“史上最強”編碼標準如何引爆安防產(chǎn)業(yè)革命？

　　安防視頻監控高清化、網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展正漸入佳境。但幸福往往伴隨著(zhù)煩惱，比如網(wǎng)絡(luò )高清視頻監控產(chǎn)生的海量監控數據，如何在有限的帶寬下暢通傳輸，以及如何在有限的空間內存儲，目前已成為安防業(yè)界共同的挑戰。隨著(zhù)H.265橫空出世，此類(lèi)難題有望迎刃而解，諸多廠(chǎng)商也已在2014年北京安博會(huì )上高調推出相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案，給視頻監控未來(lái)的發(fā)展應用帶來(lái)無(wú)限的遐想空間。

　　一、編解碼壓縮“史上最強”?

　　隨著(zhù)視頻監控高清化、網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展，海量高清視頻采集、傳輸和存儲讓網(wǎng)絡(luò )帶寬及存儲端、顯示端的壓力倍增。如何解決高清化及網(wǎng)絡(luò )化帶來(lái)的“帶寬、存儲、顯示”三大難題，成為安防業(yè)界共同面對的巨大挑戰。編解碼壓縮技術(shù)的發(fā)展，讓安防業(yè)界頭頂的“三座大山”化解于無(wú)形。

　　在安防領(lǐng)域，現有的主流視音頻編解碼標準共有四類(lèi)，第一類(lèi)為ISO/IEC MPEG制定的MPEG系列標準，如MPEG-7、MPEG-21等;第二類(lèi)為ITU-T VCEG制定的H.26x系列編碼器，包括H.263、H.264、H.265等;第三類(lèi)是我國的國家標準，主要有AVS、SVAC、AVS2;第四類(lèi)為企業(yè)級標準，如微軟的WMV、谷歌的VP8等。

　　其中，作為新的國際編解碼標準的H.265，其全稱(chēng)為高效視頻編碼(High Efficiency Video Coding)，即HEVC。該標準是在原有標準H.264的基礎上，對相關(guān)技術(shù)加以改進(jìn)，通過(guò)改善碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)和算法復雜度之間的關(guān)系，達到最優(yōu)化設置，實(shí)現了提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少實(shí)時(shí)的時(shí)延、減少信道獲取時(shí)間和隨機接入時(shí)延、降低復雜度等。

　　業(yè)界反復的比較測試表明，在相同的圖象質(zhì)量下，相比于H.264及SVAC標準，通過(guò)H.265編碼的視頻大小將減少大約39%-44%，即在同等的內容質(zhì)量上可顯著(zhù)減少帶寬消耗;主觀(guān)視覺(jué)測試結果顯示，在碼率減少51%-74%的情況下，H.265編碼視頻的質(zhì)量仍與H.264編碼視頻近似甚至更好。簡(jiǎn)而言之，H.265只需原先的一半帶寬即可傳輸、播放相同質(zhì)量的高清視頻。碼率的大幅下降，則大幅度地降低了視頻的傳輸和存儲成本，同時(shí)為4K超高清顯示提供了支撐。此外，作為通用的視頻壓縮標準，H.265弱化了行業(yè)應用，具備超強的并行處理能力、兼容性和適應性，更利于安防向多領(lǐng)域擴展。

　　綜合比較結果證明，H.265無(wú)論在功能還是性能上，都全面超越當前視頻壓縮技術(shù)，是無(wú)可爭議的當下“最強”視頻壓縮技術(shù)。H.265壓縮編碼技術(shù)標準把壓縮率提升到了一個(gè)新的高度，在同樣畫(huà)質(zhì)下H.265比H.264可降低50%以上的碼率，這對于超高清視頻監控的產(chǎn)業(yè)化和實(shí)用化具有重要意義，并帶來(lái)全新的體驗。

　　二、設備端聞風(fēng)而動(dòng)搶占先機

　　近兩年，H.265的風(fēng)潮日益強勁，眾多國內外安防設備商無(wú)不感受到了變革的氣息：盡管當前仍是H.264主宰天下，但H.265掀起的朝代更迭已然啟動(dòng)。

　　2014年8月，?？低曂瞥鰳I(yè)界首款支持H.265的4K NVR;9月，中興力維正式發(fā)布全球首款H.265高清攝像機并投入商用;10月，?？低曊酵瞥鯤.265一站式產(chǎn)品解決方案，產(chǎn)品涵蓋了從監控系統前端采集、中間傳輸、后端存儲、中心解碼、4K高清大屏顯示等全部環(huán)節;2014北京安博會(huì )上，?？?、大華、科達、天地偉業(yè)等紛紛亮出基于海思Hi3516A芯片的高清監控攝像機。

　　主流安防廠(chǎng)商不約而同地力推H.265產(chǎn)品及解決方案，但仍無(wú)法掩蓋H.265曲高和寡的尷尬。對此，華為視頻監控領(lǐng)域產(chǎn)品管理部部長(cháng)張忠指出，H.265的市場(chǎng)沒(méi)有大規模起來(lái)，主要原因在于低成本的芯片沒(méi)有大規模的量產(chǎn)，設備成本高是目前制約H.265推廣應用的主要原因;與此同時(shí)，目前缺乏基于H.265的成熟解碼芯片，所以現在只能用軟解碼的方式。只有芯片廠(chǎng)家的H.265的芯片真正走向量產(chǎn)，才會(huì )有上量的可能，預計H.265的IPC大規模銷(xiāo)售將會(huì )在2015年下半年啟動(dòng)。

