近年來(lái)，隨著H.264標(biāo)準(zhǔn)的推出，視頻獲得上百倍的壓縮，這使得視頻內(nèi)容以網(wǎng)絡(luò)化傳輸成為可能，同時(shí)隨著對(duì)更高圖像品質(zhì)的訴求，要求視頻圖像達(dá)到720P/1080P分辨率，H.264編解碼技術(shù)推動(dòng)高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控時(shí)代到來(lái)。人類對(duì)視頻圖像品質(zhì)的追求是永無(wú)止境的。

    如何最大效率利用傳輸帶寬和存儲(chǔ)空間？根本上解決需要從視頻壓縮碼流入手，采用H.265技術(shù)的視頻壓縮比H.264提升30~50%，根據(jù)測(cè)算可能帶來(lái)的投資節(jié)省高達(dá)20%，甚是可觀。

    視頻圖像信號(hào)的空間冗余度和時(shí)間冗余度很大，為消除這種冗余，降低視頻應(yīng)用門(mén)檻，提升用戶的感知體驗(yàn)，人類展開(kāi)不懈的研究和探索。而由于編解碼算法復(fù)雜，為保證編碼圖像的通用性，相關(guān)國(guó)際組織基于最新的視頻編解碼研究成果制訂了圖像編碼系列標(biāo)準(zhǔn)，主要有ITU-T(國(guó)際電聯(lián))的H系列圖像標(biāo)準(zhǔn)(H.261/263/264/265)和運(yùn)動(dòng)圖像專家組MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)(MPEG1/2/4)。在進(jìn)入21世紀(jì)以后，由于互聯(lián)網(wǎng)的崛起、三網(wǎng)融合趨勢(shì)加強(qiáng)等原因，兩大組織的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)逐步融合。

    追本溯源，正是視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)視頻監(jiān)控走向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，并將推動(dòng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)走向高清、超高清時(shí)代。通過(guò)視頻編解碼技術(shù)的革新發(fā)展歷程，我們完全可以洞悉視頻監(jiān)控的發(fā)展脈絡(luò)。在視頻非壓縮時(shí)代，一個(gè)低分辨率的視頻圖像都需要上百兆的帶寬，以數(shù)字化介質(zhì)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)化傳輸根本不現(xiàn)實(shí)的，那個(gè)時(shí)代視頻監(jiān)控只能以模擬形式存在。隨著MPEG-1/MPEG-2/MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的推出，視頻大小獲得數(shù)十倍的壓縮，使得視頻采用數(shù)字介質(zhì)記錄成為可能，但由于視頻傳輸仍占用過(guò)大帶寬，網(wǎng)絡(luò)化傳輸尚不現(xiàn)實(shí)。

    視頻編碼傾力解決高清難題

    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)使圖像清晰度有了質(zhì)的飛躍，但是也給高清監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)了一系列現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。高清監(jiān)控要解決的三大核心問(wèn)題是：帶寬問(wèn)題、顯示問(wèn)題、存儲(chǔ)問(wèn)題。

    帶寬問(wèn)題：由于目前網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，高清視頻帶來(lái)的高碼率成為其最大的推廣瓶頸。如何用盡可能低的碼率傳輸盡可能高質(zhì)量的視頻是高清監(jiān)控需要解決的首要問(wèn)題。同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，不同的網(wǎng)絡(luò)具有不同的信道特性，不同的用戶享受到的網(wǎng)絡(luò)帶寬也不相同，甚至同一用戶的帶寬也可能是隨時(shí)變化的。隨著監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展，各種用戶終端都有連接監(jiān)控視頻的需要，如局域網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬較為理想，用戶希望瀏覽高質(zhì)量的視頻；而手機(jī)監(jiān)控領(lǐng)域由于帶寬有限，用戶更看重的是低碼率下的視頻流暢性。如何適應(yīng)這些不同的帶寬環(huán)境也是高清監(jiān)控設(shè)備需要解決的問(wèn)題。

    顯示問(wèn)題：相對(duì)于標(biāo)清視頻，高清視頻的信息量大為豐富，相應(yīng)的對(duì)解碼顯示性能要求也大大提高，如目前主流的PC機(jī)可以輕松實(shí)現(xiàn)8路D1標(biāo)清視頻的解碼顯示，但若前端是1080P高清視頻，只能勉強(qiáng)解碼顯示1路。對(duì)于大型視頻監(jiān)控平臺(tái)，若全部使用高清視頻，服務(wù)器解碼壓力會(huì)很大。

