H.265在安防市場的應用淺析

2016年09月24日
                                                           H.265在安防市場的應用淺析
 來源:《中國安防》    作者:郭輝
 隨著智能時代的快速發展,2016年安防編解碼技術面臨重大升級,各大廠家的戰火從未平息,各大廠家都在競相宣傳“H.265”。隨著更新換代的節奏不斷加快,H.265幾乎成了IPC和NVR的標配,甚至業內有聲音說不具備H.265的安防設備將面臨淘汰的可能。

 

  引言

  隨著智能時代的快速發展,2016年安防編解碼技術面臨重大升級,各大廠家的戰火從未平息,各大廠家都在競相宣傳“H.265”。隨著更新換代的節奏不斷加快,H.265幾乎成了IPC和NVR的標配,甚至業內有聲音說不具備H.265的安防設備將面臨淘汰的可能。那么什么是H.265,其對安防設備有哪些重要性,H.265是否會斷崖式切換H.264,H.265是否還有進一步的提升空間,就是大家非常關注的問題了。

  一、什么是H.265

  H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標準。H.265標準圍繞著現有的視頻編碼標準H.264,在保留原來的某些技術的同時對一些相關的技術加以改進,使用先進的技術用以改善碼流、編碼質量、延時和算法復雜度之間的關系,達到最優化設置。具體的研究內容包括:提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少實時的時延、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低復雜度等。H.264經過算法優化可實現以2Mbps的帶寬傳輸720P圖像,而H.265則可以實現利用2Mbps的傳輸速度傳送1080P高清圖像。簡而言之:H.265可以降低帶寬,提升編碼效率。

  二、H.265在安防市場的應用分析

  2015年5月,國家發展改革委等九部委發布的《關于加強公共安全視頻監控建設聯網應用工作的若干意見》中提到:“新建、改建高清攝像機比例達到100%”、“逐步增加高清攝像機的新建、改建數量”,“到2020年,基本實現全域覆蓋、全網共享、全時可用、全程可控”。這意味著在公共安全領域,新購置的攝像機必將是高清化的攝像機,而高清化攝像機尤其適用于H.265壓縮。就像當年的H.264取代MPEG-4壓縮一樣,在一個視頻監控網絡中,H.265和H.264兩種壓縮標準并存能夠解決已建攝像機的后向兼容性,但同時增加了整個監控網絡的復雜性和不穩定性。在H.265應用初期,這種情況在所難免。隨著時間推移,新的H.265壓縮攝像機將逐漸替換已到使用年限的H.264攝像機,到時整個網絡必將是全網H.265的高清化視頻,H.265配合高清化視頻的應用必將帶來整個視頻監控網絡方案中的前端、后端、存儲、智能、顯示的顯著變化。

  H.265取代H.264是一個系統化的升級,除了前端IPC、后端NVR,還需要平臺、解碼、顯示等各個環節的升級。2014年,海思在業界首次提出基于SOC的IPC+NVR的完整視頻監控解決方案參考設計,在2015年推出了Hi3516A、Hi3516D、Hi3519、Hi3536等多種前后端的H.265芯片,不僅支持H.265編碼和解碼,同時還支持4K超高清的H.265編碼和解碼。而其他的SOC公司例如安霸、Intel、高通等大廠也紛紛準備推出各自的H.265系統級解決方案?梢钥吹,隨著方案的豐富,H.265產品會進入一個蓬勃發展期。但是冷靜分析整個安防市場,依筆者所見:H.265不會斷崖式切換H.264市場,兩者將并存1~2年,原因主要有以下三個方面:

  1. H.265相互之間不兼容,沒有一個通用的兼容協議。眾所周知,現在的IPC和NVR或者平臺對接都是基于onvif、GB28181等標準,但是這些標準都是依據H.264的編碼為基礎,不兼容H.265編碼。舉例來說,前端是天地偉業的H.265編碼IPC,后端是?档265編碼NVR,兩者之間配合只能工作在H.264模式。這對用戶來說要么全套系統都統一廠家,要么就將H.265的產品工作在H.264的模式。顯然這兩種選擇對現在的用戶來說都不是最佳選擇。

  2. 工程商動力不大。雖然是新技術,但是對工程商來說硬盤數量會大幅減少,這部分利潤將會受損。為何會這樣呢?我們知道使用H.265產品就意味著同樣的畫質存儲同樣的時間,硬盤的用量會比之前H.264減少一半。而一個項目后端的成本占據70%,這就意味著整體預算要下降20%~30%左右。所以對工程商來說,H.265雖然是個好技術、新趨勢,但是他們并不想去大力推廣。

  3. 現在的安防編解碼技術實質上已經被海思牢牢控制,所以對編解碼市場切換來說,海思的話語權至關重要。從海思出貨預測和分析來看,在2016年,其出貨的主力還集中在H.264編碼的Hi3518E、Hi3516C等芯片,而其265編碼的Hi3516A/D、Hi3519等系列定位為中高端產品。換言之海思要依靠H.265來吃肉,對于H.264會高開高打,與企圖切入安防市場的其他半導體廠家進行死磕。所以對于H.265,海思是不希望快速推進、全面更迭的。

