【安防知識網】從全球范圍來看，高清數字電視的普及已經成為一股不可逆轉的趨勢。據中國傳媒大學信息工程學院數字媒體技術系主任、教授、研究生導師楊磊介紹，早在1964年(世界上第一個彩色電視廣播開播的第10個年頭)，日本放送協(xié)會(NHK)就開始了對下一代電視的研討，并于1970年開始了高品位電視(即高清晰度電視)的研究工作，于1972年向CCIR(國際無線電咨詢委員會)提出了申報且在1974年獲批。1978年，NHK的HDTV暫行標準進一步被寫入到CCIR的801報告書中。此后，HDTV在日本得到了一定程度的推廣(截至1998年底，高清用戶已突破200萬戶)。1988年9月，NHK還用MUSE編碼方案成功地對漢城奧運會進行了高清晰度電視實況轉播。

　　時至1990年5月，美國通用儀器公司率先提出了全數字高清晰度電視的解決方案——DigiCipher，引起了全世界的廣泛關注，全數字方式的HDTV成為業(yè)界研究的重點。如今，國際上已形成了以美國ATSC、歐洲DVB和日本ISDB為代表的三足鼎立的數字電視(數字高清晰度電視)體系。去年8月，我國也公布了地面數字電視傳播標準DMB-TH。

　　屈指算來，高清晰度電視(HDTV)已有40多年的發(fā)展歷程。值得注意的是，在40多年的高清晰度電視的發(fā)展進程中，高清技術一直未能出現在安防視頻監(jiān)控領域。有關專家對此解釋，這主要緣于高清產品當時的成本極高，且對系統(tǒng)資源(頻譜資源、存儲空間)的占用非常大。然而，隨著高清圖像傳感器技術、視頻壓縮編碼技術、大容量存儲技術、計算機及寬帶網絡技術的不斷提高，以及市場基礎的不斷膨脹，高清技術引進視頻監(jiān)控成為可能。

　　高清革命具備“群眾基礎”

　　監(jiān)控系統(tǒng)從模擬向數字轉化的過程中，用戶對清晰度的要求越來越高，并逐漸積累起龐大的“群眾基礎”。

　　眾所周知，模擬監(jiān)控正在面臨被淘汰之勢，原因在于數字監(jiān)控系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)檢索困難、換帶(卡帶)不方便等問題，數字系統(tǒng)則可以自動重復記錄，而不需要太多人為干預。“但數字化系統(tǒng)所帶來的便利性，是以犧牲圖像清晰度為基礎的，到目前為止，用戶對數字化后的視頻監(jiān)控圖像的清晰度是很不滿意的，”深圳市圖敏實業(yè)有限公司服務中心總監(jiān)兼高級項目經理冉權江指出，“模擬系統(tǒng)采用的無損存儲技術，即存儲后的視頻可以實現基本完全還原，使得模擬視頻監(jiān)控可以做到350TV Line以上;而數字化后的圖像大大降低了清晰度，圖像尺寸352*288，僅220TV Line?！?/P>

　　德州儀器(TI)通用DSP業(yè)務發(fā)展經理鄭小龍也對此分析，“過去，模擬系統(tǒng)只要模擬攝像機的清晰度和模擬顯示器的分辨率有所保證即可;后來，數字化為視頻監(jiān)控帶來不少新課題。數字視頻是信號量化壓縮的結果，它不可避免地會有損耗，損耗的多少就直接體現在數字視頻畫面的清晰度上?！?/P>

　　不過，他進一步強調，數字視頻清晰度隨著數字壓縮技術發(fā)展而不斷提高?！霸缙诘臄底直O(jiān)控受技術限制，與模擬影像畫質還有較大差距，且并不全為實時。然而，數字視頻壓縮水平的提高使得畫質開始接近模擬影像?！币虼?，在現有的數字技術水平下，高清晰度監(jiān)控已經可以提上議程了。

　　而事實上，在常見的視頻監(jiān)控應用領域，畫質需求也更明確。比如，金融銀行系統(tǒng)要求盡可能分辨出錢幣的影像;企業(yè)安全生產要求做到不忽略每個細節(jié)和流程;公安調度指揮要萬無一失，特別是能夠獲取局部清晰的畫面;教育考試管理系統(tǒng)則要洞察每一個環(huán)節(jié)和角落。另一方面，在一些特殊應用場所，高清視頻監(jiān)控的需求非常迫切。例如，醫(yī)院手術的錄像與監(jiān)控，它需要高清晰度的圖像記錄，以便能夠詳細了解手術進程和手術中的每一個細微動作等，這對于手術的教學、遠程醫(yī)療指揮等有重要意義;視頻會議與監(jiān)控系統(tǒng)的融合趨勢更明顯了，視頻會議對實時高清的嚴苛要求也促使監(jiān)控系統(tǒng)更加注重畫質;交通領域，抓拍高速運動圖像等等。

