高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是近年來(lái)視頻監(jiān)控發(fā)展的三大趨勢(shì)。整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，無(wú)論是在應(yīng)用上如平安城市、交通、銀行、公檢法司系統(tǒng)、其他專業(yè)行業(yè)系統(tǒng)，甚至民用系統(tǒng)如社區(qū)、樓宇等，還是在技術(shù)發(fā)展上，諸如500萬(wàn)以上高分辨率像素、編解碼技術(shù)、視頻智能分析、VMS管理系統(tǒng)等也以此趨勢(shì)為主要演進(jìn)的方向。其中，高清化是智能化的基礎(chǔ)。

　　高清視頻監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)涉及到前端、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)、顯示幾大環(huán)節(jié)，缺少哪一個(gè)環(huán)節(jié)的高清化，都無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的高清監(jiān)控。當(dāng)前高清視頻監(jiān)控中存在兩個(gè)最突出的問(wèn)題：

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬問(wèn)題：目前高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)已經(jīng)可以提供100萬(wàn)、200萬(wàn)、500萬(wàn)甚至800萬(wàn)像素的視頻圖像，以1080P為例，在畫面流暢、畫質(zhì)良好的情況下，碼流一般為4~6Mbit左右，如果一個(gè)系統(tǒng)中有幾百、上千個(gè)高清監(jiān)控點(diǎn)，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流會(huì)相當(dāng)龐大。在網(wǎng)絡(luò)傳輸中可能同時(shí)有用作存儲(chǔ)的視頻流，有實(shí)時(shí)和回放查看的視頻流，有第三方系統(tǒng)需要調(diào)用的視頻流，這樣勢(shì)必會(huì)給網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、服務(wù)器等造成非常大的壓力，甚至引發(fā)網(wǎng)絡(luò)崩潰，從而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。因此，面對(duì)有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬如何滿足龐大的數(shù)據(jù)流傳輸以及合理規(guī)劃視頻流的走向，已經(jīng)成為高清監(jiān)控必須要解決的首要問(wèn)題。

　　海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題：對(duì)于視頻監(jiān)控應(yīng)用來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)和容量成本一直是方案設(shè)計(jì)時(shí)需要反復(fù)權(quán)衡的關(guān)鍵矛盾之一。高清視頻的存儲(chǔ)會(huì)給存儲(chǔ)設(shè)備帶來(lái)非常大的壓力，除了高碼流會(huì)消耗更大的存儲(chǔ)空間外，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性、安全性也提出了更高的要求，如果存儲(chǔ)設(shè)備性能不足，將會(huì)影響視頻數(shù)據(jù)的正常寫入。

　　H.265/HEVC的前世今生

　　有沒有一種方案，既大幅降低碼流，又保證高質(zhì)量的圖像畫質(zhì)呢?答案是采用更先進(jìn)的視頻編碼技術(shù)H.265/HEVC。與H.264/AVC相比，H.265/HEVC的最大本領(lǐng)是可以在維持畫質(zhì)基本不變的前提下，讓數(shù)據(jù)傳輸帶寬縮減至H.264/AVC的一半。同時(shí)其還支持最高為7680*4320的分辨率，因此不管是以后的4K或者是更高級(jí)別的超高清視頻，我們同樣可以通過(guò)H.265/HEVC格式進(jìn)行編碼。那么，就讓我們來(lái)揭開H.265/HEVC的神秘面紗!