  綜上來看:2016年,H.264的市場仍將保持較為平穩的增長態勢,而在平穩發展的過程中,市場會被H.265侵蝕一大部分。對業內安防廠家來說,不管是H.264還是H.265都已經完成全產業鏈布局,至于怎么出牌,誰來打第一槍,就看具體操盤人員如何來對市場做判斷了。

  三、H.265價值的深入挖掘

  1. 更低碼流

  目前有技術實力的安防廠家在編解碼技術上也可以有自己的突破,業內?低瞥隽薙mart265,天地偉業推出了S+265技術。下文以天地偉業的S+265為例淺析H.265的下一代技術如何實現更低的碼流、更高的畫質。

  S+265是天地偉業具有自主知識產權的重要技術,通過編碼預測和場景自適應算法可在H.265的基礎上降低30%以上碼率,比H.264降低70%以上碼率,達到節省帶寬和存儲空間的目的。

  編碼預測:通過四叉樹結構的編碼單元分割、多方向的幀內預測、運動矢量預測、采樣點自適應偏移等編碼技術,實現靈活的編碼、精準的預測,在同等視頻質量情況下,可大幅降低帶寬。

  場景自適應:提取圖像數據特征實現場景識別,實現編碼參數的場景自適應,達到圖像壓縮時低碼率與高質量的最優組合。

  1080P的碼流對比如圖1所示:


 

  圖1 普通H.265和S+265碼率對比

  2. 更高智能

  高清化、智能化這兩個命題一直都是相輔相成的。隨著SOC性能的提升、更多智能算子的嵌入和更高分辨率的畫質,對智能化的準確率、識別率提供了更好的平臺和環境。從目前的應用情況來看,智能分析主要集中在車牌識別、人臉識別兩大領域。以天地偉業的星卡口為例,其內嵌了Hi3516A芯片,通過對智能算子的應用可實現人群聚集、奔跑、徘徊、非法停車、車牌識別、車輛違停、人數統計等多種分析算法,通過對抓拍到的圖片進行識別處理,分析得出結果,判斷是否發出報警,同時存儲并傳輸到控制中心,整個過程不需要額外設置,按照向導提示確定閾值即可。該產品也是業內第一款在H.265平臺下支持車牌、車身顏色、車型等智能識別的產品。

  3. 更低照度

  安防監控的本質是需要看清,尤其是低照下可以看得清。所以安防廠家紛紛推出了星光級產品,現在的最新產品是星光和H.265結合的超星光產品。從原理上來說,超星光產品主要是采用了更低照度的傳感器,以索尼的starivs系列為例,其用于監控攝像機用途CMOS影像傳感器用的背照式像素技術,具有每1µm2 2000mV或以上(彩色規格產品、706cd/m2光源成像時、F5.6、1s積累當量)的感光度,除可見光區域外,還實現了近紅外區域的高品質;除了背照式結構外,還滿足監控攝像頭用途所需的夜間拍攝的感光度性能從可見光區域擴大到近紅外區域。由于能夠高效地獲取近紅外光,因此在夜間也能清晰地拍攝。

  此外,超星光產品還采用了更大光圈的鏡頭。以天地偉業為例,其最新使用的極限光圈超星光鏡頭采用超低色散ED全玻璃材質提升影像銳利度和色彩鮮明度,通過多層鍍膜設計,提升低照可見光透過率,采用8G全玻鏡片組,高通光量設計,鏡頭可以達到F1.2超大光圈和更好的景深。更大的通光量會讓傳感器獲得更多有用的光電轉換信號。

  傳感器、鏡頭這些都是硬件,要做好星光產品,除了硬件,更重要的是軟件提升。更好的ISP算法會對低照效果帶來不一樣的提升,iphone手機采用同樣的傳感器和鏡頭,但是效果就是比其他手機拍照效果好,其核心也是算法。在安防監控領域,以現在市面上流行的TVP超視覺技術為例,其在如下方面做了算法優化和提升:(1)值域與空域混疊的高精度雙邊濾波降噪技術,使有用信息信噪比提升7db;(2)混搭式寬色域的色溫判決的白平衡技術,使色彩準確度提升30%;(3)圖像灰度分布的自適應分級線性圖像增強技術,使視頻分析的可視化效果提升38% ;(4)動態調節的模板自適應圖像銳化技術。

  四、結語

  未來2~3年,中國的安防市場仍將保持較為平穩的增長態勢。在平穩發展的過程中,市場會被第一、二集團侵蝕一大部分,總體增長、聚集明顯將成為常態。在H.265、超星光、智能化等領域,廠家是否有自己的獨門絕技,是否有完善的解決方案,是否在多種技術的融合過程中快速進化,是決定公司能否在未來2~3年存活下來并持續增長的關鍵點。在這樣的市場格局中,大型企業和中小企業的市場定位應是相輔相成、互為犄角。大型企業雖然人數眾多,但是分攤到其所面向的行業就無法做到利出一孔,而中小企業正好可以針對某一些特色行業和特色產品做出差異化。

  隨著全球經濟的放緩,中國制造提出的回歸制造、回歸實業是必然的趨勢,潛心研發的企業將迎來新的發展契機,正是“王者歸來技壓群雄,潛謀無形常勝不爭”。“安防”遠遠不止安防,隨著IT、物聯網等概念的落地,安防市場將得到極大的延伸,潛心研發、有自己創新技術的企業將會迎來大發展、大跨越。

 

 
 
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