目前，大約有80%以上的視頻芯片支持H.264編解碼標準，作為繼承技術(shù)，在一年半以前獲得核準的H.265(又稱高效率視頻編碼，HEVC)一直被視為是H.264理所當然的接班者，許多業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，H.265應(yīng)該很快就能憑借著減少一半帶寬需求，在對視頻傳輸需求幾乎呈指數(shù)級增長的廣大消費市場和需要更高效圖像質(zhì)量的高清視頻監(jiān)控領(lǐng)域中崛起。
HEVC的研發(fā)目標是為了提供更高效的壓縮性能。但相對的，HEVC也需要更多的處理資源。因此該標準針對此一特性設(shè)計了并存處理，以充分利用現(xiàn)代多核處理器的特性。和前一代H.264相比，HEVC顯得更加靈活──它擴展了預(yù)測區(qū)塊尺寸(達64 x 64)以及最大可變區(qū)塊大小(達32x32)，而H.264則是16 x 16固定尺寸像素宏塊，這使得H.265能更有效率地降低碼率，從而提升整體編碼效率。
理論上來說，H.265可以實現(xiàn)比H.264高出一倍的壓縮性能。這對未來以視頻傳輸為主的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)至關(guān)重要。據(jù)最新版的思科展望網(wǎng)絡(luò)指數(shù)(VNI)統(tǒng)計，預(yù)計到2018年，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)
傳輸?shù)腎P流量中約有84%是視頻串流。這份調(diào)查同時指出，包含網(wǎng)絡(luò)電視、安全監(jiān)控、視頻電話、網(wǎng)絡(luò)PVR、行動視頻在內(nèi)的全球消費性網(wǎng)絡(luò)視頻流量在2013至2018年的年復(fù)合增長率將達到30%，其中移動視頻的增長驚人;而以地域來看，中東/非洲、中/東歐以及亞洲是成長最快的前三位。
在以消費者需求為主導(dǎo)的IT終端市場中，H.265的發(fā)展勢頭不曾停歇。然而，該標準也并非一帆風順，其發(fā)展迄今仍停留在芯片端，以及部分較高階的消費電子終端領(lǐng)域。
H.265+4K：視頻監(jiān)控 新挑戰(zhàn)
在安防產(chǎn)業(yè)中，確定采用一項視頻標準是極其重要的抉擇。在以項目為主的傳統(tǒng)安防領(lǐng)域，標準意味著從前端到后端設(shè)備都必須兼容于采用的新規(guī)格，這涉及到了產(chǎn)品開發(fā)的投入成本及耗費時間;同時，由于安防設(shè)備沿用時間通常遠比消費性產(chǎn)品更長得多，因此一項標準能否為安防產(chǎn)業(yè)的視頻監(jiān)控需求提供足夠支撐，未來的過渡升級是否順利，都是考慮的要素。
許多廠家都同意H.265能為安防設(shè)備商帶來更大利好。“就目前形勢來看，整個安防產(chǎn)業(yè)的利潤被硬盤生產(chǎn)商占去大部份，其他生產(chǎn)商只是拾些殘羹冷炙，說不好聽點就是大家都在為硬盤企業(yè)打工。”泰科安防設(shè)備亞太區(qū)視頻監(jiān)控產(chǎn)品經(jīng)理沈濤說。從成本面來看，沈濤認為H.265是能為安防設(shè)備商帶來更大優(yōu)勢的解決方案。
確實，截至目前，所有視頻編譯碼標準的壓縮效能都比不上應(yīng)用端對視頻需求的成長速度，因而在后端必須仰賴大量的存儲設(shè)備。能減少一半對存儲設(shè)備依賴的H.265因 而 被 寄 予 厚 望 。泰 科 沈 濤 認 為，H.265在客觀上能起到一個在安防相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上的利益再分配作用，在目前的很多安防工程中，其存儲的花費能占據(jù)整個工程50%以上。H.265的推出對安防生產(chǎn)商來說影響不是很大，但能促進其在相關(guān)技術(shù)上的進化，而對于存儲企業(yè)而言相對影響要大一些。
海康威視技術(shù)支持與服務(wù)部前端產(chǎn)品經(jīng)理徐宣呈指出，高分辨率攝像機目前仍然采用H.264，隨著分辨率提升碼率也必須相應(yīng)提高，但提升并不多，例如海康威視600萬實時攝像機所需碼率在6-10mbps，與前兩年1080p需要碼率基本上差異不大，所以存儲上并沒有什么問題。他進一步解釋道 ，在 目 前1080p 200萬分辨率攝像機碼率的1.5-2倍的情況下，使用600萬攝像機，用戶還是可以承受的，因此，目前整個行業(yè)都還在等待支持H.265/HEVC硬件編碼芯片的普及。
