從視頻編碼技術(shù)進(jìn)步看H.265的應(yīng)用趨勢(shì)

成都弱電公司訊：

當(dāng)下，H.265異?；馃?，各大安防監(jiān)控廠家紛紛推出多系列產(chǎn)品，以海康威視為例，推出了多個(gè)型號(hào)、多種類(lèi)型的產(chǎn)品。同時(shí)，H.265作為一種視頻壓縮技術(shù)，不斷出現(xiàn)在各類(lèi)安防雜志上，充斥著我們的眼球。那么，為什么歷史選中了H.265？

視頻編碼技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步

我們先來(lái)回顧一下安防的發(fā)展歷程。在2000年前后，第一臺(tái)DVR的問(wèn)世，標(biāo)志著成都視頻監(jiān)控從CCTV時(shí)代走向數(shù)字化時(shí)代。此后數(shù)字化的進(jìn)程一發(fā)不可收拾，并直接促成了后來(lái)的網(wǎng)絡(luò)化。到2007年，?？低曂瞥隽藰I(yè)界首臺(tái)高清IPC，開(kāi)啟了成都視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、高清化的序幕。2018年，?？低曂瞥隽巳蚴着_(tái)SmartIPC，標(biāo)志著成都視頻監(jiān)控正式步入了智能化時(shí)代。這一路走來(lái)，從產(chǎn)品形態(tài)、技術(shù)路線的演變上，我們可以清晰地看到一個(gè)主線——那就是IP化。與此同時(shí)，伴隨著安防產(chǎn)品IP化的發(fā)展，視頻編碼技術(shù)也在不斷的進(jìn)步。

假如再梳理視頻壓縮尺度發(fā)展的脈絡(luò)，視頻壓縮技術(shù)正一次次地改變著安防監(jiān)控的歷史，推動(dòng)著安防行業(yè)的深度發(fā)展。在安防監(jiān)控的早期階段，MPEG-1、MPEG-2等算法被引入安防監(jiān)控領(lǐng)域，促使了安防數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)。在數(shù)字化階段后期，分別由兩個(gè)組織推出了H.263和MPEG4-P2，但也造成了多種視頻壓縮尺度充斥整個(gè)安防的混亂局面。眾所周知，尺度推出的目的是為了樹(shù)立一個(gè)通用規(guī)范，大家共同遵守，以節(jié)約資源、降低成本，然而尺度越多就意味著沒(méi)有共通的尺度遵循；同時(shí)由于這些尺度還不夠完善，無(wú)法推動(dòng)安防更好的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，也就意味著尺度急需統(tǒng)一和完善。H.264的出現(xiàn)結(jié)束了視頻壓縮多尺度的時(shí)代，其在編碼性能上的優(yōu)勢(shì)，使整個(gè)安防行業(yè)大步向網(wǎng)絡(luò)化邁進(jìn)。發(fā)展到現(xiàn)階段，H.264等視頻壓縮尺度已經(jīng)不堪更高清的壓力，延緩著安防發(fā)展前進(jìn)的腳步，安防需要一股更強(qiáng)大的力量來(lái)推進(jìn)大聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。此時(shí)，作為新型視頻壓縮技術(shù)的H.265出現(xiàn)了。

H.265，給人最直觀的感受似乎是“它將編碼效率提升了一倍以上，有效降低視頻輸出碼率。”確實(shí)，反復(fù)的比較測(cè)試已經(jīng)表明，在相同的圖象質(zhì)量下，相比于H.264，通過(guò)H.265編碼的視頻碼流大小比H.264減少大約39-44%。由于質(zhì)量控制的測(cè)定方法分歧，這個(gè)數(shù)據(jù)也會(huì)有相應(yīng)的變化。以目前主流的分辨率為例，1080p全實(shí)時(shí)只需要1.5~2M左右的碼率。此外，隨著分辨率的提升，H.265碼率降低也會(huì)更多，多次測(cè)試表明，H.265在4K超高清分辨率下也可獲得相比H.264降低50%~60%的碼率。無(wú)論在功能還是性能上，H.265幾乎都對(duì)H.264有著全面性的進(jìn)步，是針對(duì)當(dāng)前視頻壓縮尺度的全面超越，這也使得H.265無(wú)可爭(zhēng)議的成為了當(dāng)下“最強(qiáng)”。

