第1天

本文详细介绍了视频编码的基本概念,包括码流配置、图像分辨率(如QCIF、CIF、D1等)、视频与音频编码方式、帧率与码率类型。同时解释了DCIF分辨率的由来及其在解决CIF与D1之间需求的平衡作用。文中还对比了D1的不同标准(如480i、480P、1080i、720p、1080p)及其在电视与监控领域的应用。最后,讨论了视频编码分辨率对监控系统的影响,包括数据量、回放清晰度以及成本考量。

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配置码流:主码流/子码流

I帧间隔(6~200)

帧率:25

码率类型:VBR(Variable Bit Rate)可变比特率

视频流码率:

音频编码格式:MPEGI-LAYERII

视频编码格式:MPEG4

分辨率:4CIF

制式:PAL

码流封装格式:PS

 

什么是CIF?什么是4CIF?什么是QCIF?什么是D1?

·    QCIF全称Quarter common intermediate format。QCIF是常用的标准化图像格式。在H.323协议簇中,规定了视频采集设备的标准采集分辨率。QCIF = 176×144像素。

·    CIF是常用的标准化图像格式(Common Intermediate Format)。在H.323协议簇中,规定了视频采集设备的标准采集分辨率。CIF = 352×288像素

CIF格式具有如下特性:
(1) 电视图像的空间分辨率为家用录像系统(Video Home System,VHS)的分辨率,即352×288。
(2) 使用非隔行扫描(non-interlaced scan)。
(3) 使用NTSC帧速率,电视图像的最大帧速率为30 000/1001≈29.97幅/秒。
(4) 使用1/2的PAL水平分辨率,即288线。
(5) 对亮度和两个色差信号(Y、Cb和Cr)分量分别进行编码,它们的取值范围同ITU-R BT.601。即黑色=16,白色=235,色差的最大值等于240,最小值等于16。
下面为5种CIF 图像格式的参数说明。参数次序为“图象格式 亮度取样的象素个数(dx) 亮度取样的行数 (dy) 色度取样的象素个数(dx/2) 色度取样的行数(dy/2)”。

o   sub-QCIF 128×96 64 48

o   QCIF        176×144 88 72

o   CIF           352×288 176 144

o   4CIF         704×576 352 288(即我们经常说的D1)

o   16CIF       1408×1152 704 576

目前监控行业中主要使用Qcif(176×144)、CIF(352×288)、HALF D1(704×288)、D1
(704×576)等几种分辨率,CIF录像分辨率是主流分辨率,绝大部分产品都采用CIF分辨率。目前市场接受CIF分辨率,主要理由有四点:1、目前数码监控要求视频码流不能太高;2、视频传输带宽也有限制;3、使用HALF D1、D1分辨率可以提高清晰度,满足高质量的要求,但是以高码流为代价的。在现阶段,出现了众多D1的产品,但市场份额非常小;4、采用CIF分辨率,信噪比在32db以上,一般用户是可以接受的,但不是理想的视频图像质量。目前业内人士正在尝试用HALF D1来寻求CIF、D1之间的平衡。但随着单块硬盘的容量达到750GB甚至1000GB,而国内的大部分DVR已经可以做到连接8块1000GB的硬盘,故D1逐渐会变成时常的主流。

·    DCIF分辨率是什么?

经过研究发现一种更为有效的监控视频编码分辨率(DCIF),其像素为528×384。DCIF分辨率的是视频图像来历是将奇、偶两个HALF D1,经反隔行变换,组成一个D1(720*576),D1作边界处理,变成4CIF(704×576),4CIF经水平3/4缩小、垂直2/3缩小,转换成528×384.528×384的像素数正好是CIF像素数的两倍,为了与常说的2CIF(704*288)区分,我们称之为DOUBLE CIF,简称DCIF。显然,DCIF在水平和垂直两个方向上,比Half D1更加均衡。
为什么选用DCIF分辨率?
数字化监控行业对数字监控产品提出两项要求:首先要求数据量低,保证系统能够长时间录像和稳定实时的网络传输;其次要求回放图像清晰度高,满足对细节的要求。而DCIF分辨率在目前的软硬件平台上,能很好的满足以上两项要求。
Half D1分辨率已被部分产品采用,用来解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点。但由于他相对于CIF只是水平分辨率的提升,图像质量提高不是特别明显,但码流增加很大。
经过对大量视频信号进行测试,基于目前的视频压缩算法,DCIF分辨率比Half D1能更好解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点,用来解决CIF和4CIF,特别是在512Kbps码率之间,能获得稳定的高质量图像,满足用户对较高图像质量的要求,为视频编码提供更好的选择。
CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点分辨率,静态回放分辨率理论上最高可达360TVline的图像质量,超过模拟监控中标准VHS磁带录像机280TVline的图像水平,达到公安部安防行业视频标准二级和三级项目的清晰度要求,满足绝大部分视频监控的要求。

   什么是D1?

