安防监控系统CIF、D1等格式的解释
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在目前國(guó)內(nèi)監(jiān)控行業(yè)中，涉及視頻采集卡、壓縮卡、硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）等產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到諸如SIF、CIF、4CIF、D1等等分辨率標(biāo)準(zhǔn)名詞。而在實(shí)際上，由于安防行業(yè)缺乏行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)很多名詞多來(lái)源于其它行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，因此CIF、SIF、D1等幾個(gè)詞不但來(lái)源不同，甚至連名詞本身都已經(jīng)被訛以傳訛而相互混淆，令人一頭霧水。
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352×288。
(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30 000/1001≈29.97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-RBT.601。即黑色=16，白色=235，色差的最大值等于240，最小值等于16。
下面為5種CIF 圖像格式的參數(shù)說(shuō)明。參數(shù)次序?yàn)椤皥D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-QCIF 128×96 64 48
QCIF? ?????176×144 8872
CIF? ???????352×288 176144
4CIF? ???? ?704×576 352288（即我們經(jīng)常說(shuō)的D1）
16CIF? ??? 1408×1152 704 576
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)份額非常小；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。但隨著單塊硬盤(pán)的容量達(dá)到750GB甚至1000GB，而國(guó)內(nèi)的大部分DVR已經(jīng)可以做到連接8塊1000GB的硬
盤(pán)，故D1逐漸會(huì)變成時(shí)常的主流。
DCIF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。
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。
HalfD1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。
什么是D1？
D1是數(shù)字電視系統(tǒng)顯示格式的標(biāo)準(zhǔn)，共分為以下5種規(guī)格：
D1：480i格式（525i）：720×480（水平480線，隔行掃描），和NTSC模擬電視清晰度相同，行頻為15.25kHz，相當(dāng)于我們所說(shuō)的4CIF（720×576）
D2：480P格式（525p）：720×480（水平480線，逐行掃描），較D1隔行掃描要清晰不少，和逐行掃描DVD規(guī)格相同，行頻為31.5kHz
D3：1080i格式（1125i）：1920×1080（水平1080線，隔行掃描），高清放松采用最多的一種分辨率，分辨率為1920×1080i/60Hz，行頻為33.75kHz
D4：720p格式（750p）：1280×720（水平720線，逐行掃描），雖然分辨率較D3要低，但是因?yàn)橹鹦袙呙?#xff0c;市面上更多
人感覺(jué)相對(duì)于1080I（實(shí)際逐次540線）視覺(jué)效果更加清晰。不過(guò)個(gè)人感覺(jué)來(lái)說(shuō)，在最大分辨率達(dá)到1920×1080的情況下，D3要比D4感覺(jué)更加清
晰，尤其是文字表現(xiàn)力上，分辨率為1280×720p/60Hz，行頻為45kHz
D5：1080p格式（1125p）：1920×1080（水平1080線，逐行掃描），目前民用高清視頻的最高標(biāo)準(zhǔn)，分辨率為1920×1080P/60Hz,行頻為67.5KHZ。
???其中D1和D2標(biāo)準(zhǔn)是我們一般模擬電視的最高標(biāo)準(zhǔn)，并不能稱的上高清晰，D3的1080i標(biāo)準(zhǔn)是高清晰電視的基本標(biāo)準(zhǔn)，它可以兼容720p格式，而D5的
1080P只是專業(yè)上的標(biāo)準(zhǔn)，并不是民用級(jí)別的，上面所給出的60HZ只是理想狀態(tài)下的場(chǎng)頻，而它的行頻為67.5KHZ，目前還沒(méi)有如此高行頻的電視問(wèn)
世，實(shí)際在專業(yè)領(lǐng)域里1080P的場(chǎng)頻只有24HZ，25HZ和30HZ。
???需要指出的一點(diǎn)是，D端子是日本獨(dú)有的特殊接口，國(guó)內(nèi)電視幾乎沒(méi)有帶這種接口的，最多的是色差接口，而色差接口最多支持到D4，理論上肯定沒(méi)有HDMI（純數(shù)字信號(hào)，支持到1080P)的最高清晰度高，但在1920：1080以下分辨率的電視機(jī)上，一般也沒(méi)有很大差別。