　　此外，高清本身的優(yōu)勢和作用也使得其“群眾基礎”更加牢靠。它不僅給操作者帶來視覺的享受，還可以表達更準確的信息。索尼中國專業(yè)系統(tǒng)集團B2B銷售及市場開發(fā)部產品經理文軍解釋，“高清圖像具有更詳細、更全面、更真實的信息，有利于提高安防監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控效果?！逼鋬?yōu)良效果帶來的最大實用價值就在于取證。北京數碼視訊科技有限公司的姚磊分析，“當圖像質量模糊，甚至有跳幀和馬賽克的情況時，整個監(jiān)控系統(tǒng)的使用價值就大打折扣。以至于分析案件的錄像時，我們都很難辨認圖像中人物和事件的基本信息，這給案情判斷和事后取證帶來很大的困難。在此，清晰度這一指標就會顯得尤其重要?！?/P>

　　而高清晰度的一個增值應用也成為高清市場發(fā)展的強勁動力。智能視頻分析被譽為監(jiān)控史上的一個轉折點，而智能分析的前提是圖像質量的提高。姚磊認為，只有圖像達到一定的分辨率才能準確實現智能識別。而如果圖像質量較差的話，智能分析將演變成一種災難。在今年SecuTech Expo2007的GDSF論壇上，某位演講者也強調，圖片質量的持續(xù)改善是智能視頻獲得成功的關鍵，“好的圖片——好的智能;差的圖片——我要說，不如沒有智能!”[nextpage]

　　D1=高清?

　　高清電視全稱是高清晰度數字電視(HDTV，High Definition Television)，高清視頻目前支持1280×720逐行掃描、1920×1080隔行掃描，1920×1080逐行掃描三種顯示模式。在高清視頻標準中，1080p無疑是圖像質量最好的，但在實際生活中1080i或720p更常見。北京數碼視訊的姚磊表示，“由于技術尚不成熟，建設成本極其高昂，期望720P以上分辨率的實時視頻監(jiān)控被大規(guī)模應用，是不現實的。而我們認為安防行業(yè)的高清革命主要針對實時視頻分辨率從CIF到D1的飛躍?！边@也就是說，他認為CIF(分辨率為352*288)到D1(704*576或720*576)才算是當前安防領域的高清革命。

　　圖敏的冉權江對此分析到，“在監(jiān)控等行業(yè)，通常采用4CIF，即D1作為高清晰的標準，分辨率為704*576或720*576?！盩I的鄭小龍也贊同，“現階段大多數監(jiān)控系統(tǒng)還處于從CIF到D1的過渡期，高清HD(即以上所提及的1280×720逐行掃描、1920×1080隔行掃描、1920×1080逐行掃描)只是滿足特殊應用場所的需要?！?/P>

　　基本上，安防領域將D1視為高清爭議不大，但值得一提的是，很多業(yè)內人士將4CIF等同D1，而D1則被視為全高清FULL D1，對此，有專家提出“兩者只是分辨率接近罷了，而所謂FULL D1的說法只是概念混淆之后的自圓其說，且公安部‘全國城市監(jiān)控報警聯網系統(tǒng)系列標準'中也明確了兩者是不同的。業(yè)內說法難有定論，但可以認為，安防領域的高清是個相對而非絕對的概念。對于電視/電影來說，分辨率為720*576都不算高清。

　　高清是一個系統(tǒng)

　　對于高清，僅僅是實現分辨率這么簡單嗎?例如，很多手機都具有百萬像素的攝像功能，這就可以稱為高清嗎?眾所周知，安防系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程，而要達到高清的效果關鍵在于提出一套高清的解決方案。

　　索尼的文軍提出，“高清是一種高新技術，更是一個系統(tǒng)，涉及到很多問題。從高清產品角度來看，它需要對目前產品進行全面的革新和升級。以監(jiān)控攝像機為例，并非實現百萬像素就萬事大吉，高清的攝像機需要高清的鏡頭、高清的圖像處理、高清的壓縮方式和網絡傳輸。”

