在IP大時代，看H.265的應用

　　在IP大時代，更高的編碼效率才是王道

　　相比H.264，H.265提供了更多不同的工具來降低碼率。舉一個最典型的特點，H.265的編碼單位可以選擇從最小的8×8到最大的64×64。信息量不多的區(qū)域(顏色變化不明顯，比如天空的灰色部分)劃分的宏塊較大，編碼后的碼字較少，而細節(jié)多的地方(細節(jié)變化較多，比如大樓部分)劃分的宏塊就相應的小和多一些，編碼后的碼字較多。這樣就相當于對圖像進行了有重點的編碼，從而降低了整體的碼率，編碼效率就相應提高了。這個過程有點像“感興趣區(qū)域編碼”，針對重要的更多關鍵細節(jié)的部分進行增強劃塊，無更多關鍵細節(jié)的部分進行簡單劃塊，這個過程在H.265上可以自適應識別實現(xiàn)。

H.264編碼分開示意圖

H.265編碼分開示意圖

　　反復的比較測試已經表明，在相同的圖像質量下，相比于H.264，通過H.265編碼的視頻碼流大小比H.264減少大約39-44%。由于質量控制的測定方法不同，這個數據也會有相應的變化。以目前主流的分辨率為例，H.265在1080P分辨率下相比H.264碼率降低40%~50%，在720P下相比降低30%~40%，這也就意味著，1080P全實時只需要1.5~2Mbps左右的碼率。此外，隨著分辨率的提升，H.265碼率降低也會更多，多次測試表明，H.265在4K超高清分辨率下也可獲得相比H.264降低50%~60%的碼率。

720P各個編碼器編碼性能比較

各分辨率下H.265與H.264編碼對比表

　　H.265是IP大時代發(fā)展的需要

　　在2000年前后，第一臺DVR的問世，標志著視頻監(jiān)控從CCTV時代走向數字化時代。此后數字化的進程一發(fā)不可收拾，并直接促成了后來的網絡化。到2007年，筆者公司推出了業(yè)界首臺高清IPC，開啟了視頻監(jiān)控網絡化、高清化的序幕。2013年，筆者公司推出了全球首臺Smart IPC，標志著視頻監(jiān)控正式步入了智能化時代。這一路走來，從產品形態(tài)、技術路線的演變上，我們可以清晰地看到一個主線——那就是IP化。與此同時，伴隨著安防產品IP化的發(fā)展，視頻編碼技術也在不斷的進步。

　　視頻編碼技術在視頻監(jiān)控技術體系中的地位，相當于材料科學在航空技術體系中的地位一樣，它是一門基礎學科。這意味著兩件事——第一，它的進展非常緩慢;第二，如果取得進展，那么將會帶來革命性的變化。

　　再梳理視頻編碼技術發(fā)展的脈絡，可以發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象：在安防監(jiān)控的早期階段，MPEG-1、MPEG-2等算法被引入安防監(jiān)控領域，促使了安防數字化時代的到來。在數字化階段后期，分別由兩個組織推出了H.263和MPEG4-P2，但也造成了多種視頻壓縮標準充斥整個安防的局面。眾所周知，標準建立的目的是樹立一個通用規(guī)范，大家共同遵守，以節(jié)約資源、降低成本，然而標準越多就意味著沒有共通的標準遵循;同時由于這些標準還不夠完善，無法推動安防更好的網絡化發(fā)展，標準急需統(tǒng)一和完善。H.264的出現(xiàn)結束了視頻壓縮多標準的時代，其在編碼性能上的優(yōu)勢，使整個安防行業(yè)大步向網絡化邁進。在2003年安防監(jiān)控將H.264引入視頻監(jiān)控應用至今，已經超過十年。從最初的Basic Profile到今天的High Profile，H.264的編碼效率潛力已經挖掘殆盡。今天必須用新的思路或新的技術來突破這個天花板。H.265就為當前的IP大時代提供了更好的答案，安防需要H.265編碼技術來推動發(fā)展。

