从视频编码技术进步看H.265的应用趋势

    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。