視頻監(jiān)控知識(shí).doc

視頻監(jiān)控知識(shí)作者：dkcndk來(lái)源：博客園發(fā)布時(shí)間：2011-04-08 18:01閱讀：760 次原文鏈接 收藏 CIF分辨率CIF分辨率CIFcommon intermediate formatDCIFdouble intermediate formatQCIFquarter common intermediate format圖象格式亮度取樣的象素個(gè)數(shù)(dx)亮度取樣的行數(shù) (dy)色度取樣的象素個(gè)數(shù)(dx/2)色度取樣的行數(shù)(dy/2)sub-QCIF128966448QCIF1761448872CIF3522881761444CIF (D1)70457635228816CIF14081152704576分辨率數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品中一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，它在很大程度上決定了產(chǎn)品的性能（清晰度、存儲(chǔ)量、帶寬）和價(jià)格。能夠在不增加成本和數(shù)據(jù)容量的情況下，提高錄像的回放圖像畫(huà)質(zhì)，這樣的分辨率是我們所需要的。目前監(jiān)控行業(yè)中主要使用QCIF（176*144）、CIF（352*288）、HALF D1（704*288）、D1（704*576）等幾種分辨率，CIF錄像分辨率是主流分辨率，絕大部分產(chǎn)品都采用CIF分辨率。目前市場(chǎng)接受CIF分辨率，主要理由有四點(diǎn)： 1、目前數(shù)碼監(jiān)控要求視頻碼流不能太高； 2、視頻傳輸帶寬也有限制； 3、使用HALF D1、D1分辨率可以提高清晰度，滿足高質(zhì)量的要求，但是以高碼流為代價(jià)的。 在現(xiàn)階段，出現(xiàn)了眾多D1的產(chǎn)品，但市場(chǎng)份額非常??； 4、采用CIF分辨率，信噪比在32db以上，一般用戶是可以接受的，但不是理想的視頻圖像質(zhì)量。 目前業(yè)內(nèi)人士正在嘗試用HALF D1來(lái)尋求CIF、D1之間的平衡。什么是QCIF？ CIF？2CIF？4CIF？DCIF？lQCIF全稱Quarter common intermediate format。QCIF是常用的標(biāo)準(zhǔn)化圖像格式。在H.323協(xié)議簇中，規(guī)定了視頻采集設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)采集分辨率。QCIF = 176144像素。lCIF是常用的標(biāo)準(zhǔn)化圖像格式（Common Intermediate Format）。在H.323協(xié)議簇中，規(guī)定了視頻采集設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)采集分辨率。CIF = 352288像素。CIF格式具有如下特性：(1) 電視圖像的空間分辨率為家用錄像系統(tǒng)(Video Home System，VHS)的分辨率，即352288。(2) 使用非隔行掃描(non-interlaced scan)。(3) 使用NTSC幀速率，電視圖像的最大幀速率為30 000/100129.97幅/秒。(4) 使用1/2的PAL水平分辨率，即288線。(5) 對(duì)亮度和兩個(gè)色差信號(hào)(Y、Cb和Cr)分量分別進(jìn)行編碼，它們的取值范圍同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。lDCIF分辨率是什么？經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)一種更為有效的監(jiān)控視頻編碼分辨率（DCIF），其像素為528*384。DCIF分辨率的是視頻圖像來(lái)歷是將奇、偶兩個(gè)HALF D1，經(jīng)反隔行變換，組成一個(gè)D1（720*576），D1作邊界處理，變成4CIF（704*576），4CIF經(jīng)水平3/4縮小、垂直2/3縮小，轉(zhuǎn)換成528*384。528*384的像素?cái)?shù)正好是CIF像素?cái)?shù)的兩倍，為了與常說(shuō)的2CIF（704*288）區(qū)分，我們稱之為DOUBLE CIF，簡(jiǎn)稱DCIF。顯然，DCIF在水平和垂直兩個(gè)方向上，比Half D1更加均衡。l為什么選用DCIF分辨率？數(shù)字化監(jiān)控行業(yè)對(duì)數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品提出兩項(xiàng)要求：首先要求數(shù)據(jù)量低，保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間錄像和穩(wěn)定實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)傳輸；其次要求回放圖像清晰度高，滿足對(duì)細(xì)節(jié)的要求。而DCIF分辨率在目前的軟硬件平臺(tái)上，能很好的滿足以上兩項(xiàng)要求。Half D1分辨率已被部分產(chǎn)品采用，用來(lái)解決CIF清晰度不夠高和D1存儲(chǔ)量高、價(jià)格高昂的缺點(diǎn)。但由于他相對(duì)于CIF只是水平分辨率的提升，圖像質(zhì)量提高不是特別明顯，但碼流增加很大。