　　“與安防數字化的實施過程不同，安防高清化的實施涉及到系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，僅僅在某個局部采用高清設備是達不到預期的高清效果，”中國傳媒大學的楊磊解釋，“比如，如果監(jiān)控系統(tǒng)的前端是只有40多萬像素的標清攝像機，其所能提供的源就是‘非高清'的，那么系統(tǒng)即便使用高清DVR也沒有實際意義;另外，假設前端是具有200萬像素以上的高清攝像機，監(jiān)視器卻是標清的，這依然沒有意義。同理，即便前、后端都選用高清設備，但是傳輸通道卻帶寬受限，切換控制設備不支持或嚴重劣化高清信號，那么，在高清監(jiān)視器上仍然難以看到“高清”圖像。因此，安防監(jiān)控產品的相關廠商在進行高清產品的研發(fā)時，必須從整個系統(tǒng)的高清化角度進行考慮?！?/P>

　　TI的鄭小龍也有相同看法，并指出高清化還是一個逐步演進的過程。他以壓縮格式為例介紹，數字視頻監(jiān)控從MPEG-1壓縮格式開始，最大分辨率為CIF，它可支持實時傳送;但壓縮的數據量并不大，相當于VCD的畫質不盡如人意。MPEG-2壓縮格式是數字畫質的飛躍，分辨率能夠達到D1，即DVD的水平，其圖像質量支持清晰的特征提取、圖像分析、逐幀播放等功能。但若實時傳輸，帶寬將提高許多倍，因此只有在銀行等特殊場合才有所應用。直到MPEG-4壓縮格式的推出，它節(jié)省帶寬的事實彌補了畫質較MPEG-2低的不足，更好地支持D1或等效4個CIF，提高了監(jiān)控系統(tǒng)的效率，由此，它迅速在數字監(jiān)控系統(tǒng)中普及。而H.264作為新型壓縮格式，不僅進一步降低了帶寬，而且改善了畫質，更高的清晰度也因此成為可能。另外，具有中國自主產權的AVS標準也可以全面支持高清晰度格式，所需帶寬低于H.264，在數字監(jiān)控中前景可期。一管窺豹，從編解碼器的不斷改進的過程中，系統(tǒng)的清晰度也不斷得到提升?！爱斎唬瑢崿F高清晰度系統(tǒng)并非只是升級編解碼器而已?！?/P>

　　既然高清化是一整套系統(tǒng)，那么，它的任何一個環(huán)節(jié)勢必需要符合規(guī)范并達到標準要求。邁吉倫科技股份有限公司(美國SPI公司亞太區(qū)的獨家代理)項目經理黃石華具體分析，“從最前端的視頻采集開始，壓縮設備、存儲、傳輸、顯示終端都必須符合同樣的高清標準。接口方面，目前有HDMI和DVI標準，HDMI傳輸視頻和音頻，DVI則只傳輸視頻。在數據壓縮標準上，目前流行的是MPEG-2、MPEG-4、VC-1、和H.264，幾大標準各有優(yōu)缺點和市場?！辫b于安防領域的高清還處于起步階段，產品的標準化和產品之間的兼容性顯得非常重要。“未來，供應商提供的成熟編碼器都應該支持高清晰，而不論MPEG-2標準，還是MPEG-4/H.264/AVS高級編解碼標準，都要求能夠與其它設備互連互通，而非私有協(xié)議，”TI的鄭小龍指出。的確，視頻監(jiān)控已經從封閉、獨立走向開放、集成，如果各個監(jiān)控企業(yè)都能夠嚴格參照標準，規(guī)范自己的產品，實現產品間的互連互通，將會有利于高清監(jiān)控趨勢的發(fā)展。[nextpage]

　　因應高清趨勢

　　據文軍介紹，“索尼把‘實現全面高清'作為公司的中期戰(zhàn)略，正致力于實現從廣播電視、電影、家庭影院到安防監(jiān)控、視頻會議等各個領域的高清?！倍~吉倫公司所代理的SPI公司也推出了單顆1080i高清h.264編碼的DSP?？梢?，面對高清趨勢，眾多玩家已經在躍躍欲試，下一步他們面臨同一個挑戰(zhàn)——如何去因應和引導高清趨勢。

　　“一直以來，圖像清晰度的提高都是安防產業(yè)界的共同目標之一。CCTV監(jiān)控系統(tǒng)的圖像分辨率是一個系統(tǒng)指標，這個指標取決于攝像設備、信號傳輸介質、信號傳輸設備、顯示設備、數字編碼設備的對應指標，”上海市申得安科技有限公司總經理朱衛(wèi)東在感嘆的同時，也從供應商角度提出以下預見。

