一、 編解碼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

　　目前國內(nèi)主流視頻監(jiān)控設(shè)備廠商如大華、?？?、宇視、天地偉業(yè)等，從前端球機、槍機，到后端的NVR/ESS/EVS存儲、矩陣等設(shè)備，普遍使用的是MPEG-4與H.264編解碼技術(shù)，因為MPEG-4/H.264編碼技術(shù)比較成熟，相應(yīng)的編解碼芯片廠商也較多，因此使用最為廣泛，不同廠家設(shè)備之間的兼容性也好。但隨著500W/800W/1200W等高清攝像機推廣應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬與錄像存儲空間卻承受嚴(yán)峻的考驗，優(yōu)化算法，提高壓縮效率，減少時延的需求使H.265編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)勢而生，它將在未來逐步的被廣泛使用。

　　同時，由于H.264/H.265是ITU-T國際電聯(lián)組織制定提出的一系列視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，是一個全世界公開的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，為提高視頻數(shù)據(jù)安全保密性，保障視頻信息質(zhì)量，由我國公安部第一研究所牽頭組織，在現(xiàn)有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新的技術(shù)改進(jìn)和加密，形成了一套我國自有的安全防范監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，簡稱SVAC標(biāo)準(zhǔn)，它在政府類監(jiān)控項目采購中率先推廣應(yīng)用。

　　因此來說，在目前的視頻監(jiān)控行業(yè)領(lǐng)域，基本保持著MPEG-4/H.264為主，H.265/SVAC為輔的局面。

　　二、 主要編解碼技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　前文我們提過，在視頻監(jiān)控設(shè)備領(lǐng)域，目前主要采用的編解碼標(biāo)準(zhǔn)為MPEG-4/H.264技術(shù)，當(dāng)然，隨著H.265芯片技術(shù)的不斷成熟，憑借其更強的優(yōu)越性能，將會逐步取代H.264并成為行業(yè)的主流應(yīng)用技術(shù)。大安防系列化產(chǎn)品也就從前端、存儲到解碼會發(fā)生全面性的變化。下面我們將對目前主要的幾種編解碼技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用做具體介紹。

　　MPEG-4編碼技術(shù)

　　MPEG：Moving Pictures Experts Group動態(tài)圖象專家組，是一個致力于運動圖像及其伴音的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)化工作的組織，MPEG-4是在MPEG-1、MPEG-2基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其中MPEG-1主要用于VCD的應(yīng)用，MPEG-2主要用于廣播電視和DVD等;MPEG4于2000年初正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)。它是一個適用于低傳輸速率應(yīng)用的方案。與MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性，表現(xiàn)的更為具體一點，那就是采用MPEG-1與MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)壓縮的視頻文件體積很大，難以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的實時傳輸。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)則是基于對象和內(nèi)容的編碼方式，和傳統(tǒng)的圖像幀編碼方式不同，它只處理圖像幀與幀之間的差異元素，拋棄相同圖像元素，因此大大減少了合成多媒體文件的體積，從而以較小的文件體積同樣可得到高清晰的還原圖像。換句話說，相同的原始圖像，MPEG-4編碼標(biāo)準(zhǔn)具有更高的壓縮比。

　　視頻監(jiān)控的早期產(chǎn)品，如模擬攝像機、CVR/DVR、采用的就是MPEG-4編碼技術(shù)。

　　H.264編碼技術(shù)

　　H.264是ITU-T國際電聯(lián)與ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合制定的視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它同時也是MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第十部分。H.264最大的優(yōu)勢是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。一個原始文件是102G大小的視頻，經(jīng)過H.264編碼后變成了1個G，壓縮比竟達(dá)到了102:1!H.264的低碼率技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用，在用戶獲得高質(zhì)量流暢圖像的同時，大大節(jié)省了下載時間和數(shù)據(jù)流量，也大大減少了圖像存儲空間。

　　H.264是在MPEG-4技術(shù)的基礎(chǔ)之上建立起來的，其編解碼流程主要包括5個部分：幀間和幀內(nèi)預(yù)測(Estimation)、變換(Transform)和反變換、量化(Quantization)和反量化、環(huán)路濾波(Loop Filter)、熵編碼(Entropy Coding)。

　　H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，是當(dāng)下最流行使用的一種編解碼技術(shù)。目前大大小小的視頻監(jiān)控設(shè)備廠家，都具備該標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用能力。

　　在過去幾年的發(fā)展中，高性能的DSP芯片對H.264標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用發(fā)揮了重要的貢獻(xiàn)。DSP芯片，全稱是數(shù)字信號處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，它有處理能力強、開發(fā)周期短、用戶開發(fā)自由度大等特點，被越來越多地應(yīng)用于視頻壓縮領(lǐng)域。美國TI公司有很豐富的經(jīng)驗，是業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品系列有C20x，24×5x，54x，62x，64x定點DSP和C3x，4x，67xx等浮點DSP;同時intel公司也不斷推出netra、baytrail系列解碼芯片，海思最新的3536芯片，給后端的解碼顯示提供了有力的硬件支持。

