追求更高清晰度是視頻監控行業永遠不變的需求,但隨著分辨率的提升,基礎鏈路以及存儲成本成為制約超高清視頻監控快速普及和產業升級的最大障礙。
視頻編碼技術作為數字視頻監控的核心和靈魂,每一次的技術更迭都極大的推動了視頻監控商用的步伐,對產業形成了巨大的影響?;赝^去,最為典型的是AVC/H.264視頻編碼標準憑借優秀的壓縮率和圖像質量擊敗了MPEG-4標準,且用了很短的時間完成了產業迭代,并被廣泛應用至今,使高清視頻監控并不止停留在高投資的項目當中,且逐漸融入到我們的日常生活。而在此次產業變革當中,海思半導體適時的推出了首顆行業AVC/H.264 SOC編解碼芯片,加速了產業升級進程,并持續在關鍵技術方面進行投資,通過近10年的不斷創新,成為視頻監控芯片領域的全球領導企業。
近年來,高清、全高清日漸普及,人們把眼光投向了300萬分辨率、500萬分辨率乃至800萬分辨率的超高清監控,更大的分辨率承載了更多視覺信息,同時也消耗驚人的帶寬與存儲榮建,AVC/H.264針對全高清以上的分辨率變得力不從心。2014年海思半導體抓住行業核心訴求,發布全球首顆安防行業HEVC/H.265 IPC SOC,支持500萬分辨率,通過HEVC/H.265編碼技術,有效降低50%傳輸帶寬,使得更高清晰度監控商用化門檻降低。
HEVC/H.265是國際標準組織發起并建立的全新一代視頻壓縮標準,相比AVC/H.264有了很多革命性的變化。在此視頻標準下,2015年海思半導體又對HEVC/H.265技術進行了創新性優化,推出海思自主創新的HEVC/H.265+技術,使之能夠滿足視頻監控“高畫質,低碼流”的行業應用需求。海思Hi-Lark編碼器在實現HEVC/H.265 4K@30幀編碼的同時,碼流可低于1Mbit/秒,并保持相當優美的畫質,這不僅滿足當前視頻監控行業的發展需求,也為開啟視頻直播等新商業模式奠定了技術基礎。下面我們簡要闡述一下海思HEVC/H.265+特有技術亮點,是如何提升用戶使用體驗的。
海思新一代HEVC/H.265+編碼引擎在編碼的認知性、適應性以及控制性上形成差異化,針對安防行業重目標訴求、低碼率訴求以及網絡平滑性特點進行重點優化,達到非常突出的效果。
一、基于視覺感知的編碼技術(Perceptual Encoding)
人類視覺系統(Human Visual System HVS)是人獲取外部信息的主要手段之一。
HVS能夠感知視頻場景中存在的亮度、顏色、紋理、方向、空間頻率和運動等初級視覺信息。視覺神經科學家對HVS的視覺感知((Visual Perception)機制進行了廣泛的研究,而視覺神經科學也是腦科學中研究最為深入的一個領域。由于人是視頻信息的主要接受源,因此利用視覺感知原理可以改善視頻編碼的編碼效果和計算效率。傳統的視頻編碼算法,在壓縮視頻圖像時,并不區分圖像中各個區域在視覺意義上的重要程度,在比特資源和計算資源的分配過程中,并沒有考慮HVS對視頻場景感知的區別。然而,HVS對視頻場景的感知是有選擇性的,不同的區域或者對象具有不同的視覺重要性,而且,HVS對不同視覺信號中的各種失真也具有不同的敏感程度。利用HVS的這些特性,可以指導視頻編碼器進行更為有效的比特資源和計算資源分配。海思半導體新一代HEVC/H.265+編碼引擎算法利用了視覺感知的多個維度如亮度、顏色、紋理、方向、空間頻率和運動等等,大幅度提高了編碼壓縮效率。
二、先進的參考幀自適應技術AR(Advanced Referencing)
監控場景下,大多數畫面為靜止畫面或大面積靜止畫面,承載過多無用信息,基于預測與變換的混合編碼框架,可使用參考幀有效降低無用信息的傳輸,但過往的參考幀刷新周期近,效果有限,而AR技術下,在特定場景長期畫面無變化的情況下,使用自適應GOP,可長期使用參考幀,可以顯著提升圖像質量/降低碼率。海思新一代HEVC/H.265+采用前向B幀技術在帶來壓縮率提升的同時又不增加系統延時。
三、高級碼率控制技術(RC)
海思新一代HEVC/H.265+ RC基于視覺感知的幀級、行級、CU級多種模式碼率控制,碼率控制精準與快速,大幅度提升主觀感受。
針對多區域不同畫質需求場景,例如倉儲區內對高層貨架畫質要求低,對過道搬運過程要求高的需要,ROI(感興趣區域編碼)可分多區域不同碼率、幀率和畫質進行單獨調節,與IVE(視頻智能分析引擎)聯動可以對有效降低編碼碼率。
周期性intra刷新技術,例如航拍圖傳的特殊傳輸信道(3G、LTE等)進行優化,將I幀多次平分傳輸,降低網絡抖動,編碼碼流更加平滑穩定,網絡適應性更佳。
通過海思新一代HEVC/H.265+ 編碼引擎針對監控行業諸多方面的優化,多數場景HEVC/H.265編碼器比AVC/H.264編碼器壓縮率提升30%-50%,典型監控場景基于海思自有專利的先進參考幀自適應技術可以提升50%~70%的壓縮率。
所以我們有理由相信,海思新一代HEVC/H.265+憑借更優異的壓縮率以及針對監控行業特點的改進優化,一定能快速規模商用,形成再一次的產業革新,而哪些客戶企業會抓住這一機遇脫穎而出,讓我們拭目以待。