H.264/AVC是由ITU-TVCEG與ISO/IECMPEG組成的聯(lián)合專家行動(dòng)組JVT共同制定并于2003年5月發(fā)布的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn),在ITU-T體系內(nèi)被稱為H.264,在ISO/IEC體系內(nèi)被稱為MPEG4part10-AVC,所以通常被稱為H.264/AVC或簡(jiǎn)稱H.264。
H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)制定的目標(biāo)是能夠在相對(duì)上一代廣泛使用的MPEG2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)降低一半以上碼率的前提下提供相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量,同時(shí)覆蓋到更大范圍的碼率、幀率及分辨率等應(yīng)用場(chǎng)合,并提高對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪m應(yīng)性,即能在各種不同條件網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)上(例如組播、存儲(chǔ)、RTP/IP包網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò))工作。
對(duì)于面向安防領(lǐng)域的高清視頻監(jiān)控應(yīng)用,H.264編解碼標(biāo)準(zhǔn)相比MPEG2、MPEG4part2等有多方面的優(yōu)勢(shì)。
更高的壓縮率
眾所周知,高清應(yīng)用最大的問題在于需要數(shù)倍于以往標(biāo)清的數(shù)據(jù)傳輸帶寬和存儲(chǔ)容量。僅以分辨率換算,相同幀率的720P像素點(diǎn)數(shù)為D1的2倍有余,1080P則為5倍左右。如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的MPEG2編解碼算法,達(dá)到可接受清晰度的D1視頻一般需要5Mbps以上碼率。以此計(jì)算,高清應(yīng)用的巨大數(shù)據(jù)量負(fù)荷是現(xiàn)有系統(tǒng)難以承受的,成本也會(huì)極為高昂。H.264壓縮算法包含了眾多先進(jìn)的壓縮技術(shù),例如1/4像素運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(QuarterPixelMotionCompensation)、環(huán)路濾波(LoopFilter)、幀內(nèi)空域預(yù)測(cè)(SpatialIntraPrediction)、上下文自適應(yīng)變長(zhǎng)編碼(CAVLC)、上下文自適應(yīng)算術(shù)編碼(CABAC)、多種變換類型(4x4Transform、8x8Transform)等,相對(duì)于MPEG2大幅度提高了壓縮比,數(shù)據(jù)量能夠減少一半甚至更多,為高清應(yīng)用提供了有力的保障。
更清晰的檔次、級(jí)別定義
H.264標(biāo)準(zhǔn)在制定之初就充分考慮各種應(yīng)用場(chǎng)合,定義了清晰嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋n次(Profile)與級(jí)別(Level)。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋n次和級(jí)別劃分能夠?yàn)榻獯a器與編碼器之間的性能匹配提供依據(jù),帶來更好的兼容性。
檔次用于限制編碼工具,目前較為多見的是面向普通場(chǎng)合的基本檔次(BaselineProfile),以及部分主檔次(MainProfile)應(yīng)用。而對(duì)于希望獲得更高壓縮率的高清需求,H.264還提供高壓縮比及支持更大位深的高檔次(HighProfile),目前應(yīng)用較為少見。級(jí)別主要限制碼率、幀率/分辨率等圖像相關(guān)屬性,不同級(jí)別會(huì)影響存儲(chǔ)空間等系統(tǒng)資源的需求。一般情況下標(biāo)清主要使用Level3及以下級(jí)別,200W像素的高清則需要Level4及以上級(jí)別。H.264的級(jí)別明確定義到Level5.1,支持的碼率達(dá)到240Mbps,因此能夠滿足未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的主流應(yīng)用。必須指出的是,編碼使用高檔次和級(jí)別在提升壓縮效率的同時(shí)也對(duì)解碼設(shè)備性能提出了更高要求,導(dǎo)致低能力的解碼設(shè)備無法支持,所以需要權(quán)衡考慮。
相比而言,MPEG4part2等標(biāo)準(zhǔn)由于制定時(shí)間較早,標(biāo)準(zhǔn)主要面向D1及以下分辨率進(jìn)行定義,沒有充分針對(duì)高清應(yīng)用設(shè)計(jì)相應(yīng)的檔次和級(jí)別,因此在高清分辨率時(shí)存在未經(jīng)定義的兼容隱患。
更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力
高清化與IP化是目前視頻監(jiān)控的兩大趨勢(shì),可以說高清與網(wǎng)絡(luò)總是相伴而行。H.264針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了NAL分層機(jī)制,通過數(shù)據(jù)單元?jiǎng)澐忠约岸x優(yōu)先級(jí),為不同應(yīng)用場(chǎng)合有選擇性地存儲(chǔ)或傳輸視頻包提供信息,增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力,也為高清網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來幫助。
更豐富的方案
基于以上幾方面的原因,目前幾乎所有面向高清應(yīng)用的芯片方案和產(chǎn)品方案都選擇H.264作為編解碼標(biāo)準(zhǔn),為應(yīng)用提供了很大的選擇余地。各廠商在競(jìng)爭(zhēng)中不斷提升現(xiàn)有技術(shù),推出圖像質(zhì)量更好、壓縮率更高、系統(tǒng)性能更強(qiáng)的產(chǎn)品,也反過來又極大地加速了高清應(yīng)用的普及。可以說H.264是推廣高清視頻監(jiān)控應(yīng)用的強(qiáng)勁助推器。
海康威視作為全球最先在監(jiān)控行業(yè)內(nèi)推廣使用H.264編解碼技術(shù)的廠商之一,在視頻編解碼技術(shù)和安防監(jiān)控專業(yè)應(yīng)用等方面,均具有深厚的技術(shù)沉淀和經(jīng)驗(yàn)積累。繼板卡、DVS/DVR等產(chǎn)品全面使用H.264作為視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)之后,海康威視在最近幾年致力于包括高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在內(nèi)的多系列高清產(chǎn)品的研發(fā),現(xiàn)已成功推出了200萬像素CCD高清攝像機(jī)、高清解碼器等多款產(chǎn)品,并是目前全球最大的高清監(jiān)控項(xiàng)目之一的上海浦東高清監(jiān)控項(xiàng)目所使用編解碼設(shè)備的主要供應(yīng)商。相信伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展,高清視頻監(jiān)控將逐漸成為主流,進(jìn)入千家萬戶,為人們創(chuàng)造一個(gè)更安全的環(huán)境。