近年来，高清视频监控技术逐步进入人们的眼帘，成为未来安防监控领域技术发展的方向之一。“让我们看得更清楚些”、“还给人们一个清晰的世界”这样的呼声和口号也日愈高涨，体现出来的是一种需求和趋势。在这种趋势下，“高清”这一名词，不再像人们以前感觉到的那么遥远。越多来越多的厂商开始推出“高清”化的产品。透过市场上品类繁多的“高清产品”，我们发现，我们的目光应该不仅仅是停留在“高清”概念上，而应更多地关注“高清”产品的出现给系统的应用价值带来的提升空间。

1、高清视频监控系统的发展过程及现状

　　最初，“高清”概念与标准是广播电视业提出的。上世纪60年代，日本国家广播公司NHK开始研究高清，90年代初期，NHK和索尼完成了研究并开始试播模拟制式的高清电视。但由于多种原因，欧洲并不接受日本的研究成果，80年代中期，飞利浦等公司也联合完成一个高清研究计划。然而在1990年，美国一举推出数字高清电视HDTV，后来居上超越日本和欧洲，也是从那时起，大家承认了数字式电视是未来高清的发展方向。目前市场上的高清数字电视可以分为两大阵营，分别是欧洲的数字电视广播联盟DVB和美国的先进电视系统联盟ATSC。

2、监控行业高清标准

　　高清视频监控近年来得以迅速发展，主要是为了解决人们在正常监控过程中“细节”看不清的问题。“高清”即“高分辨率”，关于高清的定义，最早来源于数字电视领域，高清电视，又叫“HDTV”，是由美国电影电视工程师协会确定的高清晰度电视标准格式。电视的清晰度，是以水平扫描线数作为计量的，它的集中高清划分方式如下：

　　（1）1080i格式，是标准数字电视显示模式。1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16:9，分辨率为1920×1080，隔行/60Hz，行频为33.75KHz。

　　（2）720p格式，是标准数字电视显示模式。750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，16:9，分辨率为1280×720，逐行/60Hz，行频为45KHz。

　　（3）1080p格式，是标准数字电视显示模式。1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16:9，分辨率为1920×1080逐行扫描，专业格式。

　　高清电视，就是指支持1080i、720p和1080p的电视标准

3、高清前端采集技术

　　高清的视频效果的保证首先来源于高清信息的采集，如果没有前端高清视频采集，无法谈及后端的高清效果。无论是枪机、一体机还是网络摄像机、模拟摄像机，采集的原理都是一致的，只是技术和器件上的区别。对于高清监控系统，前端采集设备一般使用网络摄像机。我们知道，摄像机的清晰度主要取决于感光芯片的性能，主要有CCD和CMOS两种，在高清监控领域，也都有所应用。

　　CCD 英文全名 Charge Coupled Device，感光耦合元件。CCD为数位相机中可记录光线变化的半导体，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。CCD对监控场景的适应性更佳，在低照度下效果表现更好。CCD由以前1/4英寸到现在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等，代表了其技术的不断发展，再经过图像处理芯片的配合，能够达到分辨率720P甚至1080i的输出。

　　CMOS英文全名 Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体，CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体，而随着CMOS在制造工艺和影像处理技术上的不断突破，业内对CMOS的前景预测也越来越乐观。高清数字影像的普及更是CMOS技术发展的一个难得机遇。而且，与CCD相比，CMOS的制造原理更加简单，体积更小，功耗可以大大的降低，种种迹像表明：图像传感器的领域正面临着一个重大转折，尽管从目前的状况看，CMOS与CCD图像传感器的应用市场仍然有一个分界，但这个界限似乎越来越模糊。有专家预言，随着300万像素的CMOS图像传感器的上市，图像传感器即将进入“CMOS时代”。CMOS在高像素方面有着一定的优势。

