2015安控產品技術發展與觀察

2015安控產品技術發展與觀察
高競爭時代來臨
 

時令已過立冬,安控產業也在北京展後進入一個盤整的階段,回顧2014年,這一年來安控界似乎乏善可陳,在北京展中也聽到許多「空洞與空泛」的說法。中國深圳的安控產業式微,市場充斥價格殺戮聲,安控環境比冬天的寒風更加蕭瑟。從a&s 國際版報導的全球50大排行榜中可發現,今年的安控整體有成長但不高、有獲利但持平,市場狀況是如此,那麼安控產品與技術呢?是否也是雷同?還是大相徑庭呢?

就如同大多數安控媒體、部落客及專業人士的說明一樣,今年的安控產品與技術發展內容,有四大重點:超高畫質、智慧化、雲端監控與標準化,再細部分析就包含:4K、H.265的超高畫質(UHD)、智慧影像分析(IVS)、同軸高畫質、雲端監控及智慧城市等發展。這些產品與技術從北京展出發,到了明年Secutech Taipei(台北國際安全博覽會),則會看到它的技術驗證與實踐。因此,本文將探討這些產品與技術的發展趨勢,並深度說明其內容與本質,以及它對未來安控產業的影響。

感光元件支援大尺寸

感光元件是一切安控影像產品與技術的源頭,今(2014)年年底出現新一波趨勢。感光元件技術大致可歸納為大尺寸、低光照及高感度等技術發展主軸。在今年的北京展上,除了Aptina、Pixelplus、Omnivision推出以大尺寸為主的低光照、高感度的感光元件之外,Sony也特別推出適用於夜間監控,不需補助光源的Starvis系列,以及4K超高畫質、高感度感光元件,這些元件大約具有1,240萬左右的有效畫素,可支援1,200萬(4:3)和4K(約17:9)的影像呈現。

這種元件提供高品質的畫面和4K@60fps的快速成像。較大尺寸的特性,在尺寸上只有約為 1/1.9英吋大小,但影像畫素卻可達約 900萬畫素的4K高解析度,這種感光元件比FHD全高畫質輸出影像,有更高的靈敏度和更低的雜訊比,讓影像在夜視條件下有更好的光入射條件,無需燈光補助照明,即可在較低光圈下,得到更好的低光照性能,而這種光學特性也意味著,感光元件可以搭配高倍率的變焦鏡頭。

不過,隨著UHD超高畫質監控發展日趨明顯,其對鏡頭的MTF曲線圖有較高要求。但目前監控專用的百萬畫素分離式鏡頭,最大也只能提供到500萬畫素,魚眼全景鏡頭雖說可以達到更高的解析分辨率,但仍然無法改變其大尺寸畫面畸變的情況。

4K、H.265晶片技術抬頭

超高畫質與低串流是今年壓縮編碼晶片的明顯要求,目前,90%以上的安控數位產品都已採用H.264壓縮演算法,而新一代H.265晶片,則已開始應用於超高畫質網路攝影機。大約在明年第2季左右,H.265編碼格式將全面供應安控市場,更高壓縮效率與更低串流的晶片,將推動安控產業進入全新世代。

在這些H.265晶片技術上,我們已經掌握海思的Hi3516A及安霸的S3系列,而昇邁與睿緻也在進行H.265的壓縮晶片研發與製造,預計明年第2、3季會正式商品化。海思高畫質網路攝影機處理器Hi3516A,部分採用海思先進的H.265/HEVC演算法,改善了H.265/HEVC標準固有的影像振鈴效應,大大減少在大運動場景下的影像拖尾現象和馬賽克效應,並能在與H.264/AVC相同的影像畫質下,降低串流約50%。

Hi3516A靈活的高性能ARM Cortex-A7處理器,配合海思第二代智慧分析處理單元IVE2.0,可提供車牌辨識、周界防範、人臉辨識等多達40種IVS應用。其真正的多幀合成WDR和海思第三代3D降噪技術,即使在惡劣的光照環境下,也可提供出色的影像品質。Hi3516A最高支援500萬畫素即時影像編碼,採用海思先進的網路傳輸技術,可實現低於100ms的網傳延遲。

