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智能安防

最優編解碼標準:H.265 or H.264?

CPS中安網 2019-09-11

摘要 H.265目前離大規模部署還有一定距離,長期來看,應該有很長一段時期內是H.264與H.265兩者共存。

????【CPS中安網 cps.com.cn】談到提高視頻監控的視頻流質量,不能不提H.265,目前最高效的視頻編解碼技術標準。H.265又稱HEVC(High Efficiency Video Coding),是旨在大幅度降低視頻流碼率而同時保持最高可用圖像質量的視頻編碼技術。相較于其前代技術(H.264), H.265能提供大約一倍的壓縮比,同時保證視頻質量相同;或者保證碼流相同的情況下大幅提升圖像質量。其理論最高解析度達到了8192*4320,囊括了8K UHD格式。

  隨著IPC的快速發展和大量部署,安防視頻監控的高清化進程在不斷加深著,前端設備的鏡頭規格、后端的顯示分辨率都在同步提升,而視頻編解碼的標準亦需要隨之而改變。

  H.265優勢所在

  隨著H.265格式進入市場,其逐漸開始被部署于高清IP攝像機、NVR產品中。H.265因其算法的效率提高,可以減少約50%的存儲容量。H.265和H.264兩種視頻編解碼技術的工作原理都是通過比較視頻單幀,來找出重復幀。這些冗余部分會被替換為少量可以代表原內容的替代數據信息。兩者不同的地方在于:H.265技術放大/縮小CTU(coding tree unit)塊的能力。H.265的CTU大小為4*4 —64*64之間,而H.264技術只允許大小為16*16的CTU塊。對于CTU分割的增強,以及更好的運動補償、空間預測,需要大量的信號處理能力的提升。

  除了利用CTU實現降低碼流,H.265還依靠并行計算來使自身的編碼過程更加的迅速。其支持AVX/AVX2、FMA3/FMA4等擴展,并且操作進程中圖像的單個矩形區域相互獨立,從而支持并行處理。H.265還具備一項H.264不具備的能力即WPP(Wavefront Parallel Processing)技術, 一種能夠使壓縮過程更具效率的決策樹技術。

  總結而言,H.265壓縮技術是一種高效的視頻編碼技術,在三個方面相較其前身技術取得了大幅度的提升。H.265技術意味著更流暢的視頻播放、更低的延遲、和更小的存儲空間。對于正在向進階高清化、智能化的安防視頻監控領域來說,更優秀的圖像質量意味著更大的后期智能處理分析操作空間;更低的碼流和存儲空間意味著更低的總擁有成本,技術角度來講利大于弊。

  但是,H.265目前離大規模部署還有一定距離,長期來看,應該有很長一段時期內是H.264與H.265兩者共存。

  H.265的發展阻礙

  目前,H.265技術的發展阻礙很大程度來自于優化后的H.264技術(目前H.264是業界大多數場景可用的技術標準),以及高昂的升級成本。除此之外,影響H.265的發展的原因或許還應該考慮到產業鏈因素——改良生產設備及工藝來生產兼容H.265標準的設備、以及專利授權費用。

  ▎實驗室測試的局限性

  根據ICT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)的測試,H.265的壓縮率相較于H.264提升了一倍,但這僅僅是實驗室的測試數據,并不是實境測試的來的數據,因此完全無法體現現實環境的復雜性。因此,現階段H.265所宣稱的相較H.264壓縮性能一倍的提升依然停留在理論數值上。

  反觀H.264,已經在業界被采用了10年以上,性能表現已經被使用者所熟知,同時有著最為豐富的編碼器和解碼器配套選擇,產業鏈方面擁有來自芯片、板卡生產商的支持,各方面趨于穩定。

  ▎高額的專利費用

  另外一個阻礙H.265大范圍部署的問題是專利授權。H.264使業界眾多企業受益,而H.265并不是免費的新工具。H.265現階段并未普及,其專利所有權問題也并未統一化解決,帶來的結果就是高昂的專利成本。對于安防企業來說這是不得不面對的問題,而且需要認真對待考慮,因為關系到生產制造,以及為客戶帶來的成本增加:為了兼容新標準前后端設備都需要更新升級,如何能夠讓客戶確信一切的額外支出是值得的?

  視頻編解碼標準發展后續

  視頻編解碼的發展基本可以按10年為一階段來總結:1994年,MPEG2規格出現。2003年,H.264標準出現。2013年,H.265出現。

  當MPEG2出現的時候,業界的焦點主要在于DVD播放器,標清電視。MPEG2可以很好的被用于這些設備。隨后,H.264的出現吻合了IT、移動互聯網、HD分辨率等需求,促進了HD數字電視、互聯網視頻、移動視頻、視頻監控、藍光視頻等等應用的發展。而H.265也有自己的用武之地,將被用于Ultra-HD超高清場景、以及云計算等等超前應用當中。

  隨著H.265的發展和應用,其創建機構ICT-VC建立了新的團隊(IVET),聚焦更強的壓縮技術。同時,另一機構AOM(Alliance for Open Media)成立,定位于創立互聯網視頻標準。其成員包括一眾互聯網和科技相關企業,如微軟、谷歌、因特爾、亞馬遜等。

  對于安防來說,H.265標準具有其技術領先性,但H.264在現階段更具可用性和經濟性,因此并沒有全局最優的編解碼標準,只有應對場景需求最為合適的標準。不過,可以預見的是,視頻編解碼標準演變會因為不同組織機構之間的投入、競爭而加快,或許將來的視頻編解碼發展之路將不再遵循10年為一階段的發展規律,而進入更快的發展節奏。?

責任編輯:yxshi


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