　　由于H.264的高壓縮性能，目前市場上主流的視頻監(jiān)控設(shè)備基本采用的是H.264標(biāo)準(zhǔn)。

　　H.265編碼技術(shù)

　　視頻監(jiān)控前端采集設(shè)備如網(wǎng)絡(luò)攝像機的清晰度從100萬、200萬到300萬、500萬，魚眼相機已經(jīng)達(dá)到了800萬、1200萬像素，這意味著超高清時候一步步的向我們走來。在近一年的時間里，眾多的顯示屏設(shè)備廠商已經(jīng)在極力的宣傳4K超高清產(chǎn)品，如海信、三星、創(chuàng)維等。而在視頻監(jiān)控行業(yè)，眾多業(yè)務(wù)知名安防廠商都已經(jīng)推出了自己的4K產(chǎn)品，800萬攝像機，4K采集、4K解碼、4K電視墻產(chǎn)品，并能形成一整套的4K綜合解決方案。

　　超高清的體驗，帶來的卻是傳輸和存儲的強大挑戰(zhàn)。舉例來說，1路1080P@25fps的圖像，裸數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挻蟾判枰?.4G，采用H.264編碼后，可以得到6M或8M的碼流;如果前端換成800萬的網(wǎng)絡(luò)攝像機，采用同樣的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，那么碼流大小至少20M以上，因此，需要一種更高壓縮性能的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)來節(jié)省用戶的投資，同時獲得高清晰的圖像顯示。

　　H.265技術(shù)是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.265標(biāo)準(zhǔn)圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264，保留原來的某些技術(shù)，同時對一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)。新技術(shù)使用先進(jìn)的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。H264由于算法優(yōu)化，可以低于1Mbps的速度實現(xiàn)標(biāo)清數(shù)字圖像傳送;H265則可以實現(xiàn)利用1~2Mbps的傳輸速度傳送720P(分辨率1280*720)普通高清音視頻傳送。

　　H.265旨在在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻。H.265標(biāo)準(zhǔn)也同時支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清視頻?？梢哉f，H.265標(biāo)準(zhǔn)讓網(wǎng)絡(luò)視頻跟上了顯示屏"高分辨率化"的腳步。

　　在今年的深圳安博會上，H.265技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)悄然興起，從前端攝像機、到后端存儲，從編碼器到解碼器、視頻綜合平臺等設(shè)備，都已經(jīng)打上了H.265的標(biāo)記。各個參展廠家也在積極宣傳推廣自己的H.265技術(shù)產(chǎn)品，預(yù)計在未來的2年內(nèi)，H.265又將成為視頻監(jiān)控設(shè)備的主流編解碼技術(shù)。

　　SVAC編碼技術(shù)

　　SVAC全稱Surveillance Video and Audio Coding《安全防范監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，是由中星微電子和公安部第一研究所共同建立的一套編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。SVAC是第一個旨在解決安全防范監(jiān)控行業(yè)獨特要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對確立中國公安和犯罪預(yù)防體系來說特別重要。

　　自從“安全門”事件之后，信息安全的管理越來越得到重視。SVAC編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)，是一項非國際性的標(biāo)準(zhǔn)，主要用于安防視頻監(jiān)控的應(yīng)用。其目的在于加強安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)在公安監(jiān)控與報警平臺的安全應(yīng)用。目前支持SVAC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的只有中星微等少數(shù)廠家，芯片技術(shù)部是非常成熟，價格相對較高，國內(nèi)安防知名廠商如大華、?？?、天地偉業(yè)等還是以H.264、MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)為主流，同時也有少量設(shè)備支持SVAC標(biāo)準(zhǔn)，但都以軟件編解碼的方式實現(xiàn)。

　　SVAC編碼技術(shù)在原有H.264/MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)上，也進(jìn)行了技術(shù)上的創(chuàng)新，如支持高精度視頻數(shù)據(jù)，在高動態(tài)范圍場景提供更多圖像細(xì)節(jié)，減少編解碼環(huán)節(jié)的圖像信息損失;支持感興趣區(qū)域(ROI)變質(zhì)量編碼，在網(wǎng)絡(luò)帶寬存儲空間有限的情況下，提供更符合監(jiān)控需要的高質(zhì)量視頻編碼;支持監(jiān)控專用信息(絕對時間、智能分析結(jié)果、報警信息)，便于視音頻內(nèi)容的有效管理和綜合利用;支持加密和認(rèn)證，保證監(jiān)控數(shù)據(jù)的保密性、真實性和完整性等。該標(biāo)準(zhǔn)因為開放性小，兼容性也將是個問題，與目前市場上的多種視頻系列化設(shè)備不能實現(xiàn)很好的融合對接，這將大大限制了市場使用的局限性。

