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          全面解讀:H.265在安防行業應用及價值

          閱覽次數:462 次  發布日期: -0001-11-30

          成都弱電公司訊:

          在過去的10年里,成都視頻監控領域的主要視頻壓縮尺度是H.264。今天,H.264占據了網絡視頻碼流的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化過程中扮演了重要的角色。

          但是今天,在成都視頻監控領域我們仍然面臨著諸多挑戰。隨著攝像機分辨率的不斷增加,出現了更大的百萬級像素(MegaPixel)sensor、全景攝像機、甚至是千萬級像素sensor。同時面臨著遠程觀看這樣的大分辨率視頻而帶來的網絡傳輸壓力,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,即經過10年的使用期,由于整個產業鏈的發展以及科學技術的發展,尺度應用的場景和環境都會發生巨大變化,針對新的應用場景和新的應用平臺,需要研發更高明的算法和更具先進性的尺度規范。當年MPEG4尺度過渡到H.264,這樣的規律可見一斑。

          成都視頻監控的趨勢是高清化(高清、高清+、超高清)、網絡化、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網絡攝像機,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,更能進一步降低碼率,提升圖像質量。相比H.264,對成都視頻監控網絡方案實施和工程建設來說,能夠節省許多預算開支。

          在高清化的趨勢下,H.264的霸主地位已經受到H.265的挑戰?,F實中雖然有SVAC、MPEG4、MJPEG,甚至微軟的VC-1或者谷歌的VP8,甚至廣電領域的國標AVS,目前來看,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的專利授權費用遠遠高于H.264,但是不像廣電領域的節目接受預訂或者互聯網視頻服務提供商,成都視頻監控領域的視頻錄像不會用于對外提供服務,因此業內很多人士預測,H.265仍將在成都視頻監控領域受到熱捧,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月份國家發展改革委等九部委發布的《關于加強公共平安成都視頻監控建設聯網應用工作的若干意見》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,基本實現全域覆蓋、全網共享、全時可用、全程可控”。這意味著在公共平安領域,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,在一個成都視頻監控網絡中,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,但同時增加了整個監控網絡的復雜性和不穩定性。在H.265應用初期,這種情況在所難免。隨著時間推移新的H.265壓縮攝像機替換已到使用年限的H.264攝像機,到時整個網絡必將是全網H.265的高清化視頻,H.265配合高清化視頻的應用必將帶來整個成都視頻監控網絡方案中的前端、后端、存儲、智能、顯示的顯著變化。

          H.265應用解析

          成都視頻監控領域的視頻壓縮,由H.265取代H.264,主要影響的是壓縮模塊產品和解碼模塊產品,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行硬編碼和硬解碼,傳統的H.264編解碼芯片無法進行升級支持H.265。H.265Version1于2018年4月正式發布后,雖然有很多公司聲稱實現了H.265的編碼或解碼,但大都是基于CPU或者FPGA實現,不太適合成都視頻監控應用。2018年,海思在業界首次提出基于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、平臺等等產品形態迎來了蓬勃發展期。

          H.265價值的進一步挖掘

          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有有機的和H.265的幀內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果,理解場景中的背景區域和前景區域,以及場景中的亮區、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一步降低碼率,提升編碼效率。

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