視頻圖像信號的空間冗余度和時間冗余度很大，為消除這種冗余，降低視頻應(yīng)用門檻，提升用戶的感知體驗，人類展開不懈的研究和探索。而由于編解碼算法復(fù)雜，為保證編碼圖像的通用性，相關(guān)國際組織基于最新的視頻編解碼研究成果制訂了圖像編碼系列標準，主要有ITU-T（國際電聯(lián)）的H系列圖像標準（H.261/263/264/265）和運動圖像專家組MPEG系列標準（MPEG1/2/4）。在進入21世紀以后，由于互聯(lián)網(wǎng)的崛起、三網(wǎng)融合趨勢加強等原因，兩大組織的標準技術(shù)逐步融合。

 

　　追本溯源，正是視頻編解碼標準，推動視頻監(jiān)控走向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，并將推動視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)走向高清、超高清時代。通過視頻編解碼技術(shù)的革新發(fā)展歷程，我們完全可以洞悉視頻監(jiān)控的發(fā)展脈絡(luò)。在視頻非壓縮時代，一個低分辨率的視頻圖像都需要上百兆的帶寬，以數(shù)字化介質(zhì)存儲和網(wǎng)絡(luò)化傳輸根本不現(xiàn)實的，那個時代視頻監(jiān)控只能以模擬形式存在。隨著MPEG-1/MPEG-2/MPEG-4標準的推出，視頻大小獲得數(shù)十倍的壓縮，使得視頻采用數(shù)字介質(zhì)記錄成為可能，但由于視頻傳輸仍占用過大帶寬，網(wǎng)絡(luò)化傳輸尚不現(xiàn)實。

 

　　近年來，隨著H.264標準的推出，視頻獲得上百倍的壓縮，這使得視頻內(nèi)容以網(wǎng)絡(luò)化傳輸成為可能，同時隨著對更高圖像品質(zhì)的訴求，要求視頻圖像達到720P/1080P分辨率，H.264編解碼技術(shù)推動高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控時代到來。人類對視頻圖像品質(zhì)的追求是永無止境的，2012年8月，H.265視頻編解碼標準草案正式獲得ITU組織的批準，吹響超高清時代的號角，以更低的技術(shù)成本，獲得更高的壓縮比率(壓縮率較H.264提升30~50%)和更好的圖像質(zhì)量(高達7680X4320分辨率的圖像)，隨著H.265產(chǎn)業(yè)鏈的日益成熟，視頻監(jiān)控過渡到超高清時代將是指日可待。

 

　　新一代視頻編解碼技術(shù)應(yīng)用展望

 

　　在IP網(wǎng)絡(luò)攝像機中，被攝物經(jīng)過鏡頭進入到攝像機中，通過sensor把光轉(zhuǎn)化為可處理的電信號，再通過ISP功能模塊對圖像進行處理校驗，最后由編碼功能模塊進行視頻壓縮處理，輸出視頻壓縮碼流。

 

　　經(jīng)過壓縮的碼流通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，由后臺的視頻管理系統(tǒng)(VMS)或網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(NVR)實現(xiàn)圖像的存儲和管理。需要上墻播放時，先通過解碼器進行解碼，再在電視墻上實現(xiàn)圖像顯示。

 

　　由此可以看出，視頻碼流在視頻監(jiān)控中起著至關(guān)重要的作用，決定著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的品質(zhì)、成本和效率等等。當(dāng)前視頻監(jiān)控領(lǐng)域主流的編解碼標準是H.264和MPEG-4，并圍繞這這些編碼標準構(gòu)建起成熟的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境。

 

    性價比越高的技術(shù)越有生命力。毋庸諱言，H.264是當(dāng)下性價比最高的編解碼技術(shù)，有權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計，80%的視頻芯片支持H.264標準。視頻監(jiān)控在進入網(wǎng)絡(luò)時代之后，特別是在當(dāng)前中國平安城市大聯(lián)網(wǎng)的背景之下，H.264的局限性也不斷凸顯。

 

　　第一，客戶不希望高碼流，帶來過高的建設(shè)成本。隨著高清在數(shù)碼領(lǐng)域的普及，視頻監(jiān)控客戶也希望享受高清的圖像品質(zhì)，而通用1080P的視頻圖像，往往占用6~10M的帶寬，這給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和系統(tǒng)建設(shè)帶來了成本的壓力。像華為基于自己視頻壓縮技術(shù)的積累，根據(jù)不同的拍攝場景，采用更高效的壓縮算法，采用同等畫質(zhì)的情況下，可以比業(yè)界低30%的碼流，這種技術(shù)對大型項目的建設(shè)是非常之有意義的。

 

　　第二，客戶已不滿足于高清，希望以超高清帶來業(yè)務(wù)決策高精確。隨著視頻監(jiān)控應(yīng)用的普及化，特別像交通和平安城市等領(lǐng)域，傳統(tǒng)1080P的圖像質(zhì)量已經(jīng)滿足不了客戶的需求，客戶希望以超清的圖像獲得業(yè)務(wù)更精確的管理，而同時要求帶來成本提升是可接受的。

 

　　客戶的需求一直是技術(shù)進步的動力，面對視頻應(yīng)用不斷向高清晰度、高幀率、高壓縮率方向發(fā)展的趨勢，HEVC(H.265)協(xié)議標準正是在這樣的背景下應(yīng)運而生。這里我們展望下H.265給視頻監(jiān)控領(lǐng)域帶來的價值。

 

　　第一，更高壓縮比，降低端到端建設(shè)成本。網(wǎng)絡(luò)帶來的好處，攝像頭的可以無限遠，而根據(jù)業(yè)界網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的建設(shè)模型，存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備占據(jù)建設(shè)投資35~40%，已成為視頻監(jiān)控建設(shè)的重中之重，如何最大效率利用傳輸帶寬和存儲空間，根本上解決需要從視頻壓縮碼流入手，采用H.265技術(shù)的視頻壓縮比H.264提升30~50%，根據(jù)測算可能帶來的投資節(jié)省高達20%，甚是可觀。

 

　　第二，更高清晰度，更精準的業(yè)務(wù)判斷。在數(shù)碼消費領(lǐng)域，1080P視頻已經(jīng)成為主流；視頻監(jiān)控領(lǐng)域1080P正在普及之中，但也有些客戶提出了4Kx2K、8Kx4K的數(shù)字視頻的需求。采用超高清的圖像，可以獲得更大視野范圍，更加清晰的圖像，為業(yè)務(wù)決策提供更精準的依據(jù)。另外一方面，智能分析發(fā)展受制一個原因是圖像不夠清晰導(dǎo)致分析的誤判，采用更高的圖像質(zhì)量更容易獲得分析結(jié)果的準確定。

 

　　H.265標準是在H.264標準的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，結(jié)合H.264在視頻應(yīng)用領(lǐng)域的主流地位可以預(yù)見H.265協(xié)議在未來廣大的發(fā)展前景。和H.264/AVC相比，在同等PSNR下可節(jié)省約40%的碼率，在同等的主觀質(zhì)量下，比H.264/AVC平均節(jié)省50%的碼率，是H.264/AVC的一半，對720P及以上的高清序列碼率節(jié)省尤為顯著。