在IP大時(shí)代，看H.265的應(yīng)用

　　在IP大時(shí)代，更高的編碼效率才是王道

　　相比H.264，H.265提供了更多不同的工具來降低碼率。舉一個(gè)最典型的特點(diǎn)，H.265的編碼單位可以選擇從最小的8×8到最大的64×64。信息量不多的區(qū)域(顏色變化不明顯，比如天空的灰色部分)劃分的宏塊較大，編碼后的碼字較少，而細(xì)節(jié)多的地方(細(xì)節(jié)變化較多，比如大樓部分)劃分的宏塊就相應(yīng)的小和多一些，編碼后的碼字較多。這樣就相當(dāng)于對圖像進(jìn)行了有重點(diǎn)的編碼，從而降低了整體的碼率，編碼效率就相應(yīng)提高了。這個(gè)過程有點(diǎn)像“感興趣區(qū)域編碼”，針對重要的更多關(guān)鍵細(xì)節(jié)的部分進(jìn)行增強(qiáng)劃塊，無更多關(guān)鍵細(xì)節(jié)的部分進(jìn)行簡單劃塊，這個(gè)過程在H.265上可以自適應(yīng)識別實(shí)現(xiàn)。

H.264編碼分開示意圖

H.265編碼分開示意圖

　　反復(fù)的比較測試已經(jīng)表明，在相同的圖像質(zhì)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(zhì)量控制的測定方法不同，這個(gè)數(shù)據(jù)也會有相應(yīng)的變化。以目前主流的分辨率為例，H.265在1080P分辨率下相比H.264碼率降低40%~50%，在720P下相比降低30%~40%，這也就意味著，1080P全實(shí)時(shí)只需要1.5~2Mbps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。

720P各個(gè)編碼器編碼性能比較

各分辨率下H.265與H.264編碼對比表

　　H.265是IP大時(shí)代發(fā)展的需要

　　在2000年前后，第一臺DVR的問世，標(biāo)志著視頻監(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，并直接促成了后來的網(wǎng)絡(luò)化。到2007年，筆者公司推出了業(yè)界首臺高清IPC，開啟了視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、高清化的序幕。2013年，筆者公司推出了全球首臺Smart IPC，標(biāo)志著視頻監(jiān)控正式步入了智能化時(shí)代。這一路走來，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。

　　視頻編碼技術(shù)在視頻監(jiān)控技術(shù)體系中的地位，相當(dāng)于材料科學(xué)在航空技術(shù)體系中的地位一樣，它是一門基礎(chǔ)學(xué)科。這意味著兩件事——第一，它的進(jìn)展非常緩慢;第二，如果取得進(jìn)展，那么將會帶來革命性的變化。

　　再梳理視頻編碼技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)，可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象：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。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標(biāo)準(zhǔn)充斥整個(gè)安防的局面。眾所周知，標(biāo)準(zhǔn)建立的目的是樹立一個(gè)通用規(guī)范，大家共同遵守，以節(jié)約資源、降低成本，然而標(biāo)準(zhǔn)越多就意味著沒有共通的標(biāo)準(zhǔn)遵循;同時(shí)由于這些標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，無法推動安防更好的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)急需統(tǒng)一和完善。H.264的出現(xiàn)結(jié)束了視頻壓縮多標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)代，其在編碼性能上的優(yōu)勢，使整個(gè)安防行業(yè)大步向網(wǎng)絡(luò)化邁進(jìn)。在2003年安防監(jiān)控將H.264引入視頻監(jiān)控應(yīng)用至今，已經(jīng)超過十年。從最初的Basic Profile到今天的High Profile，H.264的編碼效率潛力已經(jīng)挖掘殆盡。今天必須用新的思路或新的技術(shù)來突破這個(gè)天花板。H.265就為當(dāng)前的IP大時(shí)代提供了更好的答案，安防需要H.265編碼技術(shù)來推動發(fā)展。

　　H.265承載著IP大時(shí)代的多方面需求

　　在IP大時(shí)代，我們更加注重安防大聯(lián)網(wǎng)的深度挖掘，與多行業(yè)的深度融合，并向多領(lǐng)域發(fā)展。H.265的優(yōu)勢，不止于編碼效率的提升，也不止于對超高清應(yīng)用帶來的意義，更多的在于H.265對安防監(jiān)控應(yīng)用帶來的深度意義。