　　對此，浙江宇視科技有限公司平臺開(kāi)發(fā)團隊認為，HEVC/H.265由于計算復雜度和計算量比H.264多很多，使用傳統的DSP芯片設計編解碼器異常困難，所以最佳實(shí)現方案就是使用AISC的SOC方案，但這需要芯片廠(chǎng)家強大的技術(shù)能力?？上驳氖?，我們看到海思已經(jīng)發(fā)布了世上首款HEVC/H.265的Main Profile編碼芯片Hi3516A，并即將推出Hi3536A芯片，安霸也將于2015年初推出相關(guān)編碼芯片。種種跡象表明，2015年將是H.265的第一個(gè)應用浪潮年。

　　在解碼芯片方面，據深圳中興力維技術(shù)有限公司硬件開(kāi)發(fā)部算法應用項目經(jīng)理梁立偉介紹，目前全球已有多家公司宣布ARM A9/A15單核支持720P/1080P高清實(shí)時(shí)解碼：2013年1月，博通發(fā)布了BCM7445芯片，是世界上第一個(gè)支持H.265視頻編碼技術(shù)的超高清家庭網(wǎng)關(guān)芯片，它可同時(shí)轉碼四個(gè)1080P視頻數據流，或解析分辨率為4096×2160的H.265編碼超高清視頻;2014年2月，MTK也推出支持H.265超高清解碼的手機芯片。預計到2015年一季度將有更多廠(chǎng)商推出可正式商用的H.265攝像機。

　　隨著(zhù)海思、安霸等芯片廠(chǎng)商陸續發(fā)布支持H.265的編解碼芯片，相關(guān)的產(chǎn)品線(xiàn)和解決方案有望得以快速豐富和完善。杭州?？低晹底旨夹g(shù)股份有限公司算法高級經(jīng)理俞海就直言，未來(lái)數年內，H.265將從高到低逐漸覆蓋安防的各類(lèi)應用，成為行業(yè)的主流技術(shù)標準。

　　三、自上而下的應用浪潮

　　盡管H.265相關(guān)的產(chǎn)品及解決方案仍處于預熱階段，H.265也將與H.264、SVAC等現有標準并行，但業(yè)界對其帶來(lái)的廣闊應用市場(chǎng)前景充滿(mǎn)期待并正努力地進(jìn)行實(shí)踐和探索，更豐富、更智能的安防應用將鋪展開(kāi)來(lái)。

　　據悉，在陜西省寶雞市的校園安保項目建設中，已經(jīng)大規模使用中興力維的H.265攝像機。但蘇州科達科技股份有限公司研發(fā)中心系統部副經(jīng)理鄢仁祥也指出，在國內市場(chǎng)上，隨著(zhù)相關(guān)HEVC編解碼芯片的推出，不少廠(chǎng)家開(kāi)始推出基于HEVC的IPC和NVR產(chǎn)品，但從市場(chǎng)應用來(lái)看，真正的應用還是非常少，主要是出于整個(gè)HEVC產(chǎn)業(yè)的成熟度不夠。但HEVC產(chǎn)品將會(huì )在一些特定場(chǎng)合如4K編碼，以及對帶寬有高要求的移動(dòng)通信率先得到應用，然后逐漸普及開(kāi)來(lái)。

　　由于受到編解碼芯片技術(shù)及成本的制約，業(yè)界普遍認為H.265的相關(guān)產(chǎn)品將首先部署在高端、高分辨率攝像機中，應用于平安城市及交通等垂直行業(yè)，并將隨著(zhù)技術(shù)的成熟和成本的下降逐漸向下普及、向商用及民用市場(chǎng)推廣。

　　?？低曈岷ＵJ為，目前安防行業(yè)的H.265應該說(shuō)還處于展示或者局部試點(diǎn)階段，主要面向超高清等應用，未來(lái)有望在主流市場(chǎng)上大規模展開(kāi)。華為張忠預計，2015年下半年H.265的相關(guān)產(chǎn)品將會(huì )在平安城市應用首先打開(kāi)局面;在垂直行業(yè)，特別是在金融等存儲錄像時(shí)間較長(cháng)的行業(yè)應用方面，H.265替代傳統IPC的步伐將會(huì )加快，未來(lái)2年左右支持H.265的IPC會(huì )成為中國市場(chǎng)的主流。

　　華為張忠還指出，隨著(zhù)H.265產(chǎn)品規?；瘧?，可以大幅度降低系統的存儲成本和傳輸成本，推動(dòng)4K顯示規模普及;同時(shí)，H.265的出現將使得采用高清民用安防的成本大幅度降低，促進(jìn)高清民用安防的快速發(fā)展普及，如高清移動(dòng)執法應用;此外，H.265還必將帶動(dòng)一批高清智能分析算法的加速更新，針對高清圖像的智能分析算法將會(huì )大規模出現并應用，對海量云計算的需求也將快速發(fā)展。

　　四、芯片及ICT廠(chǎng)商能否彎道超車(chē)?

