高清低帶寬技術(shù)加速平安城市監(jiān)控高清化建設(shè)

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1、華為高清低帶寬加速平安城市網(wǎng)絡(luò)高清化建設(shè)文檔密級(jí)高清低帶寬技術(shù)加速平安城市監(jiān)控高清化建設(shè)孫英緒/企業(yè)網(wǎng)政府城市安全行業(yè)解決方案部摘要：如今的視頻監(jiān)控正在向高清方向發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)標(biāo)清而言，高清是指更高的分辨率，按數(shù)字電視顯示模式標(biāo)準(zhǔn)，高清分辨率可分為1280×720的720p和1920×1080的1080p全高清。因?yàn)楦咔鍒D像的像素比標(biāo)清的更多更豐富，傳輸時(shí)需要占用更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，存儲(chǔ)時(shí)占用需要更大的存儲(chǔ)空間，因此原始視頻圖像在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸之前，往往需要先經(jīng)過數(shù)字壓縮編碼進(jìn)行數(shù)字化和壓縮處理。處理之后，傳輸帶寬占用多少和存儲(chǔ)空間占用多少，則取決于視頻的壓縮編碼技術(shù)。目前最常見的視頻編解

2、碼壓縮技術(shù)有MPEG2、MPEG4和H.264等，其中H.264壓縮效率最高，是當(dāng)前最流行的編碼技術(shù)，其往下又可分為基準(zhǔn)類(BaseProfile)、主要類(MainProfile)和高級(jí)類(HighProfile)等細(xì)分技術(shù)，不同的細(xì)分具有不同的壓縮率和不同的成像畫質(zhì)，HP有最佳的壓縮和畫質(zhì)保護(hù)效果。華為公司在H.264HP的基礎(chǔ)上，運(yùn)用RDO算法增強(qiáng)性的推出了一種保證高保真高壓縮比的視頻編碼解決方案，使得在同等畫面質(zhì)量的情況下，比業(yè)界同等的H.264編碼方案節(jié)省多至50％的網(wǎng)絡(luò)承載占用帶寬，極大的幫助客戶節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。關(guān)鍵詞：H.264HPH.265編解碼傳輸帶寬RDO高清前

3、言：隨著高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控時(shí)代的到來，除了需要由網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)提供高清晰畫質(zhì)外，在監(jiān)控承載網(wǎng)絡(luò)方面也提出了更高的帶寬要求。通常在H.264編碼情況下,720p@30fps高清視頻傳送需要2M－4M的網(wǎng)絡(luò)承載帶寬，而1080p@30幀則需要4M-8M，如果網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，就會(huì)給高清圖象的最終呈現(xiàn)帶來卡、頓、模糊不清等現(xiàn)象，失去了高清系統(tǒng)的最終建設(shè)意義。然而，更高的網(wǎng)絡(luò)承載帶寬需求意味著更大的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。能否有更好并且符合標(biāo)準(zhǔn)互通兼容性的視頻壓縮技術(shù)，使得在保持高清質(zhì)量畫面的同時(shí)，減少高清攝像機(jī)所占用的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，從而減少用戶網(wǎng)絡(luò)投資呢？圖1高清圖像在網(wǎng)絡(luò)帶寬不足的情況下卡、頓、模糊不清華為公

4、司有效的解決這個(gè)高清低帶寬的難題。通過良好的圖像壓縮算法技術(shù)，在較低的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用的同時(shí)仍保持了高清的圖像質(zhì)量。在此我們就通過視頻壓縮的原理介紹一下華為視頻壓縮獲取高質(zhì)量低帶寬視頻畫質(zhì)的技術(shù)特點(diǎn)。2021-6-14華為保密信息,未經(jīng)授權(quán)禁止擴(kuò)散第7頁(yè),共7頁(yè)華為高清低帶寬加速平安城市網(wǎng)絡(luò)高清化建設(shè)文檔密級(jí)一、為什么需要視頻壓縮高清視頻監(jiān)控如今已成為平安城市視頻監(jiān)控的實(shí)施發(fā)展趨勢(shì)，那么如果一個(gè)熟悉而陌生字眼1080P@60fps出現(xiàn)在我們的視野中時(shí)，這個(gè)字眼到底包含哪些含義？它又將給我們提出了哪些問題？要怎樣去解決這些問題呢？讓我們從自然景象說起。自然景象是由自然環(huán)境中的一組具有不同形狀

5、、大小、顏色、紋理、亮度等特性的物體所組成的，自然視頻景象（光信號(hào)）在時(shí)間和空間兩個(gè)維度是連續(xù)的，攝像機(jī)要獲得自然景象的連續(xù)視頻圖像就要進(jìn)行時(shí)域和空域采樣。時(shí)域采樣能獲得多幅圖像，每秒采樣的圖像個(gè)數(shù)稱為幀率（單位fps，每秒幀數(shù)）；空域采樣是對(duì)一幀圖像進(jìn)行點(diǎn)采樣，得到一個(gè)二維點(diǎn)陣，每個(gè)點(diǎn)稱為一個(gè)像素。點(diǎn)采樣的密度越大，像素點(diǎn)個(gè)數(shù)越多，圖像就越細(xì)膩，越清晰。通常用像素點(diǎn)個(gè)數(shù)表示圖像大小，又稱為分辨率?；氐轿覀兩厦嫣岬降?080P@60fps,國(guó)際數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)1080P代表的是每幀1920x1080個(gè)像素點(diǎn)。每個(gè)像素點(diǎn)通常用8bit進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)。那么1080P@60pfs所代表的原始視頻

6、圖像，每秒所需要的原始存儲(chǔ)空間就是：1920x1080x60x8x1.5=1.492Gbps（YPbPr圖像采樣格式4:2:0,1.5為亮度全采樣與色度半采樣時(shí)的采樣率，大家可以認(rèn)為是一個(gè)系數(shù)）。如果不經(jīng)過處理，這意味著極大的傳輸帶寬需求和巨量的存儲(chǔ)空間需求，因此，原始視頻圖像數(shù)據(jù)必須經(jīng)過壓縮編碼,否則就無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)際意義的網(wǎng)絡(luò)高清視頻圖像傳輸和應(yīng)用。二、視頻為何可以壓縮視頻信號(hào)數(shù)據(jù)量很大，為了達(dá)到高效的壓縮，必須充分利用各種冗余。原始視頻圖像里的冗余信息包含兩類：第一類是統(tǒng)計(jì)冗余，包括：a.時(shí)間冗余，連續(xù)兩幀圖像之間大部分內(nèi)容可能都相同；b.空間冗余，一幀圖像內(nèi)的某個(gè)區(qū)域的內(nèi)容相同，比

7、如一堵白墻；c.分辨率冗余，如果對(duì)非關(guān)心區(qū)域的局部圖像細(xì)節(jié)不是很關(guān)心，那部分區(qū)域就沒有必要用高分辨率圖像；d.編碼冗余，編碼的輸入為經(jīng)變換量化后的圖像數(shù)據(jù)符號(hào),編碼冗余就是將輸入的圖像數(shù)據(jù)符號(hào)映射為不同長(zhǎng)度的碼字，從而減少符號(hào)實(shí)際需要傳輸?shù)拈L(zhǎng)度。第二類就是視覺生理冗余，人眼的視覺有一定的局限性，比如人眼對(duì)色彩分量沒有象對(duì)亮度分量那樣敏感，對(duì)圖像高頻（細(xì)節(jié)）處的噪聲不敏感等。因此，即使壓縮前后的圖像有一定失真，只要控制在一定的范圍之內(nèi)，人眼就不易