SVAC编解码技术标准:诞生、质疑与发展

2016-02-26 19:54:43来源: 安防知识网
    在安防行业,H.26X国际标准作为业界主流,有其得天独厚的优势,但同时近年来具有自主知识产权的SVAC国家标准也为城市社会治安综合防控体系的建设提供强有力的技术支撑。行业的特殊需求和战略意义,决定了制定这样一个可自主控制的安防音视频编解码标准,既可以摆脱国外相关标准目前存在的各种专利陷阱,提高系统的安全性,也有利于国内视频监控市场的良性、健康发展。

       从模拟技术到数字技术:视频处理技术的回顾

  模拟技术

  模拟技术作为最早出现的一种视频处理技术,已经应用了几十年的时间。最典型的就是黑白电视机和早期的彩色电视机,其电视显示的原理主要是把模拟的数字信号转化为图像。视频由连续的图像帧构成,图像帧由连续的点构成,对荧光屏上的一个点进行逐行(或隔行)扫描,扫描完整个屏幕之后,就会形成一幅图像。20世纪六七十年代,模拟电视主要技术参数确立,然而由于相关理论和技术的缺陷,在模拟领域,无论怎样更新、改进硬件结构,电视所应有的功能和声像质量都远远没有达到人们预想的要求。

  数字技术

  视频领域全面的、根本性的变革,这一历史使命是由数字技术引起的。20世纪80年代,德国出现了数字电视接收机,从而揭开了数字电视的序幕。事实上数字图像处理技术源于20世纪20年代,当时通过海底电缆从英国伦敦到美国纽约传输的一张照片,采用了数字压缩技术。数字技术的发展历史并不长。尽管在全球数字化尚未实现的今天,模拟技术仍在一定的领域内使用,但不可否认的是,数字技术不仅改变了视频处理技术,更是改变了人们的思维方式。

  数字图像处理,即用计算机对图像进行处理,数字化后的图像可以看成是存储在计算机中的有序数据。数字图像处理技术可以帮助人们更客观、准确地认识世界,通过图像增强技术,可以使模糊甚至不可见的图像变得清晰明亮;另一方面,通过数字图像处理中的模式识别技术,可以将人眼无法识别的图像进行分类处理。通过计算机模式识别技术可以快速准确的检索、匹配和识别出各种东西。目前,数字技术不仅在日常生活中得到了广泛的应用,而且在国计民生休戚相关的各个领域,也发挥着巨大的作用。

  视频监控系统是一个统一的整体,其中涉及监控体系的多个环节,包括前端的视频采集,中间的视频传输,以及后端的存储、显示、分析和联动等。传统的监控系统基于传统TV线缆技术,依靠大量人力监视多个摄像头来观察可疑活动或者进行实时监测,这无疑会耗费大量人力物力,其效果也可能会打折扣。数字技术可以很好地解决这个问题。前端摄像机作为获取视频的源头,其重要性不言而喻。从模拟机时代单纯的、图像原封不动的视频获取,发展到数字高清时代,摄像机中集成了高性能的芯片,已经可以进行更复杂的图像处理。比如,摄像机可以根据既定需求准确抓取并识别道路、广场、车辆、行人等具体信息,甚至行人的性别、车型、车牌等具体细节。提取图像中所包含的这些特征或者特殊信息进行编码,并及时传输到后台计算机进行分析,方便后台使用和管理。

  视频编解码技术及其国际标准

  将图像作为一个信源,视频压缩编码的实质是减少图像中的冗余。视频编解码技术是网络视频发展的最初条件,只有高效的视频编码才能保证在现实的互联网环境下提供视频服务。

  视频压缩编码技术可以分为无损压缩和有损压缩两大类。相比无损压缩对解码图像与原始图像要求严格相同,有损压缩允许压缩后重构的数据与原来有差异,即有一定的失真,但不影响人们对原始资料所表达的信息造成误解,所达到的视觉效果一般也是可接受的。因此有损压缩的应用范围更加广泛,例如视频会议、可视电话、视频广播、视频监控等。