　　H.265承載著IP大時代的多方面需求

　　在IP大時代，我們更加注重安防大聯(lián)網的深度挖掘，與多行業(yè)的深度融合，并向多領域發(fā)展。H.265的優(yōu)勢，不止于編碼效率的提升，也不止于對超高清應用帶來的意義，更多的在于H.265對安防監(jiān)控應用帶來的深度意義。

　　首先，H.265是安防大聯(lián)網應用的需要。在IP大時代，跨區(qū)域跨部門的信息共享變得尤為重要。當前各個業(yè)務部門的信息都有各自的情報來源，于是也就出現(xiàn)了，在一個路口安裝了多臺攝像機的情況，如此勢必造成龐大的冗余數據，信息共享無從談起。在H.265的推動下，超高清監(jiān)控必將普及，一個攝像機可照顧多項業(yè)務的應用需求，提升監(jiān)控質量的同時，還能減少布點，可以讓系統(tǒng)包含更豐富的視頻數據。上述現(xiàn)象也意味著，各行業(yè)的信息交互需求在安防領域中將愈加突出，視頻作為數據量最大的非結構化信息之一，其壓縮標準逐漸成為通用的基礎定義，行業(yè)應用特征已經開始弱化，H.265的通用性可更好服務于各業(yè)務的融合和管理。

　　其次，H.265是安防多行業(yè)深度融合的需要。在IP大時代，安防監(jiān)控業(yè)務和應用將呈現(xiàn)多樣化。在這一發(fā)展的過程中，安防網絡可能會與通信網、廣電網、互聯(lián)網全面融合，原本的監(jiān)控設備可能兼具視頻通訊、影音娛樂、家庭數據中心等多種功能，難以將其明確歸類到某種具體用途上。這種趨勢現(xiàn)在已經越來越明顯，而弱化了行業(yè)應用特征的H.265，將更富有競爭力。將H.265作為視頻信息的基礎標準，也將反過來促進各類專用網絡的融合，共同完成信息標準化整合，并邁向物聯(lián)網、大數據時代。與此同時，人們更加希望隨時隨地通過任何終端都能更便捷地獲取所需內容與服務。H.265可促使視頻內容的帶寬進一步降低，運營商將獲得所需的解決方案和網絡靈活性，以經濟高效地向用戶提供真正的移動視頻和多媒體體驗。另外，借助于移動終端超高清顯示屏發(fā)展的趨勢，H.265的高壓縮率特性，將進一步促使高清甚至超高清視頻在4G網絡下流暢傳輸的應用普及。

　　最后，H.265是安防向多領域擴展的需要。在IP大時代，用戶的形態(tài)正在增多。隨著技術的發(fā)展和大眾安全意識的提高，民用市場的安防需求日益增長。各種用戶終端都有連接監(jiān)控視頻的需要，如局域網監(jiān)控網絡帶寬較為理想，用戶希望瀏覽高質量的視頻;而**控領域由于帶寬有限，用戶更看重的是低碼率下的視頻流暢性。如何適應這些不同的帶寬環(huán)境也是高清監(jiān)控設備需要解決的問題。因此，安防領域對下一代編碼技術的要求，務必能夠支持更好的網絡適應性。

