在安防監(jiān)控行業(yè)的快速發(fā)展中,面對視頻應(yīng)用逐步向高分辨率、高幀率、高壓縮率方向發(fā)展的趨勢,當(dāng)前普遍采用的H.264 視頻壓縮標(biāo)準的局限性日益顯現(xiàn)出來。H.265標(biāo)準圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準H.264,保留了原來的某些技術(shù),同時對部分技術(shù)加以優(yōu)化改良。新標(biāo)準使用先進的技術(shù)用以改進碼流、編碼質(zhì)量、延時和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系,進而達到性能最佳化。目前安防行業(yè)中H.264算法的應(yīng)用已十分普及，從H.264發(fā)展而來的H.265在系統(tǒng)兼容、升級、推廣方面存在極大優(yōu)勢。相信不久的將來，H.265勢必取代H.264，成為安防行業(yè)視頻壓縮的主流技術(shù)。

　　一、安防對下一代視頻編碼技術(shù)的要求

　　1、安防領(lǐng)域高清化必然的趨勢

　　安防領(lǐng)域高清化已經(jīng)成為必然的趨勢，720P、1080P視頻已廣泛普及，監(jiān)控領(lǐng)域甚至已經(jīng)開始出現(xiàn)4K高清視頻，由此帶來的視頻內(nèi)容增長速度遠遠快于網(wǎng)絡(luò)增長速度，因此帶寬相對不足的問題將長期存在。同時，隨著視頻內(nèi)容的增長，存儲成本會大大增加，因此安防監(jiān)控領(lǐng)域?qū)ο乱淮幋a算法的要求是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進一步提高壓縮比。

　　相對于標(biāo)清視頻，高清視頻的信息量大為豐富，相應(yīng)的對解碼顯示性能要求也大大提高。例如，目前主流的PC機可以輕松實現(xiàn)8路D1標(biāo)清視頻的解碼顯示，但若前端是1080P高清視頻，只能勉強解碼顯示1路。對于大型視頻監(jiān)控平臺，若全部使用高清視頻，服務(wù)器解碼壓力會很大。因此，下一代視頻壓縮算法在解碼能力上也需要做出優(yōu)化。

　　2、流媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用

　　隨著3G/4G無線通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)的普及和商用，流媒體業(yè)務(wù)將作為一個重要方向在安防領(lǐng)域中推廣。未來的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)和應(yīng)用將呈現(xiàn)多樣化，更可能是一種基于P2P或分布式的應(yīng)用。隨著監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展，各種用戶終端都有連接監(jiān)控視頻的需要，如局域網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬較為理想，用戶希望瀏覽高質(zhì)量的視頻；而手機監(jiān)控領(lǐng)域由于帶寬有限，用戶更看重的是低碼率下的視頻流暢性。如何適應(yīng)這些不同的帶寬環(huán)境也是高清監(jiān)控設(shè)備需要解決的問題。因此，安防領(lǐng)域?qū)ο乱淮幋a技術(shù)的要求，務(wù)必能夠支持更好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和差錯健壯性。

　　總之，安防監(jiān)控領(lǐng)域?qū)ο乱淮曨l編碼算法的要求就是：更高的壓縮比、更快的處理速度、更好的適應(yīng)性和健壯性。

　　二、H.265算法優(yōu)勢

　　1、簡單靈巧的編碼結(jié)構(gòu)

　　相對于H.264的4×4、8×8、16×16宏塊類型，H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏塊，目的在于減少高清數(shù)字視頻的宏塊個數(shù),減少用于描述宏塊內(nèi)容的參數(shù)信息,以便于壓縮高分辨率的視頻。同時,為了顯著提升編碼效率,利用了更加靈活方便的編碼結(jié)構(gòu),包括變換單元(Transform Unit)、預(yù)測單元(Predict Unit)和編碼單元(Coding Unit)。三個單元間的相互分離,使得變換、預(yù)測和編碼間的處理環(huán)節(jié)更加靈活簡便,同時也能夠使各個單元更好地做好各自的任務(wù)。