至於安霸S3 4K/H.265 SoC壓縮編碼晶片,則具有高達兩倍的壓縮效率,提供影像品質超低的Bite Rate來優化網路頻寬利用率,降低儲存成本。S3可以提供高達4K@30fps解析度下的H.265編碼影像,或4K@60fps的H.264影像,並與現有網路基礎設施相容。其最新一代ISP提供先進的數位雜訊抑制,增進H.265的儲存好處,而高寬動態範圍(HDR)則能處理具有挑戰性的高對比場景。

S3還包括可直接在180度或360度全景攝影機的動態視窗上去畫面變形,以及數位電子ePTZ水準/垂直/縮放功能。S3可處理H.264和H.265格式之間的多個資料流程支援和轉碼互換性能。它還支援Linux軟體開發套件(SDK),使設計人員能夠創建網路攝影機,提供差異化功能,包括無線連接、雲端服務、廣角全景觀看、分析、記錄和轉碼。

同軸高畫質競爭激烈

數種使用同軸傳輸的監控系統,以高畫質與全高畫質影像格式在監控市場中異軍突起,橫掃業界。這幾種型式我們稱它為同軸高畫質監控系統(HD over Coaxial),它們分別是HDCVI、HDTVI、AHD、ccHDtv及Ex-SDI,其技術是以高畫質的Sensor+影像處理器(ISP),再加上強化影像傳輸訊號電壓及頻寬,以體現同軸訊號發射與接收晶片所建構的系統完整性。

基本上,同軸高畫質不脫離以下幾個基本技術要求:

1.同軸高畫質要具備高影像清晰度、高色彩分離度、高信號濾波、高雜訊抑制及高影像還原度等,五高技術本質。

2.同軸高畫質在基本變革訴求下,傳輸距離在既有同軸電纜下,必須為更長距離的訊號傳輸格式。

3.同軸高畫質畫面必須是即時無延遲、無壓縮損失,以及不失真格式。

4.同軸高畫質後端設備,必須兼容類比960H影像訊號,未來必須考量兼容傳統類比分配器及矩陣系統能力。

5.同軸高畫質要能達到容易使用與操作,並支援前後端設定功能,才能達到系統應用參數需要。

6.同軸高畫質必須兼具低成本與高品質的要求。同軸高畫質的差異性,會出現在晶片搭配方案上,也就是說從Sensor到ISP,再到各種型式的同軸Tx高畫質發射晶片,不同的選擇,會造成高、中、低階三種不同的720p/1080p同軸高畫質解決方案。

隨著各種同軸高畫質型式的研發能力,以及工藝製作水準的提高,同軸高畫質各大廠商,將會在產品品質、行銷能力等方面持續競爭,在激烈競爭下,雖然已出現用戶無法平衡價格、品質、效果等問題,但這場同軸高畫質的戰爭,最終標準如何出線,讓我們一起期待吧。

IVS再起 應用多樣化

監控智慧化發展相當快速,現階段的影像辨識分析幾乎不需要人為干預,就能對攝影機拍錄的影像進行自動分析,並對動態場景中的目標進行定位、識別和跟蹤,最後完成分析和判斷目標的行為。

從北京展觀察來看,目前IVS技術是以AI人工智慧中的模式識別,將智慧演算法嵌入到DSP中,形成核心演算法,以分析和提列人員、車輛二類目標的各種行為模式。在應用中,使用者可以根據影像內容分析功能,在不同的攝影機場景中預設不同的告警規則,一旦目標在場景中出現違反預定義規則的行為,系統會自動發出告警,用戶可以透過點擊告警資訊,實現告警的場景重組並採取相關措施。

智慧監控技術主要包括:人臉辨識、車牌辨識、車型辨識、船隻辨識、號誌燈號辨識、行動軌跡辨識、虛擬絆線警戒、虛擬警戒區域、智慧跟蹤、人流統計、車流統計、物體出現和消失、人員奔跑、人員聚集、環境狀態辨識(如強風、大雨、大雪、大霧等惡劣天氣)、夜間低照度情況、影機遮擋或被移動、攝影機抖動等。蘇州科達在今年10月發佈的感知型攝影機(Intelligent IPC),就是藉由前端感知智慧,讓IPC能夠基於影像的智慧分析,對所識別出的監控畫面進行語義描述和最佳圖片抓拍,然後透過後端大資料平台進行分析,代替人類做出思考和判斷。

