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H.265:流进安防的超低码率

2014-11-14 09:52:51来源:类型:编辑:

  “安防也来了个‘小苹果’”
  近日,让各行各业翘首期盼的H.265也低调地来了,苹果发布支持H.265编码解码的iPhone6。其实,对于科技爱好者来说,H.265并不陌生,早在两年前爱立信就推出了首款H.265编解码器。使用H.265编码解码的一个巨大优势是仅需目前主流编码视频一半的比特率,就可提供同等质量的视频。有专家称,“在带宽非常宝贵的移动视频通话领域,采用H.265编码解码会带来很大的优势”,但更深层次地来看,H.265影响的不仅是视频通话,其所属的视频领域更几乎是影响着世界,对于安防来说,其“无所不能”超低码率必将成为未来安防监控的主流。
  “源于传统更优于传统”
  众所周知,当前视频领域主流的压缩标准是H.264,包括市面上很多的视频压缩标准其实都是H.264衍生版,而H.265则是ITU-T VCEG继H.264之后所制定的新的视频压缩标准。
  要了解H.265,就要了解一下视频压缩标准的发展历程:视频编解码标准主要来源于国际电联ITU-T和国际标准化组织ISO,ITU的H.26×系列视频压缩标准经过了H.261、H.263,H.263+这样一个演进过程。而ISO的视频压缩标准是MPEG系列,从MPEG1、MEPG2到MPEG4,之后两个标准化组合走向合作,成立了JVT,推出了在当前最有效的视频压缩标准:H.264/AVC。H.264的应用范围不断扩展,成熟度不断提高。之后,JVT-VC小组就正式开始着手下一代视频压缩标准的定制,并于2013年定稿发布,命名为HEVC(High Efficiency Video Coding),然后分别被ITU-T和ISO/IEC采纳成为国际标准,也就是H.265视频压缩标准。
  最新H.265标准基本继承了H.264的框架,但是其中采用了大量全新的技术。在高清分辨率下,这些新技术的使用可以使H.265的压缩性能相比H.264提升一倍,简单来说,就是相同视频质量下,高清视频所需要的传输带宽或者存储空间则为H.264的一半左右。
  H.265相较于以往压缩标准具体有多大提升呢?从客观效果测试提升上来看,H.265在1080p分辨率下相比H.264码率降低40%~50%,在720p下相比降低30%~40%。而从主观效果测试提升上,也获得了类似的结果,平均节省了50%的码率,并且随着分辨率的提高,H.265会使码率降低更多。
 