做闭路电视监控系统这一行久了,大家都以为D1是硬盘录像机显示、录像、回放的分辨率,实际上不是的,D1是数字电视系统显示格式的标准,共分为以下5种规格:

·    D1:480i格式(525i):720×480(水平480线,隔行扫描),和NTSC模拟电视清晰度相同,行频为15.25kHz,相当于我们所说的4CIF(720×576)

·    D2:480P格式(525p):720×480(水平480线,逐行扫描),较D1隔行扫描要清晰不少,和逐行扫描DVD规格相同,行频为31.5kHz

·    D3:1080i格式(1125i):1920×1080(水平1080线,隔行扫描),高清放松采用最多的一种分辨率,分辨率为1920×1080i/60Hz,行频为33.75kHz

·    D4:720p格式(750p):1280×720(水平720线,逐行扫描),虽然分辨率较D3要低,但是因为逐行扫描,市面上更多人感觉相对于1080I(实际逐次540线)视觉效果更加清晰。不过个人感觉来说,在最大分辨率达到1920×1080的情况下,D3要比D4感觉更加清晰,尤其是文字表现力上,分辨率为1280×720p/60Hz,行频为45kHz

·    D5:1080p格式(1125p):1920×1080(水平1080线,逐行扫描),目前民用高清视频的最高标准,分辨率为1920×1080P/60Hz,行频为67.5KHZ。

其中D1 和D2标准是我们一般模拟电视的最高标准,并不能称的上高清晰,D3的1080i标准是高清晰电视的基本标准,它可以兼容720p格式,而D5的1080P只是专业上的标准,并不是民用级别的,上面所给出的60HZ只是理想状态下的场频,而它的行频为67.5KHZ,目前还没有如此高行频的电视问世,实际在专业领域里1080P的场频只有24HZ,25HZ和30HZ。
需要指出的一点是,D端子是日本独有的特殊接口,国内电视几乎没有带这种接口的,最多的是色差接口,而色差接口最多支持到D4,理论上肯定没有HDMI(纯数字信号,支持到1080P)的最高清晰度高,但在1920:1080以下分辨率的电视机上,一般也没有很大差别。

国内主流的硬盘录像机(DVR,Digital Video Recording)采用什么分辨率?怎样计算硬盘容量?

国内主流的硬盘录像机采用两种分辨率:CIF和4CIF(D1),分为两种型号。
硬盘录像机常见的路数有1路、2路、4路、8路、9路、12路和16路。最大可以连接8块2000GB的硬盘,总容量可高达1.6TV(可续目前市面上最大的硬盘只有1000GB),如果采用CIF分辨率,通常计算硬盘录像机的录像的硬盘容量为180MB~250MB/小时,通常情况下取值200MB/小时;如果是D1的分辨率每小时录像需要的硬盘容量为720MB~1000MB/小时,通常情况下为了减少硬盘的容量可以按照500MB/小时计算,帧率智能设置比25fps少一些,码流也要少一些!相信大家可以计算出一台装满8块500GB的16路硬盘录像机可以录像多长时间了吧?

PAL制式和NTSC的分辨率
有所不同,PAL制式使用的是720*576,而NTSC制式使用的是720*480,在分辨率上PAL稍稍占有优势。而PAL制式的画面 解析度720*576,约40万象素,也决定了PAL制式的数码摄像机的CCD大小应该为40万的倍数或者半倍数,比如2倍或者1.5倍,所以PAL制式数码摄像机都是80万,或者107万(接近100万,40万的2.5倍)、155万(接近160万,40万的4倍)。而NTSC制式的画面解析度为720*480,约34万象素,所以NTSC制式的数码摄像机一般为68万象素等等。
 
 
PS流
IP数据报有首部和数据两局部构成的,首部的前一局部是安宁长度20字节,是所有IP数据报定然具有的。首部包括:总长度、标识、MF、DF、片偏移。

数字信号切实递交的是数据流,等闲数据流包括以下三种:

ES流:也叫大约码流,包括视频、音频或数据的继续码流。
PES流:也叫打包的大约码流,是将大约的码流ES流依据必需分生长度不等的数据包,并加上包头就构成了打包的jae连接器大约码流PES流。

TS流:也叫传输流,是由安宁长度为188字节sh-ra.org的包构成,含有自力更生时基的一个或多个节目,实用于误码较多的环境。

TS流(TransportStream)即在MPEG-2系统中,由视频,音频的ES流和帮助数据复接生成的用于切实传输的规范消息流称为MPEG-2递交流。消息复合/离别的过程称为系统复接/分接,据传输媒体的功德不同,MPEG-2中定义了两种复合消息流33.mysingle.org:递交流(TS)和节目流(PS:ProgramStream)

TS流与PS流的差异在于TS流的包构造是安宁长度的,而PS流的包构造是可变长度。 PS包与TS包在构造上的这种差异,导致了它们对传输误码具有不同的防御力气,因而利用的环境也有所不同。TS码流由于批准了安宁长度的包构造,当传输误码摧毁了某一TS包的同步消息时,接收机可在安宁的位置检测它后面包中的同步消息,从而还原同步,避免了消息失落。而PS包由于长度是改变的,一旦某一PS包的同步消息失落,接收机无法确定下一包的同步位置,就会构成失步,导致严重的消息失落。因而,在信道环境较为卑劣,传输误码较高时,等闲批准TS码流;而在信道环境较好,传输误码较低时,等闲批准PS码流由于TS码流具有较强的防御传输误码的力气,因而现在在传输媒体中举行传输的MPEG-2码流大约上都批准了TS码流的包

格。即便为打听决足够宏伟的混杂问题才提出,并且确乎获得了定然程度上的获胜。

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