視頻編碼淺談

1、視頻編碼淺談王大昌2013年1月9日議題v高清視頻基本知識(shí)v視頻編碼的發(fā)展歷程v視頻監(jiān)控的主流編碼技術(shù)vH.264技術(shù)及類別vH.264 HP的技術(shù)優(yōu)勢v視頻監(jiān)控SOC方案v視頻編碼的發(fā)展方向高清視頻基本知識(shí)v什么是高清什么是高清指視頻的垂直分辨率為指視頻的垂直分辨率為720線的隔行或逐行掃描、視頻線的隔行或逐行掃描、視頻寬縱比為寬縱比為16：9的視頻源；高清視頻信號(hào)分高清（的視頻源；高清視頻信號(hào)分高清（720P 專業(yè)稱謂：專業(yè)稱謂：HD）和全高清（）和全高清（1080P 專業(yè)稱謂專業(yè)稱謂FULL HD）兩個(gè)級(jí)別。兩個(gè)級(jí)別。高清視頻基本知識(shí)v高清和全高清的區(qū)別高清和全高清的區(qū)別高清：高清：72

2、0p(1280*720) 以上稱作為高清以上稱作為高清, HD，720p是指視頻的垂直是指視頻的垂直分辨率為分辨率為720線逐行掃描，它作為高清的入門級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；相當(dāng)于線逐行掃描，它作為高清的入門級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；相當(dāng)于2.5個(gè)個(gè)D1的分辨率。的分辨率。全高清：全高清：19201080，簡稱：，簡稱：Full HD ，分，分1080P/1080I 顯示設(shè)備顯示設(shè)備水平分辨率達(dá)到水平分辨率達(dá)到1080線線,從視覺效果來看，從視覺效果來看，1080P為最高規(guī)格的電視為最高規(guī)格的電視信號(hào)，其圖像質(zhì)量可達(dá)到或接近信號(hào)，其圖像質(zhì)量可達(dá)到或接近35mm寬銀幕電影的水平。寬銀幕電影的水平。1080P的的圖像分辨率相當(dāng)于圖

3、像分辨率相當(dāng)于6個(gè)個(gè)D1的分辨率。的分辨率。1080i是指是指1080線的隔行掃描；線的隔行掃描；1080P是指是指1080線的逐行掃描。線的逐行掃描。高清視頻基本知識(shí)v高清攝像機(jī)百萬像素的概念高清攝像機(jī)百萬像素的概念1080P 實(shí)際是指分辨率實(shí)際是指分辨率1920*1080像素像素 計(jì)算一下就是計(jì)算一下就是19201080=2073600像素像素 大家一般都會(huì)叫大家一般都會(huì)叫 1080p或或1080i為為200萬像素分辨率萬像素分辨率720P 實(shí)際是指分辨率實(shí)際是指分辨率1280*720像素像素 計(jì)算一下就是計(jì)算一下就是1280720=921600像素像素 大家一般都會(huì)叫大家一般都會(huì)叫720

4、p或或720i為百萬像素分辨率為百萬像素分辨率 5M像素像素 分辨率是分辨率是2592*1944或者或者2560*1920 即即500萬像素萬像素高清視頻基本知識(shí)v攝像機(jī)接口介紹攝像機(jī)接口介紹4123567891011121 1、網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)接口 2 2、色差輸出、色差輸出 YPbPrYPbPr 3 3、電源輸入、電源輸入4 4、自動(dòng)光圈鏡頭、自動(dòng)光圈鏡頭 5 5、音頻輸入、音頻輸入 6 6、音頻輸出、音頻輸出7 7、 SD Interface 8SD Interface 8、 RS485 9RS485 9、 繼電器輸出繼電器輸出1010、報(bào)警輸入、報(bào)警輸入 1111、多功能按鍵、多功能按鍵

5、 1212、 狀態(tài)指示燈狀態(tài)指示燈 視頻編碼的發(fā)展歷程v視頻編碼方式有很多，常見的視頻編碼方式有：MPEG1MPEG2MPEG4H.263/ H.263+H.264WMV等等。視頻編碼的發(fā)展歷程vISO/IEC MPEG MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-4 AVC/H.264, MPEG HVCvITU-T VCEGH.261, H.262(MPEG-2), H.263, H.264, VCEG H.NGCv中國 AVSAVS-P2, AVS-S v下一代標(biāo)準(zhǔn)？方向、技術(shù)？ 年代 MPEG-1 1993 2001 1997 2005 MPEG-4 AVC/H.2641