經(jīng)過(guò)對(duì)大量視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，基于目前的視頻壓縮算法，DCIF分辨率比Half D1能更好解決CIF清晰度不夠高和D1存儲(chǔ)量高、價(jià)格高昂的缺點(diǎn)，用來(lái)解決CIF和4CIF，特別是在512Kbps碼率之間，能獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量圖像，滿足用戶對(duì)較高圖像質(zhì)量的要求，為視頻編碼提供更好的選擇。CIF清晰度不夠高和D1存儲(chǔ)量高、價(jià)格高昂的缺點(diǎn)分辨率，靜態(tài)回放分辨率理論上最高可達(dá)360TVline的圖像質(zhì)量，超過(guò)模擬監(jiān)控中標(biāo)準(zhǔn)VHS 磁帶錄像機(jī)280TVline的圖像水平，達(dá)到公安部安防行業(yè)視頻標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)和三級(jí)項(xiàng)目的清晰度要求，滿足絕大部分視頻監(jiān)控的要求。=一般ADSL 2M 指的是 上行512Kbps，下行（下載的帶寬）2Mbit每秒（2Mbps）=所謂視頻傳輸就是將圖片一張張傳到屏幕，由于傳輸速度很快，所以可以讓大家看到連續(xù)動(dòng)態(tài)的畫(huà)面，就像放電影一樣。一般當(dāng)畫(huà)面的傳輸數(shù)量達(dá)到每秒24幀時(shí)，畫(huà)面就有了連續(xù)性。在進(jìn)行這種圖片的傳輸時(shí)，必須將圖片進(jìn)行壓縮，一般壓縮方式有如H.261、JPEG、MPEG等，否則傳輸所需的帶寬會(huì)變得很大。大家用RealPlayer不知是否留意，當(dāng)播放電影的時(shí)候，在播放器的下方會(huì)有一個(gè)傳輸速度250kbps、400kbps、1000kbps畫(huà)面的質(zhì)量越高，這個(gè)速度也就越大。而攝像頭進(jìn)行視頻傳輸也是這個(gè)原理，如果將攝像頭的分辨率調(diào)到640*480，捕捉到的圖片每張大小約為50kb左右，每秒30幀，那么攝像頭傳輸視頻所需的速度為50*30kb/s1500kbps 1.5Mbps。而在實(shí)際生活中，人們一般用于網(wǎng)絡(luò)視頻聊天時(shí)的分辨率為320*240甚至更低，傳輸?shù)膸瑪?shù)為每秒24幀。換言之，此時(shí)視頻傳輸速率將不到300kbps，人們就可以進(jìn)行較為流暢的視頻傳輸聊天。如果采用更高的壓縮視頻方式，如MPEG-1等等，可以將傳輸速率降低到200kbps不到。這個(gè)就是一般視頻聊天時(shí)，攝像頭所需的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。 寬帶網(wǎng)絡(luò)： 視頻壓縮上已經(jīng)可以滿足應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，但視頻聊天的實(shí)現(xiàn)，還需要互聯(lián)網(wǎng)條件的認(rèn)可。一般來(lái)說(shuō)，在國(guó)內(nèi)我們可以通過(guò)以下幾種方式上網(wǎng)： 可以看出，除了56K Modem，ISDN以外，一般的寬帶網(wǎng)絡(luò)都可以滿足用戶進(jìn)行視頻傳輸?shù)男枨?。而根?jù)不同上網(wǎng)方式給用戶提供的帶寬，還可以自己調(diào)節(jié)攝像頭傳輸畫(huà)面的質(zhì)量，如分辨率、真彩色級(jí)別、畫(huà)面捕捉傳輸速度等等。比如，當(dāng)帶寬達(dá)到2Mbps時(shí)，我們就可以采用分辨率為640*480，每秒30幀來(lái)進(jìn)行視頻聊天，這時(shí)不論是畫(huà)面的質(zhì)量還是流暢性都是相當(dāng)高的，如同兩個(gè)人面對(duì)面交流一樣。=在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)存儲(chǔ)空間容量的大小需求是與畫(huà)面質(zhì)量的高低、及視頻線路等都有很大關(guān)系。下面對(duì)視頻存儲(chǔ)空間大小與傳輸帶寬的之間的計(jì)算方法做以介紹。比特率是指每秒傳送的比特(bit)數(shù)。單位為 bps(Bit Per Second)，比特率越高，傳送的數(shù)據(jù)越大。比特率表示經(jīng)過(guò)編碼（壓縮）后的音、視頻數(shù)據(jù)每秒鐘需要用多少個(gè)比特來(lái)表示，而比特就是二進(jìn)制里面最小的單位，要么是0，要么是1。比特率與音、視頻壓縮的關(guān)系，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是比特率越高，音、視頻的質(zhì)量就越好，但編碼后的文件就越大；如果比特率越少則情況剛好相反。碼流（Data Rate）是指視頻文件在單位時(shí)間內(nèi)使用的數(shù)據(jù)流量，也叫碼率，是視頻編碼中畫(huà)面質(zhì)量控制中最重要的部分。同樣分辨率下，視頻文件的碼流越大，壓縮比就越小，畫(huà)面質(zhì)量就越高。 上行帶寬就是本地上傳信息到網(wǎng)絡(luò)上的帶寬。上行速率是指用戶電腦向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速率，比如用FTP上傳文件到網(wǎng)上去，影響上傳速度的就是“上行速率”。下行帶寬就是從網(wǎng)絡(luò)上下載信息的帶寬。下行速率是指用戶電腦從網(wǎng)絡(luò)下載信息時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速率，比如從FTP服務(wù)器上文件下載到用戶電腦，影響下傳速度的就是“下行速率”。