H.265的發展現狀及前景

□/文本刊記 者何遙

視頻監控在清晰度的要求上越來越高，4K如今并不少見，甚至8K已經嶄露頭角。更高的清晰度也帶來了問題，即，如何在不需費力增加帶寬的前提下獲得更高清、更生動的視頻畫質體驗？H.265作為一種視頻壓縮編碼技術，可以在有限帶寬下傳輸更高質量的網絡視頻，僅需原先的一半帶寬，即可播放相同質量的視頻。

視頻監控在清晰度的要求上越來越高，4K如今并不少見，甚至8K已經嶄露頭角。更高的清晰度也帶來了問題，即，如何在不需費力增加帶寬的前提下獲得更高清、更生動的視頻畫質體驗？H.265作為一種視頻壓縮編碼技術，可以在有限帶寬下傳輸更高質量的網絡視頻，僅需原先的一半帶寬，即可播放相同質量的視頻。

壓縮效率提升一倍的技術

網絡技術以及攝像機芯片處理能力一直在提升，安防監控高清視頻1080P已逐漸普及，監控領域也出現了4K高清視頻，這樣一來，之前使用的MPEG-2、MPEG-4、H.264/AVC基礎上不能滿足需求了，H.265就應運而生，這讓壓縮效率提高了一倍。

H.265算不上是新技術。早在2012年8月，愛立信公司就推出了首款H.265編解碼器，僅僅六個月之后，國際電聯(ITU)就正式批準通過了HEVC/H.265標準，標準全稱為高效視頻編碼(High Efficiency Video Coding)，相較于之前的H.264標準有了相當大的改善。該技術標準剛一通過，三星、高通、博通以及華為等IT巨頭都公開展示了相關技術。

H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標準。目前世界上的視頻編解碼標準主要來源于國際電聯ITU-T和國際標準化組織ISO，ITU的H.26×系列視頻壓縮標準經過了H.261、H.263,h.263+這樣一個演進過程。而ISO的視頻壓縮標準是MPEG系列，從MPEG1、MEPG2到MPEG4，之后兩個標準化組合走向合作，成立了JVT，推出了在當時（2008年）最有效的視頻壓縮標準，H.264/AVC。

H.265標準圍繞著現有的視頻編碼標準H.264，保留原來的某些技術，同時對一些相關的技術加以改進。相比于H.264，通過H.265編碼的視頻大小將減少大約39-44%，在碼率減少的情況下，H.265編碼視頻的質量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好，其本質上說是比預期的信噪比(PSNR)要好。

提出H.265標準，是為了給音視頻服務提供更好的視頻編碼方法。音視頻服務包括會話式和非會話式音視頻服務。其中會話式音視頻服務包括視頻會議和可視電話，非會話式音視頻服務包括流媒體、廣播、文檔下載、內容存儲/播放和數字攝像機。

H.265標準圍繞著現有的視頻編碼標準H.264，保留原來的某些技術，同時對一些相關的技術加以改進。新技術使用先進的技術用以改善碼流、編碼質量、延遲和算法復雜度之間的關系，達到最優化設置。具體的研究內容包括：提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少實時的遲延、減少信道獲取時間和隨機接入遲延、降低復雜度等。H.264由于算法優化，可以低于1Mbps的速度實現標清數字圖像傳送；H.265則可以實現利用1～2Mbps的傳輸速度傳送720P(分辨率1280×720)普通高清音視頻傳送。

與之前從H.261到H.264的其他標準相比，H.265的顯著改善不僅表現在幀間壓縮領域，還表現在幀內壓縮方面。由于可變量的尺寸轉換，H.265在塊壓縮方面有很大的改善，但是增加壓縮效率的同時也帶來了一些新挑戰。

H.265標準在H.264基礎上，對一些技術進行改進，僅需要原來的一半帶寬就可以播放相同質量的視頻。顯然，采用H.265編碼，電腦、手機、平板、電視、包括安防監控行業，都能在同等視頻質量的基礎上節省更多帶寬和容量。

需要注意的是，攝像機和存儲NVR需要同時支持H.265，才能夠實現存儲空間減半的目標。如果出現攝像機和NVR一方支持，一方不支持，那么設備一般都是向下兼容的，攝像機和NVR也一樣，他們都可以正常使用，但是存儲減半的目標就不能實現了。

H.265在安防行業的應用

對于大多數的行業應用來說，采用H.265是解決傳輸帶寬和減少存儲空間的方法。

但是，在安防的視頻監控領域，新產品的應用還受到很多方面的限制。如專為環保或者森林防火等目標而設計的室外遠程監控項目，一般都需要建立專門的傳輸路線，這種情況下，單一路線只需要傳輸1路或者幾路視頻時，基本也不會考慮傳輸帶寬的問題；也有可能項目的驗收負責人完全不懂其中的區別或者某些原因，畢竟采用H.265視頻編碼標準就算不節省傳輸帶寬，后端也會節省存儲空間。

