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

　　在安防行業(yè)，H.26X國際標準作為業(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)權的SVAC國家標準也為城市社會治安綜合防控體系的建設提供強有力的技術支撐。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準，既可以擺脫國外相關標準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。

       從模擬技術到數(shù)字技術：視頻處理技術的回顧

　　模擬技術

　　模擬技術作為最早出現(xiàn)的一種視頻處理技術，已經(jīng)應用了幾十年的時間。最典型的就是黑白電視機和早期的彩色電視機，其電視顯示的原理主要是把模擬的數(shù)字信號轉化為圖像。視頻由連續(xù)的圖像幀構成，圖像幀由連續(xù)的點構成，對熒光屏上的一個點進行逐行（或隔行）掃描，掃描完整個屏幕之后，就會形成一幅圖像。20世紀六七十年代，模擬電視主要技術參數(shù)確立，然而由于相關理論和技術的缺陷，在模擬領域，無論怎樣更新、改進硬件結構，電視所應有的功能和聲像質量都遠遠沒有達到人們預想的要求。

　　數(shù)字技術

　　視頻領域全面的、根本性的變革，這一歷史使命是由數(shù)字技術引起的。20世紀80年代，德國出現(xiàn)了數(shù)字電視接收機，從而揭開了數(shù)字電視的序幕。事實上數(shù)字圖像處理技術源于20世紀20年代，當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。數(shù)字技術的發(fā)展歷史并不長。盡管在全球數(shù)字化尚未實現(xiàn)的今天，模擬技術仍在一定的領域內(nèi)使用，但不可否認的是，數(shù)字技術不僅改變了視頻處理技術，更是改變了人們的思維方式。

　　數(shù)字圖像處理，即用計算機對圖像進行處理，數(shù)字化后的圖像可以看成是存儲在計算機中的有序數(shù)據(jù)。數(shù)字圖像處理技術可以幫助人們更客觀、準確地認識世界，通過圖像增強技術，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，可以將人眼無法識別的圖像進行分類處理。通過計算機模式識別技術可以快速準確的檢索、匹配和識別出各種東西。目前，數(shù)字技術不僅在日常生活中得到了廣泛的應用，而且在國計民生休戚相關的各個領域，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，依靠大量人力監(jiān)視多個攝像頭來觀察可疑活動或者進行實時監(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)字技術可以很好地解決這個問題。前端攝像機作為獲取視頻的源頭，其重要性不言而喻。從模擬機時代單純的、圖像原封不動的視頻獲取，發(fā)展到數(shù)字高清時代，攝像機中集成了高性能的芯片，已經(jīng)可以進行更復雜的圖像處理。比如，攝像機可以根據(jù)既定需求準確抓取并識別道路、廣場、車輛、行人等具體信息，甚至行人的性別、車型、車牌等具體細節(jié)。提取圖像中所包含的這些特征或者特殊信息進行編碼，并及時傳輸?shù)胶笈_計算機進行分析，方便后臺使用和管理。

　　視頻編解碼技術及其國際標準

　　將圖像作為一個信源，視頻壓縮編碼的實質是減少圖像中的冗余。視頻編解碼技術是網(wǎng)絡視頻發(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。

　　視頻壓縮編碼技術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格相同，有損壓縮允許壓縮后重構的數(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的信息造成誤解，所達到的視覺效果一般也是可接受的。因此有損壓縮的應用范圍更加廣泛，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準的正式組織有兩個：ITU-T（國際電信聯(lián)盟通信標準部)和ISO/IEC(國際標準化組織/國際電工技術委員會）。其中ITU-T視頻編碼標準以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用設計的;ISO/IEC標準以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、無線視頻應用)設計的。值得一提的是，這兩個標準委員會合作開發(fā)了H.262/ MPEG-2標準和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準。H.265旨在在有限帶寬下傳輸更高質量的網(wǎng)絡視頻，僅需原先的一半帶寬即可播放相同質量的視頻。這也意味著，我們的智能手機、平板機等移動設備將能夠直接在線播放1080P的全高清視頻。H.265標準也同時支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清視頻?？梢哉f，H.265標準讓網(wǎng)絡視頻跟上了顯示屏“高分辨率化”的腳步。作為國際通用的視頻編碼國際標準，H.265/264已經(jīng)成為了業(yè)界主流。

　　SVAC編解碼技術：標準推行與產(chǎn)業(yè)化進程

　　在監(jiān)控行業(yè)，編碼標準一直是一個被反復探討的焦點問題。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標準)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)權的視頻編解碼標準，SVAC的誕生被業(yè)界一部分人寄予厚望，也被另一部分質疑：面對國際領先的主流H.265/264標準，SVAC憑什么與之抗衡？

　　作為在國際上被廣泛采用的主流標準，H.265/264標準自然有其獨特的優(yōu)勢。H.265標準圍繞著現(xiàn)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、延時和算法復雜度之間的關系，達到最優(yōu)化設置。在國內(nèi)和國際市場上，許多知名企業(yè)已經(jīng)基于H.265標準推出了眾多高清解決方案。

　　現(xiàn)有的視音頻解碼標準主要針對廣播電視和大眾娛樂方面的應用，在安全防范領域直接使用還是有很大的不適應性。公安部第一研究所和中星微電子牽頭主導制定了SVAC標準，并于2011年5月起正式實施。該項標準是一項針對安防監(jiān)控領域應用的特殊性而制定國家標準，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)由于信源編碼標準不統(tǒng)一導致的難以互聯(lián)互通的問題?？梢哉f，這是針對安防行業(yè)應用對安全的高要求而推出的，具有自主知識產(chǎn)權。

　　SVAC標準優(yōu)勢

　　相比H.265/264標準而言，SVAC標準具有以下幾點不可替代的優(yōu)勢：

　　加密認證高安全：SVAC標準規(guī)定了加密和認證接口及數(shù)據(jù)格式，保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、非否認性。密碼不是編到視頻信息里，提取時需要輸入認證數(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標準一直發(fā)展緩慢，一方面是由于關于H.265/264標準和SVAC標準的爭議一直在持續(xù)發(fā)酵中，導致推行SVAC標準比較困難;另一方面是由于大型的安防廠商對這一標準更多的持觀望態(tài)度，除了參與起草SVAC標準的幾家企業(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標準的推行有了突破性進展。去年開始，公安部開始在廣東省強制推行SVAC標準，山西、河北等多個地區(qū)使用這一標準在公共安全、城市管理等行業(yè)開展大規(guī)模應用，這些舉措都加速了SVAC標準的推行。許多企業(yè)也開始對相關技術進行研究并部分采用SVAC標準的產(chǎn)品通過認證，多家知名企業(yè)陸續(xù)推出SVAC標準的產(chǎn)品。