　　首先，前端攝像機單片CCD傳感器的像面尺寸減小，像素數超過百萬像素，從隔行掃描發(fā)展為逐行掃描;影像達到彩色480線、黑白600線以上的高分辨率。市場上出現影像像素在80萬點的單片CCD;預計CMOS圖像傳感器能克服靈敏度等方面的困難，符合CCTV監(jiān)控高清化的要求。

　　其次，就視頻光纖傳輸設備來講，ADC向10位/12位進步，信號傳輸電路的頻帶寬度擴大。頻帶越寬，圖像越清晰，線數值相對越大。

　　另外，顯示設備在高清化更快，目前高清標準中有720p和1080i，垂直分辨率超過720，屏幕長寬比為16：9，支持DVI或HDMI數字多媒體接口。

　　而在數字化和網絡化監(jiān)控的前提下，記錄設備的編解碼技術進步將更快，目前已做到4CIF壓縮和解壓、回放水平電視線380TVL左右，高清化預計將向6CIF/8CIF等級發(fā)展，但高清壓縮需要電路芯片的配合。

　　同樣地，圖敏的冉權江也提出，從信號的源頭開始直到最終壓縮、還原的每個環(huán)節(jié)都影響著系統(tǒng)的清晰度。他還著重指出決定視頻是否清晰的四個關鍵點：信號采集、信號傳輸、圖像壓縮、圖像還原，而圖像壓縮可謂重中之重?！癈CD、攝像機廠商們設計、制造性價比更好的產品是未來要走的路;而DVR/DVS廠商則需要研發(fā)制造更低成本、更穩(wěn)定的產品，提高壓縮比，降低對磁盤和帶寬的要求?！?/P>

　　高清能否普及?

　　過去很長一段時間之內，監(jiān)控系統(tǒng)是以犧牲畫質來達到實時監(jiān)控的效果。然而，今非昔比，畫質已經愈來愈被用戶所器重。再加上網絡環(huán)境日趨有益，高清傳輸存儲的編碼方式也越來越高效，大屏幕高分辨率的顯示設備也廣為采用，這些因素都正在推動著高清的發(fā)展。從安防監(jiān)控的發(fā)展趨勢來看，圖像分辨率從最初的CIF發(fā)展到目前主流的4CIF，那么，未來高清能否大范圍普及并成為市場主流呢?

　　而索尼的文軍預測，“高清監(jiān)控主要基于網絡系統(tǒng)實現，目前，中國模擬系統(tǒng)還占據著主流地位，這一現狀短期內不會改變，因此，實現安防監(jiān)控的高清化還需要很長的一個過程?！?/P>

　　北京數碼視訊的姚磊則具體指出目前的一個應用現狀，“城市監(jiān)控主要分為模擬系統(tǒng)和網絡系統(tǒng)兩部分，當前以模擬系統(tǒng)為主。模擬系統(tǒng)中大部分只能達到CIF的分辨率;網絡化系統(tǒng)最大化體現在電信的‘全球眼'和網通的‘寬視界'上，兩者一般依托于廣域網，圖像也會出現延遲和抖動的情況。”

　　另外，他還從成本和認識兩方面分析了高清監(jiān)控應用不足的現狀。其一，高清監(jiān)控系統(tǒng)的投資遠遠大于一般的監(jiān)控系統(tǒng)。以存儲為例，目前監(jiān)控領域實現高清的編碼方式是MPEG-4，而采用MPEG-4編碼時一路CIF圖像可能只需要500K，一路D1視頻至少2Mbps以上，以2Mbps計算，每小時產生的數據將達到900M。若存儲30天的話，將會占648GB的存儲空間。而如果采用NAS或是SAN存儲，成本更是大大高于傳統(tǒng)的系統(tǒng)。其二，現實中人們對視頻監(jiān)控的認識不足。人們往往抱有基本實現視頻監(jiān)看的心態(tài)，而忽略圖像高清晰的重要性，在實際使用中才深切感受到清晰度不同的差距，這也是很多工程建設失敗的原因。

　　由此，TI的鄭小龍對高清系統(tǒng)集成的難度有所憂慮，他說到，“固然設備提供商可以提供支持高清壓縮算法的監(jiān)控設備，也有提高存儲容量的手段，但最終，監(jiān)控系統(tǒng)的集成商還需要花更大的精力進行系統(tǒng)升級。而高清會影響整個系統(tǒng)的體系結構，包括視頻數據保存、檢索、分析在內的工作將變得更為復雜?！辈浑y想象，對集成商而言這是一個高難度挑戰(zhàn)。

　　即便如此，圖敏的冉權江依然認為，“盡管不能很快取代普通清晰度的產品，但高清一定是個趨勢，更重要的是高清產品已經能夠滿足眾多應用需求，市場拓展的速度驚人，在未來的一兩年內，市場對高清產品的需求還會數倍增長。”[nextpage]

　　帶寬與高清矛盾?