6、989 MPEG-2MPEG-42013AVS下一代標(biāo)準(zhǔn)20092017視頻監(jiān)控的主流編碼技術(shù)vMPEG-4vH.264BaselineExtendedMain ProfileHigh Profilev編碼器普遍支持MPEG-4、 H.264 Main Profile；v標(biāo)清級(jí)別攝像機(jī)一般為H.264 Baseline Profile；v720P 以上的攝像機(jī)為H.264 Main Profile；v采用H.264 High Profile的攝像機(jī)將陸續(xù)上市。H.264技術(shù)及類別H.264編碼：編碼：Baseline、Extended、Main、High ProfileH.264 High P

7、rofile最先進(jìn)最先進(jìn)同比提高同比提高50%以上的圖像編碼效率以上的圖像編碼效率H.264 HP的技術(shù)優(yōu)勢vH.264 HP的好處的好處少占用一倍以上的帶寬少占用一倍以上的帶寬省一倍以上的線路費(fèi)用省一倍以上的線路費(fèi)用還能為用戶帶來的好處？還能為用戶帶來的好處？2M2M線路內(nèi)實(shí)現(xiàn)線路內(nèi)實(shí)現(xiàn)1080P1080P的唯一技術(shù)的唯一技術(shù)節(jié)省出帶寬留給其他辦公應(yīng)用節(jié)省出帶寬留給其他辦公應(yīng)用減輕網(wǎng)絡(luò)壓力提高系統(tǒng)穩(wěn)定性減輕網(wǎng)絡(luò)壓力提高系統(tǒng)穩(wěn)定性512K 720P1M 1080P H.264 HP的技術(shù)優(yōu)勢畫質(zhì)畫質(zhì) / 幀率幀率碼流碼流 （視頻會(huì)議典型值）（視頻會(huì)議典型值）4CIF30128 kbps4CIF

8、60512 kbps720p30512 kbps720p60832 kbps1080p301024 kbpsH.264 High Profile滿足基本高清會(huì)議需求最低帶寬512K理想應(yīng)用帶寬1M提供高質(zhì)量圖像及運(yùn)動(dòng)效果最低帶寬832K理想應(yīng)用帶寬1.5M提供最清晰的圖像效果最低帶寬1M理想應(yīng)用帶寬2MH.264 HP的技術(shù)優(yōu)勢vH.264 HP節(jié)省帶寬的原因編碼效率高vHigh Profile 是H.264 中最強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它可以實(shí)現(xiàn)最有效的視頻編碼。例如，采用文本自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼（CABAC）進(jìn)行編碼所獲得的編碼增益比Baseline Profile 中采用的UVLC /CAVLC

9、 編碼更有效率。自適應(yīng)變換vHigh Profile 還采用自適應(yīng)變換，自動(dòng)確定是采用4x4 還是8x8 像素塊。例如，4x4 像素塊用于圖像中細(xì)節(jié)密集的部分，而細(xì)節(jié)改變很少的圖像則采用8X8 像素塊。 H.264 HP的技術(shù)優(yōu)勢v監(jiān)控碼流大于視頻會(huì)議的原因H.264僅是視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，具體協(xié)議各自開發(fā)；視頻會(huì)議廠商具有更優(yōu)秀的協(xié)議。更高的壓縮率，需要更高的計(jì)算資源，進(jìn)而影響成本。行業(yè)現(xiàn)狀決定解決方案。視頻監(jiān)控SOC方案vSOC（System On Chip）廠家華為海思HiSilicon德州儀器Ti恩智浦NXP泰鼎Trident升邁GrainMedia特威TechWell富瀚Fullhan視頻

10、監(jiān)控SOC方案v華為海思HiSilicon主要型號(hào)及應(yīng)用領(lǐng)域Hi35209路D1編碼能力，VGA，CVBS輸出，D1市場主打型號(hào)。Hi35212012年推出，替代Hi3520,8路D1。Hi35154路D1/16CIF編解碼，出貨量巨大。Hi35182012年推出，替代Hi3515。Hi3512720P IPC，價(jià)格低，出貨量巨大。Hi35072012年推出，加入ISP，替代Hi3512。Hi3516主打1080P高清IPC。華為海思解決方案芯片型號(hào)芯片型號(hào)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)視頻大小視頻大小Hi3510 H.264-BP, JPEGD1 or LessHi3507H.264-BP, JP

