视频监控常用分辨率

(一) 监控行业常用分辨率
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CIF
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
QCIF全称Quarter common intermediate format。

QCIF也是常用的标准化图像格式。

在H.323中，规定QCIF = 176×144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)”。

sub-QCIF 128×96 64 48
QCIF 176×144 88 72
CIF 352×288 176 144
4CIF 704×576 352 288（即我们经常说的D1）
16CIF 1408×1152 704 576
(二) 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：
(1) 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）
(2) 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
(3) 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
(4) 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
(5) 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。

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？
目前国内主流的硬盘录像机采用两种分辨率：CIF和D1。

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1.6T（目前市面上最大的硬盘在1000GB左右），如果采用CIF分辨率，通常每1路的硬盘容量为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？计算举例：8路CIF格式24小时不间断录像30天所需硬盘容量？
16路×200M×24小时×30天÷1024M = 2250G (注：1G = 1024M)
（三）标清、高清、全高清
标清
所谓标清，是物理分辨率在720p(1280*720)以下的一种视频格式。

720p是指视频的垂直分辨率为720线逐行扫描。

具体的说，是指分辨率在400线左右的VCD、DVD、电视节目等“标清”视频格式，即标准清晰度。

而物理分辨率达到720p以上则称作为高清,(英文表述HighDefinition)简称HD。

关于高清的标准，国际上公认的有两条：视频垂直分辨率超过720p 或1080i;视频宽纵比为16：9。

高清
对于“高清”和“标清”的划分首先来自于所能看到的视频效果。

由于图像质量和信道传输所占的带宽不同，使得数字电视信号分为HDTV(高清晰度电视)、SDTV(标准清晰度电视)和LDTV(普通清晰度电视)。

从视觉效果来看HDTV的规格最高，其图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平，它要求视频内容和显示设备水平分辨率达到1000线以上，分辨率最高可达1920×1080。

从画质来看，由于高清的分辨率基本上相当于传统模拟电视的4倍，画面清晰度、色彩还原度都要远胜过传统电视。

而16：9的宽屏显示也带来更宽广的视觉享受。

从音频效果看，高清电视节目将支持杜比5.1声道环绕声，而高清影片节目将支持杜比5.1TrueHD规格，这将给我们带来超震撼的听觉享受。

由于受到成本的限制，高清在视频监控行业一直未得到有效地应用。

而现在芯片技术及压缩算法的发展，高清的视频监控产品逐渐兴起。

现在D1标清视频压缩格式业已正式写入数字硬盘录像系统(DVR)国家标准。

从整个视频监控行业来看，现在市场上已经有商用的基于标准H.264的高清网络摄像机(HDIPCamera)和视频服务器产品，清晰度通常可以达到
720P但帧率通常只有15FPS以下，不能达到实时视频监控的目的。

AipStar公司有一款720P 高清百万像素网络摄像机，基于标准H.264MainProfile压缩算法，能够在更低的码流下实现更清晰的图像效果。

它支持30FPS的720P实时双码流视频编码，高清、实时、双码流，具备SD卡和USB录像功能，支持Wifi无线，更支持YPbPr高清视频模拟输出，具有较高的性价比。

FULLHD全高清
所谓全高清(FULLHD)，是指物理分辨率高达1920×1080显示(包括1080i和1080P)，其中i(interlace)是指隔行扫描;P(Progressive)代表逐行扫描，这两者在画面的精细度上有着很大的差别，1080P的画质要胜过1080i。

对应地把720称为标准高清。

很显然，由于在传输的过程中数据信息更加丰富，所以1080在分辨率上更有优势，尤其在大屏幕电视方面，1080能确保更清晰的画质。

由于成本等原因FullHD产品目前在监控系统中还较少应用，通常仅在一些高端应用。

（四）音频编解码
现主要有的语音编解码有: G.711, G.723, G.726 , G.729, ILBC, QCELP, EVRC, AMR, SMV
主要的音频编解码有:real audio, AAC, AC3, MP3, WMA, SBC等，各种编解码都有其应用的重点领域。