　　首先，H.265是安防大聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需要。在IP大時(shí)代，跨區(qū)域跨部門的信息共享變得尤為重要。當(dāng)前各個(gè)業(yè)務(wù)部門的信息都有各自的情報(bào)來源，于是也就出現(xiàn)了，在一個(gè)路口安裝了多臺攝像機(jī)的情況，如此勢必造成龐大的冗余數(shù)據(jù)，信息共享無從談起。在H.265的推動下，超高清監(jiān)控必將普及，一個(gè)攝像機(jī)可照顧多項(xiàng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求，提升監(jiān)控質(zhì)量的同時(shí)，還能減少布點(diǎn)，可以讓系統(tǒng)包含更豐富的視頻數(shù)據(jù)。上述現(xiàn)象也意味著，各行業(yè)的信息交互需求在安防領(lǐng)域中將愈加突出，視頻作為數(shù)據(jù)量最大的非結(jié)構(gòu)化信息之一，其壓縮標(biāo)準(zhǔn)逐漸成為通用的基礎(chǔ)定義，行業(yè)應(yīng)用特征已經(jīng)開始弱化，H.265的通用性可更好服務(wù)于各業(yè)務(wù)的融合和管理。

　　其次，H.265是安防多行業(yè)深度融合的需要。在IP大時(shí)代，安防監(jiān)控業(yè)務(wù)和應(yīng)用將呈現(xiàn)多樣化。在這一發(fā)展的過程中，安防網(wǎng)絡(luò)可能會與通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)全面融合，原本的監(jiān)控設(shè)備可能兼具視頻通訊、影音娛樂、家庭數(shù)據(jù)中心等多種功能，難以將其明確歸類到某種具體用途上。這種趨勢現(xiàn)在已經(jīng)越來越明顯，而弱化了行業(yè)應(yīng)用特征的H.265，將更富有競爭力。將H.265作為視頻信息的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，也將反過來促進(jìn)各類專用網(wǎng)絡(luò)的融合，共同完成信息標(biāo)準(zhǔn)化整合，并邁向物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)時(shí)代。與此同時(shí)，人們更加希望隨時(shí)隨地通過任何終端都能更便捷地獲取所需內(nèi)容與服務(wù)。H.265可促使視頻內(nèi)容的帶寬進(jìn)一步降低，運(yùn)營商將獲得所需的解決方案和網(wǎng)絡(luò)靈活性，以經(jīng)濟(jì)高效地向用戶提供真正的移動視頻和多媒體體驗(yàn)。另外，借助于移動終端超高清顯示屏發(fā)展的趨勢，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。

　　最后，H.265是安防向多領(lǐng)域擴(kuò)展的需要。在IP大時(shí)代，用戶的形態(tài)正在增多。隨著技術(shù)的發(fā)展和大眾安全意識的提高，民用市場的安防需求日益增長。各種用戶終端都有連接監(jiān)控視頻的需要，如局域網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬較為理想，用戶希望瀏覽高質(zhì)量的視頻;而**控領(lǐng)域由于帶寬有限，用戶更看重的是低碼率下的視頻流暢性。如何適應(yīng)這些不同的帶寬環(huán)境也是高清監(jiān)控設(shè)備需要解決的問題。因此，安防領(lǐng)域?qū)ο乱淮幋a技術(shù)的要求，務(wù)必能夠支持更好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性。

　　H.265有阻礙亦有突破

　　H.265正在邁步走入安防行業(yè)，安防行業(yè)中的先進(jìn)企業(yè)，還需要在多方面做更多努力。

　　先是H.265的產(chǎn)品解決方案，目前H.265從芯片到產(chǎn)品均可實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)化，但是對于H.265產(chǎn)品的多樣化應(yīng)用還需要深入研究，特別是對安防監(jiān)控系統(tǒng)前端采集、中間傳輸、后端存儲、中心解碼等一系列產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。再是H.265的系統(tǒng)方案，這里更多的是指文件封裝層面的內(nèi)容，也就涉及到各產(chǎn)品間的互聯(lián)互通，H.265在安防中的大范圍應(yīng)用還是需要安防各企業(yè)的努力推動，比如推動GB/T 28181支持H.265標(biāo)準(zhǔn)。還有就是H.265的配套技術(shù)方案，H.265是當(dāng)下最強(qiáng)視頻壓縮技術(shù)，但是安防企業(yè)還需要保證H.265“周邊”應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，首當(dāng)其沖的就是視頻的加密，要求企業(yè)對安防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式、權(quán)限管理方案、密碼保護(hù)方法等都采取相應(yīng)的措施。最后是技術(shù)應(yīng)用過程中的民族企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，從芯片實(shí)現(xiàn)到產(chǎn)品應(yīng)用，安防企業(yè)在H.265的產(chǎn)業(yè)鏈上還將會有很多自主專利技術(shù)的應(yīng)用，比如芯片算法對H.265的優(yōu)化，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)對H.265的深入應(yīng)用等。