導入4G無線長距傳輸

影像監控已進入聯網時代,超高畫質影像監控、大量安控資訊傳輸等應用,都將離不開高頻寬通訊技術的範疇,除了過去的有線與無線傳輸外,對於無線寬頻的高需求,也讓我們進入到4G傳輸時代。

4G指的是第四代移動通訊技術,包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。4G集3G與WLAN於一體,能夠快速傳輸高品質音訊和影像。4G技術支援100Mbps∼150Mbps的下載網路頻寬, 意味著使用者可以體驗到最大12.5MB/s∼18.75MB/s的下載速度。4G的技術優勢是,通訊速度更快、網路頻寬更寬、通訊更加靈活、智慧性能更高、相容性能更平滑、提供各種增值服務、實現更高品質的多媒體通訊、頻率使用效率更高、通訊費用很可能更加便宜。

若4G運用於安控行業,不僅能夠加快資料的傳送速率,同時也能夠滿足客戶對於高畫質的要求。長期以來,無線網路傳輸的性能,制約安控產業的發展,4G通訊技術時代的開啟,擺脫有線傳輸限制,打破網路傳輸性能對安控產業發展的約束。未來,4G將會不斷深入安控應用,在4G無線通訊技術不斷地完善下,安控產業於高畫質影像監控、資料傳輸、資料儲存等方面的傳輸技術應用,將邁向更快速、穩定的傳輸境界。

智慧居家商機湧現

今年以前,很多人都認為智慧居家只要賣硬體就可生存,但是從大陸海康的螢石、大華的樂橙、東方網力的360衛士,以及Dropcam來看,除了硬體之外,以軟體為王道的觀念正在發酵。越來越多IT企業從軟體著手,進軍智慧居家領域,進一步突顯智慧居家管理軟體的平台的重要性。

本屆北京安防展,到處都可以看到智慧居家的影子。智慧居家包含:綜合佈線、網路通訊、安全防範、自動控制及音視訊等技術,將居家生活有關的設備整合。

我們必須關注智慧居家在結合安控技術上的電子商機。現在的情況是,除了智慧閘道、智慧路由、智慧開關、智慧插座等硬體以外,軟體也成為智慧居家的入口。蘋果在WWDC(蘋果全球開發者大會)上,已經推出智慧居家平台Homekit,正式宣佈進軍智慧居家。但Homekit是對協力合作廠商的硬體控制和管理,蘋果並沒有先著手研發自己的硬體,而是靠「以軟制硬」和「借力使力」,來進攻智慧居家領域。

目前的網路平台科技公司,幾乎都清一色地做起智慧居家硬體,如:百度、阿里巴巴、小米、聯想等。但也有廠商朝不同的方向發展,如海康做的電子商務雲APP,其智慧APP可以包含四大板塊:智慧居家、居家照護、生活服務及雲端儲存。不管是居家設備、還是移動及可穿戴設備,都可透過雲端APP來實現統一管理。當然這一切是需要電子商務協力廠商的合作,才可加入智慧雲平台中。

事實上,電子商務是吸引協力廠商合作的主要優勢,因為其可以幫助協力廠商推廣和行銷智慧硬體,以實現使用者與智慧居家設備,還有硬體設備與設備之間的互聯互通。

值得注意的是,智慧居家這條主線越清晰,其各個子系統設備淪為純硬體的程度就越高。因此,安控企業切入智慧居家,除了要在產品本身上下功夫,在電子商業模式、盈利模式上,更應早做籌謀,否則將會成為智慧居家體系裡面的一個苦力而已,如果是這樣,就算智慧居家的光環再閃亮,企業仍會再次淪為傳統的硬體製造商而已。

從上述的技術特點來看,2014年是安控行業技術再更新與市場重整的一年,我們在今年見證了多項新技術的發表與應用,也見證了因為技術同質化過多,造成競爭力下降,甚至消失在安控行業中的景象。我們希望廠商在技術上的程度能更深化,自創更多優良產品的差異化。我們也將和業界共同關注,從現在到明年安控技術的發展,並加以深度剖析。

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