4、高清编码标准

　　除了采集外，高清图像编码也是重要环节，高清视频编码最常用的编码格式是MPEG2-TS、MPEG4、H.264和VC-1这四种算法。

　　H.264也许是最有前途的一个了，相对于MPEG2、 MPEG4而言，其压缩效率是三种编码中最高的。H.264标准由国际电信联盟电信标准化部（ITU-T）和国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）共同研究发布，因此H.264有两个名称，一个是沿用 ITU-T组织的H.26x名称，叫“H.264”，另一个则是A V C （ 高级视频编码）。H.264格式的最大特点是在保证画面质量的情况下，它可以把文件大小控制在MPEG2格式的二分之一甚至三分之一。所以其更高的压缩比、更好的IP和无线网络信道的适应性，在数字视频通信和存储领域得到越来越广泛的应用。但是需要注意的是，H.264获得优越性能的代价是计算复杂度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。

5、高清传输技术

　　监控系统传输技术主要有视频基带传输、光纤传输、网络传输、微波传输、双绞线平衡传输和宽频共缆传输六种传输方式。每种传输技术都有其自身特点，有各自的应用层面，对于一个复杂的监控系统往往根据不同的传输距离，不同的监控要求，采用不同的传输方式。面对高清应用的超大数据量，以及实时性的要求，采用光纤传输是解决长距离视频监控高速传输系统的最佳解决方式，通过把视频及控制信号转换为光信号在光纤中传输。光纤传输具有衰减小、频带宽、不受电磁波干扰、重量轻、保密性好等一系列优点，广泛应用于国家及省市级的主干通信网络、有线电视网络及高速宽带计算机网络。而在视频监控系统中，光纤传输也已成为长距离音视频及控制信号传输的首选方式。但光纤传输需专门的技术人员负责光纤熔接及设备维护方面的工作，另外对于近距离监控信号传输不够经济。

　　举例来说，高清意味着需要更高带宽。一般认为，H.264编码D1(720×576)画质的码流为2M左右，那么以1080P计算，画面尺寸约是D1的5倍，简单计算，码流也是5倍。因此，H.264编码的一个1080P高清画面所用带宽约为10M，与D1画质的MPEG2相当。由此可以看出，对于“高清”，网络传输并没有特别的要求。不过有一点必须指出，目前的互联网是不能够承载高清画质的，必须是专网甚至光纤。相比模拟传输，数字网络传输高清视频具有得天独厚的优势。

 当然，由于高清占用了更高的网络带宽，在组建高清系统特别是大路数高清系统时对于网络带宽的使用还是应该精打细算。例如，如果使用100M以太网，实际上同时只能承载5路左右的高清图像（考虑到以太网的碰撞侦听特性）。如果同一视频源有多个用户访问，占用的带宽会更大。因此对于系统设计、组播、转发等技术的使用就显得尤为重要。

6、高清显示技术

　　后端的显示设备一般分为CRT、LCD、PDP三种。受高清电视技术发展的影响，监控显示设备的高清化速度非常快。

　　CRT器件以其亮度高、反差大、色彩还原好、图像细腻等优势，一直保持着高指标、高质量的水平，是三种器件中观看效果最好的。但由于受到自身重量、体积等因素影响，CRT监视器一般用于技术监看，适用于对图像总体质量的最终把握。而LCD、PDP器件由于采用逐点显示方式，没有回扫线，具有图像细腻、无闪烁现象，不易造成视觉疲劳的优势。其中，LCD监视器以轻薄、省电为特色，PDP以高亮度、大尺寸闻名。

　　但三种显示器件也都存在各自的缺点。CRT最主要的问题是体积庞大、耗电高、容易磁化。PDP的主要问题是小尺寸屏幕加工困难、屏幕发热、有烧蚀。LCD的主要问题是亮度不高、有延时。

　　高清效果必须使用大尺寸显示器才能表现出来。真正达到1920×1080分辨率的监视器，LCD最小尺寸至少20英寸，PDP最小50英寸，CRT至少20英寸以上。

　　在轨道交通、平安城市等大型图像联网指挥中心，大都使用了拼接大屏。目前拼接屏中DLP最成熟，但LCD的拼接系统也在逐渐抢占市场。LCD拼接系统目前有个2cm左右缝技术没有解决，因此在高端使用有些受限。单从清晰角度来说，LCD完全可以满足1080p的使用要求。

