H.265超高清IP系统解决方案：成就价值，定义未来 - 安防知识网

视频监控起始于一种局域范围的业务需求，最早是把模拟摄像机与模拟显示器直接连接，眼睛盯着显示器看，同时手里移动摄像机。

　　视频监控的需求起源和发展趋势

　　视频监控起始于一种局域范围的业务需求，最早是把模拟摄像机与模拟显示器直接连接，眼睛盯着显示器看，同时手里移动摄像机，这就构成了视频监控中的两种最最基本的业务形态：“看”和“控”。后来视频监控作为安防领域的一个子系统，从单一的模拟“摄像机+显示器”进化成一堆模拟摄像机经过模拟线路、模拟矩阵投到监控室的显示屏组上，以及通过云台和键盘反向控制摄像机，形成视频监控的早期标准形态，其实主要还是监“看”和“控”制。 “存”的业务需求出现，把业务模式从眼睛盯着屏幕看推进到把连续的图像记录下来，有事件的时候进行翻查，极大的扩展了视频监控系统的可用性。“存”的业务在早期模拟时代受限于存储介质，应用不是很方便，还不是主体业务，而到了硬盘录像机DVR出现后，就逐渐成为视频监控的主体业务了。

　　而当视频监控规模进一步扩大的时候，两个新的业务需求逐渐浮现：“管”和“用”。一方面，大量的前端硬件资源通过人工进行管理的成本已经太高，必须基于某种技术手段实现系统内中心端对前端摄像头、编码器、硬盘录像机等设备的综合管理，并进一步基于这种管理手段提高“控”的效率;另一方面，由于“存”的业务，大量的图像资源被记录下来，基于这些图像资源的分析、对比、重组会衍生出无数的智能业务形态和大数据价值，称之为“用”的业务。总而言之，视频监控系统发展至今，展望未来，所有的业务千变万化，都脱不开“看控存管用”这五种最基本的业务元素。从基本业务的层面看视频监控系统的发展走势正是这五种业务元素从单一到多元、从简单到复杂、从局域到广域的内在需求驱动所致。

　　用IP网络作为视频传输通道，基于NGN架构将视频监控系统的各个部件部署并管理，将整个视频监控系统构建成一个完整的大系统。由于在NGN架构下，所有的部件和资源，包括前端、存储、传输、显示、控制都可以实现全网全域的管理和调度，因此对于“看控存管用”五大业务元素都可以很好的跨空间来实现，并且由于NGN架构本身是脱胎于通讯大网的设计，采用控制和业务分离的模式，因此不会随着系统规模的扩大而出现业务性能的瓶颈。

　　因此，IP网络视频监控代表未来的发展方向。

　　超高清IP视频监控时代即将到来

　　就视频监控最最基本的“看”业务，其发展始终围绕“看得见，看得清，看得懂”的逻辑向前发展。视频监控前端采集产品IP网络摄像机的清晰度从100万、200万到300万、500万甚至800万像素，超高清晰度正一步一步向我们走来。在一些大型监控建设项目使用1080P全高清IP网络摄像机的时候，已经有一些领先厂家推出了300万和500万像素的超高清IP网络摄像机。以500万摄像机为例，由于500万像素机型分辨率达到2560×1920，这相比200万像素的1920×1080，其水平清晰度从1050线提升到了1450线以上，使得视频观感满意度大幅提升(如图1-4)。

图1 200万像素清晰度测试

图2 500万像素清晰度测试

图3 同样视场角下200万摄像机拍摄

图4 同样视场角下500万摄像机拍摄

　　同时，对满足于现有清晰度的用户，超高清视频监控的重大意义还在于与1080P同清晰度的情况下，监控视场角度更大，监控范围得到了大幅度提升(如图5)。

　　图5 相同分辨率下720P高清/1080P全高清/500万超高清摄像机拍摄视场角度对比

　　H.265超高清IP系统解决方案：成就价值，定义未来

　　由于前端视频采集分辨率的大幅度提升，监控摄像机的瓶颈主要集中在视频处理和压缩编解码技术上。电影电视行业只注重画质却不太注重编解码效率，而监控摄像机完全不同，在大幅提升画质的同时，需要编解码码率和延迟越小越好，这样才能确保监控视频画面具有实时性，以便在出现紧急事件时做出快速响应，同时清晰地记录下重要的视频资料。

