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揭開真正“高清”監(jiān)控里的秘密

“讓我們看得更寬廣，讓我們看得更清楚，讓我們看得更舒服”，這已是視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設非常迫切的需求。目前，在安防行業(yè)中，視頻監(jiān)控領域的高清是最熱門的話題。2009至2010年，國內高清監(jiān)控產品和市場已經有了長足的發(fā)展。2010年被稱為安防界的“高清元年”，2011年高清監(jiān)控將繼續(xù)升溫。

　　到底什么才是真正意義上的高清？作為高清監(jiān)控前端設備的高清監(jiān)控攝像機究竟有什么標準呢？

　　關于“高清”的定義

我們先看一下數字電視技術對高清的定義。數字電視主要分標準清晰度電視和高清晰度電視。標準清晰度電視（SDTV）指的是圖像質量相當于目前常規(guī)的模擬彩色電視系統(tǒng)的數字電視系統(tǒng)，如PAL，清晰度約為500 電視線，碼率約為5Mbps ；高清晰度電視（HDTV）指的是水平清晰度和垂直清晰度大約為目前模擬彩色電視系統(tǒng)的兩倍，寬高比為16 ：9 的數字電視系統(tǒng)，清晰度約為800 電視線以上，碼率約為20Mbps。

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　　國際電聯在ITU-R BT.1201 建議書中提出了超高清晰度圖像（HRI）的若干標準，其基本要素是圖像的最小分辨率為1920x1080，HRI 分四個等級， 包括HRI0、HRI1、HRI2及HRI3， 分辨率分別為1920x1080、3840x2160、5760x3240、7580x4320。

　　根據以上定義，對應到視頻監(jiān)控上，采用模擬攝像機的模數混合監(jiān)控最高可達標準清晰度，若通過數字化處理，最高分辨率可達4CIF 或D1 的分辨率，約40 萬像素，清晰度在300~500 線之間；采用高清網絡攝像機的IP 監(jiān)控，如果要達到800 電視線的清晰度，那么網絡攝像機的分辨率至少要達到1280x720 的標準，約90 萬像素，是模數混合監(jiān)控的兩倍多；若采用200 萬像素的網絡攝像機，就達到了超高清圖像的要求，寬高比為16 ：9 的網絡攝像機，對應分辨率為1920x1080，寬高比為4 ：3 的網絡攝像機，對應分辨率為1600x1200。

　　高清不等于百萬像素

　　在視頻監(jiān)控領域尤其是網絡視頻監(jiān)控領域，一個經常聽到的技術名詞叫“百萬像素”，它具體指攝像機的圖像傳感器元素的數量，也就是分辨率。由于高分辨率往往伴隨著大量的圖像數據，這常常會影響幀速率。因此，百萬像素攝像機往往強調的是圖像的分辨率，而在圖像的幀速上往往達不到實時的要求（25/30fps）。

　　其實，高分辨率是“高清”的一個必要條件，但不是充分條件，高分辨率只能說近似于靜態(tài)的“高清”。那么，真正的“高清”畫質，除了高分辨率之外，還要考察哪些方面呢？

　　HDTV標準不僅定義了分辨率的要求（720P，1080i/P），同時也定義了全幀速的要求（25/30fps），以及色彩保真度的要求。同時，HDTV定義了16：9的寬屏格式。

　　幀大小指水平像素數與垂直像素數的乘積，如 1 2 8 0 x 7 2 0 或1 9 2 0 x 1 0 8 0 。幀速率定義為每秒的圖像幀數量（fps）。高清攝像機采用逐行掃描，每一幀圖像均是由電子束順序地一行接著一行連續(xù)掃描而成。而模擬攝像機則采用隔行掃描，隔行掃描的行掃描頻率為逐行掃描時的一半，隔行掃描會帶來許多缺點，如會產生行間閃爍效應、出現并行現象及出現垂直邊沿鋸齒化現象等不良效應.隔行掃描會導致運動畫面清晰度降低。

　　模擬視頻信號中的亮度信號與色度信號由于占用了相同的頻帶，在由視頻采集芯片做梳狀濾波(亮色分離)時，很難將色度與亮度信號徹底分離，導致畫面出現雜色斑點與色滲透現象，而高清攝像機則沒有這個煩惱，色彩更加的逼真、更加富有層次感、畫面飽和度更佳。

　　從模擬到網絡高清

　　視頻監(jiān)控經歷了模擬、數字、網絡三個發(fā)展階段，2000年之前，視頻監(jiān)控基本是以純模擬系統(tǒng)為主，系統(tǒng)的組網模式是模擬攝像機+矩陣+模擬錄像機。

2000年開始隨著數字視頻編解碼及多媒體處理芯片技術的成熟，以視頻壓縮卡及嵌入式硬盤錄像機為核心產品的數字式監(jiān)控系統(tǒng)逐步取代模擬監(jiān)控系統(tǒng)成為市場的主流。監(jiān)控由模擬向數字化轉型重點解決了純模擬時代視頻監(jiān)控面臨的兩個方面的核心問題：傳輸和存儲。

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　　隨著網絡基礎建設的不斷完善，網絡帶寬、視頻壓縮算法的不斷提升，視頻編解碼器、網絡攝像機成為主流網絡產品，基于網絡化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始在市場上和眾多行業(yè)得到大規(guī)模的推廣和應用，網絡化監(jiān)控正以其方便靈活的組網模式和應用優(yōu)勢成為視頻監(jiān)控新的發(fā)展趨勢。

　　目前的高清前端產品包含兩類：一類是高清百萬像素數字攝像機，一類是高清百萬像素網絡攝像機。由于高清數字攝像機目前缺乏后端配套的高清編碼器和高清硬盤錄像機，且整體的成本和工程應用復雜度要比高清網絡攝像機高很多。所以目前的高清監(jiān)控系統(tǒng)基本是以高清網絡攝像機的應用為主，市場上以720p和1080p的產品為主。720p的有效分辨率是1280 x 720，有效像素達到100萬，相當于標清D1的2.5倍。1080p的有效像素是1920 x 1080，有效像素達到200萬，相當于標清D1的5倍。

　　由于網絡攝像機具有高度集成、簡單易用、方便維護等優(yōu)點，未來的高清監(jiān)控前端將會是以高清網絡攝像機產品為主流。