11、EG, MPEG4D1 or Less, 720pHi3512H.264 BP/MP, JPEG, MPEG4D1 or Less, 720pHi3516H.264 BP/MP/HP, MPEG4-SP, MPEG4, JPEG, 1080p, 30 FPS德州儀器Tiv原有DSP系列老產(chǎn)品：DM640/641/645達(dá)芬奇系列：DM6441/6446/6467；增強(qiáng)版DM647/648；簡化版DM643X系列；ASIC系列DM355/360.v新達(dá)芬奇系列針對(duì)IPC：DM365720P；DM3681080P；針對(duì)DVR/NVR：DM8168v目前Ti的市場份額主要集中在?？狄约翱蛻羯?，Ti也

12、基本不再繼續(xù)投入。Ti達(dá)芬奇解決方案（IPC）芯片型號(hào)芯片型號(hào)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)視頻大小視頻大小TMS320DM355JPEG, MPEG4-SPD1 or Less, 720pTMS320DM365H.264-BP, JPEG, MPEG4-SPD1 or Less, 720pTMS320DM368H.264 BP/MP/HP, MPEG-4, MPEG-2, MJPEG, VC1/WMV91080p, 30 FPS代表廠商：海康、大華、波粒Ti達(dá)芬奇解決方案（視頻會(huì)議）芯片型號(hào)芯片型號(hào)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)視頻大小視頻大小TMS320DM6446H.264-BP, JPEG, MP

13、EG2-MP, MPEG4-SP, VC1D1 or LessTMS320DM6467H.264-BP, H.264-MP/HP, JPEG, MPEG2-MP, MPEG4-SP, VC1D1 or Less, 720p, 1080i/pTMS320DM6467TH.264-BP, H.264-MP/HP, JPEG, MPEG2-MP, MPEG4-SP, VC1D1 or Less, 720p, 1080i/p代表廠商：Polycom海思與TI對(duì)比v海思和Ti 在IPC市場上非此即彼，各有千秋。v海思的百萬高清的效果是很不錯(cuò)的，價(jià)格有優(yōu)勢。vTI的方案，功耗低，技術(shù)成熟，性能強(qiáng)勁，研發(fā)難

14、度大。vTI作為一個(gè)美國企業(yè)，是特大型半導(dǎo)體廠家，不夠重視安防，因此更多需要安防廠家自主研發(fā)，缺乏自主研發(fā)實(shí)力的廠家，通常不敢考慮TI的方案。v海思參考TI而設(shè)計(jì)的。海思的方案早期發(fā)熱特別大，現(xiàn)在已成熟。v海思的最大好處，就是廠家根本不需要研發(fā)，甚至一個(gè)研發(fā)人員沒有都行。因?yàn)閺S家沒有能力開發(fā)，海思幫你開發(fā)，對(duì)于海思方案的高清廠家來說，你只要會(huì)做市場就行了。v唯一的缺點(diǎn)是海思方案高清廠家太多了，競爭很激烈.其他廠家解決方案v恩智浦NXP、泰鼎TridentNXP在2010年將BU-Home部門合并到Trident公司，包括做監(jiān)控的DSP部分。NXP在2010年收購了一家臺(tái)灣公司Vatics，是著

15、名的Vivotek的半導(dǎo)體部門，主要針對(duì)SOC市場。其他廠家解決方案v升邁GrainMedia緊跟華為海思步伐，以低成本著稱；缺點(diǎn)是技術(shù)支持不夠，穩(wěn)定性不好，市占率低；GM8126720P IPCGM81281080P IPC其他廠家解決方案v特威TechWell主要是視頻前端采集芯片為主，市占率高達(dá)90%現(xiàn)被Intersil全資收購TW58668D1編碼+8CIF編碼+8D1解碼其他廠家解決方案v富瀚FullHan富瀚微電子，其控股股東也是海康威視的大股東，所以?？低曇膊捎闷湫酒?。目前型號(hào)FH8735，規(guī)格類似華為海思Hi3520.FH8755，8D1編碼+6D1解碼。應(yīng)用為DVR，DVS。視頻編碼的發(fā)展方向v算法壓縮效率高，一般算法復(fù)雜度就越高，要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)壓縮，對(duì)芯片的技術(shù)能力要求就越高。所以呢，highprofile技術(shù)的應(yīng)用是芯片或者說半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的必然。未來也將走向更為復(fù)雜的H.265 HEVC(H.265)簡介vH.265是ITU-T VCEG（國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織）繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 vH.263可以2-4Mbps的傳輸速度實(shí)現(xiàn)D1；vH.26