从高清到更高清,8K来了,这是一条技术探索与市场应用的磨合碰撞之路,虽未掀起大风大浪,但不免引发行业的阵阵涟漪与技术猜想。

技术演进路、争春会有时——8K安防,渐行渐近

8K安防的“先天因素”

与4K一样,技术从广电与家电行业对接而来,也与4K一样,编码技术标准H.265出现才让4K登上舞台。

在广电行业,8K已经到来了,8K超高清的生态链已日趋完善。专门针对8K超高清的新一代编码技术标准(H.266以及国内的AVS3)已发布,CCTV的超高清频道(CCTV-8K)已于2021年2月1日开始试验播出,5G发展步伐明显加快,电视芯片厂商推出8K电视解决方案(比如海思8K端侧全系列解决方案),中国超高清视频产业联盟成立并发布多项相关标准。从前端视频采集制作、编码、到传输,到最后终端用户显示呈现,8K在广电行业的应用已落地并且前景越来越明朗。

那安防行业的8K呢?在技术革新发展上始终略微落后广电行业的安防行业的8K要来了吗?

8K,简单的看,是一个分辨率概念,指7680 X 4320,大约330M像素的分辨率(水平分辨率7680,约等于于8000,所以把此分辨率称为8K,4K亦如此。)。

8K的分辨率是4K的4倍,是FHD的16倍。分辨率越高,意味着监控视野更开阔,画面更清晰,细节更丰富,录制下来的视频也更有价值。

前面提到,在广电领域,8K超高清的生态链已日趋成熟。从视频拍摄,编码,到数据传输,最后到消费端的解码呈现,均有完整的解决方案和产品。

编码技术

在安防领域,4K分辨率,H.265编码的监控视频码流大约是8000kbps。8K的分辨率是4K的4倍,如果码流也按照4倍计算,大约是32000kbps,如果采用最新的H.266编码,那码流应该是16000kbps,从视频编码技术角度看,8K超高清应用于安防行业没有问题。

芯片技术

作为安防摄像机来说,最重要的组成部分就是视频编码芯片(DSP)以及前端图像传感器(sensor)。

8K摄像机使用的视频编码芯片和sensor目前市面上已有多款。比如海思的Hi3559AV100,最大分辨率支持到33M(7680 x 4320)或者36M(6000 x 6000)sensor输入,可支持最大分辨率为 16384 x 8640 H.265视频编码。

支持8K及以上分辨率的sensor目前面市的也有很多,比如Sony的2.7’的IMX455 sensor,最大分辨率61.17M,支持8K@30fps图像采集输出。

性价比很高的Omnivision有多款32M及以上分辨率的sensor,比如OV32A (最大分辨率32M),OV40A (最大分辨率40M) ,OV48B (最大分辨率48M) ,OV50A (最大分辨率50M) ,OV60A (最大分辨率60M) ,OV64A(最大分辨率64M)等。

传输

更大分辨率,更大的码流,意味着占用的传输带宽越高,但是得益于最新的视频编码技术,8K视频所占用的带宽是我们现有的有线网络可以承受的。

前面分析了,8K视频如果采用H.265编码,码流大约是 32000kbps ,换算成带宽就是40MB,如果是H.266编码,占用带宽就是20MB,这对于有线网络完全是可以承受的。

5G的应用也使得8K通过移动信号传输成为了可能,单个5G基站总的上传速率最大能达到300Mbps(实际体验能达到 200Mbps左右)(5G在安防视频监控中应用),因此使用5G来传输H.266编码的8K摄像机也是可能的。

如果采用无线传输,目前的Wi-Fi 6,理论最高可支持9.6Gbps的传输速率,完全能满足8K超高清视频监控摄像机的传输要求。

显示

8K视频解码显示需要8K甚至更高分辨率的显示设备。因为在广电行业的迅速发展,8K分辨率的显示设备已比较常见。

Canon,Sharp,Philips,Dell,BOE以及LG,Samsung,Sony等均有支持8K分辨率的显示器,监视器面市。线缆接口方面,最新的HDMI 2.1最大已能支持10K@120 Hz。

存储

8K的码流是4K的4倍,如果采用H.266编码,与现有视频监控系统对比(采用H.265编码),仅仅增长2倍左右,对硬盘的容量及读写速度要求的增长不多,现有视频存储系统及硬盘性能仍能满足8K监控视频的需要。

