高清的生活体验和更多智能化的应用。

    一旦4K技术屏障突破后它将改变现有的视频监控格局，虽然4K监控产品线还处于起步阶段，但是随着技术的发展和用户的体验，必将带动安防行业其他4K相关设备和产品的发展。4K将为我们呈现更多的画面细节这有助于社会治安的防范。

    平安城市的建设中采用4K的技术可以利用高清晰度的画质来提取画面中人的面部信息，从而实现对全城的人脸卡口的布防。并且在事件发生后，查询录像文件时可看清画面细节方便办案人员掌握更有利的证据。除此之外，未来的数据挖掘也将更加准确有效，清晰的画质和细节能够让图侦、画面浓缩、人脸识别、车辆信息识别。

    在医院、校园等场合除了做普通的视频监控外，4K超高清技术在医院应用还能够起到诊断、手术全程视频记录、教学观摩等作用。4K应用在银行安防会给我们超清晰的视觉效果，同时在其他方面也具有明显优势：超高清晰度可以更有力的督促柜员的操作规范是否合规，同时为日后纠纷事件提供更清晰有力度的影像资料证据。丰富的细节，不用为了看清不同区域而架设多台摄像机，同时也节约了投资成本。

    另外，4K产品还可应用于广场、大厅等监控范围广，细节内容丰富的场景，能够在足够大的监控视野下，依然保证有足够清晰的监控画面。4K摄像机由于像素是1080P摄像机的4倍，因此，更适合应用于对细节内容要求更高的场景。

    小结

    人们对高清的追求是永无止境的，4K只是顺应时代需求的必然产物。理论上讲，4K仍是视频监控高清浪潮的延续，但是4K带来的绝不仅仅只是分辨率的增加，因为要真正实现4K的超高清监控，需要一系列视音频编解码、图像处理、智能分析等技术来支撑，这也从另一方面推动了整个监控行业技术的快速变革。