　　高清趨勢固然可期，但高清圖像的傳輸問題也成為業(yè)內議論紛紛的話題。毋庸置疑，高清圖像的傳輸需要比目前更高的帶寬，由此，兩者一定是矛盾體嗎?

　　索尼的文軍認為，隨著網絡的技術的發(fā)展，帶寬不會成為高清發(fā)展的最大矛盾?！熬W絡、遠程監(jiān)控的圖像分辨率從最初的CIF到目前主流的VGA、D1，這對帶寬的需求肯定是電話撥號時代不可想象的。但是，人們對圖像質量的要求不斷提高的同時，網絡技術也正在迅猛發(fā)展，各種寬帶網絡層出不窮，56K的電話撥號方式和128K的ISDN方式已經是幾年前的事情，局域網也從10M、100M向1000M、10000M發(fā)展?！?/P>

　　對此，TI的鄭小龍?zhí)岢隽瞬煌目捶?，“高清與帶寬確實是一對矛盾，除非不經過網絡傳輸，否則高清一定要有足夠的帶寬作為保障。”他解釋，“雖然MPEG4、H.264所支持D1的帶寬可以到一兆左右，但真正的高清需要幾兆到十幾兆。帶寬占用過大必然會以犧牲通道數為代價，從而減低了監(jiān)控的效率。而若擴大進一步擴大帶寬，又將增加系統(tǒng)成本?！?/P>

　　當然，這并非認為這對矛盾不可調和。“解決這一矛盾，除了一步到位的系統(tǒng)更新之外，也可考慮針對監(jiān)控的實際需要進行智能化處理。例如，平時監(jiān)控不采用高清制式，但具備智能檢測功能，一旦有異常情況出現，相關通道立即啟動高清攝錄，待情況解除之后即又恢復到日常，”他具體建議，“另外，還可以考慮對高清與實時折衷處理。其實，在數字監(jiān)控中并非實時是唯一需要，有時清晰更為重要。目前國為許多系統(tǒng)還在采用MJPEG壓縮格式，它并不實時但可截取的畫面很清晰。高清同樣如此，如果不刻意追求每秒二十五幀的話，每秒五到十幀的高清晰度畫面對于數字監(jiān)控來說，仍然具有非常重要的意義。”

　　此外，邁吉倫科技的黃石華認為，發(fā)展高清的基礎是帶寬，所以兩者之間的矛盾不可避免，但在安防領域，這個矛盾相對小且有變通的辦法?！鞍卜涝诔悄芑姆较虬l(fā)展，它不要求每時每刻都傳輸清晰的圖像，因此可按客戶需求來選擇和進行終端智能切換，這對解決帶寬和存儲問題大有裨益。”顯然，他的想法與TI的鄭小龍有共同之處。

　　高清，讓安全更加精彩

　　在數字監(jiān)控向集中化、智能化、多級化監(jiān)控體系發(fā)展中，高清晰度日漸成為眾多監(jiān)控系統(tǒng)應用中的重點。在美國，多個城市安裝高清晰度監(jiān)控系統(tǒng)以提高安防能力。而在中國，適逢2008年北京奧運會、2010年上海世博會、2010年廣州亞運會三大契機，再結合無線網絡傳輸、GPS定位系統(tǒng)、移動通信系統(tǒng)、智能識別系統(tǒng)，高清晰度視頻監(jiān)控的地位將更加突出。目前，多級高清晰度監(jiān)控是目前較為行之有效的方式，不難理解，高清監(jiān)控系統(tǒng)作為綜合業(yè)務平臺將更具得天獨厚的優(yōu)勢。

　　對于供應商來說，值得提醒的是，一方面切忌盲目追求高清晰度，安防產品畢竟與娛樂性消費電子產品不同，其宗旨是安全而非娛樂感官;另一方面，任何技術的更新都不是一朝一夕可實現，高清同樣如此。而CCD、DSP等核心技術的缺乏，是否會讓國內高清系統(tǒng)和高清解決方案的普及難上加難呢?這些疑問還有待于我們的廠商勇敢開拓。未來誰掌握低碼流高清晰度的核心技術，誰就將成為一個新市場的領航者。

　　現階段，雖然高清晰度的標準是D1畫質，但也不能斷言安防領域的高清將止步于D1。我們有理由相信，因其清晰度和洞察力，高清將讓安全生活演繹得更加精彩。