H.265支撑超高清的未来

    【CPS中安网 cps.com.cn】安防历久弥新，是因为不断在突破中寻找未来。当下安防，从高清到超高清，渐行渐近中，如何突破自身桎梏，成为行业思考。于是，我们将关注点指向——H.265。

　　H.265缘何出现

　　非常明确的是，H.265是实现超高清的关键性技术。该名词全称“高效视频编码(High Efficiency Video Coding)”，主要研究内容包括：提高压缩效率、提高错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度。旨在解决有限带宽下传输更高质量的网络高清视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。

　　那为什么H.265会出现，原因很简单。十年前，随着H.264标准的推出，视频获得上百倍的压缩，这使得视频内容以网络化传输成为可能，同时随着对更高图像品质的诉求，要求视频图像达到720P/1080P分辨率，H.264编解码技术推动高清网络监控时代到来。由此可以看出，视频码流在视频监控中起着至关重要的作用，决定着视频监控系统的品质、成本和效率等等。当前视频监控领域主流的编解码标准是H.264和MPEG-4，并围绕这这些编码标准构建起成熟的产业链环境。

　　然而事过境迁，在当下安防大融合的潮流下，H.264也出现窘态。首先，现在80%产品采用H.264编码，产品出现高码流现象。目前高清网络摄像机可以提供100万、200万、500万甚至更高像素的视频图像，以1080P为例，在画面流畅、画质良好的情况下，码流一般为6~8Mbit左右，如果一个系统中有几百、上千个高清监控点，那么整个网络的数据流就会相当的庞大。在网络传输中可能同时有用作存储的视频流，有实时和回放查看的视频流，有第三方系统需要调用的视频流，这样势必会给网络交换设备、服务器等造成非常大的压力，甚至引发网络崩溃，从而影响整个网络的稳定性。因此，面对有限的网络带宽如何满足庞大的数据流传输以及合理规划视频流的走向，已经成为高清监控必须要解决的首要问题。

　　其次，近年来“超高清”(3M、5M， 甚至4K)实时视频监控概念和主题频频吸引着各大安防厂商的眼球，但2M全高清产品依然占据了绝大部分市场份额，并加速在市场上普及。因此，无论是从市场主流全高清(2M)产品，还是引流行业发展趋势的“超高清”视角而言，有效解决实时全高清、超高清视频码流变大的问题都具有重大的意义。

　　最后，用户在推动这个超高清市场。特别像平安城市、智能交通、智能楼宇等超大型项目，基于H.264编码的1080P的图像质量已经满足不了客户的需求，客户希望以超清的图像获得业务更精确的管理和智能化与平台化应用，超高清图像的采集和存储是实现前提。

　　由上不难发现，视频监控应用不断向高清晰度、高帧率、高压缩率方向发展，H.265协议标准正是在这样的背景下应运而生，并在2012年8月，H.265视频编解码标准草案正式获得ITU组织的批准，吹响超高清时代的号角，以更低的技术成本，获得更高的压缩比率(压缩率较H.264提升30~50%)和更好的图像质量(高达7680X4320分辨率的图像)。随着安防产业的日益成熟，视频监控过渡到超高清时代指日可待。

　　H.265应用价值

　　H.265标准是在H.264标准的基础上发展起来的，结合H.264在视频应用领域的主流地位，可以预见H.265协议在未来有广大的发展前景。和H.264相比，H.265应用价值在于以下几个方面：

　　1、高压缩、编码效率：

　　H.265先进画面预测模式与精准编码架构，将压缩比提高至H.264的两倍，达到400:1水准，可缩短50%视频压缩时间。 以编码单位为例，H.264中每个宏块(marcoblock,MB)大小都是固定的16x16像素，而H.265编码单位可以动态选择从最小8x8到最大64x64像素。 同时，H.265的帧内预测模式支持33种方向(H.264只支持8种),并且提供了更好的运动补偿处理和矢量预测方法。

　　2、存储的便捷

　　随着用户对监控视频质量的要求越来越高，高清视频在安防监控中的应用越来越普及，由此带来了存储成本与空间的急剧上升。与现在正在使用的H.264编码技术相比，H.265的高压缩率特性能够节省一半左右的存储空间，从而显著降低了视频的存储成本。随着半导体技术的发展，解决了H.265计算复杂度的瓶颈后，在超高清监控应用方面，就像H.264替换之前的MPEG-2一样，H.265必然会替换现在的H.264技术。