    存儲(chǔ)問(wèn)題：圖像分辨率的提升，必然會(huì)消耗更大的存儲(chǔ)空間。以1920×1080@30幀視頻為例，利用H264的編碼算法，為保證清晰度，碼流需保持在6Mbps以上，約為標(biāo)清視頻的4-8倍。在標(biāo)清視頻條件下，一臺(tái)16路DVR內(nèi)置8快2T硬盤(pán)即可滿足長(zhǎng)時(shí)間視頻存儲(chǔ)需求，而在高清監(jiān)控中，這一時(shí)間將被大大縮短，即會(huì)帶來(lái)存儲(chǔ)成本的增加。

    工程院院士：高效視頻編碼技術(shù)前景廣闊

    “通過(guò)新的視頻編碼技術(shù)，未來(lái)錄像帶可以通過(guò)自動(dòng)檢索，迅速鎖定犯罪嫌疑人并自動(dòng)報(bào)警。”近日，中國(guó)工程院院士、北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授高文表示，高效視頻編碼技術(shù)的前景非常廣闊�，F(xiàn)在，很多大城市熱衷于花錢(qián)買攝像頭，拉線架起來(lái)，然后配上安保人員“蹲”在屏幕前監(jiān)控，看到異常情況打電話報(bào)告。對(duì)此，高文認(rèn)為，現(xiàn)代城市攝像頭密布，一遇到重大案件，就調(diào)取錄像資料看。但事件發(fā)生后，錄像資料往往對(duì)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)沒(méi)什么幫助。

    在高文看來(lái)，如果設(shè)計(jì)視頻編碼時(shí)，讓系統(tǒng)能把數(shù)據(jù)中有用的信息主動(dòng)抽取、挖掘并分析出來(lái)，不但能節(jié)省后期的人力投入，而且能起到應(yīng)急的作用。“比如說(shuō)，破案過(guò)程中，人和汽車往往是警方關(guān)注的要素。我們可以通過(guò)編碼，讓錄像把人和汽車錄得清楚一點(diǎn)，其他的背景模糊一點(diǎn)。把感興趣的區(qū)域在編碼時(shí)標(biāo)注出來(lái)，把監(jiān)控對(duì)象和線索鎖定好，后面就好分析了。”

    目前，發(fā)生突發(fā)事件后，警方一般都會(huì)調(diào)取監(jiān)控錄像，與犯罪嫌疑人的照片進(jìn)行人工比對(duì)，這是破案的常規(guī)手法。高文介紹說(shuō)，通過(guò)新型視頻編碼技術(shù)，可以讓錄像自動(dòng)報(bào)警。

    “只要把人臉識(shí)別、車牌識(shí)別、人群密度、汽車加速等情況輸入系統(tǒng)，一旦吻合，就會(huì)自動(dòng)鎖定犯罪嫌疑人，不管他跑到哪里，攝像頭都會(huì)實(shí)時(shí)通報(bào)。”高文表示，這種技術(shù)也可以用于地鐵、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所的跟蹤，通過(guò)人臉識(shí)別，破案就省力多了。

    如果是一個(gè)此前沒(méi)有犯罪記錄的人作案，先進(jìn)的視頻編碼技術(shù)也有辦法。“只要一個(gè)人出現(xiàn)異常行為，比如徘徊、東西反復(fù)拿起來(lái)放下去、東張西望等，就會(huì)被攝像頭盯上，這樣搜索的范圍會(huì)大大縮小。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，只要事先設(shè)計(jì)一些行為模型就可以。”高文說(shuō)。

    視頻編碼技術(shù)聽(tīng)上去很專業(yè)，但和人們的生活有很大的關(guān)聯(lián)。高文進(jìn)一步介紹說(shuō)，通過(guò)編碼，可以將視頻壓縮，傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)或者數(shù)字電視上。“一個(gè)高清視頻所占帶寬是1.5G，而現(xiàn)在家庭的帶寬只有1G，根本無(wú)法傳送，更何況要看一兩百個(gè)頻道。編碼則可以將視頻壓縮一兩百倍。”高文表示，現(xiàn)在的編碼技術(shù)可以壓縮1/150，一個(gè)頻道10M帶寬就夠了。

    同時(shí)，新一代的編碼技術(shù)正在研究中，預(yù)計(jì)可以壓縮到1/300，一個(gè)頻道5M就夠了。再過(guò)20年，可能1M就夠了。“那時(shí)，一般家庭能看到更多頻道，理論上可以達(dá)到1000個(gè)，而且可以自己去找頻道，不用等著別人提供。”高文介紹說(shuō)。

    此外，視頻編碼技術(shù)的革新，對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)也會(huì)有很大影響。高文表示，現(xiàn)在用手機(jī)拍照、拍視頻，如果要與人分享，自己傳輸過(guò)去要占很多帶寬，包月套餐用幾次就光了。但如果使用新的編碼技術(shù)，把圖像或視頻中的關(guān)鍵區(qū)域或部位提取并傳輸出去，就可以大大節(jié)省流量。