浅压缩、深压缩、双引擎、计算机屏幕编码何去何从？

芦伟

专业视听领域尤其显示控制和坐席控制领域，最近几年最激动人心的技术，莫过于分布式了。

分布式从推出之日就备受关注：担心稳定性的，质疑同步性能的，怀疑画面质量的……诚然，我们在此前见多了带着马赛克的模糊不清的监控画面，遇到过电脑上网刷个网页几秒钟不出来的事情。这么不靠谱的网络上能担当起专业音视频所需要的高画质、高度同步和低延时？

但是分布式音视频带给人们的体验确实是革命性的，因此吸引了众多的行业精英倾其所能的投入研发。路虽远行则将至，事虽难做则必成。至今，无论过去对分布式持何种看法的主流视听领域的公司都在投入研发，并且提出了各自的解决方案。因每个公司看问题的角度，解决问题的出发点不同，提出了不同的解决方案，浅压缩、深压缩、双引擎、计算机屏幕编码……眼花缭乱。

这些分布式方案都对音视频进行IP化，但IP化必然会对视频压缩，毕竟视频的带宽比网络的带宽大太多了。压缩就面临画质和码率问题。分布式产品最基本的是解决显示问题，如果图像不好，再丰富的功能也是舍本逐末；如果码率过大，IP化不“彻底”，不能获得IP化的红利。

因此可以说，图像压缩和还原技术好坏，是评判一家公司技术水平的关键，也是评判一款产品优劣的核心要素。

那么何谓浅压缩、深压缩、双引擎、计算机屏幕编码？各自有什么优劣？这应该是系统建设方、使用方、设计方最关心的问题了。

首先我们以一个表格来列举下各种方式的对比，然后再逐一尽量详细客观的列出其优缺点，以便读者在设计和建设音视频系统时参考。

计算机屏幕编码：只用低码率、高压缩比编码方式（一般H.264/265），实现达到计算机屏幕级别（表现为颜色突然跳变，如黑底红字，黑底蓝字，红底黑字，红底蓝字等）画质要求的编码技术。高通、微软、华为都具备这方面的发明专利，国内分布式领域也有公司具有这方面的发明专利技术。系统不论大小均可胜任，缺点是成本较高。

优点之一：画质好，即便严苛的计算机测试画面，也和原图几乎没有差异（如上图）；

优点之二：是带宽低。其采用的编码方式还是HEVC（H.265）或者H.264，因此码率1路1080P@60一般就在10-20Mbps水平，对一般的有线网络来说非常轻松，甚至可以用现有的计算机网络（甚至因特网）承载而不影响业务网络；

优点之三：和安防、视频图像网、AI等无缝衔接（因为都是H.264/265），分布式的优势体现得更大（如无需任何解码器直接取安防平台流上显示墙，直接取流进行人、车以及人脸识别等）。

缺点：技术难度大，用以实现的芯片组价格昂贵，往往还需要配合FPGA或者DSP之類，设备成本高，价格往往比较高。

浅度压缩：视听行业中一类高码率视频压缩算法的总称，这类算法因压缩程度相对较低，算法复杂度也较低，故称为浅度压缩。如MJPG，JPEG2000，VC-2等。器件要求不高，因而成本比较低。但因为码率高，所以较多用于本地会议级的小规模场景应用。

优点之一：相对降采样为4：2：0后的深度压缩画质好，尤其计算机画面，基本能做到视觉无损；

优点之二：一般来说浅度压缩用帧内编码，编码延时比较小；但是因为码率大，往往消除网络抖动的时间余量都留得比较大；综合后延时有的产品和深压缩相当，有的略优；

优点之三：器件要求不高，成本低，容易实现。

缺点之一：码率太大，一般1路1080P@60就达到300-900Mbps，1路4KP@60最大可能达到4000Mbps，远超1路千兆网的承载水平，和5G等结合就更没可能了；