　　可喜的是，H.265是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的、安全的，安防企業(yè)已經(jīng)做好了充分的準(zhǔn)備。

　　從產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用層來看，H.265可以實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)化。在底層應(yīng)用方面，國內(nèi)部分方案提供商已經(jīng)陸續(xù)推出了基于H.265編碼算法的壓縮芯片，而華為等中國企業(yè)擁有相當(dāng)一部分H.265核心專利，是該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者之一。與此同時(shí)，國內(nèi)的安防廠商也在積極地推動著H.265視頻標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，基于H.265方案的編解碼設(shè)備陸續(xù)發(fā)布。再來看H.265的產(chǎn)品應(yīng)用，目前國內(nèi)安防廠家基本都具備了產(chǎn)品化的研發(fā)實(shí)力，各個(gè)安防廠家都相繼推出了支持H.265的產(chǎn)品。所以說，不論從芯片還是到產(chǎn)品，H.265均可做到國產(chǎn)化。

　　再來看安防行業(yè)最關(guān)注的信息安全問題，這就涉及到數(shù)據(jù)的加密。說到底，數(shù)據(jù)加密其實(shí)是和視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)不同范疇的兩種技術(shù)。視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的核心是用盡量少的數(shù)據(jù)量來精確定義所承載的視頻信息，提高數(shù)據(jù)壓縮性能，數(shù)據(jù)的安全性則由加密來保證。這一關(guān)系同樣可以用字典文字來類比。采用不同的視頻壓縮算法，好比利用不同的字典來寫文章。只要是“標(biāo)準(zhǔn)化”的字典或視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，對信息的表述就必須有清晰的定義，好比中文和英文都能被人讀懂，沒有信息安全方面的差異。寫出來的文字信息如果希望安全，則需要在存儲或傳輸?shù)臅r(shí)候進(jìn)行加密，例如在傳輸信道上加密加擾，存儲數(shù)據(jù)設(shè)置密碼，控制訪問權(quán)限等。同樣的，視頻監(jiān)控的信息安全與否，取決于安防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式、權(quán)限管理方案、密碼保護(hù)方法，與視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)。在加密和標(biāo)準(zhǔn)層面上，目前國內(nèi)大型安防廠家基本都已經(jīng)具備了完善的安全加密實(shí)力。

　　結(jié)語

　　在IP大時(shí)代下，要求數(shù)據(jù)更加高效、準(zhǔn)確， H.265成了IP大時(shí)代發(fā)展的必然需求。H.265最直觀的優(yōu)勢在于，相對于現(xiàn)有視頻編碼技術(shù)在壓縮效率上的大幅提升，但是H.265所承載的意義，并不止于視頻碼率的降低，更是對于安防大聯(lián)網(wǎng)本身帶來的深刻應(yīng)用意義。從去年北京安博會來看，H.265已經(jīng)走入安防。各企業(yè)紛紛發(fā)布H.265產(chǎn)品，以筆者公司為例，發(fā)布了從前端到傳輸、后端、中心解碼等一整套H.265產(chǎn)品，H.265似乎就差大規(guī)模應(yīng)用的鋪開了。

　　在IP大時(shí)代下，H.265將海量高清視頻數(shù)據(jù)重新規(guī)整并“瘦身”，為安防邁入大數(shù)據(jù)時(shí)代提供了無限開闊的空間，助力安防大聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，促進(jìn)安防向多業(yè)務(wù)融合。當(dāng)然，H.265的大規(guī)模應(yīng)用還需要面對硬件限制、專利壁壘、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)網(wǎng)等一系列問題，所幸經(jīng)過各界的努力，H.265技術(shù)得以快速發(fā)展，市場普及蓄勢待發(fā)。