当下,h.265异常火热,各大安防监控厂家纷纷推出多系列产品,以海康威视为例,推出了多个型号、多种类型的产品。同时,h.265作为一种视频压缩技术,不断出现在各类安防杂志上,充斥着我们的眼球。那么,为什么历史选中了h.265?
视频编码技术的发展进步
我们先来回顾一下安防的发展历程。在2000年前后,第一台dvr的问世,标志着视频监控从cctv时代走向数字化时代。此后数字化的进程一发不可收拾,并直接促成了后来的网络化。到2007年,海康威视推出了业界首台高清ipc,开启了视频监控网络化、高清化的序幕。2013年,海康威视推出了全球首台smart ipc,标志着视频监控正式步入了智能化时代。这一路走来,从产品形态、技术路线的演变上,我们可以清晰地看到一个主线——那就是ip化。与此同时,伴随着安防产品ip化的发展,视频编码技术也在不断的进步。
如果再梳理视频压缩标准发展的脉络,视频压缩技术正一次次地改变着安防监控的历史,推动着安防行业的深度发展。在安防监控的早期阶段,mpeg-1、mpeg-2等算法被引入安防监控领域,促使了安防数字化时代的到来。在数字化阶段后期,分别由两个组织推出了h.263和mpeg4-p2,但也造成了多种视频压缩标准充斥整个安防的混乱局面。众所周知,标准推出的目的是为了树立一个通用规范,大家共同遵守,以节约资源、降低成本,然而标准越多就意味着没有共通的标准遵循;同时由于这些标准还不够完善,无法推动安防更好的网络化发展,也就意味着标准急需统一和完善。h.264的出现结束了视频压缩多标准的时代,其在编码性能上的优势,使整个安防行业大步向网络化迈进。发展到现阶段,h.264等视频压缩标准已经不堪更高清的压力,延缓着安防发展前进的脚步,安防需要一股更强大的力量来推进大联网的发展。此时,作为新型视频压缩技术的h.265出现了。
h.265,给人最直观的感受似乎是“它将编码效率提升了一倍以上,有效降低视频输出码率。”确实,反复的比较测试已经表明,在相同的图象质量下,相比于h.264,通过h.265编码的视频码流大小比h.264减少大约39-44%。由于质量控制的测定方法不同,这个数据也会有相应的变化。以目前主流的分辨率为例,1080p全实时只需要1.5~2m左右的码率。此外,随着分辨率的提升,h.265码率降低也会更多,多次测试表明,h.265在4k超高清分辨率下也可获得相比h.264降低50%~60%的码率。无论在功能还是性能上,h.265几乎都对h.264有着全面性的进步,是针对当前视频压缩标准的全面超越,这也使得h.265无可争议的成为了当下“最强”。
采用最强视频压缩技术就必须要有配套的硬件性能提升来满足需求,而安防硬件又恰恰已经为h.265准备好了。从安防监控硬件的发展来看,在数字化阶段到来时,普遍采用的是asic架构,后来dsp架构的应用为mpeg-4等算法提供了很好的应用环境。随着技术的发展,具备更强性能的soc架构成为了主流,其初期做法是整合arm和1~2个功能硬件,成本低、性能好,使得h.264可以在安防中大展拳脚,也促使了安防监控网络化的进程。soc架构发展到现在,已经进入大集成阶段,可集成arm、dsp、isp、编码模块等多种功能硬件,即多核处理器。当前,多核处理器以高性能、低功耗等优势正逐步取代传统的单核处理器成为市场的主流。安防硬件的发展也已经为“一种更高效的视频压缩算法”做好了准备。
纵观安防监控的发展,视频压缩技术的进步直接推动了安防行业的前进,而硬件技术的发展则很好的保障了视频压缩技术的应用,三者一脉相承,使得h.265成为未来发展的必然趋势,就像当初ip高清的出现一样。
由此可以发现,技术的创新引领着时代的进步,在当下讲究效率的时代,h.265无疑是最好的选择。
h.265码编技术具有明显优势
h.265可有效降低视频监控等应用的存储成本与空间,使超高清视频监控成为现实。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替代之前的mpeg-2一样,h.265必然会替代现在的h.264技术。
压缩性能的提升,码率输出的缩小,这也意味着h.265将进一步促使高清甚至超高清视频在4g网络下流畅传输。当今世界,移动性越来越强,人们日益需要随时随地、通过任何终端都能更便捷地获取所需内容与服务。4g无线技术能以更低的单个比特成本支持更高的数据容量,从而显著提高视频业务的商用可行性。预计这种趋势在未来几年还将继续,视频内容的带宽要求将进一步降低,运营商将获得所需的解决方案和网络灵活性,以经济高效地向用户提供真正的移动视频和多媒体体验。另一方面,移动终端的显示屏技术正向着超高ppi与超高清分辨率的方向发展。因此,h.265的高压缩率特性,将进一步促使高清甚至超高清视频在4g网络下流畅传输的应用普及。
结束语
正如前文所述,硬件发展已经成熟,h.265将在多核处理器终端上快速实现。多核处理器以其高性能、低功耗优势正逐步取代传统的单处理器成为市场的主流。随着应用需求的扩大和技术的不断进步,多核必将展示出其更为强大的性能优势。h.265视频编码技术在设计时就将并行实现考虑在内。新添加的tile划分机制使得以往的slice、帧或gop为单位的粗粒度数据并行机制更为灵活,更加适合于同构多核处理器上的并行实现。dependent slice和wpp机制解决了以往h.264等编码技术中熵编码环节无法并行实现的问题,使得整个编解码过程中dct、运动估计、运动补偿、去块滤波、熵编码等任务模块的划分更加均衡,从而显著提高并行加速比。
h.265,以发展的眼光来看高清的未来,条件已经具备,历史已经到来。