文/王宗武 蘇州科達(dá)科技股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理 責(zé)任編輯/蘇雪冰

　　在安防行業(yè)，H.26X國際標(biāo)準(zhǔn)作為業(yè)界主流，有其得天獨厚的優(yōu)勢，但同時近年來具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SVAC國家標(biāo)準(zhǔn)也為城市社會治安綜合防控體系的建設(shè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。行業(yè)的特殊需求和戰(zhàn)略意義，決定了制定這樣一個可自主控制的安防音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，既可以擺脫國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)目前存在的各種專利陷阱，提高系統(tǒng)的安全性，也有利于國內(nèi)視頻監(jiān)控市場的良性、健康發(fā)展。

       從模擬技術(shù)到數(shù)字技術(shù)：視頻處理技術(shù)的回顧

　　模擬技術(shù)

　　模擬技術(shù)作為最早出現(xiàn)的一種視頻處理技術(shù)，已經(jīng)應(yīng)用了幾十年的時間。最典型的就是黑白電視機(jī)和早期的彩色電視機(jī)，其電視顯示的原理主要是把模擬的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為圖像。視頻由連續(xù)的圖像幀構(gòu)成，圖像幀由連續(xù)的點構(gòu)成，對熒光屏上的一個點進(jìn)行逐行（或隔行）掃描，掃描完整個屏幕之后，就會形成一幅圖像。20世紀(jì)六七十年代，模擬電視主要技術(shù)參數(shù)確立，然而由于相關(guān)理論和技術(shù)的缺陷，在模擬領(lǐng)域，無論怎樣更新、改進(jìn)硬件結(jié)構(gòu)，電視所應(yīng)有的功能和聲像質(zhì)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到人們預(yù)想的要求。

　　數(shù)字技術(shù)

　　視頻領(lǐng)域全面的、根本性的變革，這一歷史使命是由數(shù)字技術(shù)引起的。20世紀(jì)80年代，德國出現(xiàn)了數(shù)字電視接收機(jī)，從而揭開了數(shù)字電視的序幕。事實上數(shù)字圖像處理技術(shù)源于20世紀(jì)20年代，當(dāng)時通過海底電纜從英國倫敦到美國紐約傳輸?shù)囊粡堈掌?，采用了?shù)字壓縮技術(shù)。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展歷史并不長。盡管在全球數(shù)字化尚未實現(xiàn)的今天，模擬技術(shù)仍在一定的領(lǐng)域內(nèi)使用，但不可否認(rèn)的是，數(shù)字技術(shù)不僅改變了視頻處理技術(shù)，更是改變了人們的思維方式。

　　數(shù)字圖像處理，即用計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理，數(shù)字化后的圖像可以看成是存儲在計算機(jī)中的有序數(shù)據(jù)。數(shù)字圖像處理技術(shù)可以幫助人們更客觀、準(zhǔn)確地認(rèn)識世界，通過圖像增強(qiáng)技術(shù)，可以使模糊甚至不可見的圖像變得清晰明亮;另一方面，通過數(shù)字圖像處理中的模式識別技術(shù)，可以將人眼無法識別的圖像進(jìn)行分類處理。通過計算機(jī)模式識別技術(shù)可以快速準(zhǔn)確的檢索、匹配和識別出各種東西。目前，數(shù)字技術(shù)不僅在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，而且在國計民生休戚相關(guān)的各個領(lǐng)域，也發(fā)揮著巨大的作用。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個統(tǒng)一的整體，其中涉及監(jiān)控體系的多個環(huán)節(jié)，包括前端的視頻采集，中間的視頻傳輸，以及后端的存儲、顯示、分析和聯(lián)動等。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)基于傳統(tǒng)TV線纜技術(shù)，依靠大量人力監(jiān)視多個攝像頭來觀察可疑活動或者進(jìn)行實時監(jiān)測，這無疑會耗費大量人力物力，其效果也可能會打折扣。數(shù)字技術(shù)可以很好地解決這個問題。前端攝像機(jī)作為獲取視頻的源頭，其重要性不言而喻。從模擬機(jī)時代單純的、圖像原封不動的視頻獲取，發(fā)展到數(shù)字高清時代，攝像機(jī)中集成了高性能的芯片，已經(jīng)可以進(jìn)行更復(fù)雜的圖像處理。比如，攝像機(jī)可以根據(jù)既定需求準(zhǔn)確抓取并識別道路、廣場、車輛、行人等具體信息，甚至行人的性別、車型、車牌等具體細(xì)節(jié)。提取圖像中所包含的這些特征或者特殊信息進(jìn)行編碼，并及時傳輸?shù)胶笈_計算機(jī)進(jìn)行分析，方便后臺使用和管理。

