监控视频编解码SVAC标准介绍


SVAC标准介绍 标准号:GB/T 25724-2010 发布日期:2010年12月23日 实施日期:2011年5月1日 1 SVACSVAC标准的主要技术特点标准的主要技术特点 SVACSVAC标准制订的必要性和主要思路标准制订的必要性和主要思路 SVACSVAC标准基本情况介绍标准基本情况介绍 2 SVAC标准基本信息 u 标准名称 Ø 中文:《安全防范监控数字视音频编解码技术要求》 Ø 英文:Technical Specification of Surveillance Video and Audio Coding(SVAC) u 标准归口单位 Ø 全国安全防范报警系统标准化技术委员会(SAC/TC100) u 标准工作组名称 Ø 安全防范监控数字视音频编解码标准联合工作组 u 标准工作组组长单位 Ø 公安部第一研究所、北京中星微电子有限公司 u 标准工作组成员 Ø 包括产业、科研院所、大学等四十多家单位,涵盖产学研用各环节 u 标准工作组工作范围 Ø 符合监控需求的SVAC标准及相关配套标准制修订和宣贯,推动产业化实现 3 SVAC工作组成员单位 单位名称 单位名称 1 阿德利亚科技(北京)有限责任公司 21 宁波艾利特科技发展有限公司 2 安防科技(中国)有限公司 22 宁波顺宇光电信息有限公司 3 北京富盛星电子有限公司 23 清华大学 4 北京国通创安信息技术有限公司 24 深圳洪迪实业有限公司 5 北京汉邦高科数字技术有限公司 25 深圳市艾立克电子有限公司 6 北京声迅电子有限公司 26 深圳市同洲电子股份有限公司 7 北京蛙视通信技术有限责任公司 27 深圳中兴力维技术有限公司 8 北京问思通信息技术有限公司 28 数维科技(北京)有限公司 9 北京中盾安全技术开发公司 29 天津市亚安科技电子有限公司 10 北京中星微电子有限公司 30 天津天地伟业数码科技有限公司 11 传媒大学 31 威海市卡尔电气研究所 12 大连理工大学 32 武汉大学 13 公安部第一研究所 33 香港大学 14 广东志成冠军集团有限公司 34 新太科技股份有限公司 15 国家安全防范报警系统产品质量监督检验中心(上海) 35 星际控股集团 16 杭州海康威视数字技术股份有限公司 36 浙江大华技术股份有限公司 17 杭州恒生数字设备科技有限公司 37 浙江大立科技股份有限公司 18 杭州华三通信技术有限公司 38 浙江警官职业学院 19 江苏东奇信息科技有限公司(东南大学) 39 中国科学院软件研究所(信息安全国家重点实验室) 20 金鹏电子信息机器有限公司 40 中星电子股份有限公司 4 SVAC标准制定大事记 u 2007 年3月,公安部第一研究所和全国安全防范报警系统标准化技术委员会(SAC/TC100)经过 梳理分析,整理出安全防范监控视音频编解码和广电媒体视音频编解码的主要异同点,明确了安 全防范监控数字视音频编解码特殊需求。 u 2007 年11月,原公安部科技局和原信息产业部科技司共同明确了安全防范监控数字视音频编解 码标准(SVAC)应归口于SAC/TC100,由两部委共同领导制定。 u 2008 年5月,原公安部科技局、工业和信息化部科技司正式明确成立联合工作组意向。 u 2008 年7月,SVAC标准编制工作组正式成立。 u 2008 年9月,SAC/TC100组织召开SVAC征求意见稿草案专家论证会,专家组一致认为,该征求 意见稿先进、合理、可行。 u 2009 年1月,SAC/TC100组织召开SVAC征求意见稿论证会,来自24家科研机构、大学和企业的 专家代表参加会议,一致通过征求意见稿。 u 2009 年8月,SAC/TC100组织召开SVAC送审稿论证会,来自29家科研机构、大学和企业的专家 代表参加会议,一致通过送审稿。 u 2009 年10月,SAC/TC100组织召开SVAC送审稿专家评审会,专家组一致通过送审稿。 u 2009年12月,SAC/TC100向公安部提交SVAC报批稿。 u 2010年2月,公安部向国家标准化管理委员会提交SVAC报批稿。 u 2010年8月,国家标准化管理委员会主任办公会审查通过SVAC报批稿。 u 2010年12月23日,国家标准化管理委员会正式发布SVAC标准批准公告。 