从视频采集编码,数据传输,然后到终端的解码显示,录像存储这一整体都要解决8K的难点,才是8K时代的真正到来。

8K在安防的“绽放”

8K在带来超高清画质和高分辨率的同时,也带来了高带宽、高存储、高码流等一系列问题。与AI技术在行业的发展类似,8K仍需经过一段时间的沉淀才能发挥其应有的价值。

而近两年,8K技术或许会取得较大的突破,但要实现大规模落地仍需经过更长的时间。

但,这不妨碍8K在安防的初探,现在没成主流,未来必成主流,这是行业大势,不可逆转。由于8K的安防落地较少,很难从应用端来分析其能力与价值。为此,我们更多从产品端来介绍与分析,8K的安防之路,在何处绽放光彩。

8K智能摄像机的极致视界

安防始于报警,得益于监控让其走向盛世,因此,8K安防的前端产品不可缺席,毕竟感知是安防的第一步,也是最为关键一步。

“海大宇”是行业巨头,也是造摄像机的“最大专业户”,但由于各种原因,8K监控摄像机成品并未在他们企业出现,还在技术储备阶段。

尤其是宇视前不久提出的“无限视界”概念,已然将8K纳入研发日程。

博冠创立于2000年,拥有20余年的运动光学行业技术与应用沉淀。这家企业不仅有技术,还能落地。

2019年,博冠成功发布全球首款8K超高清监控摄像机。2021年,博冠8K进驻国家超高清视频产业发展试验区、广州超高清视频产业的重要示范基地——花果山超高清视频产业特色小镇。

以8K超高清前端视频采集设备为基础,利用5G+AI技术,为电视台、运营商、互联网视频等提供一站式的超高清直播系统解决方案。

其中,博冠8K因地制宜,根据实际需要实现细分化运用。一是以博冠小型化8K超高清摄像机G1为核心的网络直播方案,一是以博冠8K+5G+AI超高清监控摄像机S1为核心的超高清大场景监控直播解决方案。

博冠8K+5G智能超高清安防监控摄像机S1-X7,搭载具有超高分辨率的8K 4/3英寸CMOS影像传感器。提供3300万像素真8K画质,输出分辨率高达7680*4320。

结合大光圈、超广角、超低色散镜片等特点,使画面光暗层次以及色彩更丰富,不错过任何细节变化。

同时,在暗光环境下拍摄也能捕捉到噪点更少的高清画质,让细节抓拍毫发毕现,带来临场感与冲击力十足的画面体验。

8K超高清摄像机,可以采集远超4K的质感与细节,从而获得身临其境般的真实感和沉浸感。不仅仅是安全,还有体验与更多服务,这或许就是8K监控摄像机的外延与拓展。

边缘端的8K能力

随着现代社会的快速发展,人们的需求也在不断变化,在以视频监测为主的产业也是如此——为了实现特定场景全覆盖,用户已经不再满足于看得见、看得清、看得懂,而是在这一基础提出新的“苛求”——看得远、看得全、看得广。

为了解决用户的具体需求,企业在提升智能摄像机像素的同时,也在不断扩展镜头数量,让用户仅需一个摄像机系统,即可实现对大场景及局部场景的全面监测。

超高清的智能时代,云边端为一体,海康威视作为一家从事NVR研发及生产制造多年的厂家,其在多年的发展中也不断针对NVR进行升级迭代。

而在今年,海康威视更是发布了8K级产品——DS-9600N-I8R网络硬盘录像机。

这款新作不但承接了8K摄像机的接入及视频存储,还承担了8K视频的转发解码,最重要的是设备本身还支持8K输出,从而在解决方案中,完美的实现全8K视频。该产品的8K能力十分突出,表现在:

8K视频接入&存储:采用了高性能8核64位SoC芯片,给大码率通道接入提供了安全稳定保障。在码流存储上,设备创新性的应用动态缓存技术,可以根据高并发大码率码流自适应调整各通道需要的缓存,有效调整整机性能的动态应用,以较小的硬件资源实现码流的高效存储。

8K视频转发:设备内置高码率大I帧(关键帧)转发优化技术,有效解决传统转发方式中由于硬件能力不足出现的丢帧、延迟等现象。新技术采取按需获取,小包转发,按包解析的策略,保障转发码流完整性的同时,提高了8K码流的转发效率。在a&s测评中可以发现,该NVR整体转发码流高达400Mbps。

8K视频解码:设备集成了高性能codec硬核单元,拥有高效的解码性能,最高可达32个1080P@30fps,可高效解码2路8K实时码流,流畅地将视频码流转换为视频原始数据。

