Классификация форматов разрешения кадра, используемая в системах видеонаблюдения

Август 1, 2012

1. Введение.

В связи с увеличением объемов поставок IP-оборудования и увеличением рабочих форматов классических (аналоговых) систем видеонаблюдения всё чаще возникают вопросы, связанные с правильным определением формата изображения. Применяют различные обозначения качества изображения, такие как CIF-форматы, VGA-форматы, обозначение количества мегапикселей, количество ТВЛ, обозначение формата как количество точек по вертикали, перемноженное на количество точек по горизонтали. Все это многообразие обозначений указывается различными производителями для определения качества изображения камеры, причем каждый производитель использует их без каких-либо единых правил. Например, на одни камеры указаны только количество ТВЛ, на другие только формат HDTV, на третьи только количество Megapixel.

В данной статье произведена попытка объединить данные из различных источников   о   форматах, разрешениях, пикселях изображения и свести эти данные в единую таблицу соответствия, дополнив собственными комментариями.

2. Описание обозначений.

Разрешение.

Разрешение отражает насколько детальным является данное изображение. Термин «разрешение» используют для изображений в цифровом виде. Более высокое разрешение означает более высокий уровень детализации изображения.

Разрешение также показывает количество пикселей (точек) изображения по горизонтали и вертикали. Например, разрешение 800х600 указывает на 800 горизонтальных точек и 600 вертикальных, а суммарно на 480000 точек в данном изображении.

Формат.

Формат в видеонаблюдении – стандартизированное обозначение вертикального и горизонтального разрешения в пикселях в YCbCr-последовательностях в видеосигнале.

В характеристиках камер используются различные обозначения форматов, такие как CIF , VGA , HD.

ТВЛ.

ТВЛ – разрешающая способность по вертикали, максимальное количество телевизионных линий, которые способна передать телекамера. Это число ограничено стандартом CIR/PAL до 625 горизонтальных строк и 470 строк в EIA/NTSC. Если принимать во внимание кадровые синхроимпульсы, уравнивающие строки и пр., то максимальная разрешающая способность по вертикали оказывается равной 575 строк в CCIR/PAL и 470 строк в EIA/NTSC.

При этом значение ТВЛ не зависит линейно от разрешения и формата изображения. Данное обозначение использовалось для определения качества изображения  аналоговых камер, но продолжает  использоваться некоторыми производителями современных  IP-камер.

3. Различие форматов.

3.1 Форматы CIF

Изначально CIF был спроектирован для простого конвертирования между стандартами PAL и NTSC с заявленным разрешением 352 x 288.

т.е.     

NTSC = 352 x 240, 30 Гц

соответствует

CIF = 352 x 288, 30 Гц

соответствует

PAL = 352 x 288, 25 Гц

Со временем формат CIF перестал удовлетворять возрастающие требования к качеству изображения и, с созданием новых CMOS\CCD матриц камер и новых чипов видеозахвата появились новые форматы на основе CIF.

В данной таблице описаны стандартные виды  формата CIF.

Название формата

Разрешение

SQCIF

128 × 96

QCIF

176 × 144

CIF

352 × 288

2CIF (Half D1)

704 × 288

4CIF (D1)

704 × 576

16CIF

1408 × 1152

В современных системах видеонаблюдения наибольшую популярность приобрёл формат 4CIF, который долгое время считался эталоном при определении качества изображения, т.к. при оцифровке аналогового видеосигнала максимальное количество телевизионных линий ограничено разрешением матрицы камеры (чипа видеозахвата).

Формат 4CIF предполагает разрешения 704х576, 720х576, 768x576. Данный разброс разрешений зависит от типа используемого оборудования.

На данном рисунке показаны отличия в размерах между видами формата CIF.

3.2 Форматы VGA

Формат VGA разрабатывался для графического дисплея компьютера в разрешении 640х480 при частоте обновления экрана 60Гц и 256 различных цветов. В дальнейшем формат VGA получил повсеместное развитие по разрешению (до 1600х1200 и выше) и цветовой битности (до 16-, 24- и 32-битной) глубины цвета.

В таблице представлены стандартные виды формата VGA.

Название формата

Разрешение

QVGA

320×240

VGA

640×480

SVGA

800×600

XVGA

1024×768

3.3 Форматы Мегапиксельные

С созданием новых сетевых камер, обеспечивающих мегапиксельное разрешение для получения изображения, появились дополнительные требования к форматам изображения систем видеонаблюдения, принципиально отличные от формата CIF.

На данный момент основное отличие форматов изображения IP-камер определяется максимальным рабочим разрешением.  Увеличение количества пикселей на CMOS\CCD матрице, т.е. большее разрешение и чувствительность сенсора, предоставляет новые возможности для извлечения деталей в конкретной области изображения и для получения более качественного видеоизображения. Это является большим преимуществом, особенно при использовании в видеонаблюдении для идентификации людей и объектов или для просмотра большой области изображения.

По информативности новая 5Mpixel IP-камера способна заменить 12 аналоговых камер, нацеленных на одинаковую территорию.

На фото ниже показаны отличия в реальном изображении активно вошедшего в современные проекты видеонаблюдения формата 4CIF и нового формата Мегапиксельной IP-камеры.

 

3.4 Форматы HD

В 2010 году новые линейки IP-камер различных производителей начали поддерживать форматы HDTV 720p и HDTV 1080p.

Организацией SMPE для HD видеопотоков разработаны следующие стандарты:

В современных линейках камер также часто встречается:

Камеры, соответствующие стандартам SMPTE, обеспечивают качество HDTV и предоставляют все преимущества HDTV: высокое разрешение, четкость передачи цвета и высокую частоту кадров.

4. Сводная таблица.

В данной таблице сопоставлены Формат изображения с соответствующим этому формату Разрешением при соответствующей CMOS\CCD матрице видеокамеры. Также произведена попытка дополнить таблицу обозначением количества ТВЛ.

Инженер по цифровым системам  ОНИКС: 

Минасян Александр Вовикович

Источники информации:

 http://www.vocord.ru

 http://ru.wikipedia.org 

В.Дамьяновски «CCTV Библия охранного телевидения»

Все статьи