若追溯源頭來(lái)看，安防視頻監(jiān)控行業(yè)源于閉路電視（CCTV），因此標(biāo)準(zhǔn)一直沿用的是電視行業(yè)的SIF系列標(biāo)準(zhǔn)和錄像機(jī)行業(yè)的D1標(biāo)準(zhǔn)，而在國(guó)內(nèi)安防業(yè)內(nèi)，SIF被訛以傳訛成了CIF，D1也經(jīng)常與4CIF、4SIF等概念混淆。一個(gè)典型的現(xiàn)象是，采用CIF和D1做為關(guān)鍵字去搜索視頻采集卡、壓縮卡、DVR等產(chǎn)品，搜到的幾乎都是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品及國(guó)產(chǎn)外銷產(chǎn)品，而用SIF做關(guān)鍵字才能搜到同類的國(guó)外產(chǎn)品。下面分別對(duì)CIF、SIF及D1三個(gè)來(lái)源不同的系列標(biāo)準(zhǔn)做簡(jiǎn)單介紹。
一、CIF
CIF（Common Intermediate Format，通用媒介格式）也稱為FCIF（FullCIF），是一種用于規(guī)范YCbCr色差分量視頻信號(hào)的像素分辨率的標(biāo)準(zhǔn)格式，常用于電信領(lǐng)域的視頻會(huì)議系統(tǒng)。
CIF格式是國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在1990年推出的的H.261視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（ITU-TH.261）中首次被定義的一種格式標(biāo)準(zhǔn)（后續(xù)H.263對(duì)CIF系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善），其設(shè)計(jì)目的是為了便于與電視行業(yè)的NTSC和PAL兩種視頻制式標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接（【注】SECAM制式與PAL制式差異很小），推動(dòng)電信領(lǐng)域和電視領(lǐng)域之間的互聯(lián)互通。
為了便于和PAL和NTSC兩種制式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于視頻尺寸變換時(shí)“縮小”要比“放大”處理起來(lái)簡(jiǎn)單，因此CIF格式定義時(shí)采用了最大兼容原則（二者相比取較大者），在分辨率上采用與PAL制的SIF（SourceInput Format）格式相同的352×288，在幀率上則采用與NTSC制相同的29.97fps（30000幀/1001秒），色彩空間編碼則采用YCbCr 4:2:0標(biāo)準(zhǔn)。
QCIF含義為"QuarterCIF"，即四分之一CIF的意思，其分辨率的寬和高都是CIF格式的一半；SQCIF含義為"Sub QuarterCIF"，其分辨率的寬為CIF的4/11，高為CIF的1/3，像素?cái)?shù)為CIF的4/33；類似的格式定義還有4CIF（4×CIF）和16CIF（16×CIF），都是以CIF格式做為基準(zhǔn)進(jìn)行定義。
CIF格式圖像尺寸大小之所以確定為352×288，是因?yàn)樵贖.261定義的視頻壓縮/解壓的算法中，采用了基于宏塊（大小為16×16像素）的DCT變換（DiscreteCosineTransform，離散余弦變換），實(shí)際上CIF格式視頻的幀是由22×18個(gè)宏塊組成，因此每一幀圖像的像素?cái)?shù)為352×288。
需要注意的是，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）定義的xCIF系列標(biāo)準(zhǔn)中的所采用的像素都是非正方形像素（像素顯示時(shí)橫縱比為12:11），像素?cái)?shù)量橫縱比（即存儲(chǔ)橫縱比）為352:288（即11:9）。因此，當(dāng)xCIF系列標(biāo)準(zhǔn)視頻在正方形像素顯示設(shè)備（計(jì)算器顯示器、大部分HDTV高清數(shù)字電視）中顯示時(shí)，需要將畫(huà)面橫向拉長(zhǎng)為原來(lái)的12/11倍（約為109.1%），分辨率變?yōu)?84×288（正方形像素），像素?cái)?shù)量的橫縱比從原來(lái)的11:9變?yōu)?:3。
【注】“正方形像素”是一個(gè)相當(dāng)重要的概念，涉及到視頻的采集、編碼/解碼、傳輸、存儲(chǔ)、顯示整個(gè)過(guò)程，關(guān)于此概念的詳細(xì)講解可參見(jiàn)《關(guān)于“正方形像素”》一文。
| 格式標(biāo)準(zhǔn) | 分辨率（非正方形像素） | 分辨率（正方形像素） | 標(biāo)準(zhǔn)幀率（幀/秒） |
| QCIF | 176 × 144 | 192 × 144 | 29.97 fps |
| CIF（FCIF） | 352 × 288 | 384 × 288 | 29.97 fps |
| 4CIF | 704 × 576 | 768 × 576 | 29.97 fps |
| 16CIF | 1408 × 1152 | 1536 × 1152 | 29.97 fps |
二、SIF
動(dòng)態(tài)圖像專家組（MPEG）在1992年推出的MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)中首次定義了SIF（Source InputFormat，源輸入格式）,SIF是一種用于數(shù)字視頻的存儲(chǔ)和傳輸?shù)囊曨l格式，常用于VCD（MPEG-1視頻編碼）、DVD（MPEG-2的視頻編碼）和某些視頻會(huì)議系統(tǒng)中。
由于SIF系列標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用電視行業(yè)，因此SIF標(biāo)準(zhǔn)格式分為SIF-525（NTSC制式）和SIF-625（PAL制式和SECAM制式）兩種：
525@59.94Hz該E-mail地址已受到防止垃圾郵件機(jī)器人的保護(hù)，您必須啟用瀏覽器的Java Script才能看到。l的SIF格式（SIF-525）用于NTSC制式中，其分辨率為352×240像素，刷新頻率（幀率）為29.97fps（幀/秒）?