艾普視達產(chǎn)品專員曹錦則指出，現(xiàn)階段與高分辨率顯示技術(shù)配套的視頻壓縮技術(shù)仍未成熟。“與H.264相比較，H.265在壓縮率、帶寬占用、CPU占用率等方面都有很大的提升，但是整套系統(tǒng)建設(shè)的成本也會大大提高，現(xiàn)階段H.265還沒有市場化，并且它也不是最完美的解決方案，面對大量的數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲，只有不斷地開發(fā)更新的技術(shù)，才能滿足未來市場的要求 。”
泰科的沈濤指出，H.265關(guān)鍵點還是在于芯片的研發(fā)上需要更成熟更快捷，期待國外的一些廠商如安霸能推出成熟且能量產(chǎn)的相關(guān)芯片解決方案，此外國內(nèi)品牌華為在該領(lǐng)域亦有較多相關(guān)的核心專利。泰科在H.265上的關(guān)注則在于一些應(yīng)用上的差異化競爭，立足用戶的需求，不僅僅在攝像機上，更著重于在整體的解決方案上幫助用戶，滿足用戶需求。
技術(shù)難點
高解析視頻趨勢為整個安防產(chǎn)業(yè)的設(shè)計人員帶來了很多挑戰(zhàn)。當高分辨率帶來更大的數(shù)據(jù)量時，勢必會消耗更多的CPU資源來做譯碼，甚至使用顯卡硬解，而視頻監(jiān)控與看電影不同，“經(jīng)常需要多路譯碼，當顯卡無法支持時CPU的壓力就很大。過去緩解之道只有使用更強大的CPU或者使用第三碼流，在不影響主碼流錄像的情況下，第三碼流可以支持高清分辨率，又可以獨立設(shè)置較低的碼率或幀率，這樣給傳輸帶寬和CPU解碼都減輕了壓力。“海康威視技術(shù)支持與服務(wù)部前端產(chǎn)品經(jīng)理徐宣呈指出。
艾普視達的曹錦認為，高分辨率顯示技術(shù)的難點在顯卡和刷新頻率上面，顯卡處理能力不足就會導(dǎo)致畫面不流暢，出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象，因此超高的分辨率就需要有更高的顯卡來處理。與H.264相比，H.265會緩解更高分辨率帶來的數(shù)據(jù)傳輸、后端譯碼和存儲的壓力，但是隨著科學(xué)的發(fā)展，在未來不斷會有更新的技術(shù)取代H.265壓縮技術(shù)。
不過艾普視達曹錦也表示，既然H.265與H.264相比較，在壓縮、傳輸、譯碼和存儲等面有很大的提升，隨著相關(guān)配套的成本的下降和社會的需求，必然會得到普及。海康威視徐宣呈也認為在尚未出現(xiàn)其他更好的編碼壓縮技術(shù)時，只有H.265能夠把視頻壓縮到更低碼率而不損失更多的圖像細節(jié)，所以，目前安防行業(yè)仍需等待H.265的到來。
H.265需要完整生態(tài)環(huán)境支持
安防行業(yè)向4K視頻的發(fā)展是推動新一代視頻編譯碼標準前進的主要驅(qū)動力，但要實現(xiàn)高清監(jiān)控，需要建立一套完整的監(jiān)控系統(tǒng)。海康威視的徐宣呈表示，目前比較普及的顯示設(shè)備大多都達到了4K物理分辨率，所以目前4K 及以下分辨率的攝像機拍攝視頻顯示都沒有問題，而對于更高分辨率攝像機拍攝視頻只能縮放顯示或者依靠顯示設(shè)備拼接技術(shù)用多臺顯示設(shè)備來做分割顯示了。
“推動高解析攝像機的大面積普及涉及到采集、編碼、傳輸、存儲、譯碼顯示五個方面。然而，現(xiàn)階段這五個方面的進展都受到了技術(shù)局限。”宇視IPC高級產(chǎn)品經(jīng)理陳乾指出。首先是采集端，不可否認，在正常光照環(huán)境下高分辨率攝像機能提供更高清晰度的圖像，細節(jié)還原更貼近真實，但受限于傳感器靶面的面積，隨著像素點數(shù)量增加，單個像素點的感光面積減小，所以在低照度成像上8K攝像機不如4K攝像機，4K攝像機不如1080P攝像機，這是目前所有高分辨率攝像機面臨的一個嚴重問題，必須通過補光來解決。