不同的格式的比特率和碼流的大小定義表：格式類型CIFD1720P1080P比特率大小512Kbps1.5Mbps2Mbps4Mbps碼流大小64kB/s192kB/s256kB/s512kB/s傳輸帶寬計(jì)算： 比特率大小 攝像機(jī)的路數(shù) = 網(wǎng)絡(luò)帶寬至少大??； 注：監(jiān)控點(diǎn)的帶寬是要求上行的最小限度帶寬（監(jiān)控點(diǎn)將視頻信息上傳到監(jiān)控中心）；監(jiān)控中心的帶寬是要求下行的最小限度帶寬（將監(jiān)控點(diǎn)的視頻信息下載到監(jiān)控中心）；例：電信2Mbps的ADSL寬帶，理論上其上行帶寬是512kbps = 64kB/s ，其下行帶寬是2Mbps = 256kB/s例：監(jiān)控分布在5個(gè)不同的地方，各地方的攝像機(jī)的路數(shù)：n = 10（20路）1個(gè)監(jiān)控中心，遠(yuǎn)程監(jiān)看及存儲(chǔ)視頻信息，存儲(chǔ)時(shí)間為30天。不同視頻格式的帶寬及存儲(chǔ)空間大小計(jì)算如下：地方監(jiān)控點(diǎn)：CIF視頻格式每路攝像頭的比特率為512Kbps，即每路攝像頭所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為512Kbps，10路攝像機(jī)所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為：512Kbps（視頻格式的比特率）10（攝像機(jī)的路數(shù)） 5120Kbps = 5Mbps（上行帶寬）即：采用CIF視頻格式各地方監(jiān)控所需的網(wǎng)絡(luò)上行帶寬至少為5Mbps；D1視頻格式每路攝像頭的比特率為1.5Mbps，即每路攝像頭所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為1.5Mbps，10路攝像機(jī)所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為：1.5Mbps（視頻格式的比特率）10（攝像機(jī)的路數(shù)）= 15Mbps（上行帶寬）即：采用D1視頻格式各地方監(jiān)控所需的網(wǎng)絡(luò)上行帶寬至少為15Mbps；720P（100萬(wàn)像素）的視頻格式每路攝像頭的比特率為2Mbps，即每路攝像頭所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為2Mbps，10路攝像機(jī)所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為：2Mbps（視頻格式的比特率）10（攝像機(jī)的路數(shù)）= 20Mbps（上行帶寬）即：采用720P的視頻格式各地方監(jiān)控所需的網(wǎng)絡(luò)上行帶寬至少為20Mbps；1080P（200萬(wàn)像素）的視頻格式每路攝像頭的比特率為4Mbps，即每路攝像頭所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為4Mbps，10路攝像機(jī)所需的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為：4Mbps（視頻格式的比特率）10（攝像機(jī)的路數(shù)）= 40Mbps（上行帶寬）即：采用1080P的視頻格式各地方監(jiān)控所需的網(wǎng)絡(luò)上行帶寬至少為40Mbps；監(jiān)控中心：CIF視頻格式的所需帶寬：512Kbps（視頻格式的比特率）50（監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)的總路數(shù)之和）=25600Kbps = 25Mbps（下行帶寬）即：采用CIF視頻格式監(jiān)控中心所需的網(wǎng)絡(luò)下行帶寬至少25MbpsD1視頻格式的所需帶寬：1.5Mbps（視頻格式的比特率）50（監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)的總路數(shù)之和）= 75Mbps（下行帶寬）即：采用D1視頻格式監(jiān)控中心所需的網(wǎng)絡(luò)下行帶寬至少75Mbps720P（100萬(wàn)像素）的視頻格式的所需帶寬：2Mbps（視頻格式的比特率）50（監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)的總路數(shù)之和） = 100Mbps（下行帶寬）即：采用720P的視頻格式監(jiān)控中心所需的網(wǎng)絡(luò)下行帶寬至少100Mbps1080P（200萬(wàn)像素）的視頻格式的所需帶寬：4Mbps（視頻格式的比特率）50（監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)的總路數(shù)之和） = 200Mbps（下行帶寬）即：采用1080P的視頻格式監(jiān)控中心所需的網(wǎng)絡(luò)下行帶寬至少200Mbps存儲(chǔ)空間計(jì)算： 碼流大?。▎挝唬簁B/s；即：比特率8）3600（單位：秒；1小時(shí)的秒數(shù)）24（單位：小時(shí)；一天的時(shí)間長(zhǎng)）30（保存的天數(shù)）50（監(jiān)控點(diǎn)要保存攝像機(jī)錄像的總數(shù)）0.9（磁盤(pán)格式化的損失10%空間）=所需存儲(chǔ)空間的大?。ㄗⅲ捍鎯?chǔ)單位換算1TB=1024GB; 1GB=1024MB; 1MB=1024KB） 50路存儲(chǔ)30天的CIF視頻格式