從視頻編碼技術的進步看H.265的應用趨勢

　　當下，H.265異?；馃?，各大安防監(jiān)控廠家紛紛推出多系列產(chǎn)品，以?？低暈槔?，推出了多個型號、多種類型的產(chǎn)品。同時，H.265作為一種視頻壓縮技術，不斷出現(xiàn)在各類安防雜志上，充斥著我們的眼球。那么，為什么歷史選中了H.265?

　　視頻編碼技術的發(fā)展進步

　　我們先來回顧一下安防的發(fā)展歷程。在2000年前后，第一臺DVR的問世，標志著視頻監(jiān)控從CCTV時代走向數(shù)字化時代。此后數(shù)字化的進程一發(fā)不可收拾，并直接促成了后來的網(wǎng)絡化。到2007年，?？低曂瞥隽藰I(yè)界首臺高清IPC，開啟了視頻監(jiān)控網(wǎng)絡化、高清化的序幕。2013年，?？低曂瞥隽巳蚴着_Smart IPC，標志著視頻監(jiān)控正式步入了智能化時代。這一路走來，從產(chǎn)品形態(tài)、技術路線的演變上，我們可以清晰地看到一個主線——那就是IP化。與此同時，伴隨著安防產(chǎn)品IP化的發(fā)展，視頻編碼技術也在不斷的進步。

　　如果再梳理視頻壓縮標準發(fā)展的脈絡，視頻壓縮技術正一次次地改變著安防監(jiān)控的歷史，推動著安防行業(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)控領域，促使了安防數(shù)字化時代的到來。在數(shù)字化階段后期，分別由兩個組織推出了H.263和MPEG4-P2，但也造成了多種視頻壓縮標準充斥整個安防的混亂局面。眾所周知，標準推出的目的是為了樹立一個通用規(guī)范，大家共同遵守，以節(jié)約資源、降低成本，然而標準越多就意味著沒有共通的標準遵循;同時由于這些標準還不夠完善，無法推動安防更好的網(wǎng)絡化發(fā)展，也就意味著標準急需統(tǒng)一和完善。H.264的出現(xiàn)結束了視頻壓縮多標準的時代，其在編碼性能上的優(yōu)勢，使整個安防行業(yè)大步向網(wǎng)絡化邁進。發(fā)展到現(xiàn)階段，H.264等視頻壓縮標準已經(jīng)不堪更高清的壓力，延緩著安防發(fā)展前進的腳步，安防需要一股更強大的力量來推進大聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。此時，作為新型視頻壓縮技術的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，反復的比較測試已經(jīng)表明，在相同的圖象質量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻碼流大小比H.264減少大約39-44%。由于質量控制的測定方法不同，這個數(shù)據(jù)也會有相應的變化。以目前主流的分辨率為例，1080p全實時只需要1.5~2M左右的碼率。此外，隨著分辨率的提升，H.265碼率降低也會更多，多次測試表明，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。無論在功能還是性能上，H.265幾乎都對H.264有著全面性的進步，是針對當前視頻壓縮標準的全面超越，這也使得H.265無可爭議的成為了當下“最強”。

　　采用最強視頻壓縮技術就必須要有配套的硬件性能提升來滿足需求，而安防硬件又恰恰已經(jīng)為H.265準備好了。從安防監(jiān)控硬件的發(fā)展來看，在數(shù)字化階段到來時，普遍采用的是ASIC架構，后來DSP架構的應用為MPEG-4等算法提供了很好的應用環(huán)境。隨著技術的發(fā)展，具備更強性能的SOC架構成為了主流，其初期做法是整合ARM和1~2個功能硬件，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)絡化的進程。SOC架構發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)進入大集成階段，可集成ARM、DSP、ISP、編碼模塊等多種功能硬件，即多核處理器。當前，多核處理器以高性能、低功耗等優(yōu)勢正逐步取代傳統(tǒng)的單核處理器成為市場的主流。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”做好了準備。

　　縱觀安防監(jiān)控的發(fā)展，視頻壓縮技術的進步直接推動了安防行業(yè)的前進，而硬件技術的發(fā)展則很好的保障了視頻壓縮技術的應用，三者一脈相承，使得H.265成為未來發(fā)展的必然趨勢，就像當初IP高清的出現(xiàn)一樣。

　　由此可以發(fā)現(xiàn)，技術的創(chuàng)新引領著時代的進步，在當下講究效率的時代，H.265無疑是最好的選擇。

　　H.265碼編技術具有明顯優(yōu)勢

　　H.265可有效降低視頻監(jiān)控等應用的存儲成本與空間，使超高清視頻監(jiān)控成為現(xiàn)實。隨著用戶對監(jiān)控視頻質量的要求越來越高，高清視頻在安防監(jiān)控中的應用越來越普及，由此帶來了存儲成本與空間的急劇上升。與現(xiàn)在正在使用的H.264編碼技術相比，H.265的高壓縮率特性能夠節(jié)省一半左右的存儲空間，從而顯著降低了視頻的存儲成本。隨著半導體技術的發(fā)展，解決了H.265計算復雜度的瓶頸后，在超高清監(jiān)控應用方面，就像H.264替代之前的MPEG-2一樣，H.265必然會替代現(xiàn)在的H.264技術。

　　壓縮性能的提升，碼率輸出的縮小，這也意味著H.265將進一步促使高清甚至超高清視頻在4G網(wǎng)絡下流暢傳輸。當今世界，移動性越來越強，人們?nèi)找嫘枰S時隨地、通過任何終端都能更便捷地獲取所需內(nèi)容與服務。4G無線技術能以更低的單個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)務的商用可行性。預計這種趨勢在未來幾年還將繼續(xù)，視頻內(nèi)容的帶寬要求將進一步降低，運營商將獲得所需的解決方案和網(wǎng)絡靈活性，以經(jīng)濟高效地向用戶提供真正的移動視頻和多媒體體驗。另一方面，移動終端的顯示屏技術正向著超高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，將進一步促使高清甚至超高清視頻在4G網(wǎng)絡下流暢傳輸?shù)膽闷占啊?/p>

　　結束語

　　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現(xiàn)。多核處理器以其高性能、低功耗優(yōu)勢正逐步取代傳統(tǒng)的單處理器成為市場的主流。隨著應用需求的擴大和技術的不斷進步，多核必將展示出其更為強大的性能優(yōu)勢。H.265視頻編碼技術在設計時就將并行實現(xiàn)考慮在內(nèi)。新添加的Tile劃分機制使得以往的slice、幀或GOP為單位的粗粒度數(shù)據(jù)并行機制更為靈活，更加適合于同構多核處理器上的并行實現(xiàn)。Dependent slice和WPP機制解決了以往H.264等編碼技術中熵編碼環(huán)節(jié)無法并行實現(xiàn)的問題，使得整個編解碼過程中DCT、運動估計、運動補償、去塊濾波、熵編碼等任務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)展的眼光來看高清的未來，條件已經(jīng)具備，歷史已經(jīng)到來。