ITU 推出G.7XX系列的speech codec, 目前广泛应用的有：G.711，G.723, G.726, G.729. 每一种又有很多分支，如G.729就有g.729A, g.729B and g.729AB
G.711:
G.711就是语音模拟信号的一种非线性量化，细分有二种:G.711 A-law and G.711 u-law.不同的国家和地方都会选取一种作为自己的标准. G.711 bitrate 是
64kbps. 详细的资料可以在ITU 上下到相关的spec，下面主要列出一些性能参数：
G.711（PCM方式：PCM＝脉码调制：Pulse Code Modulation）
• 采样率：8kHz
• 信息量：64kbps／channel
• 理论延迟：0.125msec
• 品质：MOS值4.10
G.723.1:
G.723.1是一个双速率的语音编码器，是 ITU-T建议的应用于低速率多媒体服务中语音或其它音频信号的压缩算法；
其目标应用系统包括H.323、H.324等多媒体通信系统，目前该算法已成为IP
电话系统中的必选算法之一；编码器的帧长为30ms，还有7.5ms的前瞻，编码器的算法时延为37.5ms；编码器首先对语音信号进行传统电话带宽的滤波（基于G.712），再对语音信号用传统8000-Hz速率进行抽样（基于G.711），并变换成16 bit线性PCM码作为该编码器的输入；
在解码器中对输出进行逆操作来重构语音信号；高速率编码器使用多脉冲最大似然量化（MP-MLQ），低速率编码器使用代数码激励线性预测（ACELP）方法，编码器和解码器都必须支持此两种速率，并能够在帧间对两种速率进行转换；
此系统同样能够对音乐和其他音频信号进行压缩和解压缩，但它对语音信号来说是最优的；采用了执行不连续传输的静音压缩，这就意味着在静音期间的比特流中加入了人为的噪声。

除了预留带宽之外，这种技术使发信机的调制解调器保持连续工作，并且避免了载波信号的时通时断。

G.726:
G.726有四种码率：, 32, 24, 16 kbit/s Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM)，最为常用的方式是 32 kbit/s，但由于其只是 G.711速率的一半，所以可将网络的可利用空间增加了一倍。

G.726具体规定了一个 64 kbpsA-law 或µ-law PCM 信号是如何被转化为40, 32, 24或16 kbps 的 ADPCM 通道的。

在这些通道中，24和16 kbps 的通道被用于数字电路倍增设备(DCME)中的语音传输，而40 kbps 通道则被用于 DCME 中的数据解调信号（尤其是4800 kbps 或更高的调制解调器）。

G.726 encoder 输入一般都是G.711 encoder的输出：64kbps A-law or u-law.其算法实质就是一个ADPCM，自适应量化算法。

G.729:
G..729语音压缩编译码算法
采用算法是共轭结构的代数码激励线性预测(CSACELP)，是基于CELP编码模型的算法；能够实现很高的语音质量（长话音质）和很低的算法延世；算法帧长为10ms，编码器含5ms前瞻，算法时延15ms；其重建语音质量在大多数工作环境下等同于32kb/s的ADPCM（G.726），MOS分大于4.0；编码时输入16bitPCM语音信号，输出2进制比特流；译码时输入为2进制比特流，输出16bitPCM语音信号；在语音信号8KHz取样的基础上，16bit线性PCM后进行编码，压缩后数据速率为8Kbps；具有相当于16：1的压缩率。

G.729系列在当前的VOIP得到广泛的应用，且相关分支较多，可以直接从ITU 网上得到source code 和相关文档。

G.729（CS-ACELP方式：Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction）
• 采样率：8kHz
• 信息量：8kbps／channel
•帧长：10msec
• 理论延迟：15msec
• 品质：MOS值3.9
（五）SPEEX技术
Speex是一套主要针对语音的开源免费，无专利保护的音频压缩格式。

Speex工程着力于通过提供一个可以替代高性能语音编解码来降低语音应用输入门槛。

另外，相对于其它编解码器，Speex也很适合网络应用，在网络应用上有着自己独特的优势。

同时，Speex还是GNU工程的一部分，在改版的BSD协议中得到了很好的支持。

Speex是基于CELP并且专门为码率在2-44kbps的语音压缩而设计的。

它的特点有：
■窄带（8kHz），宽带（16kHz）和超宽带（32kHz）压缩于同一位流。

■强化立体编码
■数据包丢失隐蔽
■可变比特率（VBR）
■语音捕捉（VAD）
■非连续传输（DTX）
■定点运算
■感官回声消除（AEC）
■噪音屏蔽
目前最新的版本是2008年7月23日发布的Speex1.2 rc1。