8K视频输出:打破过去硬盘录像机最高支持4K输出的格局,采用了HDMI2.1接口,这款8K级NVRHDMI输出口实现了8K(7680×4320)/30H输出,兼容多种8K分辨率显示器,可向下兼容其他分辨率。

以上足见,8K的盒子,其科技之能依然在引领风尚。

一屏万象的8K显示终端

如果要找寻8K安防的盛开处,非显示大屏不可。2022年冬奥会8K显示终端,大放异彩。

在开幕式举办时,北京街头突现的多个8K超高清大屏,也在全市范围内对冬奥会开幕式进行了实时直播,4倍于4K、16倍于1080P的超高清分辨率,从色域、色深等多方面无限接近于人眼真实视觉的超高清画面充分呈现……在8K技术应用下,赛场外的市民群众在大屏前将现场的局部细节尽收眼底,仿佛亲临冬奥现场。

在显示端8K在技术上追求“无缝时代”,同样在产品嫁接上与安防显示也是无缝对接于平滑升级。记者在采访雷曼科技董事长李漫铁时了解到,就在前不久他们发布了全球第一款基于COB技术的8K 163吋超级Micro LED巨幕。

据了解,雷曼8K 163吋超级Micro LED巨幕,使用国产海思Hi3751V900 8K+AI 旗舰芯片,适用于8K智能电视和智慧家庭中心等场景,集成8核64位Cortex-A73 CPU,可支持各种家庭复杂场景的高速运算,内置超大内存容量(DDR4 16G/EMMC 128GB),极致画质,分辨率达到 8K(7680×4320),能提供强大的边缘智能计算能力,支撑AI+交互等场景拓展并基于 Android10 操作系统进行深度定制,具有丰富的扩展接口、卓越的硬件性能和流畅的操作系统。

LED行业的领航者利亚德同样在8K显示终端发力,2020年他们参与了由中央广播电视总台牵头制定并发布的《8K超高清大屏幕系统视音频技术要求》,为8K超高清大屏幕系统建设、应用、测试和运行维护提供了技术规范,进一步推动了国内超高清产业应用落地。进入2021年以来,8K超高清大屏幕应用场景进一步拓展。

据了解,利亚德8K超高清户外显示屏入选国家级超高清视频典型应用案例,包括广播电视领域、文教娱乐领域、安防监控领域、医疗健康领域、智能交通领域和工业制造领域。

入选案例均具有较高技术水平和完整解决方案,具有较强的代表性、示范性、创新性和可推广性,能充分体现超高清视频产业的技术特点和适用场景,对相关行业或企业具有较强借鉴意义和推广价值。

结语

当然,从核心配件看,支持8K的镜头、芯片与处理器等,几乎依赖进口,不过国产品牌相信在不久也会出现。

8K在安防,之于当下时代,是否是个伪命题,还难以断定,不仅有产品,8K在安防项目落地中也有迹可循:

智慧城市8K超高清大场景监控解决方案:8K超高清结合AI、5G等前沿技术,打造单点部署、全域超高清监控、一机多能的解决方案,提升智慧城市可视化管理与数字城市建设水平。

智慧文旅8K慢直播解决方案:依托8K超高清摄像机实时拍摄旅游景点、名胜景区等,结合5G、VR/AR/XR等技术,实现跨屏融合传播与VR FOV体验,令观众身临其境感受全域景区风景,有利于打造文旅应用新标杆,开启后疫情时代下四季畅游的智慧旅游新格局。

森林防火8K解决方案:充分运用8K、AI、5G、红外热成像等先进技术,具有24小时全天候自动巡航监测、自动识别火情、自动准确定位火点位置功能,能准确监测到野外用火和森林火情火灾,帮助构建森林草原防火立体监测网络。

当然,如果以安防在AIOT应用中视角看,以上零散应用不值得太多称颂,或许任一技术的初探,莫过于此。

值得一提的是,8K依赖5G,但5G+8K不仅仅是技术上的简单叠加与整合。

就像我们谈论5G时,它已经不仅是一项通信技术,而是基于5G网络打造云边端融合的智能化全新生态场景。

当我们谈论8K安防时,它也不仅只是视频/显示清晰度的演进方向,而是代表应用新场景的诞生、显示新技术的迭代、商业新模式的构建。

技术演进路,8K在安防,应用有方向,争春会有时!

来源:CPS中安网

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