另外，對于項目化的專業用戶和需要監控的一般消費者而言，平安城市、交通檢測和銀行監控這類專業用戶需要更加穩定和可靠的系統。他們中大多數已經在使用現有的技術，對于是否更換采用H.265還心存猶豫，這就需要更長的驗證周期，畢竟安全才是第一位的。

在實際的工程項目中，中小企業和家庭、商店用戶等消費者需要更低成本的安裝和運營，因此會更加傾向于采用新技術。基于此，H.265產品的應用可能首先在中小企業應用中獲得成功，并在消費者市場獲得認可。如果H.265標準快速成熟，其壓縮效率比H.264提升50%，它就能夠節省20%的投資，保證更高的性能和更替的網絡和系統建設成本。

傳統的視頻監控畫面有很大一部分是靜止的，這意味著畫面中的很多信息是無效的，這些無效信息仍然會占有部分帶寬資源；在H.265的基礎之上，更有安防企業推出smart265的方案，針對視頻更進步的智能編碼，將畫面運動部分和靜止部分自動區隔開，重點分析運動的畫面，從而降低碼率，比H.265進一步的降低碼流和存儲成本。

H.265編碼擁有顯著的應用優勢，具有高畫質、高兼容、高品質、低碼率及低成本，經過這幾年的市場鋪墊累積，H.265的應用有望在全國乃至全球迎來爆發期。

利用H.265升級視頻監控方案

視頻清晰度越來越高，從VCD發展到DVD、高清，從超清一直到4K、8K。而隨著5G技術的普及，視頻將更多以AR、VR的形式出現。視頻的體積越來越大，給視頻的存儲和傳輸帶寬帶來越來越大的壓力。同樣的，安防企業也需要視頻編碼這項關鍵技術不斷進步，使視頻的壓縮性能不斷提高。

今年4月，江森自控旗下泰科 HOLIS Pro H.265視頻管理解決方案全新升級，系統部署和配置更加便捷，并支持在統一集成平臺管理視頻監控、門禁控制和防盜報警系統，為用戶帶來更好的操控體驗。搭配全系列Illustra（易樂思）E系列和V系列高清網絡攝像機，全新升級的HOLIS Pro能夠提供端到端的H.265視頻監控解決方案，全面滿足客戶可視化安防管理平臺及大型集成化監控場景的需求。

新一代HOLIS Pro分布式網絡視頻監控集成管理平臺系列產品，包括了以全新的HVM-S5000系統為核心的一系列一體式平臺服務器和軟件產品，以及用于中心管理的顯示和控制產品。HVM-S5000系統擁有靈活的系統架構，可以支持多達數萬路的視頻通道管理，根據實際需要可以進行集中式部署或分布式部署；全面支持Linux操作系統以及軟硬件一體化服務器的產品形態，使得系統部署更加簡單和快捷，在擁有了更高的系統穩定性和擴展性的同時，系統的整體運行效率也再一次得到了提升。

HVM-S5000系統無論在產品硬件構成還是在軟件功能方面，均采用模塊化管理，用戶可以根據需求定制自己的系統。同時，HVM-S5000系統還支持與門禁和報警系統的對接，使用戶在同一個可視化平臺上即可以管理整套安防系統。HVM-S5000的人機界面再一次進行了優化，使用戶擁有更加便捷和友好的使用體驗。全新搭載的HAPI3協議與全新的前端Illustra系列攝像機無縫兼容，并可實現多樣化的智能視頻分析功能，包括事件觸發和檢索，以及人數統計、客流分析等商業智能應用。同期發布的Illustra E系列和V系列H.265高清網絡攝像機涵蓋了從200萬像素和500萬像素的基礎型產品以及200萬像素的增強型產品，提供迷你紅外防破壞半球、迷你紅外筒機、室內半球、室外半球以及標準紅外筒機等多種產品形態，

Illustra E系列和V系列H.265高清網絡攝像機擁有精美的產品外觀設計以及強大的功能，從定焦到變焦多種鏡頭的選擇可以適應各種現場需求；優化的紅外性能以及寬動態性能為低光照和復雜光線環境下的監控場景提供了完美的解決方案；DC12V和PoE雙供電，為安裝和部署提供了極佳的便利條件。Illustra V系列高清網絡攝像機標配電動變焦鏡頭，使安裝和調試更加簡便的同時可以實現遠程調焦、聚焦等功能；配合前端SD卡存儲，可以與后端存儲實現斷網續傳的功能。此外，Illustra V系列產品均支持前端智能視頻分析功能。

