全面解讀：H.265在安防行業(yè)應(yīng)用及價值

成都弱電公司訊：

在過去的10年里，成都視頻監(jiān)控領(lǐng)域的主要視頻壓縮尺度是H.264。今天，H.264占據(jù)了網(wǎng)絡(luò)視頻碼流的80%左右?，F(xiàn)在的攝像機(jī)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(jiān)控IP化過程中扮演了重要的角色。

但是今天，在成都視頻監(jiān)控領(lǐng)域我們?nèi)匀幻媾R著諸多挑戰(zhàn)。隨著攝像機(jī)分辨率的不斷增加，出現(xiàn)了更大的百萬級像素(MegaPixel)sensor、全景攝像機(jī)、甚至是千萬級像素sensor。同時面臨著遠(yuǎn)程觀看這樣的大分辨率視頻而帶來的網(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，一個視頻壓縮尺度的使用期一般為10年，即經(jīng)過10年的使用期，由于整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尺度應(yīng)用的場景和環(huán)境都會發(fā)生巨大變化，針對新的應(yīng)用場景和新的應(yīng)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(guī)范。當(dāng)年MPEG4尺度過渡到H.264，這樣的規(guī)律可見一斑。

成都視頻監(jiān)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(jī)，4Mbps的H.265的碼流解碼效果和8Mbps的H.264圖像效果相當(dāng)。若智能分析算法和H.265編碼器結(jié)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(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案實(shí)施和工程建設(shè)來說，能夠節(jié)省許多預(yù)算開支。

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(zhàn)?，F(xiàn)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(biāo)AVS，目前來看，這些視頻壓縮尺度的壓縮效率都達(dá)不到H.265的同等圖像效果下的壓縮率。雖然H.265的專利授權(quán)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于H.264，但是不像廣電領(lǐng)域的節(jié)目接受預(yù)訂或者互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)提供商，成都視頻監(jiān)控領(lǐng)域的視頻錄像不會用于對外提供服務(wù)，因此業(yè)內(nèi)很多人士預(yù)測，H.265仍將在成都視頻監(jiān)控領(lǐng)域受到熱捧，在下一個10年里，H.265將會取代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(qiáng)公共平安成都視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工作的若干意見》中提高“新建、改建高清攝像機(jī)比例達(dá)到100%”、“逐步增加高清攝像機(jī)的新建、改建數(shù)量”，“到2020年，基本實(shí)現(xiàn)全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全時可用、全程可控”。這意味著在公共平安領(lǐng)域，新購置的攝像機(jī)必將是高清化的攝像機(jī)，高清化攝像機(jī)尤其適用于H.265壓縮。就像當(dāng)年的H.264取代MPEG-4壓縮一樣，在一個成都視頻監(jiān)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(jī)的后向兼容性，但同時增加了整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性。在H.265應(yīng)用初期，這種情況在所難免。隨著時間推移新的H.265壓縮攝像機(jī)替換已到使用年限的H.264攝像機(jī)，到時整個網(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(yīng)用必將帶來整個成都視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案中的前端、后端、存儲、智能、顯示的顯著變化。

H.265應(yīng)用解析

成都視頻監(jiān)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(tǒng)的H.264編解碼芯片無法進(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實(shí)現(xiàn)了H.265的編碼或解碼，但大都是基于CPU或者FPGA實(shí)現(xiàn)，不太適合成都視頻監(jiān)控應(yīng)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(jiān)控解決方案參考設(shè)計。當(dāng)然現(xiàn)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(xù)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)迎來了蓬勃發(fā)展期。

H.265價值的進(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(jī)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(jù)對視頻圖像場景的理解，有效的剔除時間冗余、空間冗余、概率冗余等，在保留信息的前提下，達(dá)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(jié)合

從目前的應(yīng)用情況來看，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(jié)果沒有有機(jī)的和H.265的幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮融合起來。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、移動偵測、等智能分析單元的分析結(jié)果，理解場景中的背景區(qū)域和前景區(qū)域，以及場景中的亮區(qū)、暗區(qū)、多紋理區(qū)域，等等這些智能分析結(jié)果和H.265的編碼單元模塊算法有機(jī)結(jié)合，可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低碼率，提升編碼效率。