5 SVAC标准制定大事记 6 SVACSVAC标准的主要技术特点标准的主要技术特点 SVACSVAC标准制订的必要性和主要思路标准制订的必要性和主要思路 SVACSVAC标准基本情况介绍标准基本情况介绍 7 SVAC标准制定的必要性 u 现有的视音频编解码标准主要面向广播电视应用,对视频监控应用存在较大不适应性 Ø 对全天候、各种复杂拍摄环境下的现场还原性不佳 Ø 在压缩编码效率和声音、图像质量之间的平衡不理想 Ø 没有考虑对智能分析和机器识别的支持 Ø 缺少对监控专用信息(如绝对时间、智能分析结果等)的支持 u 对视音频内容的真实性、完整性和安全性保护不足 Ø 统一的视音频编解码标准有利于大规模监控系统的规划和推广,促进安防监控产 业快速发展 Ø 具有国内自主知识产权的视音频编解码标准在信源编码这一基础层面上有效地保 证了国家的安防安全,为构建完整的国内安防产业链奠定坚实基础 8 SVAC标准制定的主要思路 u 针对监控实际需求,以“忠实于场景的高保真视音频编码”为核心思想,解决监控视 音频编码面临的实际问题 u 借鉴融合最先进的编码技术,力图在保证视音频质量的前提下,提供较高编码效率 u 技术架构适合从简单到复杂的各种视频监控应用,并保证标准的可扩展性 u 在同等性能的前提下,具体算法优先采用具有国内自主知识产权的方案,避免国外专 利陷阱 9 SVAC标准制定的知识产权说明 u 从技术组成看,SVAC标准包括视音频编解码通用技术部分和满足安防监控特定需求的特定技术部 分。 u 对于通用技术部分,国际视音频编解码标准H.264、AMR-WB+和国内视音频编解码标准AVS都 涉及到该部分技术。SVAC标准在编制过程中,充分汲取了前者解决专利问题的成功经验,通过采 用非专利技术、回避设计、构建标准专利池等方式解决专利问题。另一方面,SVAC标准编制组还 积极与标准中可能涉及到的专利的专利权人进行了积极沟通,达成获得优惠专利许可的协商共识, 妥善解决了SVAC标准通用技术部分的专利问题。 u 在通用技术部分专利风险可知、可防、可控的情况下,SVAC标准编制组新面临的,也是最核心的 专利问题为:SVAC标准编制中,体现标准核心技术特点的技术方案,即SVAC最具创新性的技术 点上是否存在专利侵权风险。 u 针对上述问题,SVAC标准编制组对体现SVAC标准安防监控领域特殊需求的16个技术点分别拟定 检索策略,进行了全面专利检索和相关性分析。分析结果显示,体现SVAC标准主要技术特点的技 术方案上涉及的专利绝大部分由成员单位拥有,且成员单位均已按照《SVAC知识产权管理办法》 的规定作出了加入SVAC专利池的许可承诺。因此,SVAC标准的特定技术部分的专利风险是可控 的。 10 SVAC成为国家强制标准的趋势和意义—1 u 国家安全需要、国家强制性标准文件要求: 《强制性国家标准管理规定》第一章第三条:为保障国家安全,保护人身健康和安全, 保护动植物生命和健康,保护环境,防止欺诈,满足国家与社会公共管理的需求,需 要在全国范围内统一的下列要求,制定强制性国家标准: Ø 有关国家安全的技术要求; Ø 保护人身健康和安全的要求; Ø 产品及产品生产、包装、储存、运输、销售和使用中的安全、卫生、环境保护 等技术…… 国家安全与国家公共管理,是一个国家最重要和最重视的方面。目前为推荐性国家标 准的SVAC标准具有成为强制性标准的条件,能为国家安全提供技术基础保证,不受国 外控制,防止国际敌对势力对安防领域的渗透。 11 SVAC成为国家强制标准的趋势和意义—2 u 社会现状及行业发展十分需要SVAC国家标准成为强制性标准 公安部将强制性要求视频监控网络采用新标准,通过推进和完善城市报警与监控 系统网络建设工作,采取一些强有力的措施来解决标准不统一和联网能力、网络覆盖 不足等问题,加速SVAC标准的推广应用。 Ø 可以解决目前视频监控系统中视音频编解码标准不统一导致的系统难以互联 互通的问题; Ø 能够针对安防特殊应用提出相适应的应对方案,解决目前视频监控领域只能 采用广电标准而无法满足安防特殊需求的问题。这样将不仅从视频监控应用 效果上获得改善和提高,还能支持推动我国自主创新、加快安防产业结构升 级、提高我国安防产业核心竞争力,促进安防产业链完善和产业结构升级具 有深远的影响和意义。 