視頻監(jiān)控知識.doc

視頻監(jiān)控知識作者：dkcndk來源：博客園發(fā)布時間：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數(dx)亮度取樣的行數 (dy)色度取樣的象素個數(dx/2)色度取樣的行數(dy/2)sub-QCIF128966448QCIF1761448872CIF3522881761444CIF (D1)70457635228816CIF14081152704576分辨率數字監(jiān)控產品中一項重要的技術指標，它在很大程度上決定了產品的性能（清晰度、存儲量、帶寬）和價格。能夠在不增加成本和數據容量的情況下，提高錄像的回放圖像畫質，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，絕大部分產品都采用CIF分辨率。目前市場接受CIF分辨率，主要理由有四點： 1、目前數碼監(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，滿足高質量的要求，但是以高碼流為代價的。 在現階段，出現了眾多D1的產品，但市場份額非常?。?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量。 目前業(yè)內人士正在嘗試用HALF D1來尋求CIF、D1之間的平衡。什么是QCIF？ CIF？2CIF？4CIF？DCIF？lQCIF全稱Quarter common intermediate format。QCIF是常用的標準化圖像格式。在H.323協(xié)議簇中，規(guī)定了視頻采集設備的標準采集分辨率。QCIF = 176144像素。lCIF是常用的標準化圖像格式（Common Intermediate Format）。在H.323協(xié)議簇中，規(guī)定了視頻采集設備的標準采集分辨率。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) 對亮度和兩個色差信號(Y、Cb和Cr)分量分別進行編碼，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？經過研究發(fā)現一種更為有效的監(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歷是將奇、偶兩個HALF D1，經反隔行變換，組成一個D1（720*576），D1作邊界處理，變成4CIF（704*576），4CIF經水平3/4縮小、垂直2/3縮小，轉換成528*384。528*384的像素數正好是CIF像素數的兩倍，為了與常說的2CIF（704*288）區(qū)分，我們稱之為DOUBLE CIF，簡稱DCIF。顯然，DCIF在水平和垂直兩個方向上，比Half D1更加均衡。l為什么選用DCIF分辨率？數字化監(jiān)控行業(yè)對數字監(jiān)控產品提出兩項要求：首先要求數據量低，保證系統(tǒng)能夠長時間錄像和穩(wěn)定實時的網絡傳輸；其次要求回放圖像清晰度高，滿足對細節(jié)的要求。而DCIF分辨率在目前的軟硬件平臺上，能很好的滿足以上兩項要求。Half D1分辨率已被部分產品采用，用來解決CIF清晰度不夠高和D1存儲量高、價格高昂的缺點。但由于他相對于CIF只是水平分辨率的提升，圖像質量提高不是特別明顯，但碼流增加很大。經過對大量視頻信號進行測試，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存儲量高、價格高昂的缺點，用來解決CIF和4CIF，特別是在512Kbps碼率之間，能獲得穩(wěn)定的高質量圖像，滿足用戶對較高圖像質量的要求，為視頻編碼提供更好的選擇。CIF清晰度不夠高和D1存儲量高、價格高昂的缺點分辨率，靜態(tài)回放分辨率理論上最高可達360TVline的圖像質量，超過模擬監(jiān)控中標準VHS 磁帶錄像機280TVline的圖像水平，達到公安部安防行業(yè)視頻標準二級和三級項目的清晰度要求，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)動態(tài)的畫面，就像放電影一樣。一般當畫面的傳輸數量達到每秒24幀時，畫面就有了連續(xù)性。在進行這種圖片的傳輸時，必須將圖片進行壓縮，一般壓縮方式有如H.261、JPEG、MPEG等，否則傳輸所需的帶寬會變得很大。大家用RealPlayer不知是否留意，當播放電影的時候，在播放器的下方會有一個傳輸速度250kbps、400kbps、1000kbps畫面的質量越高，這個速度也就越大。而攝像頭進行視頻傳輸也是這個原理，如果將攝像頭的分辨率調到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。而在實際生活中，人們一般用于網絡視頻聊天時的分辨率為320*240甚至更低，傳輸的幀數為每秒24幀。換言之，此時視頻傳輸速率將不到300kbps，人們就可以進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。這個就是一般視頻聊天時，攝像頭所需的網絡傳輸速度。 寬帶網絡： 視頻壓縮上已經可以滿足應用的標準，但視頻聊天的實現，還需要互聯(lián)網條件的認可。