大華在2018年就推出了新的V5系列產品。相比與以往的產品，該系列支撐更多種類攝像機的接入，用戶可自由選擇靈活應用；同時，在編碼技術上也進行了升級，實現碼流、存儲空間雙降；全新增加的IoT物聯功能，貼合物聯網時代發展。

通過大幅壓縮碼流，解決了視頻數據儲存空間不足和傳輸速度過慢的問題。同時，全系列產品支持IoT物聯功能，可查詢溫濕度等信息，為智慧物聯提供基礎數據。大華同軸H.265 V5系列產品在擁有更為豐富的功能的同時也更具經濟性，在符合時代需求的同時也更加符合廣大用戶的利益，可廣泛適應用于公安雪亮工程、社會面接入、平安城市、銀行網點等視頻數據量大、存儲周期長等場景。

專利收費帶來問題

有些廠商開始注意到，H.265的標準的專利權屬于國際電聯ITU-T和國際標準化組織ISO，未來可能會有收取專利費的事情發生。

初期的視頻編碼技術是由ITU-T和MPEG兩個組織分別研發和制定，其中影響比較大的是MPEG研發的MPEG-2被稱為第一代視頻壓縮標準。在2000年左右時，兩個組織成立聯合工作小組JVT，共同制定了H.264標準。

從此，兩大標準組織共同研發和制定標準，并在2010年成立聯合工作組JCT-VC，制定了H.265標準。H.265于2013年發布，成為最新的一代視頻標準，其視頻壓縮性能比H.264要提高一倍。

一切看上去很正常，但危險正隱藏在平靜湖面之下。MPEG的MPEG LA在成立之初就存在一個重大隱患，即ITU-T和ISO/IEC用于制定標準的技術專利，并沒有完全掌握在MPEG LA手中。

然而視頻編碼技術的任何一個標準都是由大量的技術專利來支撐，一般會有800到1000族技術專利。這些專利集中在不同的大量企業手中，在廠商使用該專利時會遇到困境：如何收費成為擺在專利持有者和專利使用者之間一道難以調和的矛盾。

在H.264標準時代，這個隱患還不明顯，主要是因為當時對標準貢獻大的企業，大多數加入專利池，由MPEG LA統一收費。使用H.264標準的廠商，按照MPEG LA制定的收費標準繳費，可以放心使用。

然而到了H.265標準時，一方面MPEG LA提高了H.265的收費標準。另一方面，有不少的專利持有者并沒有加入MPEG LA專利池，提出單獨收取專利費訴求。

其中一些企業甚至成立了另一個收費組織HEVC Advance，要求H.265使用者也再次繳費，并且費用高于MPEG LA。

如此一來，對于蘋果、亞馬遜、Facebook、Netflix等產業鏈諸多廠商而言，使用H.265將不得不向MPEG LA和HEVC Advance兩個組織繳納許可費用。要知道，在這兩個組織之外，一些企業也掌握著H.265的專利，他們可能也會效仿前兩個組織成立新的組織，對使用廠商收取費用，或者單獨收取費用。

這就導致了使用H.265的廠商，每家每一年可能要付出達到上億美元許可費用，單臺設備需要繳納1美元以上。這無形中對使用該技術的廠商和消費者，產生了更高的使用成本。

如果繼續以H.265標準為基礎研發新的標準，那么專利亂局將不會改善，有可能給整個視頻產業帶來摧毀性的沖擊，特別是沖擊發展勢頭強勁的OTT產業和即將在5G中被寄予厚望的VR產業。

但該問題也有解決辦法。在下一代視頻標準的制定過程中，ITU-T和ISO/IEC如果能避免過多依賴H.265標準，重新構建一個專業較為集中的新標準，也許會對現在的亂局有一定的遏制。

然而，從JVET公布的消息來看，下一代的視頻編碼標準還是過多的依附于H.265，這也許會讓整個視頻產業感到失望和。

一些企業已經開始采取措施，如谷歌、微軟、英特爾等巨頭成立了媒體聯盟，基于開源技術標準開發免費的編碼標準。這個全新的視頻編碼標準，將與JVET制定的下一代標準形成競爭。

結束語

中國不僅是全球領先的手機、機電盒、電視等視頻終端生產商，也有眾多視頻網站及直播網站，而且是世界安防視頻監控產品生產大國，必須要對視頻編碼專利健康發展高度重視。4K視頻，以及未來的8K、AR，都需要健康的發展環境。

新技術、新產品并不只意味著便捷與陽光，它們的道路也充滿了困難與挑戰。包括安防在內的視頻產業界需要共同努力，放長眼光，積極行動，既要利用好H.265，也可以嘗試建立一個與H.265完全不同的全新編碼標準。5G時代，視頻產業迎來更好的明天。