625@50Hz的SIF格式（SIF-625）用于PAL制式和SECAM制式中，其分辨率為352×288像素，刷新頻率（幀率）為25fps（幀/秒）
其中SIF-525和SIF-625兩種格式都屬于非隔行（逐行）標(biāo)準(zhǔn)，此外SIF還有一種隔行版本被稱為SIF-I。
SIF格式視頻流也被稱為MPEG-1 CPB（constrained parametersbitstream，約束參數(shù)碼流）。與國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）定義的CCIR 601（又名ITU-RBT.601/Rec.601）電視信號(hào)數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，SIF可以看為CCIR601格式在幀長(zhǎng)、幀寬、幀率和色度上均減半的標(biāo)準(zhǔn)。
動(dòng)態(tài)圖像專家組（MPEG）在定義SIF（Source InputFormat）格式標(biāo)準(zhǔn)時(shí)參照了國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）定義的CIF格式標(biāo)準(zhǔn)，因此SIF標(biāo)準(zhǔn)格式幾乎與CIF標(biāo)準(zhǔn)格式相同，兩者的區(qū)別在于：SIF格式在NTSC制式（525-line）下為352×240@29.97fps，在PAL/SECAM制式（625-line）下為352×288@25fps；而CIF格式則無(wú)制式之分，標(biāo)準(zhǔn)格式固定為352×288@29.97fps（在H.263中幀率標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展支持7.49fps、14.99fps、59.94fps等值）。
由于計(jì)算機(jī)行業(yè)廣泛采用正方形像素，因此在計(jì)算機(jī)行業(yè)里SIF格式（正方形像素版本）被定義為：分辨率為320×240（相當(dāng)于計(jì)算機(jī)行業(yè)的QVGA標(biāo)準(zhǔn)）或者384×288像素，幀率則可以是計(jì)算機(jī)支持的任意刷新頻率（60Hz、75Hz、85Hz、……）。
【注】“正方形像素”概念同上，詳細(xì)講解可參見(jiàn)http://www.microjie.com/index.php/professional-knowledge/82-standards-parterns。
| 格式標(biāo)準(zhǔn) | 分辨率（非正方形像素） | 分辨率（正方形像素） | 標(biāo)準(zhǔn)幀率（幀/秒） |
| SIF@NTSC制式 | 352 × 240 | 320 × 240 | 29.97 fps |
| SIF@PAL/SECAM制式 | 352 × 288 | 384 × 288 | 25 fps |
| 4SIF@NTSC制式 | 704 × 480 | 640 × 480 | 29.97 fps |
| 4SIF@PAL/SECAM制式 | 704 × 576 | 768 × 576 | 25 fps |
三、D1（又稱為D-1、Sony's D1）
D1是一種專業(yè)數(shù)字視頻格式標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于數(shù)字廣播電視和錄像行業(yè)。D1標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生在CIF和SIF標(biāo)準(zhǔn)之前，早于20世紀(jì)80年代就在Sony（索尼）和Bosch-BTS（博世-BTS）公司的DVR（數(shù)字錄像機(jī)）產(chǎn)品中被首次使用。1986年，在電影電視工程師協(xié)會(huì)（SMPTE）工程師委員會(huì)的努力下，D1被采用為SMPTE標(biāo)準(zhǔn)，主要在DVTR（數(shù)字磁帶錄像機(jī)）產(chǎn)品中使用，是視頻錄像行業(yè)中的第一種主流格式。