　　視頻編解碼技術(shù)及其國際標(biāo)準(zhǔn)

　　將圖像作為一個信源，視頻壓縮編碼的實質(zhì)是減少圖像中的冗余。視頻編解碼技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)視頻發(fā)展的最初條件，只有高效的視頻編碼才能保證在現(xiàn)實的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下提供視頻服務(wù)。

　　視頻壓縮編碼技術(shù)可以分為無損壓縮和有損壓縮兩大類。相比無損壓縮對解碼圖像與原始圖像要求嚴(yán)格相同，有損壓縮允許壓縮后重構(gòu)的數(shù)據(jù)與原來有差異，即有一定的失真，但不影響人們對原始資料所表達(dá)的信息造成誤解，所達(dá)到的視覺效果一般也是可接受的。因此有損壓縮的應(yīng)用范圍更加廣泛，例如視頻會議、可視電話、視頻廣播、視頻監(jiān)控等。

　　研制視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)的正式組織有兩個：ITU-T（國際電信聯(lián)盟通信標(biāo)準(zhǔn)部)和ISO/IEC(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工技術(shù)委員會）。其中ITU-T視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)以H.26X的形式表示（例如，H.261、H.262、H.263、H.264和H.265），主要是為視頻會議和可視電話等實時視頻通信應(yīng)用設(shè)計的;ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)以MPEG-X的形式表示(例如，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21)，主要是為視頻存儲（DVD）、廣播視頻以及視頻流(例如，網(wǎng)上視頻、無線視頻應(yīng)用)設(shè)計的。值得一提的是，這兩個標(biāo)準(zhǔn)委員會合作開發(fā)了H.262/ MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)和H.264/ MPEG-4 AVC（Advanced Video Code），后者也是MPEG-4的第十部分。

　　以H. 26x系列為例，最新的H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.265旨在在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻。這也意味著，我們的智能手機(jī)、平板機(jī)等移動設(shè)備將能夠直接在線播放1080P的全高清視頻。H.265標(biāo)準(zhǔn)也同時支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清視頻?？梢哉f，H.265標(biāo)準(zhǔn)讓網(wǎng)絡(luò)視頻跟上了顯示屏“高分辨率化”的腳步。作為國際通用的視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)，H.265/264已經(jīng)成為了業(yè)界主流。

　　SVAC編解碼技術(shù)：標(biāo)準(zhǔn)推行與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程

　　在監(jiān)控行業(yè)，編碼標(biāo)準(zhǔn)一直是一個被反復(fù)探討的焦點問題。事實上，從SVAC(Surveillance Video and Audio Coding，安全防范監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))誕生到成長的每一步，我們都能感受到對于這個問題的討論。作為國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，SVAC的誕生被業(yè)界一部分人寄予厚望，也被另一部分質(zhì)疑：面對國際領(lǐng)先的主流H.265/264標(biāo)準(zhǔn)，SVAC憑什么與之抗衡？

　　作為在國際上被廣泛采用的主流標(biāo)準(zhǔn)，H.265/264標(biāo)準(zhǔn)自然有其獨特的優(yōu)勢。H.265標(biāo)準(zhǔn)圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264，保留原來的某些技術(shù)，同時對一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)。新技術(shù)使用先進(jìn)的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。在國內(nèi)和國際市場上，許多知名企業(yè)已經(jīng)基于H.265標(biāo)準(zhǔn)推出了眾多高清解決方案。