　　2003年前后，ITU-T VCEG(視頻編碼專家組)就啟動(dòng)了名為NGVC(Next-Generation Video Coding)的“探索”工程，其目的即在研究壓縮性能超過(guò)H.264/AVC的“下一代視頻編碼”方案。但遺憾的是，H.264/AVC已經(jīng)代表了當(dāng)時(shí)最高水準(zhǔn)的視頻壓縮技術(shù)，所以幾經(jīng)努力但收效甚微。

　　2005年前后，基于H.264/AVC的各種改進(jìn)方案被搜集起來(lái)，并組成了一個(gè)名為KTA(Key Technical Areas)的編碼器。KTA算是“下一代視頻編碼”方案的一個(gè)雛形，并在隨后的幾年時(shí)間內(nèi)不斷沉淀各種改良算法。2009年6月，在MPEG舉行的call-for-evidence活動(dòng)中，歷經(jīng)6年錘煉的KTA被證明：針對(duì)高分辨率的視頻源，KTA能夠?qū).264/AVC的壓縮性能提高約30%。

　　2010年1月，被“30%提升”激勵(lì)的委員們終于挺直腰桿宣布組建聯(lián)合工作組，此次的名號(hào)是JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)，同時(shí)向全世界征集編碼方案。這種儀式感極強(qiáng)的動(dòng)作有個(gè)術(shù)語(yǔ)，稱為CFP(Call for Proposals)。同年4月，JCT-VC舉行了第一次工作組會(huì)議，共27份編碼方案參與了激烈的角逐。為了全面評(píng)估這些編碼方案，JCT-VC共指定了5類測(cè)試視頻源，涵蓋了從WQVGA到720P/1080P HD直至Ultra HD在內(nèi)的各種圖像分辨率以及各種典型的圖像幀率和碼率。另外，JCT-VC還將所有的測(cè)試序列分為兩類：其一為Random Access，允許參與評(píng)估的編碼方案使用長(zhǎng)度為8的GOP進(jìn)行圖像排列，其典型場(chǎng)景是數(shù)字電視廣播應(yīng)用;另一為L(zhǎng)ow Delay，此時(shí)禁止圖像編碼順序重排列，其典型場(chǎng)景是對(duì)時(shí)延有嚴(yán)格限制的實(shí)時(shí)會(huì)話業(yè)務(wù)應(yīng)用。

　　經(jīng)過(guò)細(xì)致評(píng)估分析，最后發(fā)現(xiàn)：對(duì)比H.264/AVC，在基于幾乎相同的主觀圖像質(zhì)量的前提下，參與測(cè)評(píng)方案中的佼佼者能夠節(jié)省40%~60%的碼率!換言之，對(duì)比現(xiàn)有的H.264/AVC，新提出的編碼提案能夠?qū)嚎s效率提高一倍左右。面對(duì)這個(gè)祥和愉快的結(jié)論，JCT-VC無(wú)法淡定了，于是“下一代視頻編碼”工作正式啟動(dòng)，并冠名為HEVC(High Efficiency Video Coding)。與此同時(shí)，相應(yīng)的編碼提案被納入TmuC(Test Model under Consideration)，成為HEVC最終方案的候選，在隨后的時(shí)間內(nèi)被不斷測(cè)試、挑戰(zhàn)和改進(jìn)。從2010年開始至2011年1月，工作組發(fā)布了HEVC工作草案第一版(編號(hào)JCTVC-D503)，預(yù)計(jì)全部工作將在2013年內(nèi)完成。

　　海思H.265高清IP系統(tǒng)解決方案成就視頻監(jiān)控新價(jià)值

　　筆者公司是全球視頻監(jiān)控市場(chǎng)最大的SoC芯片供應(yīng)商和相關(guān)視頻技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品線齊全，覆蓋從標(biāo)清、高清到超高清各個(gè)細(xì)分產(chǎn)品市場(chǎng)，為全球客戶提供簡(jiǎn)單、快捷的服務(wù)和可靠、性價(jià)比高的靈活產(chǎn)品。在半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)上，筆者公司28nm高性能、低功耗SoC芯片已經(jīng)量產(chǎn)。在視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)方面，筆者公司持續(xù)領(lǐng)導(dǎo)視頻監(jiān)控產(chǎn)品市場(chǎng)從MPEG-4到H.264/AVC再到H.265/HEVC 的演進(jìn)，引領(lǐng)視頻監(jiān)控進(jìn)入超高清時(shí)代。