  “流进安防的超低码率”
  如今,“更高清”已然成为安防的必须,更高清需要直面的问题就是“码流”变大,安防监控说到底也是这一股贯穿整个系统的码流在变化。既然码流的变化影响着整个安防系统的建设,如何改变“更高清系统的码流”就成为了关键。
  大家都知道,高清监控从来都不只是监控摄像机的高清,而是一整个系统的高清,涉及到采集、编码、传输、存储、解码显示等多个方面,更高清的发展同样也需要各个环节的同步发展。在高清1080p时代,H.264码流的应用就很好地贯穿了高清系统的一整条线,满足了各环节的需求。然而,在往更高清走的时候,H.264已经捉襟见肘,很难再同步各个环节将码流顺畅地贯穿始终,特别是其带来的网络和存储的巨大成本。此时,我们发现其实H.265就是一种很好的解决方案,H.265比H.264提升1倍以上的压缩性能,将贯穿在高清监控系统中的码流作了有效的“瘦身”,将更高清的各个环节又一次完美的串联在了一起。
  结合当下来看,伴随着视频压缩标准的一次次进步,安防监控从模拟、数字、网络到高清智能化,安防正步入大联网时代。在安防大联网时代下,用户追求更大图像、更大集成、更大融合,更注重数据的全局性、效率性和关联性,这就涉及到大数据理念的深度应用,也就意味着需要更多的更高清布点,更快的处理效率和更全的关联信息。此时,在很多方面当前的视频压缩标准已开始力不从心。如何突破?H.265的到来令整个安防界都茅塞顿开。
  H.265在前端,可带来更多的高清布点。更高清的普及可能还需要一段时间才能进入稳定发展期,但并不表示H.265在当下就没有用武之地了。以现今平安城市中炙手可热的1080p全高清监控为例,采用当前视频压缩标准普遍需要4M以上码率才能保证图像质量,这也导致了很多系统都采取了“部分点位先高清”的策略。如果采用H.265编码,按照现有的测试,1080p仅需1~2M左右的码率,而早期系统建设的标清D1格式也只能做到1.5~2M左右的码率,这对于高清系统的建设是一种极大的诱惑。一方面,对于一些已经建成的标清系统,几乎可以在其存储池容量不变的情况下直接升级为1080p全高清系统,而对于一些新建的高清系统,其系统存储成本将大大减少。可以预见的是,在H.265的滋润下,高清点位更将如雨后春笋般布满各个安防监控系统。
  H.265在传输,可带来更快的处理效率。说到高清系统的联网,带宽资源和网络稳定性十分宝贵。如何更快的提高处理效率,现有压缩标准又遇到了难题。比如日益增长的1080p高清点位,造成安防网络的拥堵和存储数据的急剧膨胀。H.265又拯救了这个带宽资源有限的世界。打一个比方,把公路比成安防的网络,将车辆比作视频的码流,H.265的到来将原本拥堵的安防公路瞬间变得非常通畅。试想一下,4车道的公路,宽度不变,如果车辆缩小一倍以上,那4车道瞬间变成了8车道,就有效缓解了安防公路的拥堵问题。反过来看,在更高清监控到来之际,码流越来越大造成更拥堵的状况,但是如果视频清晰度提升之时码流的大小不变呢? H.265又一次改变了安防的高清视界。
  H.265在后端,可带来更小的存储容量。我们再来回顾一下视频清晰度的发展,分辨率从CIF→D1→720p→1080p,最头疼的就是数据量增加带来的存储问题。但是,如果采用H.265来降低码流,一个本来只能容纳1000个摄像机的存储池,现在可以装2000个,甚至更多,而不用增加存储的成本。反之,如果摄像机清晰度、视场角是以前的几倍,而存储不变,这就为更高清提供了一种很好的解决方案。试想,用4K摄像机捕捉视频,一个摄像机能覆盖的区域可能是以前1080p的4倍,并且为更多的智能化分析提供了更好的保障。
  H.265在业务,可带来更全的关联信息。在大联网的趋势下,跨区域跨部门的信息共享变得尤为重要。当前各个业务部门的信息都有各自的情报来源,于是也就出现了,在一个路口安装了多台摄像机的情况,如此势必造成庞大的冗余数据,信息共享无从谈起。如何减轻数据源的“负担”? H.265不仅减轻了视频情报的负重,更提升了视频情报的质量。另外,由H.265带来的更高清的好处,一个摄像机可照顾多项业务的应用需求,提升监控质量的同时,还能减少布点(相对传统来说是覆盖了更多区域),可以让系统包含更丰富的视频数据。如此一来,H.265很好地使各部门的情报去粗取精,减轻网络负担,有效提升了信息共享的效率。
  由此可见,技术的进步从来都是对先进产品的更好保障,H.265的到来必将更好地推动整个安防行业的稳步发展。
  “世界的也是民族的”
  H.265视频压缩标准相对于安防来说,就好比一本全新定义的字典,这本字典是世界的通用的,而H.265的实现与应用更像是在写一篇文章,不同的行业有不同的表现,而这些表现往往是具备民族化特色的,能够更好的服务于民族产业的崛起。好的文章需要依靠标准化的字典,但民族内涵绝不是来自字典,而是文章本身的表达,由此可见,H.265对于安防的最大意义是来自于民族化的行业应用。
  科技无国界,当年海康威视率先将通用标准H.264引入安防监控领域,引领民族安防的迅速崛起。如今伴随着大联网时代的到来,大视场、大数据、大融合等都渴望更小的码流,H.265新标准无不符合安防发展的需要。
  移动通讯行业用H.265来解决高清视频通话引起的带宽问题;智能手机行业依靠安卓系统和兼具品牌特色的应用,取得了前所未有的蓬勃发展;同样,如今安防行业也需要H.265来推动民族化的大发展。
  之于安防,H.265是世界的更是民族的,H.265来了!