D1采用非壓縮數(shù)字復(fù)合視頻，顏色編碼采用CCIR 601（于1981年定義）的YCbCr4:2:2格式，音頻采用PCM格式；音頻和視頻被同步存儲(chǔ)在19mm（3/4"）的盒式錄像帶上，D1錄像帶最大存儲(chǔ)時(shí)間為94分鐘。D1的分辨率在NTSC制式下定義為720×486（非正方形像素），在PAL/SECAM制式下為720×576（非正方形像素）。早期的D1系統(tǒng)復(fù)雜且操作困難，雖然后來(lái)迅速穩(wěn)定下來(lái)，但就當(dāng)時(shí)（1986年）來(lái)說(shuō)，D1以其華麗的畫(huà)質(zhì)（相當(dāng)于后來(lái)的SD，即標(biāo)準(zhǔn)清晰度畫(huà)質(zhì)）、價(jià)格的昂貴、配置要求高、升級(jí)成本高等因素而著稱。
| 格式標(biāo)準(zhǔn) | 分辨率（非正方形像素） | 分辨率（正方形像素） | 標(biāo)準(zhǔn)幀率（幀/秒） |
| D1@NTSC制式 | 720 × 486 | 720 × 540 | 29.97 fps |
| D1@PAL/SECAM制式 | 720 × 576 | 768 × 576 | 25 fps |
由于D1采用非壓縮復(fù)合視頻占用的帶寬過(guò)大，因此后續(xù)很快就推出了D2系統(tǒng)。D2系統(tǒng)雖然也采用非壓縮復(fù)合視頻格式，但D2在D1的基礎(chǔ)上降低了采樣率，做為一種經(jīng)濟(jì)型選擇和D1一起供用戶使用。D1格式直到2003年仍然在使用，后來(lái)的許多技術(shù)都引入了D1格式，而現(xiàn)代的許多數(shù)字視頻錄像產(chǎn)品也將其作為一種通用格式。在D1格式的基礎(chǔ)上，后續(xù)還出現(xiàn)了D2、D3、D5/D5HD等一系列標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于美國(guó)和日本的電視演播錄像、VHS家用錄像帶等視頻錄像行業(yè)。
AMPEX DCT-1700D D1-601 VCR
| 格式標(biāo)準(zhǔn) | 標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間 | 標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)者 |
| D1 | 1986年 | Sony（索尼） |
| D2 | 1988年 | AMPTEX（安培） |
| D3 | 1991年 | Panasonic（松下） |
| D5 | 1994年 | Panasonic（松下） |
| D5 HD | 2006年 | Panasonic（松下） |
?
四、CIF、SIF、D1三種系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
| 格式標(biāo)準(zhǔn) | 標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間 | 標(biāo)準(zhǔn)化組織 | 應(yīng)用領(lǐng)域 |
| D1 | 1986年 | 電影電視工程師協(xié)會(huì)（SMPTE） | 廣播電視、電影、錄像領(lǐng)域 |
| CIF | 1990年 | 國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU） | 電信、網(wǎng)絡(luò)視頻領(lǐng)域 |
| SIF | 1992年 | 動(dòng)態(tài)圖像專家組（MPEG） | 多媒體領(lǐng)域（影視、VCD、DVD等） |
在實(shí)際應(yīng)用中，最容易混淆的三種格式為4CIF、PAL制式的4SIF，以及PAL制式的D1，這三種格式的主要區(qū)別如下：
應(yīng)用領(lǐng)域不同；
l制定的標(biāo)準(zhǔn)化組織不同；?
l刷新頻率（幀率）定義不同；?
在非正方形像素模式下分辨率不同。
| 格式標(biāo)準(zhǔn) | 分辨率（非正方形像素） | 分辨率（正方形像素） | 標(biāo)準(zhǔn)幀率（幀/秒） |
| 4CIF | 704 × 576 | 768 × 576 | 29.97 fps |
| 4SIF@PAL/SECAM制式 | 704 × 576 | 768 × 576 | 25 fps |
| D1@PAL/SECAM制式 | 720 × 576 | 768 × 576 | 25 fps |
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的安防监控系统CIF、D1等格式的解释的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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