网络高清新时代 H.265打破带宽天花板

　　一、H.264高清时代的带宽天花板
　　随着SoC芯片、网络、图像处理和视频编码等技术的快速发展，视频监控已经从标清监控时代发展到高清监控时代。视频监控图像的分辨率从标清时代的4CIF、D1，发展到高清监控时代的720P、1080P，甚至很多厂家已经推出了分辨率300万像素、500万像素的超高清。为了降低高清视频传输和存储的压力，视频编码标准从早期的MPEG-2、MPEG-4发展到H.264，压缩率从几十倍提高到上百倍。
　　H.264虽是目前性价比最高的编解码技术，有权威机构统计，80%以上的视频编码芯片都支持H.264标准。然而目前H.264标准在高清视频监控应用中呈现出越来越多的局限性。1080P@30fps的视频图像一般需要占用4~10M的带宽，这给网络和系统建设带来了较大的成本压力。而在4K/8K超高清、60fps/120fps高帧率等情况下，带宽、成本和技术等压力会进一步成为制约行业快速向高清化发展的天花板。
　　二、H.265让带宽天花板化为通行无阻的地板
　　2010年4月，ITU-T的视频编码专家组VCEG和ISO/IEC的运动图像专家组MPEG成立视频编码联合工作组JCT-VC，共同研究最新一代视频编码标准，其设计目标是比上一代H.264标准提高一倍的压缩效率，也即同等视频质量下码率为H.264的一半。经过全球视频编码专家将近3年的技术碰撞，2013年1月，ITU正式发布了该标准的最终草案FDIS，并正式命名为H.265。这一时间离H.264标准的发布已经过去了整整十年，H.265编码在1080P@25fps的某些场景下只需要几百Kbps，压缩率达到了一千倍！带宽的天花板化为通行无阻的地板。
　　一般来说在相同的编码视频客观质量下，H.265编码的视频码流比H.264降低大约39~44%。根据客观质量测定方法的不同，这个数据略有不同。根据2014年4月结束的第17次JCT-VC会议上发布的视频主观质量测试结果，在码率降低52~64%的情况下，H.265编码视频的主观质量与H.264编码视频近似甚至更好，平均可以降低59%。以1080P分辨率为例，4Mbps的H.265编码码流即可达到10Mbps的H.264编码码流主观质量，1.5Mbps的H.265码流即可达到4Mbps的H.264码流主观质量。
　　三、H.265推动无线高清传输成为可能
　　2013年3月，迅雷在国内首家推出其与北京大学合作的H.265高清视频编码内容，开设H.265对比专区将H.265与H.264两者之间的对比直接展现在大众眼前，可以说H.265对于国内互联网用户来说已经不是新名词。H.265的优势显而易见，高清传输成本直接下降，并为未来4K、8K超高清传输打下基础。
　　H.265标准的成熟，会给视频带来更高的压缩比，降低网络和系统建设成本。根据安防系统建设模型，网络和存储设备通常占据建设投资60%以上。如何最大效率降低网络带宽和存储空间，需要从视频压缩编码入手解决，采用H.265标准压缩效率可以比H.264提升50~60%，根据估算可能带来的投资节省高达30~35%。H.265标准的应用包括但不限于视频会议、视频监控、视频广播、视频拍摄、视频存储和流媒体等，特别是在超高清(4Kx2K、8Kx4K)分辨率下压缩效率有很大提升，可以大大降低网络带宽和存储空间。
　　目前4G标准已经开始商用，在1、2年内4G将逐步取代现有的3G网络。4G的上行和下行带宽已经达到有线网络的水平，百兆传输成为可能，4G将在视频监控领域形成一次新的革命。但随着用户数量的增加，4G带宽必然也会受到限制，H.265编码标准的优势将显现出来，能够很好的解决4G传输中的一些技术问题，无线传输带宽被大大提高，使得无线高清传输成为可能。
　　四、H.265编解码芯片破解编码复杂度
　　由于H.265标准的优异设计，解码端复杂度与H.264基本相当，对解码设备的计算能力和功耗要求不高。目前全球已有多家公司宣布ARMA9/A15单核支持720p/1080p高清实时解码。2013年1月，博通(Broadcom)在CES上发布了BCM7445，是世界上第一个支持H.265视频编码技术的超高清家庭网关芯片，可以支持4Kx2K分辨率的H.265码流实时解码，该技术促成超高清电视进入家庭，大屏幕上的图像质量得到极大提高。2014年2月，MTK也推出支持H.265超高清解码的手机芯片。
　　而H.265编码复杂度是H.264编码的5~10倍，这对编码SoC芯片的性能提出了很大的挑战，尤其是在功耗、散热方面，芯片厂家需要研发出更高效的芯片，才能够应对H.265编码对硬件的需求。目前几家国外公司先后推出了H.265编码IP核(瑞萨、NGCodec、Allegro)。相信2014年会有很多芯片公司大力投入H.265编码SoC芯片研发，2015年将是H.265编码SoC芯片的商用元年。
　　力维在前两年就开始关注H.265标准，投入资源进行相关研究，并组建了专门的团队进行H.265产品的开发预研工作。预计未来2~3年左右，H.265标准将全面应用于视频监控产品，更高的压缩效率无疑又将推动视频监控行业进入一个新的时代。H.264统治了过去的五年，而三年后H.265标准必定会成为主流，并持续至少十年，直到下一代视频标准出现。