其次是在編碼、傳輸及存儲上，宇視陳乾表示，雖然目前H.265技術(shù)名聲在外，但還未真正成熟，安防監(jiān)控行業(yè)依然使用H.264技術(shù)。即使采用H.264HP編碼，4K攝像機的碼流還處在8~10M左右，8K攝像機樂觀估計也有25M左右的碼流。對于這么大的碼流，只是提供一路實況+一路存儲，已經(jīng)讓部分監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)望而卻步了，更何況一旦發(fā)生突發(fā)事件，會有更多的客戶端同時訪問同一路圖像，普通的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)根本承受不住這種負擔，必須要對整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進行升級。同時，更大的碼流勢必會帶來更大的存儲需求，而且對存儲設(shè)備的并發(fā)寫入/讀取性能也提出了更高的要求。簡而言之，由于在編碼技術(shù)上的限制，高分辨率攝像機的大規(guī)模使用勢必會帶來更高的網(wǎng)絡(luò)及存儲成本。最后在譯碼顯示端，目前的高清譯碼器、顯示大屏普遍以1080P為主，4K 及更高分辨率的圖像譯碼顯示才剛起步不久，在成本上需要投入很多但在性能上還存在嚴重不足。
高分辨率顯示技術(shù)的攝像機對于NVR、DVR、智慧分析器等設(shè)備的需求則是另一個問題。艾普視達的曹錦指出，與普通高清相比，需要能夠傳輸4K信號的傳輸介質(zhì)，后端需要更強的解碼能力、更大的存儲空間和更強的處理性能。高分辨率就意味著錄像文件變得更大，需要更大的存儲空間。目前一般傳輸1080P的高清碼流，只需要2M-4M帶寬，4K分辨率是1080P分辨率清晰度的4倍，因此需要至少6M-8M的帶寬，甚至更高。而采用最新H.265編碼技術(shù)會緩解由于分辨率的提升帶來的傳輸和存儲壓力。
科達系統(tǒng)部副經(jīng)理鄢仁祥指出，在安防應(yīng)用中，一般傳輸1080P高清H264碼流，需要4Mbps左右的帶寬 ;在H264編碼下，4K分辨率目前至少也需要12Mbps以及更高的帶寬才能達到較好的圖像效果。同樣，高帶寬的視頻對于存儲空間也提出更高的要求。要想緩解4K分辨率造成的高帶寬和大存儲容量的壓力，就需要對目前的H264編碼性能進行深度優(yōu)化，或者依賴于新的HEVC編碼標準的普及。
“目前4K技術(shù)從采集、編解碼、傳輸?shù)胶蠖孙@示墻等整個產(chǎn)業(yè)鏈還沒有完善，特別在4K圖像的采集和編碼方面還存在較大的技術(shù)瓶頸。”科達鄢仁祥表示。從技術(shù)層面來看，4K在安防行業(yè)的推廣將和HEVC的普及緊密相關(guān)。其次，由于在安防應(yīng)用中，4K技術(shù)不會帶來革命性的差異化，而且目前720p和1080p高清的安防應(yīng)用普及程度還很一般，更多的已有安防系統(tǒng)還停留在標清的水平上。因此4K對于安防領(lǐng)域由于技術(shù)與成本的問題短期內(nèi)將不會產(chǎn)生很大的影響，高分辨率的IPC不會大面積普及。
科達鄢仁祥強調(diào)，要想緩解4K分辨率造成的高帶寬和大存儲容量的壓力，就需要依賴于新的HEVC編碼標準的普及。但是對于HEVC，由于其編碼復(fù)雜度較高，目前幾個主流的安防行業(yè)芯片廠家如海思、德州儀器(TI)、和安霸還都沒有HEVC的芯片方案推出，HEVC的編碼還需要依賴高性能DSP或高成本的FPGA實現(xiàn)，這對于追求性價比的安防行業(yè)顯然是難以接受的。基于這些困難，目前有不少廠家開始針對安防行業(yè)的特殊應(yīng)用場景對H264編碼器進行優(yōu)化，使之也可以在4K分辨率下保持低碼率，但這種做法不是根本之道。從長遠看還是需要依賴HEVC的普及，目前幾大芯片廠家也都在積極研發(fā)HEVC的SoC芯片，預(yù)計2014年底或2015年上半年將會有不少支持HEVC的SoC芯片產(chǎn)品推出。
艾普視達的曹錦指出，4K 級的攝像機需要配上800萬以上的鏡頭和4K級的顯示器，效果才會展現(xiàn)出來。目前市面上已經(jīng)出現(xiàn)有4K 級分辨率的顯示器，但只有高分辨率的顯示技術(shù)與相匹配的高分辨率的顯示器配合使用，才能輸出高分辨率的畫質(zhì)。4K是個全系統(tǒng)的工程，僅僅有4K的攝像機是不夠的，從前端到傳輸帶寬、后端存儲、解碼和計算處理都有很高的要求，而目前2K都還沒有完全普及，對于工程商來說，需要更大的成本。
HEVC可以解決超高清技術(shù)中的存儲和傳輸帶寬過高的問題，但是高分辨率的全面普及最終還要依賴于市場的認可。由 于4K技術(shù)不會帶來革命性的差異化，加上目前720p和1080p高清的安防應(yīng)用普及程度還很一般，更多的現(xiàn)有安防系統(tǒng)仍停留在標清的水平。因此，業(yè)內(nèi)人士普遍認為4K短期內(nèi)可以在一些高端領(lǐng)域獲得應(yīng)用，但全面普及仍然還有很長一段路要走。
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