全面解讀：H.265在安防行業(yè)應用及價(jià)值

成都弱電公司訊：

在過(guò)去的10年里，成都視頻監控領(lǐng)域的主要視頻壓縮尺度是H.264。今天，H.264占據了網(wǎng)絡(luò )視頻碼流的80%左右?，F在的攝像機主流分辨率是720p或1080p等高清級別的，但是幾年前的主流分辨率是VGA級別的。H.264在成都視頻監控IP化過(guò)程中扮演了重要的角色。

但是今天，在成都視頻監控領(lǐng)域我們仍然面臨著(zhù)諸多挑戰。隨著(zhù)攝像機分辨率的不斷增加，出現了更大的百萬(wàn)級像素(MegaPixel)sensor、全景攝像機、甚至是千萬(wàn)級像素sensor。同時(shí)面臨著(zhù)遠程觀(guān)看這樣的大分辨率視頻而帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò )傳輸壓力，以及碼流的存儲壓力。

正是面對這樣的局面，ISO/IECMPEG和ITU-TVCEG聯(lián)合制定新一代視頻壓縮尺度HEVC/H.265。視頻編碼算法尺度的制定者們聲稱(chēng)，一個(gè)視頻壓縮尺度的使用期一般為10年，即經(jīng)過(guò)10年的使用期，由于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尺度應用的場(chǎng)景和環(huán)境都會(huì )發(fā)生巨大變化，針對新的應用場(chǎng)景和新的應用平臺，需要研發(fā)更高明的算法和更具先進(jìn)性的尺度規范。當年MPEG4尺度過(guò)渡到H.264，這樣的規律可見(jiàn)一斑。

成都視頻監控的趨勢是高清化(高清、高清+、超高清)、網(wǎng)絡(luò )化、智能化，高清化視頻對傳輸和存儲帶來(lái)很大的壓力，H.265相比H.264，對高清化視頻更高的壓縮率可極大的緩解這一壓力。好比，對5MP分辨率的H.265網(wǎng)絡(luò )攝像機，4Mbps的H.265的碼流解碼效果和8Mbps的H.264圖像效果相當。若智能分析算法和H.265編碼器結合使用，更能進(jìn)一步降低碼率，提升圖像質(zhì)量。相比H.264，對成都視頻監控網(wǎng)絡(luò )方案實(shí)施和工程建設來(lái)說(shuō)，能夠節省許多預算開(kāi)支。

在高清化的趨勢下，H.264的霸主地位已經(jīng)受到H.265的挑戰?，F實(shí)中雖然有SVAC、MPEG4、MJPEG，甚至微軟的VC-1或者谷歌的VP8，甚至廣電領(lǐng)域的國標AVS，目前來(lái)看，這些視頻壓縮尺度的壓縮效率都達不到H.265的同等圖像效果下的壓縮率。雖然H.265的專(zhuān)利授權費用遠遠高于H.264，但是不像廣電領(lǐng)域的節目接受預訂或者互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)提供商，成都視頻監控領(lǐng)域的視頻錄像不會(huì )用于對外提供服務(wù)，因此業(yè)內很多人士預測，H.265仍將在成都視頻監控領(lǐng)域受到熱捧，在下一個(gè)10年里，H.265將會(huì )取代H.264，成為主流視頻壓縮尺度。

2018年5月份國家發(fā)展改革委等九部委發(fā)布的《關(guān)于加強公共平安成都視頻監控建設聯(lián)網(wǎng)應用工作的若干意見(jiàn)》中提高“新建、改建高清攝像機比例達到100%”、“逐步增加高清攝像機的新建、改建數量”，“到2020年，基本實(shí)現全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全時(shí)可用、全程可控”。這意味著(zhù)在公共平安領(lǐng)域，新購置的攝像機必將是高清化的攝像機，高清化攝像機尤其適用于H.265壓縮。就像當年的H.264取代MPEG-4壓縮一樣，在一個(gè)成都視頻監控網(wǎng)絡(luò )中，H.265和H.264兩種壓縮尺度并存能夠解決以建攝像機的后向兼容性，但同時(shí)增加了整個(gè)監控網(wǎng)絡(luò )的復雜性和不穩定性。在H.265應用初期，這種情況在所難免。隨著(zhù)時(shí)間推移新的H.265壓縮攝像機替換已到使用年限的H.264攝像機，到時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò )必將是全網(wǎng)H.265的高清化視頻，H.265配合高清化視頻的應用必將帶來(lái)整個(gè)成都視頻監控網(wǎng)絡(luò )方案中的前端、后端、存儲、智能、顯示的顯著(zhù)變化。

H.265應用解析

成都視頻監控領(lǐng)域的視頻壓縮，由H.265取代H.264，主要影響的是壓縮模塊產(chǎn)品和解碼模塊產(chǎn)品，即IPC、NVR，以及帶有解碼顯示的平臺軟件。IPC和NVR由于使用碼芯片的ASIC或者硬件加速單元進(jìn)行硬編碼和硬解碼，傳統的H.264編解碼芯片無(wú)法進(jìn)行升級支持H.265。H.265Version1于2018年4月正式發(fā)布后，雖然有很多公司聲稱(chēng)實(shí)現了H.265的編碼或解碼，但大都是基于CPU或者FPGA實(shí)現，不太適合成都視頻監控應用。2018年，海思在業(yè)界首次提出基于SOC的IPC+NVR的完整成都視頻監控解決方案參考設計。當然現在海思的H.265編解碼方案更加豐富，不僅僅支持H.265編碼和解碼，同時(shí)支持4K超高清的H.265編碼和解碼。

除了海思，還有另外的好比安霸、高通、SONY、NVIDIA、Intel等公司陸續提出H.265配合4K超高清的編解碼SOC或者CPU+ASIC的編解碼方案?；贖.265的IPC、NVR、平臺等等產(chǎn)品形態(tài)迎來(lái)了蓬勃發(fā)展期。

H.265價(jià)值的進(jìn)一步挖掘

除了高清化的趨勢和智能化趨勢，還有一種趨勢是智能化和H.265編碼的有機配合。從算法的角度理解，視頻壓縮算法中也使用了大量的智能分析算法，視頻壓縮的根本是根據對視頻圖像場(chǎng)景的理解，有效的剔除時(shí)間冗余、空間冗余、概率冗余等，在保留信息的前提下，達到壓縮的目的，以盡可能的接近視頻圖像信息熵。

H.265編碼與智能結合

從目前的應用情況來(lái)看，智能分析和H.265壓縮兩者還是割裂的，視頻序列和圖片的智能分析結果沒(méi)有有機的和H.265的幀內壓縮和幀間壓縮融合起來(lái)。好比海思的Hi3516A編碼SOC，分別提供了ISP單元、智能分析單元IVE2.0、H.265編碼單元，但好像并沒(méi)有很好的融合，假若在H.265編碼單元中充分利用背景建模、光流分析、移動(dòng)偵測、等智能分析單元的分析結果，理解場(chǎng)景中的背景區域和前景區域，以及場(chǎng)景中的亮區、暗區、多紋理區域，等等這些智能分析結果和H.265的編碼單元模塊算法有機結合，可以在現有基礎上進(jìn)一步降低碼率，提升編碼效率。