2015是SVAC產(chǎn)品發(fā)展的重要一年,隨著更多平安城市等涉及社會公共安全的視頻監(jiān)控項目明確要求支持SVAC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),越來越多的廠商推出支持SVAC標(biāo)準(zhǔn)的攝像機、存儲設(shè)備、解碼器和平臺產(chǎn)品。據(jù)了解,包括中星電子、大華股份、天地偉業(yè)、浙江宇視等30多個廠商的近300種不同類型的產(chǎn)品在公安部檢測中心通過了SVAC標(biāo)準(zhǔn)檢測,呈現(xiàn)出百花齊放的良好市場局面,而SVAC標(biāo)準(zhǔn)的特性在這些產(chǎn)品的實現(xiàn)也更加全面和深入。
SVAC國家標(biāo)準(zhǔn)的全稱是GB/T 25724-2010《安全防范監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)要求》(英文名稱Technical specification of surveillance video and audio coding),是我國安全防范視音頻監(jiān)控領(lǐng)域的一項基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),由公安部和工信部組成聯(lián)合工作組,共40余家單位的技術(shù)專家歷時三年編制而成,于2010年12月23日經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會批準(zhǔn)發(fā)布,并于2011年5月1日開始實施。從那時開始,安防監(jiān)控系統(tǒng)中原來一直由MPEG4、H.264系列視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)獨占的領(lǐng)域出現(xiàn)了SVAC這個新的身影。
盡管從市場上琳瑯滿目的視頻監(jiān)控產(chǎn)品所采用的編碼標(biāo)準(zhǔn)來看,目前H.264還是占據(jù)絕對的數(shù)量優(yōu)勢,但是考慮到H.264作為一種通用的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),繼承了M-JPEG、MPEG2、MPEG4等編碼技術(shù)在包括視頻監(jiān)控領(lǐng)域在內(nèi)的視頻編解碼市場基礎(chǔ),同時H.264作為一個國際標(biāo)準(zhǔn),全球參與其技術(shù)應(yīng)用的資源廣泛且歷時十余年的發(fā)展(H.264標(biāo)準(zhǔn)于2003年3月正式發(fā)布),SVAC這個根據(jù)我國社會公共安全對視音頻監(jiān)控的現(xiàn)時需求和未來發(fā)展需求而自主制定的標(biāo)準(zhǔn)在這幾年從無到有,業(yè)內(nèi)廠商從猶疑觀望到積極投入,其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度讓人矚目。
SVAC標(biāo)準(zhǔn)有多項針對安防監(jiān)控應(yīng)用的視音頻編解碼特殊要求和實現(xiàn)手段,如高精度可擴充的視頻數(shù)據(jù)編碼、上下文自適應(yīng)二進制算術(shù)編碼、感興趣區(qū)域的變質(zhì)量編碼、可伸縮視頻編碼以及支持安防監(jiān)控專用信息、支持數(shù)據(jù)安全保護、聲音識別特征參數(shù)編碼、面向聲音異常事件的變質(zhì)量編碼等技術(shù),能很好地滿足當(dāng)前我國各行業(yè)、各領(lǐng)域廣泛開展安全防范監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的迫切需要,特別是公安實戰(zhàn)應(yīng)用中對視頻圖像“忠實于現(xiàn)場”的特定需求。而從目前SVAC產(chǎn)品在市場應(yīng)用中的情況來看,除了早期頗為吸引眼球現(xiàn)在已經(jīng)普遍實現(xiàn)的ROI和SVC功能之外,廠商和用戶對SVAC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用更多地擴展到能與實戰(zhàn)結(jié)合的監(jiān)控專用信息的特色產(chǎn)品上來。
SVAC標(biāo)準(zhǔn)針對監(jiān)控實際需求,支持絕對時間、特殊監(jiān)控事件等監(jiān)控專用信息。絕對時間信息通過專門語法與視音頻壓縮編碼數(shù)據(jù)一起傳輸和存儲,便于系統(tǒng)檢索查詢、視音頻同步和多路視頻同步。特殊監(jiān)控事件類型通過專門語法與視音頻壓縮編碼數(shù)據(jù)一起傳輸和存儲,便于系統(tǒng)檢索查詢,實現(xiàn)對視頻大數(shù)據(jù)的充分發(fā)掘利用。