12 SVAC成为国际标准的趋势和意义 u 国际空白: 目前国际还是国内,都没有一个统一的针对安全防范监控应用的基础编解码标准。当前能够使用 的国内外编解码标准主要都是针对广播电视和大众娱乐方面的应用,在安全防范领域直接采用具有 很大的不适用性。 u 国家标准化管理委员会的强力推动: 国标委非常重视这个统一安防行业基础编码的国家标准,于2010年下半年指导成立专门的“国 际标准推进小组”,力争将SVAC标准推荐为具有国际影响力的国际标准。 u 国内安防产品及工程承包出口量巨大: 目前我国是世界上最大的安防产品生产国,安防产品及工程承包出口量非常大,支持SVAC国家 标准的产品及解决方案,会对世界安防行业产生积极的影响。 u 国际化影响: 拥有中国国内自主知识产权的SVAC标准成为国际标准,将极大地提升中国企业的竞争力和影响 力。 13 SVACSVAC标准的主要技术特点标准的主要技术特点 SVACSVAC标准制订的必要性和主要思路标准制订的必要性和主要思路 SVACSVAC标准基本情况介绍标准基本情况介绍 14 SVAC标准主要技术特点简介 u 支持高精度视频数据,在高动态范围场景提供更多图像细节 u 支持先进编码工具,在获得更好图像质量的同时获得更高编码效率 u 支持感兴趣区域(ROI)变质量编码,在网络带宽或存储空间有限的情况下,提供更符 合监控需要的高质量视频编码 u 支持可伸缩视频编码(SVC),满足不同传输网络带宽和数据存储环境的需求 u 支持代数码书激励线性预测(ACELP)和变换音频编码(TAC)切换的双核音频编码, 保证对语音和环境(背景)声音均有较好的编码效果 u 支持声音识别特征参数编码,避免编码失真对语音识别和声纹识别的影响 u 支持监控专用信息(绝对时间、智能分析结果、报警信息),便于音视频内容的有效 管理和综合利用 u 支持加密和认证,保证监控数据的保密性、真实性和完整性 15 SVAC标准主要技术特点—支持高精度视频数据 u 监控场景图像动态范围往往很大,低精 度视频数据会导致图像对比度下降、图 像细节和层次丢失,造成图像原始内容 的损失; u 视频压缩编码支持高精度视频数据,可 以保证视频编解码环节尽量少的损失图 像信息,保证存储的视频数据尽可能真 实、完整的保留拍摄场景的信息和图像 细节,对后期的综合研判以及作为法律 证据意义重大; u 按照SVAC标准中的量化方法,采用高精 度视频数据不会降低编码效率,不会增 加码率,采用10-bit数据同样码率下 PSNR好于8-bit数据; u 标准的技术框架保留未来扩充至支持更 高数据位宽(如16-bit)的可能; 16 SVAC标准主要技术特点—支持先进编码工具 u 在获得更好图像质量的同时获得较高编码效 率 u 采用CABAC获取更高编码效率 Ø 上下文自适应二进制算术编码 (CABAC)是一种先进高效的熵编码 技术 Ø 大量研究结果表明,CABAC比VLC有 更高的编码效率(减小码率约10%) u 采用Intra4x4以更好地保持图像细节 Ø 在采用8x8预测和变换的基础上,增加 帧内4x4(Intra4x4)预测和变换,更 好地保持图像细节 Ø 大量测试结果表明,采用Intra4x4可 以有效降低细节丰富、边缘锐利区域附 近的噪声 17 SVAC标准主要技术特点—感兴趣区域(ROI)变质量编码 u 监控应用中,通常总是对场景中的 某些区域更关心——感兴趣区域 (Regions of Interest : ROI); u 图像被分为若干个ROI区域和一个 背景区域,在网络带宽或存储空间 有限的情况下,优先保证ROI图像质 量,节省非ROI的开销; u 每个ROI的图像质量分别控制,支持 ROI部分比非ROI部分采用更高码率 (图像质量更好); u 码率受限时,优先降低非ROI部分的 码率,支持非ROI部分图像可丢弃或 不编码,以适应传输带宽的要求; 18 ROI图像质量控制示例 全图统一编码 (码率120kbps) 人脸区域ROI图像质量增强 (码率120kbps) 19 可伸缩视频编码SVC u 可伸缩视频编码(Scalable Video Coding)通过对视频数据的分层次压缩(分 为基本层和增强层),一个编码器可以输出不同分辨率/帧率/质量的多个编码视 频流 u SVC主要包括: Ø 空间SVC(Spatial SVC) Ø 时间SVC(Temporal SVC) Ø 