一般來說，在國內我們可以通過以下幾種方式上網： 可以看出，除了56K Modem，ISDN以外，一般的寬帶網絡都可以滿足用戶進行視頻傳輸的需求。而根據不同上網方式給用戶提供的帶寬，還可以自己調節(jié)攝像頭傳輸畫面的質量，如分辨率、真彩色級別、畫面捕捉傳輸速度等等。比如，當帶寬達到2Mbps時，我們就可以采用分辨率為640*480，每秒30幀來進行視頻聊天，這時不論是畫面的質量還是流暢性都是相當高的，如同兩個人面對面交流一樣。=在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對存儲空間容量的大小需求是與畫面質量的高低、及視頻線路等都有很大關系。下面對視頻存儲空間大小與傳輸帶寬的之間的計算方法做以介紹。比特率是指每秒傳送的比特(bit)數。單位為 bps(Bit Per Second)，比特率越高，傳送的數據越大。比特率表示經過編碼（壓縮）后的音、視頻數據每秒鐘需要用多少個比特來表示，而比特就是二進制里面最小的單位，要么是0，要么是1。比特率與音、視頻壓縮的關系，簡單的說就是比特率越高，音、視頻的質量就越好，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間內使用的數據流量，也叫碼率，是視頻編碼中畫面質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，畫面質量就越高。 上行帶寬就是本地上傳信息到網絡上的帶寬。上行速率是指用戶電腦向網絡發(fā)送信息時的數據傳輸速率，比如用FTP上傳文件到網上去，影響上傳速度的就是“上行速率”。下行帶寬就是從網絡上下載信息的帶寬。下行速率是指用戶電腦從網絡下載信息時的數據傳輸速率，比如從FTP服務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傳輸帶寬計算： 比特率大小 攝像機的路數 = 網絡帶寬至少大??； 注：監(jiān)控點的帶寬是要求上行的最小限度帶寬（監(jiān)控點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個不同的地方，各地方的攝像機的路數：n = 10（20路）1個監(jiān)控中心，遠程監(jiān)看及存儲視頻信息，存儲時間為30天。不同視頻格式的帶寬及存儲空間大小計算如下：地方監(jiān)控點：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據傳輸帶寬為512Kbps，10路攝像機所需的數據傳輸帶寬為：512Kbps（視頻格式的比特率）10（攝像機的路數） 5120Kbps = 5Mbps（上行帶寬）即：采用CIF視頻格式各地方監(jiān)控所需的網絡上行帶寬至少為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據傳輸帶寬為1.5Mbps，10路攝像機所需的數據傳輸帶寬為：1.5Mbps（視頻格式的比特率）10（攝像機的路數）= 15Mbps（上行帶寬）即：采用D1視頻格式各地方監(jiān)控所需的網絡上行帶寬至少為15Mbps；720P（100萬像素）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據傳輸帶寬為2Mbps，10路攝像機所需的數據傳輸帶寬為：2Mbps（視頻格式的比特率）10（攝像機的路數）= 20Mbps（上行帶寬）即：采用720P的視頻格式各地方監(jiān)控所需的網絡上行帶寬至少為20Mbps；1080P（200萬像素）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據傳輸帶寬為4Mbps，10路攝像機所需的數據傳輸帶寬為：4Mbps（視頻格式的比特率）10（攝像機的路數）= 40Mbps（上行帶寬）即：采用1080P的視頻格式各地方監(jiān)控所需的網絡上行帶寬至少為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)控點的攝像機的總路數之和）=25600Kbps = 25Mbps（下行帶寬）即：采用CIF視頻格式監(jiān)控中心所需的網絡下行帶寬至少25MbpsD1視頻格式的所需帶寬：1.5Mbps（視頻格式的比特率）50（監(jiān)控點的攝像機的總路數之和）= 75Mbps（下行帶寬）即：采用D1視頻格式監(jiān)控中心所需的網絡下行帶寬至少75Mbps720P（100萬像素）的視頻格式的所需帶寬：2Mbps（視頻格式的比特率）50（監(jiān)控點的攝像機的總路數之和） = 100Mbps（下行帶寬）即：采用720P的視頻格式監(jiān)控中心所需的網絡下行帶寬至少100Mbps1080P（200萬像素）的視頻格式的所需帶寬：4Mbps（視頻格式的比特率）50（監(jiān)控點的攝像機的總路數之和） = 200Mbps（下行帶寬）即：采用1080P的視頻格式監(jiān)控中心所需的網絡下行帶寬至少200Mbps存儲空間計算： 碼流大小（單位：kB/s；即：比特率8）3600（單位：秒；1小時的秒數）24（單位：小時；一天的時間長）30（保存的天數）50（監(jiān)控點要保存攝像機錄像的總數）0.9（磁盤格式化的損失10%空間）=所需存儲空間的大小（注：存儲單位換算1TB=1024GB; 1GB=1024MB; 1MB=1024KB） 50路存儲30天的CIF視頻格式