一、H.264 高清時(shí)代的帶寬天花板

　　隨著SoC芯片、網(wǎng)絡(luò)、圖像處理和視頻編碼等技術(shù)的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控已經(jīng)從標(biāo)清監(jiān)控時(shí)代發(fā)展到高清監(jiān)控時(shí)代。視頻監(jiān)控圖像的分辨率從標(biāo)清時(shí)代的4CIF、D1，發(fā)展到高清監(jiān)控時(shí)代的720P、1080P，甚至很多廠家已經(jīng)推出了分辨率300萬(wàn)像素、500萬(wàn)像素的超高清。為了降低高清視頻傳輸和存儲(chǔ)的壓力，視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)從早期的MPEG-2、MPEG-4發(fā)展到H.264，壓縮率從幾十倍提高到上百倍。

　　H.264雖是目前性價(jià)比最高的編解碼技術(shù)，有權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，80%以上的視頻編碼芯片都支持H.264標(biāo)準(zhǔn)。然而目前H.264標(biāo)準(zhǔn)在高清視頻監(jiān)控應(yīng)用中呈現(xiàn)出越來(lái)越多的局限性。1080P@30fps的視頻圖像一般需要占用4~10M的帶寬，這給網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)建設(shè)帶來(lái)了較大的成本壓力。而在4K/8K超高清、60fps/120fps高幀率等情況下，帶寬、成本和技術(shù)等壓力會(huì)進(jìn)一步成為制約行業(yè)快速向高清化發(fā)展的天花板。

　　二、H.265 讓帶寬天花板化為通行無(wú)阻的地板

　　2010年4月，ITU-T的視頻編碼專(zhuān)家組VCEG和ISO/IEC的運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組MPEG成立視頻編碼聯(lián)合工作組JCT-VC，共同研究最新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是比上一代H.264標(biāo)準(zhǔn)提高一倍的壓縮效率，也即同等視頻質(zhì)量下碼率為H.264的一半。經(jīng)過(guò)全球視頻編碼專(zhuān)家將近3年的技術(shù)碰撞，2013年1月，ITU正式發(fā)布了該標(biāo)準(zhǔn)的最終草案FDIS，并正式命名為H.265。這一時(shí)間離H.264標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布已經(jīng)過(guò)去了整整十年，H.265編碼在1080P@25fps的某些場(chǎng)景下只需要幾百Kbps，壓縮率達(dá)到了一千倍!帶寬的天花板化為通行無(wú)阻的地板。

　　一般來(lái)說(shuō)在相同的編碼視頻客觀質(zhì)量下，H.265編碼的視頻碼流比H.264降低大約39~44%。根據(jù)客觀質(zhì)量測(cè)定方法的不同，這個(gè)數(shù)據(jù)略有不同。根據(jù)2014年4月結(jié)束的第17次JCT-VC會(huì)議上發(fā)布的視頻主觀質(zhì)量測(cè)試結(jié)果，在碼率降低52~64%的情況下，H.265編碼視頻的主觀質(zhì)量與H.264編碼視頻近似甚至更好，平均可以降低59%。以1080P分辨率為例，4Mbps的H.265編碼碼流即可達(dá)到10Mbps的H.264編碼碼流主觀質(zhì)量，1.5Mbps的H.265碼流即可達(dá)到4Mbps的H.264碼流主觀質(zhì)量。

　　三、H.265 推動(dòng)無(wú)線高清傳輸成為可能

　　2013年3月，迅雷在國(guó)內(nèi)首家推出其與北京大學(xué)合作的H.265高清視頻編碼內(nèi)容，開(kāi)設(shè)H.265對(duì)比專(zhuān)區(qū)將H.265與H.264兩者之間的對(duì)比直接展現(xiàn)在大眾眼前，可以說(shuō)H.265對(duì)于國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)用戶來(lái)說(shuō)已經(jīng)不是新名詞。H.265的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，高清傳輸成本直接下降，并為未來(lái)4K、8K超高清傳輸打下基礎(chǔ)。

　　H.265標(biāo)準(zhǔn)的成熟，會(huì)給視頻帶來(lái)更高的壓縮比，降低網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)建設(shè)成本。根據(jù)安防系統(tǒng)建設(shè)模型，網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備通常占據(jù)建設(shè)投資60%以上。如何最大效率降低網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)空間，需要從視頻壓縮編碼入手解決，采用H.265標(biāo)準(zhǔn)壓縮效率可以比H.264提升50~60%，根據(jù)估算可能帶來(lái)的投資節(jié)省高達(dá)30~35%。H.265標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用包括但不限于視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、視頻廣播、視頻拍攝、視頻存儲(chǔ)和流媒體等，特別是在超高清(4Kx2K、8Kx4K)分辨率下壓縮效率有很大提升，可以大大降低網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)空間。

　　目前4G標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開(kāi)始商用，在1、2年內(nèi)4G將逐步取代現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)。4G的上行和下行帶寬已經(jīng)達(dá)到有線網(wǎng)絡(luò)的水平，百兆傳輸成為可能，4G將在視頻監(jiān)控領(lǐng)域形成一次新的革命。但隨著用戶數(shù)量的增加，4G帶寬必然也會(huì)受到限制，H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)將顯現(xiàn)出來(lái)，能夠很好的解決4G傳輸中的一些技術(shù)問(wèn)題，無(wú)線傳輸帶寬被大大提高，使得無(wú)線高清傳輸成為可能。

　　四、H.265編解碼芯片 破解編碼復(fù)雜度

　　由于H.265標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)異設(shè)計(jì)，解碼端復(fù)雜度與H.264基本相當(dāng)，對(duì)解碼設(shè)備的計(jì)算能力和功耗要求不高。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(Broadcom)在CES上發(fā)布了BCM7445，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，可以支持4Kx2K分辨率的H.265碼流實(shí)時(shí)解碼，該技術(shù)促成超高清電視進(jìn)入家庭，大屏幕上的圖像質(zhì)量得到極大提高。2014年2月，MTK也推出支持H.265超高清解碼的手機(jī)芯片。

　　而H.265編碼復(fù)雜度是H.264編碼的5~10倍，這對(duì)編碼SoC芯片的性能提出了很大的挑戰(zhàn)，尤其是在功耗、散熱方面，芯片廠家需要研發(fā)出更高效的芯片，才能夠應(yīng)對(duì)H.265編碼對(duì)硬件的需求。目前幾家國(guó)外公司先后推出了H.265編碼IP核(瑞薩、NGCodec、Allegro)。相信2014年會(huì)有很多芯片公司大力投入H.265編碼SoC芯片研發(fā)，2015年將是H.265編碼SoC芯片的商用元年。

　　力維在前兩年就開(kāi)始關(guān)注H.265標(biāo)準(zhǔn)，投入資源進(jìn)行相關(guān)研究，并組建了專(zhuān)門(mén)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行H.265產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)預(yù)研工作。預(yù)計(jì)未來(lái)2~3年左右，H.265標(biāo)準(zhǔn)將全面應(yīng)用于視頻監(jiān)控產(chǎn)品，更高的壓縮效率無(wú)疑又將推動(dòng)視頻監(jiān)控行業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。H.264統(tǒng)治了過(guò)去的五年，而三年后H.265標(biāo)準(zhǔn)必定會(huì)成為主流，并持續(xù)至少十年，直到下一代視頻標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)。

　　(本文作者 梁立偉現(xiàn)任職于深圳中興力維技術(shù)有限公司)

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