质量SVC(Quality SVC) 编码器视频流 基本层 增强层1 增强层N … 解码器A 解码器B 基本质量视频流 增强质量视频流 20 空间可伸缩视频编码SVC u 基本层由低分辨率编码图像构成,对基本层单独解码可以获得一个低分辨率的视频序列 u 对基本层和增强层联合解码可以获得高分辨率的视频序列 u 空间SVC比简单的双码流具有更低的总体码率 空间可伸缩编码的 多层结构 增强层 基本层 21 可伸缩视频编码SVC应用示例—更好的网络适应性 存储设备 解码设备 客户端 SVC基本层 码流S WiFi/3G SVC基本层 码流S SVC基本层+ 增强层码流S 网络 显示设备移动客户端 摄像机 SVC基本层+ 增强层码流S SVC基本层+ 增强层码流S 22 SVC应用示例:更好的存储适应性 23 全帧率、全分辨率存储 硬盘存储空间 占用率高 无异常事件时,只存储 基本层数据 发生异常事件时,存储基本层 和增强层数据 硬盘存储空间 占用率低 发生异常事件(行 人横穿马路) 最多存储1 个月数据 可以存储2个 月甚至更长时 间数据 ACELP和TAC切换的双核音频编码 u 低频信号采用ACELP 和TAC双核编码 Ø ACELP适合语 音信号编码 Ø TAC适合环境或 背景声音编码 u 高频信号采用BWE编 码 Ø 利用低频解码 信号和极少高频 参数来重建高频 信号,同全带编 码技术相比,可 以节省近50%码 率 TAC ACELP BWE 低 频 高 频 语音 背景 低频参数 高频参数 数 据 打 包 24 声音识别特征参数编码 u 在音频编码的基础上,支持识别特征参数编码,避免编码失真对语音/声纹识别的影响 u 识别特征参数采用MFCC方案 u 识别特征参数编码支持两种模式 Ø 直接编码模式:无需计算重建信号,直接编码原始信号特征矢量,计算复杂度低, 码率4.8kbps Ø 预测编码模式:原始信号和重建信号分别提取特征,编码特征残差矢量,计算复 杂度高,码率3.2kbps 提取MFCC 矢量量化 编解码 25 支持监控专用信息 u 绝对时间信息通过专门语法与视音频压缩数据一起传输和存储,便于检索查询、视音 频同步和多路视频同步,还可以避免在图像上叠加OSD破坏图像原始内容; u 特殊监控事件类型及参数通过专门语法与视音频压缩数据一起传输和存储,便于检索 查询,对于大规模监控网络和数据库更为重要; 徘徊 26 支持监控数据加密和认证 u 利用安全参数集定义加密和认证的方法及保护范围,可以实现不同级别保护; u 利用NAL单元头中特定标志位标记加密和认证是否生效; u 以统一的语法格式支持多种加密和认证算法,具备灵活的可扩展性; 27 视频档次和级别的划分 u SVAC视频划分为简单、主要、高级3个档次(profile) Ø 简单档次支持帧模式编码、4:2:0数据采样格式、8-bit数据精度、帧内预测和前 向预测(I/P-pic)、VLC编码、监控专用信息等,满足监控视频编解码的基础应 用 Ø 主要档次增加支持场模式编码、4:0:0数据采样格式、9/10-bit数据精度、双向预 测(B-pic)、CABAC编码、ROI、加密和认证等,满足典型监控应用的视频编 解码需求 Ø 高级档次进一步增加支持4:2:2数据采样格式、SVC等, 功能更强大 u SVAC视频主要根据图像分辨率、数据格式和最大编码比特率划分为8个级别(level) 28 音频档次和级别的划分 u SVAC音频划分为简单、主要、高级3个档次(profile) Ø 简单档次支持ACELP和BWE编码,可满足一般监控场景对语音信号的编码需求; Ø 主要档次增加支持识别特征参数的直接编码,实现复杂度有所增加; Ø 高级档次进一步增加支持TVC编码和识别特征参数的预测编码,实现复杂度高,但 编码效率更高; u SVAC音频主要根据采样频率划分为3个级别(level) 29 欢迎指正 谢谢! 30
还剩29页未读

继续阅读

下载pdf到电脑,查找使用更方便

pdf的实际排版效果,会与网站的显示效果略有不同!!

需要 3 金币 [ 分享pdf获得金币 ] 1 人已下载

下载pdf

pdf贡献者

gexinke

贡献于2014-09-05

下载需要 3 金币 [金币充值 ]
亲,您也可以通过 分享原创pdf 来获得金币奖励!
下载pdf