浅谈H.265在安防行业的应用前景

在安防监控行业的快速发展中,面对视频应用逐步向高分辨率、高帧率、高压缩率方向发展的趋势,当前普遍采用的H.264 视频压缩标准的局限性日益显现出来。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264,保留了原来的某些技术,同时对部分技术加以优化改良。新标准使用先进的技术用以改进码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系,进而达到性能最佳化。目前安防行业中H.264算法的应用已十分普及，从H.264发展而来的H.265在系统兼容、升级、推广方面存在极大优势。相信不久的将来，H.265势必取代H.264，成为安防行业视频压缩的主流技术。

一、安防对下一代视频编码技术的要求

1、安防领域高清化必然的趋势

安防领域高清化已经成为必然的趋势，720P、1080P视频已广泛普及，监控领域甚至已经开始出现4K高清视频，由此带来的视频内容增长速度远远快于网络增长速度，因此带宽相对不足的问题将长期存在。同时，随着视频内容的增长，存储成本会大大增加，因此安防监控领域对下一代编码算法的要求是在现有基础上进一步提高压缩比。

相对于标清视频，高清视频的信息量大为丰富，相应的对解码显示性能要求也大大提高。例如，目前主流的PC机可以轻松实现8路D1标清视频的解码显示，但若前端是1080P高清视频，只能勉强解码显示1路。对于大型视频监控平台，若全部使用高清视频，服务器解码压力会很大。因此，下一代视频压缩算法在解码能力上也需要做出优化。

2、流媒体业务的应用

随着3G/4G无线通信技术在全球范围内的普及和商用，流媒体业务将作为一个重要方向在安防领域中推广。未来的视频监控业务和应用将呈现多样化，更可能是一种基于P2P或分布式的应用。随着监控领域的发展，各种用户终端都有连接监控视频的需要，如局域网监控网络带宽较为理想，用户希望浏览高质量的视频;而手机监控领域由于带宽有限，用户更看重的是低码率下的视频流畅性。如何适应这些不同的带宽环境也是高清监控设备需要解决的问题。因此，安防领域对下一代编码技术的要求，务必能够支持更好的网络适应性和差错健壮性。

总之，安防监控领域对下一代视频编码算法的要求就是：更高的压缩比、更快的处理速度、更好的适应性和健壮性。

二、H.265算法优势

1、简单灵巧的编码结构

相对于H.264的4×4、8×8、16×16宏块类型，H.265引入了32×32、64×64甚至于128×128的宏块，目的在于减少高清数字视频的宏块个数,减少用于描述宏块内容的参数信息,以便于压缩高分辨率的视频。同时,为了显着提升编码效率,利用了更加灵活方便的编码结构,包括变换单元(Transform Unit)、预测单元(Predict Unit)和编码单元(Coding Unit)。三个单元间的相互分离,使得变换、预测和编码间的处理环节更加灵活简便,同时也能够使各个单元更好地做好各自的任务。

2、简单灵巧的块结构RQT

RQT作为一种可自适应的变换技术,这种理念推广与延伸了H.264标准中ABT(Adaptive Block-size Transform)技术的发展。对于帧间编码来说,它可以按照运动补偿块的大小对相关变换块的大小进行自适应的调整;而对于帧内编码来说,它能够依据帧内预测残差的特性对相关变换块的大小进行自适应的调整。较大的块变换相对于较小的块变换,一是可以更好地集中能量,并且在量化之后可以留有更多的图像细节,H.265依据当前块信号的特性,变换块的大小可以进行自适应的选择。

3、新的MV(运动矢量)预测方式

区别于H.264基于空间域的运动矢量预测方式， H.265扩充更加多的方向进行帧内预测，同时将预测块的集合由原来的空间域扩展到时间域及空时混合域，通过率失真准则计算后选择最佳的预测块。使用这一方法，在基本模式下测试，在与H.264相同质量的情况下，得到平均为6.1%的压缩增益，复杂图像的压缩增益甚至能提高到20%。