　　H.265有阻礙亦有突破

　　H.265正在邁步走入安防行業(yè)，安防行業(yè)中的先進企業(yè)，還需要在多方面做更多努力。

　　先是H.265的產品解決方案，目前H.265從芯片到產品均可實現(xiàn)全國產化，但是對于H.265產品的多樣化應用還需要深入研究，特別是對安防監(jiān)控系統(tǒng)前端采集、中間傳輸、后端存儲、中心解碼等一系列產品的實現(xiàn)與應用。再是H.265的系統(tǒng)方案，這里更多的是指文件封裝層面的內容，也就涉及到各產品間的互聯(lián)互通，H.265在安防中的大范圍應用還是需要安防各企業(yè)的努力推動，比如推動GB/T 28181支持H.265標準。還有就是H.265的配套技術方案，H.265是當下最強視頻壓縮技術，但是安防企業(yè)還需要保證H.265“周邊”應用系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，首當其沖的就是視頻的加密，要求企業(yè)對安防系統(tǒng)的數據傳輸方式、權限管理方案、密碼保護方法等都采取相應的措施。最后是技術應用過程中的民族企業(yè)的知識產權保護，從芯片實現(xiàn)到產品應用，安防企業(yè)在H.265的產業(yè)鏈上還將會有很多自主專利技術的應用，比如芯片算法對H.265的優(yōu)化，產品實現(xiàn)對H.265的深入應用等。

　　可喜的是，H.265是標準的、通用的、安全的，安防企業(yè)已經做好了充分的準備。

　　從產業(yè)鏈應用層來看，H.265可以實現(xiàn)全國產化。在底層應用方面，國內部分方案提供商已經陸續(xù)推出了基于H.265編碼算法的壓縮芯片，而華為等中國企業(yè)擁有相當一部分H.265核心專利，是該標準的主導者之一。與此同時，國內的安防廠商也在積極地推動著H.265視頻標準的發(fā)展，基于H.265方案的編解碼設備陸續(xù)發(fā)布。再來看H.265的產品應用，目前國內安防廠家基本都具備了產品化的研發(fā)實力，各個安防廠家都相繼推出了支持H.265的產品。所以說，不論從芯片還是到產品，H.265均可做到國產化。

　　再來看安防行業(yè)最關注的信息安全問題，這就涉及到數據的加密。說到底，數據加密其實是和視頻壓縮標準不同范疇的兩種技術。視頻壓縮標準的核心是用盡量少的數據量來精確定義所承載的視頻信息，提高數據壓縮性能，數據的安全性則由加密來保證。這一關系同樣可以用字典文字來類比。采用不同的視頻壓縮算法，好比利用不同的字典來寫文章。只要是“標準化”的字典或視頻壓縮標準，對信息的表述就必須有清晰的定義，好比中文和英文都能被人讀懂，沒有信息安全方面的差異。寫出來的文字信息如果希望安全，則需要在存儲或傳輸的時候進行加密，例如在傳輸信道上加密加擾，存儲數據設置密碼，控制訪問權限等。同樣的，視頻監(jiān)控的信息安全與否，取決于安防系統(tǒng)的數據傳輸方式、權限管理方案、密碼保護方法，與視頻壓縮標準無關。在加密和標準層面上，目前國內大型安防廠家基本都已經具備了完善的安全加密實力。

　　結語

　　在IP大時代下，要求數據更加高效、準確， H.265成了IP大時代發(fā)展的必然需求。H.265最直觀的優(yōu)勢在于，相對于現(xiàn)有視頻編碼技術在壓縮效率上的大幅提升，但是H.265所承載的意義，并不止于視頻碼率的降低，更是對于安防大聯(lián)網本身帶來的深刻應用意義。從去年北京安博會來看，H.265已經走入安防。各企業(yè)紛紛發(fā)布H.265產品，以筆者公司為例，發(fā)布了從前端到傳輸、后端、中心解碼等一整套H.265產品，H.265似乎就差大規(guī)模應用的鋪開了。

　　在IP大時代下，H.265將海量高清視頻數據重新規(guī)整并“瘦身”，為安防邁入大數據時代提供了無限開闊的空間，助力安防大聯(lián)網的發(fā)展，促進安防向多業(yè)務融合。當然，H.265的大規(guī)模應用還需要面對硬件限制、專利壁壘、標準聯(lián)網等一系列問題，所幸經過各界的努力，H.265技術得以快速發(fā)展，市場普及蓄勢待發(fā)。