4K摄像机的发展

□ 文/本刊记者 何遥

在国内，政府、法院、医疗、教育等行业都是云视频会议的大客户。他们对视频会议系统的要求，也会逐渐从高清转向超高清。对于我们的安防企业来说，抓住这一机会，开发出应用于云会议的超高清视频，利用技术升级来拓展自身业务，不失为提升企业竞争力的方式之一。

3月2日，工信部发布《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》（以下简称“行动计划”），指出2020年国内4K产业生态体系基本完善，8K关键技术产品研发和产业化取得突破，而2022年4K电视终端全面普及，8K电视占比要达到5%。4K超高清正在向安防领域延伸，这对于安防企业来说，虽然面临挑战，但不可因此而放弃大好机会。

超高清视频产业三年计划：4K先行兼顾8K

行动计划指给国内的超高清视频产业规划了方向及要求，按照“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线，大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用。2022年，我国超高清视频产业总体规模超过4万亿元，4K产业生态体系基本完善，8K关键技术产品研发和产业化取得突破，形成一批具有国际竞争力的企业。超高清视频内容资源极大丰富，网络承载能力显著提高，制播、传输和监管系统建设协同推进，产业发展支撑体系基本健全，形成技术、产品、服务和应用协调发展的良好格局。

行动计划还指出，到2020年，4K摄像机、监视器、切换台等采编播专用设备形成产业化能力；符合高动态范围（HDR）、宽色域、三维声、高帧率、高色深要求的4K电视终端销量占电视总销量的比例超过40%;建立较为完善的超高清视频产业标准体系；4K超高清视频用户数达1亿；在文教娱乐、安防监控、医疗健康、智能交通、工业制造等领域开展基于超高清视频的应用示范。

到2022年，CMOS图像传感器、光学镜头、专业视频处理芯片、编解码芯片等核心元器件取得突破，8K前端核心设备形成产业化能力；符合HDR、宽色域、三维声、高帧率、高色深要求的4K电视终端全面普及，8K电视终端销量占电视总销量的比例超过5%；超高清视频用户数达到2亿；在文教娱乐、安防监控、医疗健康、智能交通、工业制造等领域实现超高清视频的规模化应用。

安防领域正逐步向4K超高清延伸

超高清化是继音视频数字化、高清化之后的新一轮技术革新，随着超高清产业正式进入规模商用时代，将撬动芯片、显示面板、视频制作设备、存储设备、网络传输设备、终端整机等数十个产业数万亿的产业规模增量。可以说中国4K超高清市场巨大，未来三年将是我国超高清产业发展的机遇期。国家政策的推动、巨大的市场需求将给产业链相关公司带来新的机会。

4K超高清，这个原本应用于电视产品的技术，正逐步伸向安防领域。《行动计划》提出，未来要加快推进超高清监控摄像机等研发量产，推进安防监控系统升级改造，并支持发展基于超高清视频的人脸识别、行为识别、目标分类等AI算法，提升监控范围、识别效率及准确率，打造一批智能超高清安防监控应用试点。

另外，《行动计划》将推动超高清视频技术在智能网联汽车中的应用，加强超高清车载图像传感器及车载屏幕产品研发量产，提升车辆感知能力与人机交互体验。推动超高清技术在交通管控中的应用，提升复杂环境下对车牌、车型识别的正确率。开展超高清硬件、智能算法等一体化的交通智能化试点应用。

在安防监控领域，超高清应用的投入将维持在一个相对高的阶段，这主要体现在基础设施投入和系统本身的投入上。超高清系统的部署对于存储、网络带宽等基础配套设施的要求，要比以往高清、标清系统更高；而超高清设备本身的成本也会高于其他产品不少。对于众多的普通行业用户而言，投入成本是影响他们进一步选择的重要因素之一。由此可见，超高清的普及是一个循序渐进的过程，即由高端项目到普通项目、由重点部位到众多部位逐渐应用的过程，这个过程也将是安防行业实现再次升级换代，走向行业发展新高度的阶段。

在超高清推进过程中，除了关注清晰度的提升，结合不同行业的应用，还将会有丰富的结合行业业务需求的超高清方案，让高清技术充分服务于实战，在一些特定行业需求环节实现超高清图像采集和分析应用，让公安部门侦破案件变得高效、智能和便捷。

可以预见，未来5年将会是我国超高清视频产业发展的战略机遇期，我们必须准确把握超高清视频产业发展带来的重大机遇，加强顶层设计，加快产业发展和应用普及。超高清视频对于安防监控的传输、存储、智能分析等多个方面都带来了更高的要求，现阶段的超高清视频应用场景仍只是冰山一角，未来将需要有更多的应用探索。在4万亿的市场容量下，安防企业应当做好准备，积极拥抱新技术，助推超高清视频产业发展。

