图像和流媒体 -- 帧率、分辨率、码流的概念和关系

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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 fps (Frames 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，帧率设置为25fps、30fps已经足够。

2. 码率（Data Rate）
   码率是指视频图像经过编码压缩后在单位时间内的数据流量，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）、CIFDPP19201080）。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：
   　　　　　　　　　　　
   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
   　　　　　　　
   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

7. 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

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