SVAC的特殊監(jiān)控專用信息的來源有兩種:攝像機自身進行智能分析的結(jié)果,以及外部信息采集設(shè)備的輸入。
攝像機自身進行智能分析的結(jié)果作為SVAC監(jiān)控專用信息,與目前已經(jīng)被廣泛接受的分布式前端智能架構(gòu)設(shè)計理念相同,都是充分利用前端攝像機強大的運算能力,通過對所采集的視頻數(shù)據(jù)進行分析,提煉出各種視頻特征,例如監(jiān)控畫面中的車牌號碼、車型、顏色、車標(biāo)等車輛信息,或者是出現(xiàn)的人臉位置等信息,進行SVAC監(jiān)控專用信息編碼后,插入到SVAC編碼的視頻流中,這樣在平臺端進行實時預(yù)覽或者查詢錄像時,這些監(jiān)控專用信息和對應(yīng)的視頻片段就建立了緊密的關(guān)聯(lián),可以通過查詢車輛信息、比對人臉圖片等方式查詢和定位到對應(yīng)的視頻位置,充分發(fā)掘出視頻錄像的高效利用價值。
除了針對視頻的智能分析之外,在某些應(yīng)用場景,異常情況的出現(xiàn)是以突然出現(xiàn)的巨大聲音為特征的,例如夜間停止作業(yè)的倉儲區(qū)域,在有人闖入之前,可能畫面并沒有異常,但因為破門破窗等行為產(chǎn)生了異常的聲音,這個時候針對視頻的智能分析沒有用武之地,而音頻智能分析就能派上大用場。SVAC監(jiān)控前端可以對采集的聲音信號進行頻域或者時域上的分析,當(dāng)超出預(yù)設(shè)的閾值時,認為已經(jīng)探測到異常情況,繼而把報警信息作為監(jiān)控專用信息加以編碼,并插入SVAC視音頻碼流中,傳輸?shù)胶笈_用于實時的告警或者便于事后的查詢。這一處理方式與以前攝像機的智能視頻分析功能對出現(xiàn)越界、逆行等異常情況時的處理類似,但把監(jiān)控攝像機的智能分析從視頻數(shù)據(jù)擴展到音頻數(shù)據(jù),讓監(jiān)控攝像機不僅“目明”,而且“耳聰”。
現(xiàn)在的視頻監(jiān)控系統(tǒng)早已超越了單純的視音頻編碼錄像這一基礎(chǔ)功能,更多的項目應(yīng)用中需要攝像機能對接外部的信息采集設(shè)備,例如身份證識讀器、門禁控制器、指紋識讀器等各種物聯(lián)網(wǎng)探測終端,這些探測終端采集的信息逐漸成為SVAC監(jiān)控專用信息的另外一個重要來源。以刷卡為例,目前的SVAC攝像機已經(jīng)可以通過RS-485等接口連接身份證識讀器或者門禁控制器,將獲取的二代身份證相關(guān)信息(身份證號碼、姓名等),或者來自門禁控制器的卡號等信息進行監(jiān)控專用信息編碼,插入SVAC視頻流中,隨同視頻流一起傳輸、存儲和呈現(xiàn)。利用這些監(jiān)控專用信息可實現(xiàn)“以證查人”(按身份證號碼、門禁卡號查詢刷卡視頻)、“以人查證”(根據(jù)刷卡視頻獲取畫面中人員的身份證或門禁卡號信息)等功能。
理論上講,所有采集各種物聯(lián)網(wǎng)信息的設(shè)備都可以利用這種方式與SVAC攝像機結(jié)合,衍生出各種豐富多彩的應(yīng)用。例如:我們已經(jīng)看到有用戶把蔬菜大棚的溫濕度信息結(jié)合視頻進行SVAC編碼應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)項目;有用戶把風(fēng)速風(fēng)向及環(huán)境污染檢測數(shù)據(jù)結(jié)合視頻進行SVAC編碼應(yīng)用于工地揚塵檢測等環(huán)保項目;也有用戶對ATM機進行升級,通過將鈔票冠字號與存取款人的人臉信息結(jié)合視頻進行SVAC編碼用于金融行業(yè)安全性的提升……我們相信,充分利用SVAC監(jiān)控專用信息的這一針對安防視頻監(jiān)控實戰(zhàn)需求而定義的特性,市場上將會出現(xiàn)越來越多的特色應(yīng)用,把視頻監(jiān)控的智能化應(yīng)用推向一個新的高度。
視音頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸會帶來非授權(quán)訪問、非法監(jiān)聽等問題,同時數(shù)字視頻數(shù)據(jù)易于被故意篡改且難以察覺。而在一些應(yīng)用場合,安全防范監(jiān)控數(shù)據(jù)的機密性、完整性和非否認性至關(guān)重要。為了實現(xiàn)這些安全目標(biāo),在傳統(tǒng)的安全防范監(jiān)控應(yīng)用中,相關(guān)安全機制大都在編解碼環(huán)節(jié)之外,如在傳輸層實現(xiàn),這種方式不能從信源(視音頻編碼環(huán)節(jié))開始保證數(shù)據(jù)的安全,同時也使得一些媒體信息安全機制不能得到有效利用。