　　此外，H.265在后端，可带来更小的存储容量。分辨率从CIF→D1→720p→1080p，最头疼的就是数据量增加带来的存储问题。但是，如果采用H.265来降低码流，一个本来只能容纳1000个摄像机的存储池，现在可以装2000个，甚至更多，而不用增加存储的成本。反之，如果摄像机清晰度、视场角是以前的几倍，而存储不变，这就为更高清提供了一种很好的解决方案。试想，用4K摄像机捕捉视频，一个摄像机能覆盖的区域可能是以前1080p的4倍，并且为更多的智能化分析提供了更好的保障。

　　3、信息共享效率提升

　　在大联网的趋势下，跨区域跨部门的信息共享变得尤为重要。当前各个业务部门的信息都有各自的情报来源，于是也就出现了，在一个路口安装了多台摄像机的情况，如此势必造成庞大的冗余数据，信息共享无从谈起。H.265不仅减轻了视频情报的负重，更提升了视频情报的质量。另外，由H.265带来的更高清的好处，一个摄像机可照顾多项业务的应用需求，提升监控质量的同时，还能减少布点(相对传统来说是覆盖了更多区域)，可以让系统包含更丰富的视频数据。如此一来，H.265很好地使各部门的情报去粗取精，减轻网络负担，有效提升了信息共享的效率。

　　4、高分辨率：

　　H.265标准支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频。因此，H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步、无论是运营成本还是用户体验都有很大提升。

　　5、用户价值

　　相比H.264编码算法，H.265编码算法可以在维持画质基本不变的条件下，让数据传输带宽减少至H.264的一半。 另一方面在相同体积、码率的情况下，H.265比H.264画质细腻度提升度一倍。

　　英飞拓端到端的H.265系统方案

　　技术的革新会带来新的市场机遇，这必然会引发企业的争相恐后，基于H.265超高清应用将在近几年遍地开花。英飞拓，致力于为全世界带来最好产品的上市企业，一直走在市场和技术前沿。针对超高清系统“码流变大”的瓶颈，结合现有技术方案，他们推出了从前端摄像机系列到后端NVR设备系列、解码器设备系列、中控管理软件平台一体的整个端到端H.265视频监控系统。该解决方案具有几个特点：

　　1、相比现有H.264 视频监控系统，H.265视频监控系统在同等画质下，720P的码流降低幅度约30%~40%、1080P和3 Mega 下约40%~50%，即可在相同图像质量下节约一倍的视频传输带宽。此H.265视频监控系统高效、可靠、稳定的解决了超高清视频存储时长、容量成本与“码流变大”之间的矛盾，找到了系统平衡点。

　　2、前端摄像机内嵌H.265编码的主芯片：相比采用独立H.265编码的DSP芯片方案，降低了摄像机的成本，简化了摄像机系统程序复杂度，使之更加稳定，可靠。

　　3、H.265 编码与光级低照度结合：前端IPC融合了H.265 编码和星光级低照度两大核心技术于一体， 推出了星光级H.265 系列摄像机，满足了视频监控系统发展趋势，在星光级低照度和有限带宽资源传输超高清的视频。

　　4、全系统H. 265 视频编码，传输，解码显示：从前端H.265 摄像机系列，到后端H.265 NVR 存储系列，H.265 解码器系列和H.265 软件管理平台产品一体成型，搭建了整套支持H.265编码的视频监控系统，如下图：

　　系统应用框图

　　面对超高清视频“码流变大”的矛盾，高效压缩、编码算法也日新月异的不断演进 ，从H.264逐步演变为如今影响整个视频领域的H.265视频编码算法。

　　为解决视频监控系统日益凸显的这一“码流变大” 技术瓶颈，安防视频行业随即出现了基于独立H.265 编码的DSP 芯片方案前端网络摄像机。而英飞拓，提供端到端H.265系统解决方案，具有很好柔性，可以随着用户需求的变化而变，同时还具有很好迭代性，随着用户对超高清监控需求深入，很容易完成原有老系统的快速改变和提升。

　　结束语

　　超高清的未来，已来!而实现其解决之道也越发清晰，那就是以H.265支撑整个超高清系统来让用户畅游超清视界，这对于一个有使命的企业而言，能贡献绵薄之力，是最为欣慰之事。

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