　　现在一些新的显示技术带来了产品的不断升级，如索尼OLED高清屏仅0.3mm厚，日本NICT推出裸眼可视3D显示产品，还有适用于柔性显示的EPD等技术将逐渐把各种显示技术应用到产品，适应于工作、生活的各方面。这些产品无一不把高清放在最重要的位置，未来的高清显示产品将会拥有更加地多种多样、多姿多彩的市场，也必将渗透到监控领域之中。

　　同时，高清接口也有了DVI或HDMI等数字多媒体接口。

　　DVI信号的传输完全采用了数字格式，保证了视频源到显示终端的传输过程中资料的完整性，可以得到更快捷的传输速度以及更清晰的影像。所以，具备DVI接口的显示终端都是数字显示终端。DVI接口有三种，分别是DVI-Digital（DVI-D）、DVI-Analog（DVI-A）和DVI-Integrated（DVI-I）。其不同之处在于DVI-D只支持数字显示的设备；而DVI-A类似于VGA接口，采用模拟信号传输；而 DVI-I则是同时支持数字显示和模拟显示，并且可以兼容使用DVI-D的设备。

7、高清的发展方向和前景

　　首先，来看超高清技术的发展。日本在上世纪90年代就已研究出画面分辨率为7680x4320像素的超高清晰视频系统UHDV了，画质好得令人难以置信。因其扫描行可达4000以上，故新系统被命名为4000(4K行)扫描线超高清晰度视频系统。超高清是在高清基础上的发展，其清晰度比目前市场上最先进的高清电视还要高出16倍。当然，新一代超高清主要还是为大屏幕电视或电视墙设计，因为在常规尺寸的电视上，肉眼无法分辨超高清电视技术带来的画面质量的改善。在安防监控领域，采用JPEG2000编码技术的1600万像素IPC已经问世，可达到4872×3248的超高分辨率。

　　其次，是激光显示技术的发展。显示技术在历经黑白、彩色和数字高清显示时代后，将迎来大色域显示时代。三枪CRT使显示产品由黑白显示走向彩色显示，较好地再现了客观世界。随着数字技术的发展，高解析度视频图像的压缩、传输以及解码技术在图像领域的广泛应用，视频信号也由模拟信号转变为数字信号，从而解决了高分辨率画面的传输带宽和画面稳定问题。然而，由于显示发光光源的制约，前三代显示技术仅能再现人眼所能识别的色彩空间的30%，致使70%的色彩无法通过显示让人们来感知，因此颜色的真实再现是下一代显示的关键。激光显示技术是以红（R）、绿（G）、蓝(B)三基色激光为光源的显示技术，其充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点，使显示图像具有更大的色域表现空间，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。激光显示色域覆盖率可达90％，色彩饱和度为传统显示的100倍以上，同时完全继承数字高清时代的高分辨率、数字信号等特征，实现人类有史以来最完美的色彩还原。我国激光显示技术研究是国家863计划项目，目前技术上与世界同步。预计在2010年以后，激光显示大屏即将面世。

　　再次，高清技术的发展将推动图像识别和智能分析技术的发展和应用，叫好不叫座的图像识别和智能分析技术一直未能得到业界普遍期待的大规模应用。主要原因是识别的精确度离用户的期待还有不小的差距，而图像的分辨率则是影响识别精确度的主要因素，高清监控技术的发挥和大规模市场应用将会为图像识别和智能分析技术的推广应用带来前所未有的机遇。如人脸识别技术的应用，目前主要应用于经特别设计的出入口通道等场合，每次也只能识别一张人脸，高清监控技术的应用将大大提高识别效率，拓展应用场合，如城市治安监控、银行营业厅监控、车站广场监控中的应用。

8、结束语

　　随着不断提高的监控技术的发展，高清作为监控技术发展的主要方向之一，结合网络技术带来新的变革，在不断满足市场竞争需求的同时，趋向于一种理性的思考，高清监控正是以一种高姿态、高要求进入我们的世界。在不断发展的监控技术领域，高清监控也将是一颗璀璨的明星，它的光芒在重新审视着我们周围的世界。