缺点之二：存储需求的存储空间太大，几乎不可用。按平均码率500Mbps算，也是H.264/265码率的20-50倍；

缺点之三：编码方式和安防平台几乎都不兼容，分布式的红利发挥不出来，还需要大量的转码器、编解码器和安防平台对接。

深度压缩：视听行业中一类低码率视频压缩算法的总称，与浅度压缩相反，这类算法因压缩程度相对较高，故称为深度压缩。行业内一般特指用安防H.264/265编码芯片的，降采样为4：2：0后进行编码的方式。因为画质比较低，所以一般应用于低成本，要求不高的场合。

优点之一：带宽低。其采用的编码方式是HEVC（H.265）或者H.264，因此1路1080P@60码率一般就在10-20Mbps水平，对一般的有线网络来说非常轻松，甚至可以用现有的计算机网络承载而不影响业务；

优点之二：和安防、视频图像网、AI等无缝衔接（因为都是 H.264/265），分布式的优势体现得更大（如无需任何解码器直接取安防平台流上显示墙，直接取流进行人、车以及人脸识别等）；

优点之三：成本低，容易实现。因为采用安防芯片，芯片成本低，而且一般有较为成熟的方案，进行功能性研发即可。

缺点：画质较差。一般视频画面，电脑画面没问题，但是有强烈反差的画面，如CAD图、轨道交通图、雷达图、电力运行图，甚至部分情况下word，excel的效果都无法接受（如当excel表格选中一列时就模糊了，特别是当文字是红色时）。

双引擎（双码流）：一个设备里边同时放置高码率编码芯片和低码率编码芯片，严格来说它并不是一种编码方式，但它是一种解决码率和画质的方法：高码率芯片用于解决本地显示清晰度问题，低码率编解码芯片（一般是H.264/265）为了解决远距离传输和对接安防平台的问题。实现较为容易，但网络较为复杂，同时只解决了本地画质问题，异地画质和存储画质问题还是未能解决。

优点之一：能兼顾本地显示画质和远距离传输的低码率要求；

优点之二：低码率引擎其实一般就是安防编解码芯片，所以也能和安防、视频图像网等对接；

优点之三：成本虽然比浅压缩和深压缩略高，但是浅压缩芯片和安防芯片（深压缩）都便宜，所以即便都放置进去，成本也低，而且容易实现。

缺点之一：远距离传输和存储的画质始终还是安防级的画质，是难以让人满意的。高码率和低码率同时编码1路图像，始终只是权宜之计，并没有从根本上解决压缩率和画质的问题；

缺点之二：浅压缩的码率还是很高，即便本地应用，大规模的应用对核心交换机的压力非常大，接入交换机选型也非常苛刻（系统必须满足极限要求，即每个端口900Mbps，48路的接入交换机，则上行44G，10个10G口都不够，但是往往接入交换机达不到48个千兆线速+4个万兆线速的包交换速度）；

缺点之三：系统互相影响大，系统稳定性，特别是大规模项目的稳定性，尚需要时间检验。

结语

一方面，是网络技术的飞速发展，虽然主流还是千兆网络，但是万兆网络也不再昂贵，且全部的千兆网络迭代到万兆尚需时日；另一方面是视频清晰度往更清（4KP30，4KP60，8KP30均已经较为常见）、色彩更丰富（从24位色往30、36位升级，内容增加50%）方向升级的速度更快。正在建设中，且可预见的近5-10年内大放异彩的5G，虽然下载速度达到500Mbps甚至更高，但是普遍上行速度为50+Mbps，即便网络良好的地方上行速度也就在200Mbps，是无法承载哪怕1路1080P@60的浅压缩视频流的，更别说1路4KP60了。所以现阶段看来，分布式在未来5-10年内要充分5G的红利，依托5G生态建立更多精彩的应用，甚至能否跳出显示控制的狭窄应用，无缝融合到指挥、业务流程，实现更大的价值，低码率和画质始终是绕不过去的槛。

何去何从，我们拭目以待！