　　2014年9月，筆者公司基于H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)推出業(yè)界第一顆超高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)處理器Hi3516A。該Hi3516A處理器采用先進(jìn)的H.265/HEVC算法，改善了H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)固有的圖像振鈴效應(yīng)，極大減少了大運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下的拖尾現(xiàn)象和塊效應(yīng)，并在保持與H.264/AVC相同的圖像畫質(zhì)下編碼碼流降低50%。同時(shí)，Hi3516A靈活的高性能ARM Cortex-A7處理器配合筆者公司第二代智能分析協(xié)處理單元IVE2.0，提供車牌、周界、人臉識(shí)別等多達(dá)40種智能分析應(yīng)用。其真正的多幀合成WDR和第三代3D降噪技術(shù)，即使在惡劣的光照環(huán)境下也可提供出色的圖像質(zhì)量。Hi3516A最高支持500萬(wàn)超高清像素實(shí)時(shí)視頻編碼，并采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低于100ms的網(wǎng)傳延遲。在2015年，筆者公司將布局Hi3516其他系列的H.265高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)處理器，完善產(chǎn)品序列，滿足客戶不同層級(jí)的需求。

Hi3516A超高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)SoC處理器

　　對(duì)于視頻監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，只有前端超高清視頻采集設(shè)備是不能構(gòu)成整體超高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的，需要有超高清視頻監(jiān)控后端存儲(chǔ)和顯示產(chǎn)品NVR的支持(圖2)。

超高清IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成

　　筆者公司在2015年6月配套推出業(yè)界第一顆專業(yè)H.265/HEVC超高清視頻監(jiān)控存儲(chǔ)和顯示產(chǎn)品NVR處理器Hi3536。該Hi3536處理器采用高性能的視頻編解碼器，最高可實(shí)時(shí)解碼16路1080P H.265/HEVC視頻流或者4路4K H.265/HEVC視頻流，支持視頻以4K@60幀的速率顯示，或者同時(shí)支持多達(dá)9路1080P@30幀高清顯示輸出。同時(shí)，Hi3536靈活的高性能4核ARM Cortex-A17處理器(性能是同頻率Cortex-A9處理器的1.6倍)，主頻高達(dá)1.6GHz，同時(shí)集成一顆ARM頂級(jí)GPU---Mali T721，支持客戶實(shí)現(xiàn)各種完美的UI和智能相關(guān)輔助功能設(shè)計(jì)，并配合筆者公司自有的第二代智能分析協(xié)處理單元IVE2.0，提供車牌、周界、人臉識(shí)別等多達(dá)40種智能分析應(yīng)用。Hi3536集成多達(dá)4個(gè)SATA3.0接口，滿足超高清存儲(chǔ)需求，同時(shí)支持雙GMAC，網(wǎng)絡(luò)速率高達(dá)640Mbit/秒。在2015年，筆者公司將布局Hi3536其他系列的H.265 NVR處理器，完善產(chǎn)品序列，滿足客戶不同層級(jí)的需求，配合前端H.265網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)處理器芯片，形成一整套系列化的H.265高清IP解決方案，推動(dòng)整個(gè)安防產(chǎn)業(yè)向以“IP+H.265”為基礎(chǔ)的超高清時(shí)代邁進(jìn)。

　　2015年，隨著筆者公司H.265/HEVC劃時(shí)代產(chǎn)品即Hi3516A與Hi3536處理器的上市，超高清的畫質(zhì)以及低帶寬的網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)與顯示得以實(shí)現(xiàn)，解決了高清化和網(wǎng)絡(luò)化帶來(lái)的業(yè)界公認(rèn)的“帶寬、存儲(chǔ)、顯示”三大難題，必將引領(lǐng)整個(gè)視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。

在IP大時(shí)代，看H.265的應(yīng)用

如果H.265開征專利費(fèi)我們?cè)趺崔k?