H.265或将引起安防超高清的爆发式增长

4K最大的优势是高分辨率。而视频监控是一个系统，4K对传输、存储、智能分析都带来了更高的要求，需要相关的配套跟上。H.265最大的优势是低码率带来高画质，进而可以有效减少4K对传输、存储的压力，H.265的诞生直接影响的是整个安防的视频压缩产业，必然引起安防超高清的爆发式增长。

2010年，被认为是安防视频监控行业的高清“元年”。这一年，国内主流安防企业纷纷推出了720P和1080P的高清系列产品，高清产品逐渐成为安防工程施工和应用的“新宠”。随着高清的产品持续发酵，2011年各个安防企业推出了从前端130万、200万、500万等全系列高清网络摄像机到高清存储、高清管理平台、高清编解码的系列产品，高清监控从真正意义上进入了应用实施阶段。今天，4K再次成为了安防视频监控行业的热点。

4K超高清技术已经成为了安防龙头企业下一个竞争点。而基于H.265技术的编码标准或将加速4K技术的广泛推广。相关专家表示，从视频监控的发展历史来看，从上一代的模拟监控发展到IP监控，从标清（SD）发展到高清（HD），实现的是一次质变。但是从FHD到4KUHD的话，可以认为是一次扩展。同时标清到高清的普及过程正好赶上视频监控IP化的浪潮，同时也遇到了视频监控中国内大发展的良好机遇。

尽管关于4K的安防产品已经陆续面市，但是4K产品的运用还存在不少问题。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。

其中4K的超高清摄像机对于传输来说是很大的挑战。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以内就已经很理想了。但是这样的带宽需求，目前在国内还是不现实的。

H.265是目前公认的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。和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普及基于H.265算法的产品。

对于4K技术在安防领域里的运用状况，行业内有人士表示，虽然4K监控产品线目前还处于初级应用阶段，但是随着H.265编码标准的应用和普及网络带宽的更新升级，必将带动安防行业4K超高清相关设备和产品的发展。所以后续4K监控产品很有可能像FHD监控取代HD监控一样，取代FHD监控。

向4k超高清迈进面临着挑战

发展超高清视频产业，将驱动以视频为核心的行业智能化转型、推动产业链核心环节向中高端迈进，加快建设超高清视频产业集群。如前文所述，预计到2022年，我国超高清视频产业总体规模将超过4万亿元，超高清视频用户数达到2亿。

从理论上说，超高清产业前景一片光明，安防行业作为超高清应用行业也将面临着产业发展的又一次升级。但现实却往往是残酷的，安防行业向4k超高清迈进依然面临着诸多难题，其中最为关键的是超高清应用成本太高。

目前在整个安防产业链上，4K超高清的布局已经完备，且具备相当竞争力。从前端摄像机来看，几年前国内安防厂商已经推出了具备4K超高清摄像机；在系统传输网络上，在三大运营商的支持下我国已经建成了比较好的网络，实现光纤到家，同时随着今年下半年我国5G技术的落地应用，传输将不成问题；另外在后端存储上，4KNVR已经被行业厂商陆续推出，同时基于云架构的视频云存储系统已经表现非常优异；在显示终端，具备4K显示屏、大屏拼接技术也已经表现的相当成熟。

然而在安防产业链中，4K超高清应用却迟迟未能走出一条合适的道路，主要的原因就是整体高成本问题，首先在前端摄像机中感光芯片、编解码芯片价格居高不下；另外在存储设备上，4K超高清带来视频监控数据量将是指数级是增长，存储设备投入将不菲；另外4K超高清显示终端目前只在家用电视机上发展非常迅速，在安防行业里4K图像还需要用大屏拼接来实现，对于大多数的用户来说还是太奢侈。

就目前安防行业发展而言，1080P、720P的高清摄像机是监控系统中采用的主流摄像机，他们所提供的图像已足够满足人们日常监控的需求，4K更多的是作为一种锦上添花般的存在。各大安防厂商为迎合用户的需要，还是会更多的专注在改善高清摄像机在低照、强逆光等环境中的图像效果，降低成本上。

除了成本以外，在标准规范方面，产业链上的各家企业对技术标准和体验等级各自解读、各自定义、各自发展，导致产业链步调不一致，实现系统的4K超高清还需要统一标准与步伐。

4K视频会议正当时

企业一直都没有放弃视频会议这一相关领域，比如苏州科达等公司在视频会议这一块就做得相当出色。

最近，随着ZOOM云视频会议公司在美国的上市，视频会议市场的热潮进一步升温。

微软正在开发一款具有Windows Hellow功能的4K网络摄像头，特别面向Windows 10 PC 和Xbox One设备开发。这将是它们第一个独立的Windows Hellow相机。微软很可能将这些相机从娱乐领域扩展到企业会议和活动的应用中。

在国内，政府、法院、医疗、教育等行业都是云视频会议的大客户。他们对视频会议系统的要求，也会逐渐从高清转向超高清。对于我们的安防企业来说，抓住这一机会，开发出应用于云会议的超高清视频，利用技术升级来拓展自身业务，不失为提升企业竞争力的方式之一。