　　当前行业普遍采用的H.264/AVC压缩后的码率还是难以满足人们对于超高清视频的愿望，主流厂家一般采用H.264 High Profile压缩编码，500万@30fps视频使用该等级编码需要6~10Mbps，而很多厂家仍然在用H.264 Baseline Profile低等级压缩编码，1080P@30f在该等级压缩编码下就需要4~6Mbps。显然，在人们对硬盘和网络带宽都不想做更多投入的情况下，超高清摄像机需要具有更高压缩效率的压缩编码技术才能够被大众所接受。2013年4月被国际电联批准的H.265/HEVC压缩编码技术标准把压缩率提升到了一个新的高度，从理论上来说，在同样画质下H.265/HEVC比H.264/AVC可降低50%以上的码率。这对于超高清视频监控的产业化和实用化有重要意义，H.265/HEVC会给我们带来全新的感受。

　　2014年9月，笔者公司基于H.265/HEVC标准推出业界第一颗超高清IP网络摄像机处理器Hi3516A(如图6)。该Hi3516A处理器采用先进的H.265/HEVC算法，改善了H.265/HEVC标准固有的图像振铃效应，极大减少了大运动场景下的拖尾现象和块效应，并在保持与H.264/AVC相同的图像画质下编码码流降低50%。同时，Hi3516A灵活的高性能ARM Cortex-A7处理器配合笔者公司第二代智能分析协处理单元IVE2.0，提供周界防范、人脸识别等多达40种智能分析应用。其真正的基于行曝光模式多帧合成WDR和第三代3D降噪技术，即使在恶劣的光照环境下也可提供出色的图像质量。Hi3516A最高支持500万超高清像素实时视频编码，并采用海思先进的网络传输技术，可实现低于100ms的网传延迟。

图6 Hi3516A超高清IP网络摄像机SoC处理器

　　对于视频监控行业应用来说，只有前端超高清视频采集设备是不能构成整体超高清视频监控系统的，需要有超高清视频监控后端存储和显示产品NVR的支持(见图7)。

图7 超高清IP视频监控系统组成

　　笔者公司将在2015年1月配套推出业界第一颗专业H.265/HEVC超高清视频监控存储和显示产品NVR处理器Hi3536。该Hi3536处理器采用高性能的视频编解码器，最高可实时解码16路1080P H.265/HEVC视频流或者4路4K H.265/HEVC视频流，支持视频以4K@60帧的速率显示，或者同时支持多达9路1080P@30帧高清显示输出。同时，Hi3536灵活的高性能4核ARM Cortex-A17处理器(性能是同频率Cortex-A9处理器的1.6倍)，主频高达1.6GHz，同时集成一颗ARM顶级GPU——Mali T721，支持客户实现各种完美的UI和智能相关辅助功能设计，并配合海思半导体自有的第二代智能分析协处理单元IVE2.0，提供周界防范、人脸识别等多达40种智能分析应用。Hi3536集成多达4个SATA3.0接口，满足超高清存储需求，同时支持双GMAC，网络速率高达640Mbit/秒。

　　结语

　　对于视频监控应用来说，存储时长和容量成本一直是方案设计时需要反复权衡的关键矛盾之一。当大规模联网模式和集中存储方案开始推广后，网络带宽的瓶颈也逐步浮现，尤其是超高清应用的普及，更凸显了这些问题，提高压缩性能的需求日益迫切。与H.264/AVC相比，H.265/HEVC的最大本领是可以在维持画质基本不变的前提下，让数据传输带宽缩减至H.264/AVC的一半，同时其还支持最高为7680×4320的分辨率。因此不管是以后的4K或者是更高级别的超高清视频，我们同样可以通过H.265/HEVC格式进行编码。

　　随着笔者公司H.265/HEVC划时代产品即Hi3516A与Hi3536处理器的上市，超高清的画质以及低带宽的网络传输、存储与显示得以实现，解决了高清化和网络化带来的业界公认的“带宽、存储、显示”三大难题，必将引领整个视频监控产业进入一个新的发展时期。

　　笔者公司将持续致力于H.265/HEVC超高清IP视频监控市场的产品研发，并为行业内客户带来融合先进技术、极具性价比的产品和整体解决方案，将与众多客户一起分享H.265/HEVC这一场行业的盛宴，一同成就视频监控新的价值。

　　(作者现任海思半导体有限公司芯片组市场部市场经理)