　　H.265興起甚至成為主流乃是大勢所趨，將助推安防高清化、網(wǎng)絡(luò )化的進(jìn)一步發(fā)展應用，并將安防的觸角進(jìn)一步伸向民用市場(chǎng)，而順勢崛起的領(lǐng)先安防設備商、ICT廠(chǎng)商也將重新構筑安防產(chǎn)業(yè)格局。

　　在視頻監控設備領(lǐng)域，高清及超高清攝像機、4K大屏顯示系統等有望快速普及。中興力維梁立偉預計，2~3年之后，H.265標準將全面應用于視頻監控產(chǎn)品，更高的壓縮效率無(wú)疑又將推動(dòng)視頻監控行業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。根據歷史經(jīng)驗，隨著(zhù)H.265逐步取代H.264成為主流，并將持續、廣泛地應用至少十年。

　　而對于傳統的安防設備商而言，主流廠(chǎng)商積極推出H.265的產(chǎn)品，缺乏技術(shù)儲備和研發(fā)實(shí)力的中廠(chǎng)商將再次落后于人，而芯片廠(chǎng)商和華為、中興等ICT廠(chǎng)商，將有望借勢實(shí)現彎道超車(chē)。

　　華為張忠認為，H.265作為新的國際標準，其目的和價(jià)值是降低安防解決方案的成本，因此安防產(chǎn)業(yè)本身的發(fā)展規律就是不斷降低成本或提升安防管控效率，H.265不是編解碼技術(shù)的終點(diǎn)，仍有巨大的優(yōu)化空間，我們對H.265技術(shù)的發(fā)展充滿(mǎn)期待?！癏.265落地替代H.264是歷史發(fā)展的必然，無(wú)人能夠阻擋，相較于背負著(zhù)產(chǎn)品歷史包袱的傳統安防設備商，華為等ICT廠(chǎng)家勢必將抓住這一歷史機遇進(jìn)入安防產(chǎn)業(yè)，未來(lái)的安防產(chǎn)業(yè)將會(huì )出現大規模的變化，一批傳統安防公司將被淘汰，一批新型網(wǎng)絡(luò )安防企業(yè)將會(huì )崛起?！睆堉艺劦?。

　　技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，還將有力推動(dòng)安防向民用市場(chǎng)的拓展延伸。?？低曈岷ＵJ為，H.265的落地推廣，有助于降低高清、超高清在民用市場(chǎng)的使用成本，提高視頻監控的有效性，為新一輪的產(chǎn)業(yè)升級和市場(chǎng)發(fā)展帶來(lái)的機會(huì )。

　　五、逆襲路上的挑戰

　　H.265作為新生的國際標準，縱然在降低碼率、普及高清及超高清視頻監控方面有了極大的提升，但并未有更廣泛的市場(chǎng)應用空間，在技術(shù)、設備、成本以及專(zhuān)利等方面仍面臨著(zhù)較大挑戰。

　　在技術(shù)方面，相對于H.264，H.265的編碼算法復雜度增加5-10倍，這對編碼SoC芯片的性能提出了很大的挑戰，尤其是在編解碼效率、功耗、散熱等方面，芯片廠(chǎng)家需要研發(fā)出更高效的編碼芯片，以及更低成本的解碼芯片。H.265的編碼算法復雜度高，這就要求從技術(shù)上更進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，這需要TI、高通、海思、安霸等國內外芯片廠(chǎng)商共同努力。

　　在硬件設備方面，H.265雖然可以少占用帶寬，卻提高了硬件性能消耗，這就要求不管是前端還是后端，都必須有相關(guān)高性能的硬件來(lái)處理H.265的編碼、譯碼等問(wèn)題，而隨著(zhù)分辨率的提升，對攝像機采集端、存儲端和顯示端的設備要求也隨之提高。

　　在安防市場(chǎng)尤其是民用市場(chǎng)，成本是一個(gè)敏感的痛點(diǎn)，而H.265由于技術(shù)不完善、編碼復雜程度高而尚未大規模量產(chǎn)，推高了芯片成本和相關(guān)的設備成本。與此同時(shí)，由于專(zhuān)利條款的制約，在H.265芯片及相關(guān)設備規?；慨a(chǎn)之前，潛在的專(zhuān)利使用費仍是一道無(wú)法繞開(kāi)的障礙，這也是當前H.265高成本的重要原因。

　　H.265發(fā)展趨勢日漸明朗，應用前景值得期待，但正如H.264一樣，H.265從標準確立到產(chǎn)業(yè)成熟仍需經(jīng)歷一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。對此，四川艾普視達數碼科技有限公司產(chǎn)品市場(chǎng)部主管范清華指出，在H.265方案成本降低以前，H.264仍然是最具性?xún)r(jià)比的編碼方案;在安防領(lǐng)域尤其是民用安防市場(chǎng)，H.265仍需走過(guò)一段路程，去解決所面臨的問(wèn)題和挑戰。