追求更高清晰度是视频监控行业永远不变的需求,但随着分辨率的提升,基础链路以及存储成本成为制约超高清视频监控快速普及和产业升级的最大障碍。
视频编码技术作为数字视频监控的核心和灵魂,每一次的技术更迭都极大的推动了视频监控商用的步伐,对产业形成了巨大的影响。回望过去,最为典型的是AVC/H.264视频编码标准凭借优秀的压缩率和图像质量击败了MPEG-4标准,且用了很短的时间完成了产业迭代,并被广泛应用至今,使高清视频监控并不止停留在高投资的项目当中,且逐渐融入到我们的日常生活。而在此次产业变革当中,海思半导体适时的推出了首颗行业AVC/H.264 SOC编解码芯片,加速了产业升级进程,并持续在关键技术方面进行投资,通过近10年的不断创新,成为视频监控芯片领域的全球领导企业。
近年来,高清、全高清日渐普及,人们把眼光投向了300万分辨率、500万分辨率乃至800万分辨率的超高清监控,更大的分辨率承载了更多视觉信息,同时也消耗惊人的带宽与存储荣建,AVC/H.264针对全高清以上的分辨率变得力不从心。2014年海思半导体抓住行业核心诉求,发布全球首颗安防行业HEVC/H.265 IPC SOC,支持500万分辨率,通过HEVC/H.265编码技术,有效降低50%传输带宽,使得更高清晰度监控商用化门槛降低。
HEVC/H.265是国际标准组织发起并建立的全新一代视频压缩标准,相比AVC/H.264有了很多革命性的变化。在此视频标准下,2015年海思半导体又对HEVC/H.265技术进行了创新性优化,推出海思自主创新的HEVC/H.265+技术,使之能够满足视频监控“高画质,低码流”的行业应用需求。海思Hi-Lark编码器在实现HEVC/H.265 4K@30帧编码的同时,码流可低于1Mbit/秒,并保持相当优美的画质,这不仅满足当前视频监控行业的发展需求,也为开启视频直播等新商业模式奠定了技术基础。下面我们简要阐述一下海思HEVC/H.265+特有技术亮点,是如何提升用户使用体验的。
海思新一代HEVC/H.265+编码引擎在编码的认知性、适应性以及控制性上形成差异化,针对安防行业重目标诉求、低码率诉求以及网络平滑性特点进行重点优化,达到非常突出的效果。
一、基于视觉感知的编码技术(Perceptual Encoding)
人类视觉系统(Human Visual System HVS)是人获取外部信息的主要手段之一。
HVS能够感知视频场景中存在的亮度、颜色、纹理、方向、空间频率和运动等初级视觉信息。视觉神经科学家对HVS的视觉感知((Visual Perception)机制进行了广泛的研究,而视觉神经科学也是脑科学中研究最为深入的一个领域。由于人是视频信息的主要接受源,因此利用视觉感知原理可以改善视频编码的编码效果和计算效率。传统的视频编码算法,在压缩视频图像时,并不区分图像中各个区域在视觉意义上的重要程度,在比特资源和计算资源的分配过程中,并没有考虑HVS对视频场景感知的区别。然而,HVS对视频场景的感知是有选择性的,不同的区域或者对象具有不同的视觉重要性,而且,HVS对不同视觉信号中的各种失真也具有不同的敏感程度。利用HVS的这些特性,可以指导视频编码器进行更为有效的比特资源和计算资源分配。海思半导体新一代HEVC/H.265+编码引擎算法利用了视觉感知的多个维度如亮度、颜色、纹理、方向、空间频率和运动等等,大幅度提高了编码压缩效率。
二、先进的参考帧自适应技术AR(Advanced Referencing)
监控场景下,大多数画面为静止画面或大面积静止画面,承载过多无用信息,基于预测与变换的混合编码框架,可使用参考帧有效降低无用信息的传输,但过往的参考帧刷新周期近,效果有限,而AR技术下,在特定场景长期画面无变化的情况下,使用自适应GOP,可长期使用参考帧,可以显着提升图像质量/降低码率。海思新一代HEVC/H.265+采用前向B帧技术在带来压缩率提升的同时又不增加系统延时。
三、高级码率控制技术(RC)
海思新一代HEVC/H.265+ RC基于视觉感知的帧级、行级、CU级多种模式码率控制,码率控制精准与快速,大幅度提升主观感受。
针对多区域不同画质需求场景,例如仓储区内对高层货架画质要求低,对过道搬运过程要求高的需要,ROI(感兴趣区域编码)可分多区域不同码率、帧率和画质进行单独调节,与IVE(视频智能分析引擎)联动可以对有效降低编码码率。
周期性intra刷新技术,例如航拍图传的特殊传输信道(3G、LTE等)进行优化,将I帧多次平分传输,降低网络抖动,编码码流更加平滑稳定,网络适应性更佳。
通过海思新一代HEVC/H.265+ 编码引擎针对监控行业诸多方面的优化,多数场景HEVC/H.265编码器比AVC/H.264编码器压缩率提升30%-50%,典型监控场景基于海思自有专利的先进参考帧自适应技术可以提升50%~70%的压缩率。
所以我们有理由相信,海思新一代HEVC/H.265+凭借更优异的压缩率以及针对监控行业特点的改进优化,一定能快速规模商用,形成再一次的产业革新,而哪些客户企业会抓住这一机遇脱颖而出,让我们拭目以待。
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