解析海思H.265超高清IP視頻監(jiān)控解決方案

文/季健佼

海思半導(dǎo)體是全球視頻監(jiān)控市場(chǎng)最大的SoC芯片供應(yīng)商和相關(guān)視頻技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品線齊全，覆蓋從標(biāo)清、高清到超高清各個(gè)細(xì)分產(chǎn)品市場(chǎng)，為全球客戶提供簡(jiǎn)單、快捷的服務(wù)和可靠、性價(jià)比高的靈活產(chǎn)品。在半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)上，海思半導(dǎo)體28nm高性能、低功耗SoC芯片已經(jīng)量產(chǎn)。在視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)方面，海思半導(dǎo)體持續(xù)領(lǐng)導(dǎo)視頻監(jiān)控產(chǎn)品市場(chǎng)從MPEG-4到H.264/AVC再到H.265/HEVC的演進(jìn)，引領(lǐng)視頻監(jiān)控進(jìn)入超高清時(shí)代。

圖5 相同分辨率下720P高清/1080P全高清/500萬(wàn)超高清攝像機(jī)拍攝視場(chǎng)角度對(duì)比

超高清視頻監(jiān)控時(shí)代即將到來(lái)

視頻監(jiān)控前端采集產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的清晰度從100萬(wàn)、200萬(wàn)到300萬(wàn)、500萬(wàn)甚至800萬(wàn)像素，超高清晰度正一步一步向我們走來(lái)。在一些大型監(jiān)控建設(shè)項(xiàng)目使用1080P全高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的時(shí)候，已經(jīng)有一些領(lǐng)先廠家推出了300萬(wàn)和500萬(wàn)像素的超高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。以500萬(wàn)攝像機(jī)為例，由于500萬(wàn)像素機(jī)型分辨率達(dá)到2560×1920，這相比200萬(wàn)像素的1920×1080，其水平清晰度從1050線提升到了1450線以上，使得視頻觀感滿意度大幅提升，如圖1、圖2所示。

同時(shí)，對(duì)滿足于現(xiàn)有清晰度的用戶，超高清視頻監(jiān)控的重大意義還在于與1080P同清晰度的情況下，監(jiān)控視場(chǎng)角度更大，監(jiān)控范圍得到了大幅度提升，如圖3、圖4、圖5所示。

海思H.265/HEVC開(kāi)啟超高清視頻監(jiān)控的美好未來(lái)

由于前端視頻采集分辨率的大幅度提升，監(jiān)控?cái)z像機(jī)的瓶頸主要集中在視頻處理和壓縮編解碼技術(shù)上。電影電視行業(yè)只注重畫(huà)質(zhì)卻不太注重編解碼效率，而監(jiān)控?cái)z像機(jī)完全不同，在大幅提升畫(huà)質(zhì)的同時(shí)，需要編解碼碼率和延遲越小越好，這樣才能確保監(jiān)控視頻畫(huà)面具有實(shí)時(shí)性，以便在出現(xiàn)緊急事件時(shí)做出快速響應(yīng)，同時(shí)清晰地記錄下重要的視頻資料。

當(dāng)前行業(yè)普遍采用的H.264/AVC壓縮后的碼率還是難以滿足人們對(duì)于超高清視頻的愿望，主流廠家一般采用H.264 High Profile壓縮編碼，500萬(wàn)@30fps視頻使用該等級(jí)編碼需要6～10Mbps，而很多廠家仍然在用H.264 Baseline Profile低等級(jí)壓縮編碼，1080P@30f在該等級(jí)壓縮編碼下就需要4～6Mbps。顯然，在人們對(duì)硬盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)帶寬都不想做更多投入的情況下，超高清攝像機(jī)需要具有更高壓縮效率的壓縮編碼技術(shù)才能夠被大眾所接受。2013年4月被國(guó)際電聯(lián)批準(zhǔn)的H.265/HEVC壓縮編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)把壓縮率提升到了一個(gè)新的高度，從理論上來(lái)說(shuō)，在同樣畫(huà)質(zhì)下H.265/HEVC比H.264/AVC可降低50%以上的碼率。這對(duì)于超高清視頻監(jiān)控的產(chǎn)業(yè)化和實(shí)用化有重要意義，H.265/HEVC會(huì)給我們帶來(lái)全新的感受。