加密可以有效保護數(shù)據(jù)的機密性,防止非授權(quán)訪問和非法監(jiān)聽。認證可以識別視音頻的產(chǎn)生源以及所對應(yīng)的視音頻數(shù)據(jù)是否完整或被篡改。SVAC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了加密和認證接口及數(shù)據(jù)格式,支持對數(shù)據(jù)的安全保護,既保證了以統(tǒng)一的語法格式支持多種加密和認證算法,便于互聯(lián)互通,也保留了足夠的擴展靈活性,充分考慮到技術(shù)發(fā)展帶來更高性能的加密和認證方式的增加和擴充。
SVAC標(biāo)準(zhǔn)中對視頻加密、視頻認證功能的技術(shù)實現(xiàn)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等進行了描述,但是如果和視頻加密與認證密鑰(或數(shù)字證書)的管理、驗證等有關(guān)的體系架構(gòu)沒有明確標(biāo)準(zhǔn)的話,還不足以構(gòu)建一個完整的視頻監(jiān)控安全體系。在相關(guān)的視頻加密和認證標(biāo)準(zhǔn)正式頒布實施之前,我們已經(jīng)看到最新的智能SVAC芯片內(nèi)置加密處理單元和數(shù)字證書存儲單元,支持SVAC標(biāo)準(zhǔn)定義的加密和認證功能,支持國標(biāo)加密、認證算法和數(shù)字證書管理,數(shù)據(jù)防篡改、信源可信,保證監(jiān)控數(shù)據(jù)的保密性、真實性和完整性,為實現(xiàn)SVAC標(biāo)準(zhǔn)定義的視頻加密、視頻認證功能奠定了良好的基石,這些功能的完整實現(xiàn)和在項目中的廣泛應(yīng)用是新的一年中非常值得期待的事情。
SVAC2.0的標(biāo)準(zhǔn)尚在制定之中,在新版本的SVAC標(biāo)準(zhǔn)頒布實施和廣泛應(yīng)用之前,符合現(xiàn)有版本標(biāo)準(zhǔn)的SVAC產(chǎn)品還有可以繼續(xù)優(yōu)化和完善之處,例如支持更高精度的視頻數(shù)據(jù)和達到更好圖像質(zhì)量與更高編碼效率的平衡。
視頻監(jiān)控領(lǐng)域要求視頻圖像要適應(yīng)高動態(tài)范圍,并希望看到更多的圖像細節(jié)。視頻數(shù)據(jù)精度(位寬)低會導(dǎo)致圖像對比度下降、圖像細節(jié)和層次丟失,造成圖像原始內(nèi)容的損失。SVAC標(biāo)準(zhǔn)支持高精度視頻數(shù)據(jù),以減少編解碼環(huán)節(jié)的圖像信息損失,保證存儲的視頻數(shù)據(jù)盡可能真實、完整的保留拍攝場景的信息和圖像細節(jié),目前視頻采集、顯示設(shè)備都可以支持到10-bit甚至更高精度的數(shù)據(jù),如果編解碼器只支持8-bit數(shù)據(jù),會成為系統(tǒng)的短板,降低系統(tǒng)整體性能。在已經(jīng)實施的SVAC標(biāo)準(zhǔn)中定義了對8/9/10-bit視頻數(shù)據(jù)的支持,并保留了未來擴充至12到16-bit的可能。通過對編碼芯片的技術(shù)升級,目前已有廠商實現(xiàn)了10-bit視頻數(shù)據(jù)的SVAC網(wǎng)絡(luò)攝像機,從實測情況看,比市面上已有的攝像機(幾乎全部為8-bit數(shù)據(jù)編碼),采用10-bit數(shù)據(jù)編碼的攝像機產(chǎn)品在顏色豐富性,寬動態(tài)范圍等方面有著非常顯著的優(yōu)勢。
隨著4K等更高分辨率的趨勢到來,以及系統(tǒng)中攝像機數(shù)量的大幅增加,怎樣平衡更好視頻質(zhì)量和更高編碼效率成為業(yè)界共同面對的挑戰(zhàn),這需要從視頻編碼核心算法及芯片層面的實現(xiàn)下功夫。據(jù)了解,前面提到的新一代智能SVAC芯片就通過對上下文自適應(yīng)二進制算術(shù)編碼(CABAC)和B-frame技術(shù)的實現(xiàn),在更低碼流下獲得了更好的視頻質(zhì)量。
結(jié)合當(dāng)前市場上SVAC產(chǎn)品應(yīng)用中特色功能的實現(xiàn)方式的說明,以及未來一段時間SVAC產(chǎn)品新功能演進的趨勢分析,我們可以充分相信,正是因為SVAC標(biāo)準(zhǔn)的很多規(guī)范都是基于實戰(zhàn)需求進行定義,因為SVAC產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟企業(yè)孜孜不倦地在算法、芯片、整機、平臺全面投入,SVAC國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化步伐將進一步加快,在安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將更加迅速地普及。