　　2、簡單靈巧的塊結(jié)構(gòu)RQT

　　RQT作為一種可自適應(yīng)的變換技術(shù),這種理念推廣與延伸了H.264標(biāo)準中ABT(Adaptive Block-size Transform)技術(shù)的發(fā)展。對于幀間編碼來說,它可以按照運動補償塊的大小對相關(guān)變換塊的大小進行自適應(yīng)的調(diào)整;而對于幀內(nèi)編碼來說,它能夠依據(jù)幀內(nèi)預(yù)測殘差的特性對相關(guān)變換塊的大小進行自適應(yīng)的調(diào)整。較大的塊變換相對于較小的塊變換,一是可以更好地集中能量,并且在量化之后可以留有更多的圖像細節(jié),H.265依據(jù)當(dāng)前塊信號的特性,變換塊的大小可以進行自適應(yīng)的選擇。

　　3、新的MV(運動矢量)預(yù)測方式

　　區(qū)別于H.264基于空間域的運動矢量預(yù)測方式， H.265擴充更加多的方向進行幀內(nèi)預(yù)測，同時將預(yù)測塊的集合由原來的空間域擴展到時間域及空時混合域，通過率失真準則計算后選擇最佳的預(yù)測塊。使用這一方法，在基本模式下測試，在與H.264相同質(zhì)量的情況下，得到平均為6.1％的壓縮增益，復(fù)雜圖像的壓縮增益甚至能提高到20%。

　　4、更多的考慮并行化設(shè)計

　　當(dāng)前芯片架構(gòu)已經(jīng)從單核性能逐漸往多核并行方向發(fā)展，H.265引入了Entropy slice、WPP (Wavefront Parallel Processing)等并行運算思路，使用并行度更高的編碼算法，更有利于H.265在GPU/DSP/FPGA/ASIC等并行化程度非常高的CPU中快速高效的實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　此外，H.265中還有諸如多描述編碼、采樣點自適應(yīng)偏移、1/8像素插值編碼、自適應(yīng)環(huán)路濾波等等諸多技術(shù)亮點，使得H.265在壓縮效率、并行處理能力和網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性方面比H.264有極大的進步。

　　三、H.265在安防領(lǐng)域的應(yīng)用前景

　　1、未來視頻應(yīng)用領(lǐng)域的主流地位

　　目前,國外的一些主要編解碼設(shè)備廠商一直在積極參與H.265標(biāo)準的研究當(dāng)中。高通公司就是H. 265標(biāo)準的推動者之一,在巴塞羅那的MWC大會上,高通展示了下一代視頻編碼標(biāo)準H.264 繼任者H.265的效果。高通演示的H.265視頻對比對象為同一片源的H.264,在PSNR這一目前最廣泛使用的客觀評價標(biāo)準類似的情況下(H.265為39.72,H.264 為39.65,分辨率同為800*480),H.265視頻的碼率為610kbps,文件大小3.10MB;而H. 264 視頻的碼率達到了1183 kbps,文件大小也有6.01MB。從高通工作人員介紹中可知,H.265標(biāo)準可比H.264 標(biāo)準節(jié)省40% ~45% 的碼率。近期,日本廣播公司NHK、三菱電機又宣布已經(jīng)成功開發(fā)了全球第一款面向8K 超高清視頻的H.265格式的實時硬件編碼器,所記錄視頻的清晰度可達1080p的十六倍。

　　2、國內(nèi)廠商積極推動

　　與此同時,國內(nèi)的安防廠商也在積極地推動著H. 265視頻標(biāo)準的發(fā)展。方案提供商已經(jīng)陸續(xù)推出了基于H.265編碼算法的壓縮芯片，幾大安防廠商也已及時跟進，基于H.265方案的編解碼設(shè)備已在研發(fā)過程中，預(yù)計今年下半年開始會陸續(xù)投放市場。以天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司即將推出的Smart IPC為列，全面支持H.265算法，根據(jù)實測,H.265標(biāo)準600k碼率超過H264標(biāo)準1M的效果,2M的H.265接近H.264標(biāo)準5M碼率的效果,也就是說,在相同的帶寬條件,H.265將比現(xiàn)有的視頻播放效果清晰度提高約一倍，無疑將會給高清監(jiān)控市場帶來一股新的浪潮。