2014年9月，海思半導(dǎo)體將基于H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)推出業(yè)界第一顆超高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)處理器Hi3516A。該Hi3516A處理器采用海思半導(dǎo)體先進(jìn)的H.265/HEVC算法，改善了H.265/HEVC標(biāo)準(zhǔn)固有的圖像振鈴效應(yīng)，極大減少了大運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下的拖尾現(xiàn)象和塊效應(yīng)，并在保持與H.264/AVC相同的圖像畫(huà)質(zhì)下編碼碼流降低50%。同時(shí)，Hi3516A靈活的高性能ARM Cortex-A7處理器配合海思第二代智能分析協(xié)處理單元IVE2.0，提供車牌、周界、人臉識(shí)別等多達(dá)40種智能分析應(yīng)用。其真正的多幀合成WDR和海思半導(dǎo)體第三代3D降噪技術(shù)，即使在惡劣的光照環(huán)境下也可提供出色的圖像質(zhì)量。Hi3516A最高支持500萬(wàn)超高清像素實(shí)時(shí)視頻編碼，并采用海思先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低于100ms的網(wǎng)傳延遲，如圖6所示。

對(duì)于視頻監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，只有前端超高清視頻采集設(shè)備是不能構(gòu)成整體超高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的，需要有超高清視頻監(jiān)控后端存儲(chǔ)和顯示產(chǎn)品NVR的支持，如圖7所示。

海思半導(dǎo)體將在2015年1月配套推出業(yè)界第一顆專業(yè)H.265/HEVC超高清視頻監(jiān)控存儲(chǔ)和顯示產(chǎn)品NVR處理器Hi3536。該Hi3536處理器采用海思半導(dǎo)體高性能的視頻編解碼器，最高可實(shí)時(shí)解碼16路1080P H.265/HEVC視頻流或者4路4K H.265/HEVC視頻流，支持視頻以4K@60幀的速率顯示，或者同時(shí)支持多達(dá)9路1080P@30幀高清顯示輸出。同時(shí)，Hi3536靈活的高性能4核ARM Cortex-A17處理器（性能是同頻率Cortex-A9處理器的1.6倍），主頻高達(dá)1.6GHz，同時(shí)集成一顆ARM頂級(jí)GPU——Mali T721，支持客戶實(shí)現(xiàn)各種完美的UI和智能相關(guān)輔助功能設(shè)計(jì)，并配合海思半導(dǎo)體自有的第二代智能分析協(xié)處理單元IVE2.0，提供車牌、周界、人臉識(shí)別等多達(dá)40種智能分析應(yīng)用。Hi3536集成多達(dá)4個(gè)SATA3.0接口，滿足超高清存儲(chǔ)需求，同時(shí)支持雙GMAC，網(wǎng)絡(luò)速率高達(dá)640Mbit/秒，如圖8所示。

圖6 海思半導(dǎo)體Hi3516A超高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)SoC處理器

圖7 超高清IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成

圖8 海思H.265超高清IP視頻監(jiān)控整體解決方案

結(jié)束語(yǔ)

海思半導(dǎo)體將持續(xù)致力于H.265/HEVC超高清IP視頻監(jiān)控市場(chǎng)的產(chǎn)品研發(fā)，并為行業(yè)內(nèi)客戶帶來(lái)融合先進(jìn)技術(shù)、極具性價(jià)比的產(chǎn)品和整體解決方案，將與眾多客戶一起分享H.265/HEVC這一場(chǎng)行業(yè)的盛宴，一同成就視頻監(jiān)控新價(jià)值。