图像和流媒体 -- 帧率、分辨率、码流的概念和关系

桃扇骨 2022-06-07 11:28 724阅读 0赞

# [图像和流媒体 -- 帧率、分辨率、码流的概念和关系 ][-- _] #

2017-10-18 13:40  513人阅读 [评论][Link 1](0) 收藏 [举报][Link 2]

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目录[(?)][Link 4][\[+\]][Link 4]

1.  [一帧率分辨率码流的概念和关系][Link 5]
    
    1.  [帧率Frame Rate][Frame Rate]
    2.  [码流Data Rate][Data Rate]
    3.  [分辨率Resolution][Resolution]
    4.  [分辨率帧率及码流之间的相互关系][Link 6]
    5.  [计算公式][Link 7]
    6.  [举个例子][Link 8]

# 一、帧率、分辨率、码流的概念和关系 #

## 1、帧率（Frame Rate） ##

一帧就是一副静止的画面，连续的帧就形成动画，如电影等。我们通常所说的帧数就是在秒钟时间里传输的图片的帧数，通常用fpsFrames Per Second）表示。每一帧都是静止的图像，快速连续地显示帧便形成了运动的假象，还原了物体当时的状态。高帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。每秒钟帧数(fps)愈多，所显示的动作就会愈流畅。一般来说，图像帧率设置为25fps30fps已经足够。

## 2、码流（Data Rate） ##

码流是指视频图像经过编码压缩后在单位时间内的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。同样分辨率下，压缩比越小，视频图像的码率就越大，画面质量就越高。

## 3、分辨率（Resolution） ##

视频分辨率是指视频成像产品所成图像的大小或尺寸，它的表达式为：“水平像素数\*垂直像素数”。常见的图像分辨率有QCIF（176×144）、CIFDPP1920\*1080）。摄像机成像的最大分辨率是由CCD或CMOS感光器件决定的。现在有些摄像机支持修改分辨率，是通过摄像机自带软件裁剪原始图像生成的。

## 4、分辨率、帧率及码流之间的相互关系 ##

可以用下图简单表示：

![20171018135354324][]

对于静止的图像，用较低的码流即可以获得较高的图像质量；对于运动的图像，需要配置较高的码流。举个例子，针对的摄像机来说，典型码率为：2M，对于室内场景，因运动物体较少、速度较小，配置码流即可满足要求；对于道路监控场景，因车流速度快，场景变换大，可能需要配置4M码率。实际应用中，我们应该配置为变码率，使其更好地适应场景变化。

## 5、计算公式 ##

在PAL制情况下：

CIF 352×288的分辨率，建议码流设置为512kbps，用0.5M的带宽传输  
4CIF 704×576的分辨率，建议码流设置为2048kbps，用2M的带宽传输，但是使用1536bps也可。  
  
第一步：根据式（1）计算单个通道每小时所需要的存储容量S1 , 单位MByte。  
                         S1=D / 8 \* 3600 / 1024   
其中：D－ 码率（即录像设置中的“位率/位率上限”），单位Kbit/s

第二步：确定录像时间要求后，根据式（2）计算单个通道所需要的存储容量S2, 单位MByte  
                    S2=S1 \* 24 \* t  
其中：t为保存天数 24表示一天24小时录像  
第三步：确定视频通道数 计算最终所需容量S3  
S3=S2 \*N  
其中：N为视频通道数

## 6、举个例子 ##

**参看：[DM365表现性能][DM365]**

![20171019163437964][]

这个上面的 1080P@30fps 即分辨率 1920x1080、帧率 30fps

这里有个一个有意思的地方 H264 BP/MP/HP  这是什么？

其实上一讲里有提到的，只不过直接粘贴了一个链接都也没讲。

profile\_idc = 77 // 0100 1101 u(8)  Main    **参看：[H264 各profiles用途和特点][H264 _profiles]**

**H.264编码四种画质级别**  
D1 是数字电视系统显示格式的标准，共分为以下5种规格：  
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）  
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  
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  
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  
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。  
    需要指出的一点是，D端子是日本独有的特殊接口，国内电视几乎没有带这种接口的，最多的是色差接口，而色差接口最多支持到D4，理论上肯定没有HDMI（纯数字信号，支持到1080P)的最高清晰度高，但在1920：1080以下分辨率的电视机上，一般也没有很大差别.

**H.264有四种画质级别，分别是BP、EP、MP、HP：  
　　1、BP-Baseline Profile：基本画质。支持I/P 帧，只支持无交错（Progressive）和CAVLC；  
　　2、EP-Extended profile：进阶画质。支持I/P/B/SP/SI 帧，只支持无交错（Progressive）和CAVLC；  
　　3、MP-Main profile：主流画质。提供I/P/B 帧，支持无交错（Progressive）和交错（Interlaced），  
　　　 也支持CAVLC 和CABAC 的支持；  
　　4、HP-High profile：高级画质。在main Profile 的基础上增加了8x8内部预测、自定义量化、  
　　　 无损视频编码和更多的YUV 格式；**

想要说明H.264 HP与H.264 MP的区别就要讲到H.264的技术发展了。JVT 于2003年完成H.264基本部分标准制定工作，包含Baseline profile、Extended profile和Main profile，分别包括不同的编码工具。之后JVT又完成了H.264 FRExt（即：Fidelity Range Extensions）扩展部分（Amendment）的制定工作，包括High profile（HP）、High 10 profile（Hi10P）、High 4:2:2 profile（Hi422P）、High 4:4:4 profile（Hi444P）4个profile。  
　　H.264 Baseline profile、Extended profile和Main profile都是针对8位样本数据、4:2:0格式的视频序列，FRExt将其扩展到8～12位样本数据，视频格式可以为4:2:0、4:2:2、4:4:4，设立了High profile（HP）、High 10 profile（Hi10P）、High 4:2:2 profile（Hi422P）、High 4:4:4 profile（Hi444P） 4个profile，这4个profile都以Main profile为基础。  
　　在相同配置情况下，High profile（HP）可以比Main profile（MP）节省10%的码流量，比MPEG-2 MP节省60%的码流量，具有更好的编码性能。根据应用领域的不同，Baseline profile多应用于实时通信领域，Main profile多应用于流媒体领域，High profile则多应用于广电和存储领域

[-- _]: http://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/78271900
[Link 1]: http://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/78271900#comments
[Link 2]: http://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/78271900#report
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[Link 3]: http://blog.csdn.net/qq_29350001/article/category/6103805
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[DM365]: http://processors.wiki.ti.com/index.php/DM365_Codec_Availability_Schedule
[20171019163437964]: /images/20220607/155aa5bc347c40c8809e217f671465a8.png
[H264 _profiles]: http://blog.csdn.net/lixiaowei16/article/details/22370217