　　但從目前的市場來看，從廣東省先行試點強制實行開始，基本上廠家的設(shè)備都要求支持SVAC標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)開始使用大量的SVAC前端，這一趨勢正在網(wǎng)周邊的廣西、湖南等省份擴展，相信在未來的幾年內(nèi)，具有中國自主專利技術(shù)的SVAC標(biāo)準(zhǔn)將在國內(nèi)得到普遍支持和應(yīng)用，目前成熟的SVAC技術(shù)還停留在1.0初步階段，許多功能還需要進(jìn)一步優(yōu)化，我們期待SVAC2.0版本的發(fā)布。

　　三 、 H.265與Smart265、SVAC2.0優(yōu)劣勢對比分析

　　H.265標(biāo)準(zhǔn)圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264，保留原來的某些技術(shù)，同時對一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)。新技術(shù)使用先進(jìn)的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。其高效的壓縮性能，在逐步發(fā)展的超高清時代，它將替代H.264成為編碼技術(shù)的主流，支持的廠家與設(shè)備會越來越多，得到普遍應(yīng)用。目前支持H.265編解碼的芯片選擇性并不是太多，因此一些比較有實力的視頻監(jiān)控設(shè)備廠家都會加入自己的一些智能算法，以獲得更好的性能或應(yīng)用。

　　從編碼效率上來說，SVAC優(yōu)于H.264，但和H.265相比就略遜一籌。SVAC2.0編碼技術(shù)是在原有的SVAC1.0的基礎(chǔ)上加入智能分析等智能功能，進(jìn)一步縮短編解碼速率，豐富更多的應(yīng)用。SVAC2.0標(biāo)準(zhǔn)的推行，在國家信息安全政策的強制要求下，市場的潛力非常大，越來也多的廠家和研究機構(gòu)都會參與SVAC技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，未來SVAC2.0或SVAC3.0將越來越成熟，與H.265的全面抗衡指日可待。

　　四、 影響編解碼技術(shù)發(fā)展的要素

　　視頻編碼技術(shù)是對前端攝像機采集過來的數(shù)字視頻進(jìn)行壓縮，在保證圖像質(zhì)量的情況下，采用高效的圖像壓縮方式，以節(jié)省傳輸帶寬和視頻存儲空間。而在未來的視頻監(jiān)控領(lǐng)域，將結(jié)合圖像實現(xiàn)更多的智能化應(yīng)用，如當(dāng)今比較火熱的智能交通、智慧小區(qū)、智慧法庭、智慧校園、甚至云視頻、安防互聯(lián)網(wǎng)+等業(yè)務(wù)。編解碼技術(shù)的發(fā)展不僅需要滿足越來越高的用戶體驗需求，同時也需要按照安防市場的發(fā)展與行業(yè)應(yīng)用方案來推進(jìn)。

　　首先，壓縮性能是編碼技術(shù)的重點，前端設(shè)備越來越高清，通過算法優(yōu)化、幀間預(yù)測、場景預(yù)測壓縮數(shù)據(jù)的大小，從而提高壓縮效率。以同等或較小的視頻帶寬就能獲得更高清晰的畫面。在快速發(fā)展的移動智能客戶端，低帶寬也可享受1080P的高清畫面。

　　其次，智能算法與智能分析不僅優(yōu)化碼流質(zhì)量，同時智能化的監(jiān)控設(shè)備具備圖像檢測預(yù)警、三維空間計算、區(qū)域防范、智能識別等功能，這就要求視頻編碼流中加入更多的分析對象，計算方法更加復(fù)雜，對硬件的要求也更高。

　　再者，安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)與廣電視頻應(yīng)用還是有很大區(qū)別，它需具備更多的行業(yè)特點，網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展再一次證明了信息安全保密性能的要求。SVAC標(biāo)準(zhǔn)之所以得到推廣應(yīng)用，除政府政策之外，更重要的是它在信息安全加密性能方面的技術(shù)創(chuàng)新。而開放性的H.264標(biāo)準(zhǔn)使得各個廠家之間的監(jiān)控設(shè)備實現(xiàn)了更好的互聯(lián)互通。

　　最后，編解碼技術(shù)的發(fā)展也需要考慮到編解碼芯片的發(fā)展成熟度，目前H.264編碼成為行業(yè)的主流，是因為有因特爾、高通、意法半導(dǎo)體、海思等諸多廠商可提供系列化的編解碼芯片。而支持H.265標(biāo)準(zhǔn)的芯片目前屈指可數(shù)，價格也高;支持SVAC標(biāo)準(zhǔn)的就基本上只有中星微一家。因此，編解碼技術(shù)的發(fā)展更需要得到芯片產(chǎn)業(yè)鏈的支持，否則就只能作為理論了。