像素与分辨率
QCIF含义为"Quarter CIF",即四分之一CIF的意思,其分辨率的宽和高都是CIF格式的一半;SQCIF含义为"Sub Quarter CIF",其分辨率的宽为CIF的4/11,高为CIF的1/3,像素数为CIF的4/33;类似的格式定义还有4CIF(4×CIF)和16CIF(16×CIF),都是以CIF格式做为基准进行定义。
二者的比值必须为4:3,即
(720 * W)/(576 * H)= 4/3
转换该式得:
W/H = 1.066666666666666666666666666666666666666666666666666666666
4、什么是分辨率?
谓所的“分辨率”指的是单位长度中,所表达或撷取的像素数目。和像素一样,分辨率也分为很多种,包括影像分辨率,打印分辨率,显示器分辨率等。
CIF格式图像尺寸大小之所以确定为352×288,是因为在H.261定义的视频压缩/解压的算法中,采用了基于宏块(大小为16×16像素)的DCT变换(Discrete Cosine Transform,离散余弦变换),实际上CIF格式视频的帧是由22×18个宏块组成,因此每一帧图像的像素数为352×288。
画面宽度: 1280像素
画面高度: 720像素
画面比例: 16/9
代入公式计算像素比:
示例2:
源视频文件名:Alizee-GourmandisesMTV.mpg
编码信息为:
Audio: MPEG Audio 48000Hz stereo 128Kbps [Mpeg-1]
Video: MPEG2 Video 352x288 (4:3) 25.00fps 1800Kbps [Video]
PAL制式的实际尺寸是768×576,NTSC制式是640×486。
但是硬件厂商出于某些原因(网络上说是制造硬件的方便,具体原因还不清楚),统一了制式标准D1/DV PAL为:720×576;NTSC为:720×486
但是这样实际使用硬件播放的时候,720的画面比768窄,为了能使720和768的画面看起来一样宽,唯一的办法就是把象素拉长。拉多少呢?768/720=1.067,这就是像素比。
若追溯源头来看,安防视频监控行业源于闭路电视(CCTV),因此标准一直沿用的是电视行业的SIF系列标准和录像机行业的D1标准,而在国内安防业内,SIF被讹以传讹成了CIF,D1也经常与4CIF、4SIF等概念混淆。一个典型的现象是,采用CIF和D1做为关键字去搜索视频采集卡、压缩卡、DVR等产品,搜到的几乎都是国内产品及国产外销产品,而用SIF做关键字才能搜到同类的国外产品。下面分别对CIF、SIF及D1三个来源不同的系列标准做简单介绍。
5、分辨率与像素的关系?
1)影像分辨率和像素的关系
像素和分辨率是成正比的,像素越大,分辨率也越高。
举例说明:
前文已经提到,像素分有效像素和CCD像素,通常来说200万像素的数码相机,最大影像分辨率是1600×1200=192万像素,也就是说,实际的有效像素就是192万。通常所说的300万像素的数码相机,最大影像分辨率是2048×1536=3145728像素,也就是说有效像素为314万。可以看出,像素越高,最大输出的影像分辨率也越高。
5寸:5×3.5
6寸:6×4
很明显,200万像素能以300dpi的效果冲印最大5寸的照片。
(注:人眼能分辨出的最大分辨率是300dpi,超过这个分辨率,人的眼睛是无法看出差别的,也就是说300dpi和600dpi在人眼看来是没有差别的,所以现在的冲印设备最大的设计输出分辨率,就是300dpi,当然每个人对于清晰度的要求是不一样的,一般来说能达到200dpi就能让大部分人满意,所以200万像素冲印6寸的照片,在大部分人看来还是很清晰的。)
(1)正交平衡调幅制,简称NTSC制。采用这种制式的主要国家有美国、加拿大和日本等。
(2)正交平衡调幅逐行倒相制,简称PAL制。我国,德国、英国和其它一些西北欧国家采用这种制式。
(3)行轮换调频制,简称SECAM制。采用这种制式的有法国、前苏联和东欧一些国家。
消隐
电子枪从左到右画出象素,它每次只能画一条扫描线,画下一条之前要先回到左边并做好画下一条扫描线的准备,这之间有一段时间叫做水平消隐(HBlank)。在画完全扫描线之后它又回到屏幕左上角准备下一次画屏幕(帧),这之间的一段时间就是垂直消隐(VBlank)。电子枪就是在不断的走‘之’字形。
具体的说,电子枪从右端移动到左端的那段时间叫做水平消隐;电子枪从右下角移动到左上角的那段时间就是垂直消隐,垂直消隐是消除电子束作垂直扫描时的回扫线,水平消隐是消除电子束作行扫描时的回扫线。
对于PAL制式的电视来讲,它规定每帧的扫描行数为625行,由于削隐现象的存在,在垂直削隐期间,扫描行不可能分解图像,而垂直削隐期约占扫描时间的8%,因此625行中用于扫描图像的有效行数为625*92%大约576行。按照4∶3的比例,如果把像素看做方形,一帧图像在水平方向上就应该有768*3/4=768个像素。