采用最強(qiáng)視頻壓縮技術(shù)就必須要有配套的硬件性能提升來(lái)滿足需求，而安防硬件又恰恰已經(jīng)為H.265準(zhǔn)備好了。從安防監(jiān)控硬件的發(fā)展來(lái)看，在數(shù)字化階段到來(lái)時(shí)，普遍采用的是ASIC架構(gòu)，后來(lái)DSP架構(gòu)的應(yīng)用為MPEG-4等算法提供了很好的應(yīng)用環(huán)境。隨著技術(shù)的發(fā)展，具備更強(qiáng)性能的SOC架構(gòu)成為了主流，其初期做法是整合ARM和1~2個(gè)功能硬件，成本低、性能好，使得H.264可以在安防中大展拳腳，也促使了安防監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程。SOC架構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)進(jìn)入大集成階段，可集成ARM、DSP、ISP、編碼模塊等多種功能硬件，即多核處理器。當(dāng)前，多核處理器以高性能、低功耗等優(yōu)勢(shì)正逐步取代傳統(tǒng)的單核處理器成為市場(chǎng)的主流。安防硬件的發(fā)展也已經(jīng)為“一種更高效的視頻壓縮算法”做好了準(zhǔn)備。

縱觀安防監(jiān)控的發(fā)展，視頻壓縮技術(shù)的進(jìn)步直接推動(dòng)了安防行業(yè)的前進(jìn)，而硬件技術(shù)的發(fā)展則很好的保障了視頻壓縮技術(shù)的應(yīng)用，三者一脈相承，使得H.265成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，就像當(dāng)初IP高清的出現(xiàn)一樣。由此可以發(fā)現(xiàn)，技術(shù)的創(chuàng)新引領(lǐng)著時(shí)代的進(jìn)步，在當(dāng)下講究效率的時(shí)代，H.265無(wú)疑是最好的選擇。

H.265碼編技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)

H.265可有效降低成都視頻監(jiān)控等應(yīng)用的存儲(chǔ)成本與空間，使超高清成都視頻監(jiān)控成為現(xiàn)實(shí)。隨著用戶(hù)對(duì)監(jiān)控視頻質(zhì)量的要求越來(lái)越高，高清視頻在安防監(jiān)控中的應(yīng)用越來(lái)越普及，由此帶來(lái)了存儲(chǔ)成本與空間的急劇上升。與現(xiàn)在正在使用的H.264編碼技術(shù)相比，H.265的高壓縮率特性能夠節(jié)省一半左右的存儲(chǔ)空間，從而顯著降低了視頻的存儲(chǔ)成本。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，解決了H.265計(jì)算復(fù)雜度的瓶頸后，在超高清監(jiān)控應(yīng)用方面，就像H.264替代之前的MPEG-2一樣，H.265必然會(huì)替代現(xiàn)在的H.264技術(shù)。

壓縮性能的提升，碼率輸出的縮小，這也意味著H.265將進(jìn)一步促使高清甚至超高清視頻在4G網(wǎng)絡(luò)下流暢傳輸。當(dāng)今世界，移動(dòng)性越來(lái)越強(qiáng)，人們?nèi)找嫘枰S時(shí)隨地、通過(guò)任何終端都能更便捷地獲取所需內(nèi)容與服務(wù)。4G無(wú)線技術(shù)能以更低的單個(gè)比特成本支持更高的數(shù)據(jù)容量，從而顯著提高視頻業(yè)務(wù)的商用可行性。預(yù)計(jì)這種趨勢(shì)在未來(lái)幾年還將繼續(xù)，視頻內(nèi)容的帶寬要求將進(jìn)一步降低，運(yùn)營(yíng)商將獲得所需的解決方案和網(wǎng)絡(luò)靈活性，以經(jīng)濟(jì)高效地向用戶(hù)提供真正的移動(dòng)視頻和多媒體體驗(yàn)。另一方面，移動(dòng)終端的顯示屏技術(shù)正向著超高ppi與超高清分辨率的方向發(fā)展。因此，H.265的高壓縮率特性，將進(jìn)一步促使高清甚至超高清視頻在4G網(wǎng)絡(luò)下流暢傳輸?shù)膽?yīng)用普及。

【結(jié)束語(yǔ)】正如前文所述，硬件發(fā)展已經(jīng)成熟，H.265將在多核處理器終端上快速實(shí)現(xiàn)。多核處理器以其高性能、低功耗優(yōu)勢(shì)正逐步取代傳統(tǒng)的單處理器成為市場(chǎng)的主流。隨著應(yīng)用需求的擴(kuò)大和技術(shù)的不斷進(jìn)步，多核必將展示出其更為強(qiáng)大的性能優(yōu)勢(shì)。H.265視頻編碼技術(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)就將并行實(shí)現(xiàn)考慮在內(nèi)。新添加的Tile劃分機(jī)制使得以往的slice、幀或GOP為單位的粗粒度數(shù)據(jù)并行機(jī)制更為靈活，更加適合于同構(gòu)多核處理器上的并行實(shí)現(xiàn)。Dependentslice和WPP機(jī)制解決了以往H.264等編碼技術(shù)中熵編碼環(huán)節(jié)無(wú)法并行實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，使得整個(gè)編解碼過(guò)程中DCT、運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、去塊濾波、熵編碼等任務(wù)模塊的劃分更加均衡，從而顯著提高并行加速比。H.265，以發(fā)展的眼光來(lái)看高清的未來(lái)，條件已經(jīng)具備，歷史已經(jīng)到來(lái)。