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码率、帧率、分辨率

        为了了解视频的码率、帧率、分辨率。我们先来看看视频编码的基本原理:视频图像数据有极强的相关性,也就是说有大量的冗余信息。其中冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信息。压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉(去除数据之间的相关性),压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术。视频文件一般涉及到三个参数:帧率、分辨率和码率。   
 
1、码率:把每秒显示的图片进行压缩后的数据量(单位时间内,单个录像通道所产生的数据量,其单位通常是太原亿维讯达安防监控bps、Kbps或Mbps。)。影响体积,与体积成正比:码率越大,体积越大;码率越小,体积越小。 (体积=码率×时间)  帧率X分辨率=压缩前的每秒数据量(单位应该是若干个字节)   压缩比=压缩前的每秒数据量/码率 (对于同一个视频源并采用同一种视频编码算法,则:压缩比越高,画面质量越差。)可以根据录像的时间与位率估算出一定时间内的录像文件大小。  位率是一个可调参数,不同的分辨率模式下和监控场景下,合适的位率大小是不同的。 
 
码率类型,共有两种——动态码率(VBR)和固定码率(CBR)。所谓动态码率是指编码器在对图像进行压缩编码的过程中,根据图像的状况实时调整码率高低的过程,例如当图像中没有物体在移动时,编码器自动将码率调整到一个较低的值。但当图像中开始有物体移动时,编码器又自动将码率调整到一个较高的值,并且实时根据运动的剧烈程度进行调整。这种方式是一种图像质量不变,数据量变化的编码模式。  
 
        固定码率是指编码器在对图像进行编码的过程中,自始至终采用一个固定的码率值,不论图像情况如何变化。这种方式是码率量不变,而图像质量变化的编码模式。在动态码率模式下,我们在硬盘录像机上设置的位率值称为“位率上限”。意思是我们人为设定一个编码码率变化的上限,可以低于,但不能高于。根据这个位率值,我们可以估算出一定时间内的存储容量的上限值。  
 
        在固定码率模式下,在硬盘录像机上设置的位率值就是编码时所使用的位率值,根据这个数值,我们可以精确地估算出一定时间内的存储容量。
 
2、分辨率   
 
        分辨率是决定位率(码率)的主要因素,不同的分辨率要采用不同的位率。总体而言,录像的分辨率越高,所要求的位率(码率)也越大,但并不总是如此,不同分辨率的合理的码率选择范围。所谓“合理的范围”指的是,如果低于这个范围,图像质量看起来会变得不可接受;如果高于这个范围,则显得没有必要,对于网络资源以及存储资源来说是一种浪费。
  
3、场景   
 
        监控的场景是设置码率时要考虑的第二个因素。在视频监控中,图像的运动剧烈程度还与位率有一定的关系,运动越剧烈,编码所要求的码率就越高。反之则越低。因此在同样的图像分辨率条件下,监控人多的场景和人少的场景,所要求的位率也是不同的。  
 
4、存储空间   
 
        最后需要考量的因素是存储空间,这个因素主要是决定了录像系统的成本。位率设置得越高,画质相对会越好,但所要求的存储空间就越大。所以在工程实施中,设置合适的位率即可以保证良好的回放图像质量,又可以避免不必要的资源浪费。   
 
 
5、帧率:每秒显示的图片数。影响画面流畅度,与画面流畅度成正比:帧率越大,画面越流畅;帧率越小,画面越有跳动感。由于人类眼睛的特殊生理结构,如果所看画面之帧率高于16的时候,就会认为是连贯的,此现象称之为视觉暂留。并且当帧速达到一定数值后,再增长的话,人眼也不容易察觉到有明显的流畅度提升了。  
 
 所谓“清晰”,是指画面十分细腻,没有马赛克。并不是分辨率越高图像就越清晰。  简单说:在码率一定的情况下,分辨率与清晰度成反比关系:分辨率越高,图像越不清晰,分辨率越低,图像越清晰。在分辨率一定的情况下,码率与清晰度成正比关系,码率越高,图像越清晰;码率越低,图像越不清晰。
 
