SVAC讲述_2011

SVAC标准介绍 国家标准编号GB T25724 2010 2011 03 目录 SVAC标准基本情况介绍 SVAC标准制订的必要性和主要思路 SVAC标准的主要技术特点 2 VimicroConfidential SVAC标准的发展趋势 SVAC标准基本信息 标准名称中文 安全防范监控数字视音频编解码技术要求 英文 TechnicalSpecificationofSurveillanceVideoandAudioCoding 简称SVAC 国家标准编号 GB T25724 2010标准归口单位全国安全防范报警系统标准化技术委员会 SAC TC100 标准工作组名称安全防范监控数字视音频编解码标准联合工作组标准工作组组长单位公安部第一研究所 北京中星微电子有限公司标准工作组成员包括产业 科研院所 大学等四十多家单位 涵盖产学研用各环节标准工作组工作范围符合监控需求的SVAC标准及相关配套标准制修订和宣贯 推动产业化实现 3 VimicroConfidential SVAC工作组成员单位 4 VimicroConfidential SVAC标准制定大事记 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 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 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 2008年7月 SVAC标准编制工作组正式成立 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 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 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 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 2009年12月 SAC TC100向公安部提交SVAC报批稿 2010年2月 公安部向国家标准化管理委员会提交SVAC报批稿 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 2010年12月 国家标准化管理委员会发布SVAC标准批准公告 5 VimicroConfidential SVAC标准制订的必要性 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对全天候 各种复杂拍摄环境下的现场还原性不佳在压缩编码效率和声音 图像质量之间的平衡不理想没有考虑对智能分析和机器识别的支持缺少对监控专用信息 如绝对时间 智能分析结果等 的支持对视音频内容的真实性 完整性和安全性保护不足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 6 VimicroConfidential SVAC标准制订的主要思路 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 7 VimicroConfidential SVAC标准主要技术特点 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支持监控专用信息 绝对时间 智能分析结果 报警信息 便于视音频内容的有效管理和综合利用支持加密和认证 保证监控数据的保密性 真实性和完整性 8 VimicroConfidential 支持高精度视频数据 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 9 VimicroConfidential 支持先进编码工具 在获得更好图像质量的同时获得较高编码效率采用CABAC获取更高编码效率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 采用Intra4x4以更好地保持图像细节在采用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 10 VimicroConfidential 感兴趣区域 ROI 变质量编码 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 ROI 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 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 11 VimicroConfidential ROI应用方式 预设固定区域 客户端设置 动态设定区域 根据智能分析结果设置 12 VimicroConfidential ROI图像质量控制示例 13 全图统一编码 码率120kbps 人脸区域ROI图像质量增强 码率120kbps VimicroConfidential 可伸缩视频编码 SVC 可伸缩视频编码 ScalableVideoCoding 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SVC主要包括 空间SVC SpatialSVC 时间SVC TemporalSVC 质量SVC QualitySVC 14 VimicroConfidential 空间SVC 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空间SVC比简单的双码流具有更低的总体码率 15 VimicroConfidential SVC应用示例 更好的网络适应性 16 SVC基本层码流 SVC基本层码流 SVC基本层 增强层码流 SVC基本层 增强层码流 VimicroConfidential SVC应用示例 更好的存储适应性 1 17 发生异常事件 行人横穿马路 VimicroConfidential SVC应用示例 更好的存储适应性 2 18 发生异常事件 行人横穿马路 VimicroConfidential ACELP和TAC切换的双核音频编码 低频信号采用ACELP和TAC双核编码ACELP适合语音信号编码TAC适合环境或背景声音编码高频信号采用BWE编码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 19 数据打包 高频 BWE TAC 语音 背景 高频参数 低频参数 低频 ACELP VimicroConfidential 声音识别特征参数编码 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 声纹识别的影响识别特征参数采用MFCC方案识别特征参数编码支持两种模式直接编码模式 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 20 提取MFCC 矢量量化 编码 解码 原始信号 重建信号 VimicroConfidential 支持监控专用信息 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 根据需要可在显示时叠加时间OSD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 21 徘徊 视频编码数据 视频编码数据 监控专用信息 VimicroConfidential 支持监控数据加密和认证 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利用NAL单元头中特定标志位标记加密和认证是否生效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 22 VimicroConfidential 视频档次和级别的划分 SVAC视频划分为简单 主要 高级3个档次 profile 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 23 VimicroConfidential 音频档次和级别的划分 SVAC音频划分为简单 主要 高级3个档次 profile 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SVAC音频主要根据采样频率划分为3个级别 level 24 VimicroConfidential SVAC标准的发展趋势 1 从推荐标准到强制标准 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 一 有关国家安全的技术要求 二 保护人身健康和安全的要求 三 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 25 VimicroConfidential SVAC标准的发展趋势 2 从安防标准到物联网标准在物联网技术体系中 视频的感知 传输 计算 检索技术难度最大 需要首先攻克 传感网只是物联网的一部分 传感网解决了信息收集的问题 物联网的关键功用和价值所在是 智能 人类对外界的信息感知70 以上来自视频 视频是物联网的核心 SVAC标准意义重大 是行业内针对物联网视频技术的第一个国家标准 是物联网的基础标准之一 26 VimicroConfidential SVAC标准的发展趋势 3 从国内标准到国际标准目前国际还是国内 都没有一个统一的针