4K在可视化指挥中的应用价值

2016年热词：4K

   4K无疑是2016年AV视听行业最火爆的名词之一。纵观整个专业AV市场，从4K摄像机、4K监控到4K矩阵、4K拼接器，从4K会议主机、4K传输器到4K拼接屏，各种标榜4K的产品纷至踏来。4K之火已从消费市场蔓延至商显领域，并已覆盖从采集、传输至处理、显示的整个产业链。

      然而目前在专业AV视听与商用显示领域，4K的价值并未像家用消费那么突出。除了在广电行业、美术与设计行业、医疗行业等特种显示应用上，4K被广泛使用外，在普通会议室、教育、数字告示、安防和拼接市场，4K的价值更多的体现在“竞品技术的层面”。

      4K技术该如何应用在专业显示领域，突显其商业价值，是目前各大厂商都在积极探索的方向。本文将就4K技术在可视化指挥中的应用价值进行简单探讨。

什么是4K

4K又称UHD（Ultra High Definition），在国内译为超高清或极清。2012年5月，国际电信联盟（ITU）发布了BT.2020标准，定义物理分辨率达到3840×2160(4K×2K)及以上可称为超高清。

    4K分辨率是1080P的4倍，在此分辨率下，因此可以看清画面中的每一个细节，每一个特写，得到一种身临其境的观感体验。

不仅在分辨率大幅提升，在色彩方面，4K标准相对于之前也作出了大幅度的改进。比如色深方面，由高清标准的8bit提升至10bit或12bit。这一提升对于整个影像在色彩层次与过渡方面的增强起到了关键的作用，使得画面的色彩表现远胜于高清系统。

在传输接口方面，支持4K的传输接口目前主要有HDMI和Display Port(DP接口)两种，其中HDMI 1.4a可以支持的4K分辨率规格最高为4096*2160@24Hz或3840*2160@30Hz;最新的HDMI2.0则可以支持60Hz的4k分辨率传输。而DP1.2标准最高可以支持60Hz的4096*2160以及3840*2160分辨率。

4K在可视化指挥的应用

   指挥中心历来是音视频系统应用最完全之地。新一代指挥中心更是朝向一体化、可视化发展，汇集监控、会商、勤务处置、应急调度、信息可视化等于一身。将4K技术应用于指挥中心，势必为一体化指挥提供更好的可视化体验。

1、4K监控

   4K监控系统已在安防监控领域逐步普及。它的超高清图像、超宽广视角及宽动态范围可提供更多的可视化信息，是公安、交通等重要部门开展大面积、远距离安全监控及道路安全管理的必要条件，可为日常监管与应急指挥提供了更可靠的决策依据。

2、4K会议

   会议系统是指挥决策必不可少的系统之一，而4K会议则提供更宽广更精细的视觉。将4K应用于协同会议，可带来极度逼真音视频体验，身临其境的面对面会议体验。

3、更大操作空间

   使用4K级的办公电脑，可为勤务调度或应急指挥中的业务处理提供更大的业务操作空间。操作员可将更多的常用业务界面同置于4K分辨率的显示桌面上，减少在多个显示器间切换观看的频度，提高工作效率，减轻操作员疲劳。

4、更清晰的大画面显示

   报告会议或协同讨论时，要将PPT或文件推送到大屏上供大家观看，PPT或文件通常要被放大至全屏显示。以1个6x6的拼接屏为例，全屏显示时通常需要将1080P的信号源放大36倍，造成PPT或文件内容的模糊。而同等条件下4K信号仅需被放大9倍，使得内容图像仍能够保持高清晰和锐利。

5、超高分辨率信息可视化

   指挥系统中GIS、大数据可视化等超大分辨率显示应用不可或缺。随着硬件系统的提升，图形工作站4K输出的成本降低，使得高分图像的产生更加容易。而4K阵列处理技术为超高分显示提供了更为优化的解决方案，仅需要使用原来高清阵列采集1/4的设备，即可实现相同分辨率高分画面的上屏显示。成本的下降将更有助于可视化指挥系统的普及。

4K在指挥系统中应用的挑战

作为指挥中心之眼的大屏系统，为4K可视经应用提供了良好的先决条件，其拼接的超高物理分辨率，使得4K图像高画质可以充分发挥，在可视化指挥带来更多的应用价值同时，也对显示系统提出的前所未有的挑战。

1、处理性能

4K视频如要实现真正的点对点处理，1路视频信号的处理能力至少需要1080P的4倍，按3840x2160@30fps计算，每秒钟需要高达2.49亿像素（1080P为6200万）。而作为指挥中心，通常接入信号数量巨大，随着4K前端设备的普及，对上屏显示路数的要求也会越来越高。这也对大屏控制系统的处理能力提出极大的挑战。集中处理多路4K视频将对硬件有极高的要求，才能保证显示性能，达到良好的效果。分布式的架构或对4K视频的处理更有优势，在保证处理能力的前提下，规模可无限扩展。

2、传输

目前对于4K视频信号的传输多采用HDMI或DP线缆，但传输距离受限，难以实现远距离传输。1路3840x2160@30fps视频原始图像带宽达6Gbps，如何实现长距离传输也是巨大的挑战。现有4K长距离传输或采用无压缩与压缩两种方式。无压缩方式直接传输原始图像数据，消耗带宽巨大，通常采用光纤、SDI或多根双绞线并行传输的方式。压缩方式多采用H.264或H.265编码，传输带宽仅需几十兆，配合分布式网络传输，可以更低的成本实现长传。

4K我们已准备好

   为满足新时代可视化指挥建设需要，MicsView已为4K接入做好准备。MICS7000系列云节点已可完美支持4K视频信号接入，高品质画质处理保证了4K信号极清之美，超低带宽占用解决了4K传输难题，无需昂贵的长传设备或视频线缆，仅需1根CAT6即可实现4K信号的高品质接入与跨地互联共享，充分发挥指挥信号中的4K信号应用价值。