來源:CPS中安網
眾所周知，高清化、網路化、智慧化是影像監控發展的趨勢。當前整個安防行業的發展，無論是在行業項目如智慧城市、交通、銀行、公檢法司系統等行業系統，還是在民用系統如社區、樓宇、家庭看護等，都逐步邁入了高清時代，並且向高解析度持續升級。高清影像監控在向著高清化、網路化持續升級的同時，也面臨著兩個最主要的問題：
網路傳輸頻寬問題
目前高清網路攝影機可以提供100萬、200萬、500萬甚至更高像素的影像，以1080P為例，在畫面流暢、畫質良好的情況下，碼流一般為6~8Mbit左右，如果一個系統中有幾百、上千個高清監控點，那麼整個網路的資料流程就會相當的龐大。
在網路傳輸中可能同時有用作儲存的影像流，有即時和重播查看的影像流，有協力廠商系統需要調用的影像流，這樣勢必會給網路交換設備、伺服器等造成非常大的壓力，甚至引發網路崩潰，從而影響整個網路的穩定性。因此，面對有限的網路頻寬，如何滿足龐大的資料流程傳輸，以及合理規劃影像流的走向，已經成為高清監控必須要解決的首要問題。
海量資料儲存問題
高清影像的儲存會給存放裝置帶來非常大的壓力，除了高碼流會消耗更大的儲存空間外，對存放裝置的穩定性、可靠性、安全性也提出了更高的要求，如果存放裝置性能不足，將會影響影像資料的正常寫入。
有沒有一種方案，既大幅降低碼流，又保證高品質的圖像畫質呢?答案是採用更先進的影像編碼技術H.265/HEVC。與H.264/AVC相比，H.265/HEVC的最大本領是可以在維持畫質基本不變的前提下，讓資料傳輸頻寬縮減至H.264/AVC的一半。同時其還支持最高為7680×4320的解析度，因此不管是以後的4K或者是更高級別的超高清影像，我們同樣可以通過H.265/HEVC格式進行編碼。
H.265/HEVC的前世今生
2003年前後，ITU-T VCEG(影像編碼專家組)就啟動了名為NGVC(Next-Generation Video Coding)的“探索”工程，其目的即在研究壓縮性能超過H.264/AVC的“下一代影像編碼”方案。但遺憾的是，H.264/AVC已經代表了當時最高水準的視訊壓縮技術，所以幾經努力但收效甚微。
2005年前後，基於H.264/AVC的各種改進方案被搜集起來，並組成了一個名為KTA(Key Technical Areas)的編碼器。KTA算是“下一代影像編碼”方案的一個雛形，並在隨後的幾年時間內不斷沉澱各種改良演算法。2009年6月，在MPEG舉行的call-for-evidence活動中，歷經6年錘煉的KTA被證明：針對高解析度的影像源，KTA能夠將H.264/AVC的壓縮性能提高約30%。
2010年1月，被“30%提升”激勵的委員們終於挺直腰杆宣佈組建聯合工作組，此次的名號是JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)，同時向全世界徵集編碼方案。這種儀式感極強的動作有個術語，稱為CFP(Call for Proposals)。同年4月，JCT-VC舉行了第一次工作組會議，共27份編碼方案參與了激烈的角逐。
為了全面評估這些編碼方案，JCT-VC共指定了5類測試影像源，涵蓋了從WQVGA到720P/1080P HD直至Ultra HD在內的各種圖像解析度，以及各種典型的圖像幀率和碼率。
另外，JCT-VC還將所有的測試序列分為兩類：其一為Random
Access，允許參與評估的編碼方案，使用長度為8的GOP進行圖像排列，其典型場景是數位電視廣播應用;另一為Low Delay，此時禁止圖像編碼順序重排列，其典型場景是對時延有嚴格限制的即時會話業務應用。
經過細緻評估分析，最後發現：對比H.264/AVC，在基於幾乎相同的主觀圖像品質的前提下，參與測評方案中的佼佼者能夠節省40%~60%的碼率!