  研制视频编码国际标准的正式组织有两个:ITU-T(国际电信联盟通信标准部)和ISO/IEC(国际标准化组织/国际电工技术委员会)。其中ITU-T视频编码标准以H.26X的形式表示(例如,H.261、H.262、H.263、H.264和H.265),主要是为视频会议和可视电话等实时视频通信应用设计的;ISO/IEC标准以MPEG-X的形式表示(例如,MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21),主要是为视频存储(DVD)、广播视频以及视频流(例如,网上视频、无线视频应用)设计的。值得一提的是,这两个标准委员会合作开发了H.262/ MPEG-2标准和H.264/ MPEG-4 AVC(Advanced Video Code),后者也是MPEG-4的第十部分。

  以H. 26x系列为例,最新的H.265是ITU-T VCEG 继H.264之后所制定的新的视频编码标准。H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频,仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。这也意味着,我们的智能手机、平板机等移动设备将能够直接在线播放1080P的全高清视频。H.265标准也同时支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频。可以说,H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步。作为国际通用的视频编码国际标准,H.265/264已经成为了业界主流。

  SVAC编解码技术:标准推行与产业化进程

  在监控行业,编码标准一直是一个被反复探讨的焦点问题。事实上,从SVAC(Surveillance Video and Audio Coding,安全防范监控数字视音频编解码技术标准)诞生到成长的每一步,我们都能感受到对于这个问题的讨论。作为国内自主知识产权的视频编解码标准,SVAC的诞生被业界一部分人寄予厚望,也被另一部分质疑:面对国际领先的主流H.265/264标准,SVAC凭什么与之抗衡?

  作为在国际上被广泛采用的主流标准,H.265/264标准自然有其独特的优势。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264,保留原来的某些技术,同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系,达到最优化设置。在国内和国际市场上,许多知名企业已经基于H.265标准推出了众多高清解决方案。

  现有的视音频解码标准主要针对广播电视和大众娱乐方面的应用,在安全防范领域直接使用还是有很大的不适应性。公安部第一研究所和中星微电子牵头主导制定了SVAC标准,并于2011年5月起正式实施。该项标准是一项针对安防监控领域应用的特殊性而制定国家标准,满足视频图像的实时传输性、全天候24小时监控环境的适应性、场景视音频信息的忠实还原性等,同时也解决目前视频监控系统由于信源编码标准不统一导致的难以互联互通的问题。可以说,这是针对安防行业应用对安全的高要求而推出的,具有自主知识产权。

  SVAC标准优势

  相比H.265/264标准而言,SVAC标准具有以下几点不可替代的优势:

  加密认证高安全:SVAC标准规定了加密和认证接口及数据格式,保证数据的安全性、完整性、非否认性。密码不是编到视频信息里,提取时需要输入认证数据,既保证格式的统一,便于互联互通,也保留足够的扩展灵活性;

  感兴趣区域(ROI)编码:图像分为若干个感兴趣区域和一个背景区域,在重点监控区域保证实时视频信息,帧率较高,节省非感兴趣区域的开销;

  视频信息嵌入:编码算法不是简单的字符叠加,声音识别特征参数、特殊事件、时间等信息都可嵌入编码里,在不解开视频的前提下,可输入关键信息量直接调出某段视频,针对性的提取、解码,便于快速检索、分类查询、视音频同步和监控数据的综合应用;

  可伸缩性视频解码(SVC):对视频数据分层编码,满足不同传输网络宽带和数据存储环境的需求,普通编码程序传输有主码流、子码流,占用带宽较大,SVAC传输只有一类码流,对码流分层就可获得不同分辨率的图片信息。

  过去几年SVAC标准一直发展缓慢,一方面是由于关于H.265/264标准和SVAC标准的争议一直在持续发酵中,导致推行SVAC标准比较困难;另一方面是由于大型的安防厂商对这一标准更多的持观望态度,除了参与起草SVAC标准的几家企业外,别的企业几乎看不到这方面的产品出现。

  这种情况在近两年有所改善,SVAC标准的推行有了突破性进展。去年开始,公安部开始在广东省强制推行SVAC标准,山西、河北等多个地区使用这一标准在公共安全、城市管理等行业开展大规模应用,这些举措都加速了SVAC标准的推行。许多企业也开始对相关技术进行研究并部分采用SVAC标准的产品通过认证,多家知名企业陆续推出SVAC标准的产品。

关键字:SVAC  编解码

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/article_201602269332.html
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