 
D1:480i格式(525i):720×480(水平480线,隔行扫描),相当于我们所说的4CIF(720×576)
D3:1080i格式(1125i):1920×1080(水平1080线,隔行扫描)
1080P:对应的码率是3500kpbs
视频的清晰度与视频的码率是一一对应的,视频码率超过1024kbps的统称为超清视频
流畅:码率---256kbps,分辨率---480*360,俗称360P
高清:码率---512kbps,分辨率---640*480,俗称480P
超清:码率---1024kbps,分辨率---1280*720,俗称720P
 
如果视频文件为250MB,播放时长为30min,那么我们可以通过公式计算视频码率:视频码率=(视频文件大小*8)/时间,这里视频的码率的单位为(kbps),视频文件大小的单位为KB,时间单位为s,那么我们可得到视频的大小为1111kbps

 常用压缩分辨率建议码率对照表(近似值)
分辨率      帧率 25 fps 22 fps 20 fps 18 fps 15 fps
1080P(1920×1080) 3Mbps-9Mbps 6144Kbps 5120Kbps 5120Kbps 4096Kbps
UXGA(1600×1200) 3Mbps-8Mbps 6144Kbps 5120Kbps 5120Kbps 4096Kbps
1600×912 3Mbps-7Mbps 4096Kbps 3072Kbps 3072Kbps 3072Kbps
1280×960 2Mbps-6Mbps 3072Kbps 3072Kbps 3072Kbps 2048Kbps
720P(1280×720) 2Mbps-6Mbps 3072Kbps 2048Kbps 2048Kbps 1792Kbps
VGA(640×480) 1280Kbps-1536Kbps 1280Kbps 1280Kbps 1024Kbps 896Kbps
4CIF(704×576) 1536Kbps-2048Kbps 1536Kbps 1280Kbps 1280Kbps 1024Kbps
2CIF(704×288) 768Kbps-1024Kbps 768Kbps 640Kbps 512Kbps 512Kbps
CIF(352×288) 512Kbps-768Kbps 512Kbps 512Kbps 384Kbps 320Kbps


         视音频数据存储空间对照表(单路)   
阶数 码流 时间 小时   阶数 码流 时间 小时
1 32Kbps 14MB 338MB 2.3GB 10GB   13 448Kbps 197MB 4.6GB 32.2GB 138GB
2 48Kbps 21MB 500MB 3.4GB 15GB   14 512Kbps 225MB 5.3GB 37GB 159GB
3 64Kbps 28MB 675MB 4.6GB 20GB   15 640Kbps 281MB 6.6GB 46.2GB 198GB
4 80Kbps 35MB 845MB 5.8GB 25GB   16 768Kbps 337MB 8GB 56GB 240GB
5 96Kbps 42MB 1GB 7GB 30GB   17 896Kbps 394MB 9.2GB 64.4GB 276GB
6 128Kbps 56MB 1.3GB 9.1GB 39GB   18 1024Kbps 450MB 10.5GB 73.5GB 315GB
7 160Kbps 70MB 1.6GB 11.2GB 48GB   19 1280Kbps 562MB 13.2GB 92.4GB 396GB
8 192Kbps 84MB 2GB 14GB 60GB   20 1536Kbps 675MB 15.8GB 110.6GB 474GB
9 224Kbps 98MB 2.3GB 16GB 70GB   21 1792Kbps 788MB 18.5GB 130GB 555GB
10 256Kbps 112MB 2.6GB 18.2GB 78GB   22 2048Kbps 900MB 21GB 147GB 630GB
11 320Kbps 140MB 3.3GB 23GB 100GB   23 3072Kbps 1.32GB 32GB 224GB 960GB
12 384Kbps 169MB 4GB 28GB 120GB   24 4096Kbps 1.76GB 42GB 294GB 1.23TB