換言之，對比現有的H.264/AVC，新提出的編碼提案能夠將壓縮效率提高一倍左右。面對這個祥和愉快的結論，JCT-VC無法淡定了，於是“下一代影像編碼”工作正式啟動，並冠名為HEVC(High
Efficiency Video Coding)。與此同時，相應的編碼提案被納入TmuC(Test Model
under Consideration)，成為HEVC最終方案的候選，在隨後的時間內被不斷測試、挑戰和改進。
H.265的高明之處
從編碼框架上來說，H.265仍然沿用了H.264的混合編碼框架，但是每個技術細節都有提升或改進。比較大的改進是：1)在圖像分塊以及運動補償、變換方面，支持更大尺寸和種類;2)更多幀內/幀間預測、運動向量預測和變換模式;3)增加環內採樣自我調整濾波SAO;4)提供TILE模式，更好地支援並行處理等。這些新技術的應用，不但有效地提高壓縮性能，也為各種處理器平台的有效實現擴展了空間。
H.265為何優於H.264
比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率，以編碼單位來說，H.264中每個宏塊(marcoblock，MB)大小都是固定的16x16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。
信息量不多的區域(顏色變化不明顯，比如車體的紅色部分和地面的灰色部分)劃分的巨集塊較大，編碼後的碼字較少，而細節多的地方(輪胎)劃分的宏塊就相應的小和多一些，編碼後的碼字較多，這樣就相當於對圖像進行了有重點的編碼，從而降低了整體的碼率，編碼效率就相應提高了。
同時，H.265的幀內預測模式支援33種方向(H.264只支援8種)，並且提供了更好的運動補償處理和向量預測方法。
反復的品質比較測試已經表明，在相同的圖像品質下，相比於H.264，通過H.265編碼的視頻碼流大小比H.264減少大約39-44%。由於品質控制的測定方法不同，這個資料也會有相應的變化。
通過主觀視覺測試得出的資料顯示，在碼率減少51-74%的情況下，H.265編碼影像的品質還能與H.264編碼影像近似甚至更好，其本質上說是比預期的信噪比(PSNR)要好。這些主觀視覺測試的評判標準覆蓋了許多學科，包括心理學和人眼視覺特性等，影像樣本非常廣泛，雖然它們不能作為最終結論，但這也是非常鼓舞人心的結果。
目前的HEVC標準共有三種模式：Main、Main 10和Main Still Picture。Main模式支援8bit色深(即紅綠藍三色各有256個色度，共1670萬色)，Main 10模式支援10bit色深，將會用於超高清電視(UHDTV)上。
前兩者都將色度採樣格式限制為4：2：0。預期將在2014年對標準有所擴展，將會支援4：2：2和4：4：4採樣格式(即提供了更高的色彩還原度)和多視圖編碼(例如3D立體影像編碼)。
事實上，H.265和H.264標準在各種功能上有一些重疊。例如，H.264標準中的Hi10P部分就支援10bit色深的影像。另一個，H.264的部分(Hi444PP)還可以支援4：4：4色度抽樣和14比特色深。在這種情況下，H.265和H.264的區別就體現在前者可以使用更少的頻寬來提供同樣的功能，其代價就是設備計算能力：H.265編碼的影像需要更多的運算能力來解碼。
目前已經有支持H.265解碼的晶片發佈了——美國博通公司(Broadcom)在今年1月初的CES大展上發佈了一款Brahma
BCM7445晶片，它是一個採用28納米工藝的四核處理器，可以同時轉碼四個1080P影像資料流程，或解析解析度為4096×2160的H.265編碼超高清影像。
H.265影像編碼標準落地 配套產品“出爐”
9月初，海康威視推出了業界支援H.265 4K NVR產品;中興力維也在近日發佈H.265高清網路攝影機。4K帶來的高清時代，需要H.265的支持。
據瞭解，2014年9月份，海康威視推出了4K NVR，其具有超強的顯示和解碼性能。支持H.265編解碼。據悉，海康威視4K NVR，是4K IPC強大的後盾，支援4K 顯示，解決了4K監控儲存和顯示輸出的瓶頸，和4K IPC、4K顯示器一起形成完美的超清解決方案，將成為4K超清監控的中流砥柱，促進4K監控的普及和應用。
2014年9月12日，中興力維在南京舉行的新品發佈會上，推出了支持H.265/HEVC的高清網路攝影機7200系列。據中興力維執行董事長祝金程表示，高清網路攝影機7200系列可以提供高清圖像，同時又降低了儲存要求，節省了在存放裝置上的投資;甚至還能降低碼流，從而降低頻寬和網路方面的壓力;在低照度、光線極差的環境下，仍然可以輸出高清圖像。這就是支持H.265的高清網路攝影機7200系列的“三低”特徵。
新近發佈的蘋果手機iphone 6和iphone 6 plus均支持H.265影像編解碼。從iPhone的技術規格頁面上可以看出，iPhone 6和iPhone 6 Plus都會利用下一代H.265技術——也就是高效率影像編碼(HEVC)——來對通過蜂窩網路進行的FaceTime視訊通話進行編碼和解碼。
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2014年9月，海思公司將基於H.265/HEVC標準推出業界第一顆高清網路攝影機處理器Hi3516A。該Hi3516A處理器採用海思先進的H.265/HEVC演算法，改善了H.265/HEVC標準固有的圖像振鈴效應，極大減少了大運動場景下的拖尾現象和宏塊效應，並在保持與H.264/AVC相同的圖像畫質下編碼碼流降低50%。
同時，Hi3516A靈活的高性能ARM Cortex-A7處理器配合海思第二代智慧分析協處理單元IVE2.0，提供車牌辨識、周界防範、人臉辨識等多達40種智慧分析應用。
同時，Hi3516A靈活的高性能ARM Cortex-A7處理器配合海思第二代智慧分析協處理單元IVE2.0，提供車牌辨識、周界防範、人臉辨識等多達40種智慧分析應用。
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