8.1CIF
CIF(Common Intermediate Format,通用媒介格式)也称为FCIF(Full CIF),是一种用于规范YCbCr色差分量视频信号的像素分辨率的标准格式,常用于电信领域的视频会议系统。
CIF格式是国际电信联盟(ITU)在1990年推出的的H.261视频编码标准(ITU-T H.261)中首次被定义的一种格式标准(后续H.263对CIF系列标准进一步完善),其设计目的是为了便于与电视行业的NTSC和PAL两种视频制式标准对接(【注】SECAM制式与PAL制式差异很小),推动电信领域和电视领域之间的互联互通。
为了便于和PAL和NTSC两种制式进行转换,由于视频尺寸变换时“缩小”要比“放大”处理起来简单,因此CIF格式定义时采用了最大兼容原则(二者相比取较大者),在分辨率上采用与PAL制的SIF(Source Input Format)格式相同的352×288,在帧率上则采用与NTSC制相同的29.97 fps(30000帧/1001秒),色彩空间编码则采用YCbCr4:2:0标准。
需要注意的是,国际电信联盟(ITU)定义的xCIF系列标准中的所采用的像素都是非正方形像素(像素显示时横纵比为12:11),像素数量横纵比(即存储横纵比)为352:288(即11:9)。因此,当xCIF系列标准视频在正方形像素显示设备(计算器显示器、大部分HDTV高清数字电视)中显示时,需要将画面横向拉长为原来的12/11倍(约为109.1%),分辨率变为384×288(正方形像素),像素数量的横纵比从原来的11:9变为4:3。
电视标准决定了电视显示屏的宽/高比为4:3(将来可能普及16:9),这是固定值。
想屏幕(PAL制式电视机)上纵横密集排列大量很小的发光方块(像素),每行720块,共576行。
假设:
W:为像素的宽度
H:为像素的高度
R:为像素宽高比
R = W/H
屏幕的横向物理尺寸= 720 * W
屏幕的纵向物理尺寸= 576 * H
一般的视频文件的分辨率和画面比都很好查看,像素比却不一定都能查看得到。
下面我们看几个计算像素比的例子:
示例1:
源视频文件名:[POPGO][Mobile_Suit_Gundam_00_2nd_Season][01][GB][X264_AAC](61438357)_Track1.h264
查看编码信息得到:
6、像素比、宽高比?
1:1像素(即正方形像素)比是我们下载的RMVB宽屏电影常见的一种比例。要想知道是否要修改比例必须先区分一下像素比和画面比:
像素比:
是指每个格子是方的还是扁的,1:1就是正方的,4:3是有点扁,16:9是很扁。
画面比(宽高比):
是指,不管棋盘被横向和纵向分成多少个格子,也不管每个格子是方是扁,就直接用尺子去量这个棋盘的横边和竖边,得数一除就是画面宽高比啦。(你也可以播放一个文件试试,用尺子量一量你的显示器上的窗口看是不是这么回事。前提是你的电脑使用的是最佳分辨率)。
像素分为CCD像素和有效像素,现在市场上的数码相机标示的大部分是CCD的像素而不是有效像素。
2、像素的形状
对于显示设备来说,像素点是一个挨着一个的排列,所以可以把像素分为正方形像素和长方形像素,为了实现更为真实的现实效果,长方形像素的像素比也会不一样。
3、像素比?
首先要了解一下电视制式的概念
所谓制式,就是指传送电视所采用的技术标准。目前世界上用于彩色广播电视的彩色电视机制式主要有三大类。
其中最常见的就是影像分辨率,我们通常说的数码相机输出照片最大分辨率,指的就是影像分辨率,单位是ppi(Pixel per Inch)。
打印分辨率也是很常见的一种,顾名思义,就是打印机或者冲印设备的输出分辨率,单位是dpi(dot per inch)。
显示器分辨,就是Windows桌面的大小。常见的设定有640x480、800x600、1024x768…等。
2)打印分辨率和像素的关系
打印分辨率,关系到我们冲印照片的大小。
计算方法:
200万像素的数码相机,有效像素192万,最大输出1600×1200的相片
宽:1600 Pixels/300 d4"
也就是说如果用300dpi输出分辨率冲印,最多能冲印5.3×4英寸的照片,而通常照片的尺寸是:
代入公式计算像素比:
有时这种计算方式会有微小的误差,但因为极其微小,所以不会影响到画面上的人物比例。
有一款软件:ARS Calculator可以方便进行计算。
8、混淆的概念:SIF与CIF、4CIF与D1
在目前国内监控行业中,涉及视频采集卡、压缩卡、硬盘录像机(DVR)等产品时,经常会遇到诸如SIF、CIF、4CIF、D1等等分辨率标准名词。而在实际上,由于安防行业缺乏行业规范和标准,业内很多名词多来源于其它行业的标准,因此CIF、SIF、D1等几个词不但来源不同,甚至连名词本身都已经被讹以传讹而相互混淆,令人一头雾水。