　　現(xiàn)有的視音頻解碼標(biāo)準(zhǔn)主要針對廣播電視和大眾娛樂方面的應(yīng)用，在安全防范領(lǐng)域直接使用還是有很大的不適應(yīng)性。公安部第一研究所和中星微電子牽頭主導(dǎo)制定了SVAC標(biāo)準(zhǔn)，并于2011年5月起正式實施。該項標(biāo)準(zhǔn)是一項針對安防監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用的特殊性而制定國家標(biāo)準(zhǔn)，滿足視頻圖像的實時傳輸性、全天候24小時監(jiān)控環(huán)境的適應(yīng)性、場景視音頻信息的忠實還原性等，同時也解決目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于信源編碼標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一導(dǎo)致的難以互聯(lián)互通的問題?？梢哉f，這是針對安防行業(yè)應(yīng)用對安全的高要求而推出的，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。

　　SVAC標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢

　　相比H.265/264標(biāo)準(zhǔn)而言，SVAC標(biāo)準(zhǔn)具有以下幾點不可替代的優(yōu)勢：

　　加密認(rèn)證高安全：SVAC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了加密和認(rèn)證接口及數(shù)據(jù)格式，保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、非否認(rèn)性。密碼不是編到視頻信息里，提取時需要輸入認(rèn)證數(shù)據(jù)，既保證格式的統(tǒng)一，便于互聯(lián)互通，也保留足夠的擴(kuò)展靈活性;

　　感興趣區(qū)域（ROI）編碼：圖像分為若干個感興趣區(qū)域和一個背景區(qū)域，在重點監(jiān)控區(qū)域保證實時視頻信息，幀率較高，節(jié)省非感興趣區(qū)域的開銷;

　　視頻信息嵌入：編碼算法不是簡單的字符疊加，聲音識別特征參數(shù)、特殊事件、時間等信息都可嵌入編碼里，在不解開視頻的前提下，可輸入關(guān)鍵信息量直接調(diào)出某段視頻，針對性的提取、解碼，便于快速檢索、分類查詢、視音頻同步和監(jiān)控數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用;

　　可伸縮性視頻解碼（SVC）：對視頻數(shù)據(jù)分層編碼，滿足不同傳輸網(wǎng)絡(luò)寬帶和數(shù)據(jù)存儲環(huán)境的需求，普通編碼程序傳輸有主碼流、子碼流，占用帶寬較大，SVAC傳輸只有一類碼流，對碼流分層就可獲得不同分辨率的圖片信息。

　　過去幾年SVAC標(biāo)準(zhǔn)一直發(fā)展緩慢，一方面是由于關(guān)于H.265/264標(biāo)準(zhǔn)和SVAC標(biāo)準(zhǔn)的爭議一直在持續(xù)發(fā)酵中，導(dǎo)致推行SVAC標(biāo)準(zhǔn)比較困難;另一方面是由于大型的安防廠商對這一標(biāo)準(zhǔn)更多的持觀望態(tài)度，除了參與起草SVAC標(biāo)準(zhǔn)的幾家企業(yè)外，別的企業(yè)幾乎看不到這方面的產(chǎn)品出現(xiàn)。

　　這種情況在近兩年有所改善，SVAC標(biāo)準(zhǔn)的推行有了突破性進(jìn)展。去年開始，公安部開始在廣東省強(qiáng)制推行SVAC標(biāo)準(zhǔn)，山西、河北等多個地區(qū)使用這一標(biāo)準(zhǔn)在公共安全、城市管理等行業(yè)開展大規(guī)模應(yīng)用，這些舉措都加速了SVAC標(biāo)準(zhǔn)的推行。許多企業(yè)也開始對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究并部分采用SVAC標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品通過認(rèn)證，多家知名企業(yè)陸續(xù)推出SVAC標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。