安防监控系统CIF、D1等格式的解释

目前国内监控行业中，涉及视频采集卡、压缩卡、硬盘录像机（DVR）等产品时，经常会遇到诸如SIF、CIF、4CIF、D1等等分辨率标准名词。而在实际上，由于安防行业缺乏行业规范和标准，业内很多名词多来源于其它行业的标准，因此CIF、SIF、D1等几个词不但来源不同，甚至连名词本身都已经被讹以传讹而相互混淆，令人一头雾水。

CIF格式具有如下特性：

(1) 电视图像的空间分辨率为家用录像系统(Video Home System，VHS)的分辨率，即352×288。

(2) 使用非隔行扫描(non-interlaced scan)。

(3) 使用NTSC帧速率，电视图像的最大帧速率为30 000/1001≈29.97幅/秒。

(4) 使用1/2的PAL水平分辨率，即288线。

(5) 对亮度和两个色差信号(Y、Cb和Cr)分量分别进行编码，它们的取值范围同ITU-R BT.601。即黑色=16，白色=235，色差的最大值等于240，最小值等于16。

下面为5种CIF 图像格式的参数说明。参数次序为“图象格式 亮度取样的象素个数(dx) 亮度取样的行数 (dy) 色度取样的象素个数(dx/2) 色度取样的行数(dy/2)”。

sub-QCIF 128×96 64 48

QCIF 176×144 88 72

CIF 352×288 176 144

4CIF 704×576 352 288（即我们经常说的D1）

16CIF 1408×1152 704 576

　　目前监控行业中主要使用Qcif（176×144）、CIF（352×288）、HALF D1（704×288）、D1（704×576）等几种分辨率，CIF录像分辨率是主流分辨率，绝大部分产品都采用CIF分辨率。目前市场接受CIF分辨率，主要理由有四点：1、目前数码监控要求视频码流不能太高；2、视频传输带宽也有限制；3、使用HALFD1、D1分辨率可以提高清晰度，满足高质量的要求，但是以高码流为代价的。在现阶段，出现了众多D1的产品，但市场份额非常小；4、采用CIF分辨率，信噪比在32db以上，一般用户是可以接受的，但不是理想的视频图像质量。目前业内人士正在尝试用HALF　D1来寻求CIF、D1之间的平衡。但随着单块硬盘的容量达到750GB甚至1000GB，而国内的大部分DVR已经可以做到连接8块1000GB的硬盘，故D1逐渐会变成时常的主流。

DCIF分辨率是什么？

　　经过研究发现一种更为有效的监控视频编码分辨率（DCIF），其像素为528×384。DCIF分辨率的是视频图像来历是将奇、偶两个HALFD1，经反隔行变换，组成一个D1（720*576），D1作边界处理，变成4CIF（704×576），4CIF经水平3/4缩小、垂直2/3缩小，转换成528×384.528×384的像素数正好是CIF像素数的两倍，为了与常说的2CIF（704*288）区分，我们称之为DOUBLE　CIF，简称DCIF。显然，DCIF在水平和垂直两个方向上，比Half D1更加均衡。

为什么选用DCIF分辨率？

　　数字化监控行业对数字监控产品提出两项要求：首先要求数据量低，保证系统能够长时间录像和稳定实时的网络传输；其次要求回放图像清晰度高，满足对细节的要求。而DCIF分辨率在目前的软硬件平台上，能很好的满足以上两项要求。Half D1分辨率已被部分产品采用，用来解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点。但由于他相对于CIF只是水平分辨率的提升，图像质量提高不是特别明显，但码流增加很大。

　　经过对大量视频信号进行测试，基于目前的视频压缩算法，DCIF分辨率比Half　D1能更好解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点，用来解决CIF和4CIF，特别是在512Kbps码率之间，能获得稳定的高质量图像，满足用户对较高图像质量的要求，为视频编码提供更好的选择。

　　CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点分辨率，静态回放分辨率理论上最高可达360TVline的图像质量，超过模拟监控中标准VHS磁带录像机280TVline的图像水平，达到公安部安防行业视频标准二级和三级项目的清晰度要求，满足绝大部分视频监控的要求。

什么是D1？

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。

　　若追溯源头来看，安防视频监控行业源于闭路电视（CCTV），因此标准一直沿用的是电视行业的SIF系列标准和录像机行业的D1标准，而在国内安防业内，SIF被讹以传讹成了CIF，D1也经常与4CIF、4SIF等概念混淆。一个典型的现象是，采用CIF和D1做为关键字去搜索视频采集卡、压缩卡、DVR等产品，搜到的几乎都是国内产品及国产外销产品，而用SIF做关键字才能搜到同类的国外产品。下面分别对CIF、SIF及D1三个来源不同的系列标准做简单介绍。

　　在目前国内监控行业中，涉及视频采集卡、压缩卡、硬盘录像机（DVR）等产品时，经常会遇到诸如SIF、CIF、4CIF、D1等等分辨率标准名词。而在实际上，由于安防行业缺乏行业规范和标准，业内很多名词多来源于其它行业的标准，因此CIF、SIF、D1等几个词不但来源不同，甚至连名词本身都已经被讹以传讹而相互混淆，另人一头雾水。

　　CIF格式具有如下特性：

　　(1) 电视图像的空间分辨率为家用录像系统(Video Home System，VHS)的分辨率，即352×288。

　　(2) 使用非隔行扫描(non-interlaced scan)。

　　(3) 使用NTSC帧速率，电视图像的最大帧速率为30 000/1001≈29.97幅/秒。

　　(4) 使用1/2的PAL水平分辨率，即288线。

　　(5) 对亮度和两个色差信号(Y、Cb和Cr)分量分别进行编码，它们的取值范围同ITU-R BT.601。即黑色=16，白色=235，色差的最大值等于240，最小值等于16。

　　下面为5种CIF 图像格式的参数说明。参数次序为“图象格式 亮度取样的象素个数(dx) 亮度取样的行数 (dy) 色度取样的象素个数(dx/2) 色度取样的行数(dy/2)”。

　　sub-QCIF 128×96 64 48

　　QCIF 176×144 88 72

　　CIF 352×288 176 144

　　4CIF 704×576 352 288（即我们经常说的D1）

　　16CIF 1408×1152 704 576

　　目前监控行业中主要使用Qcif（176×144）、CIF（352×288）、HALF D1（704×288）、D1（704×576）

　　等几种分辨率，CIF录像分辨率是主流分辨率，绝大部分产品都采用CIF分辨率。目前市场接受CIF分辨率，主要理由有四点：1、目前数码监控要求视频码

　　流不能太高；2、视频传输带宽也有限制；3、使用HALF　D1、D1分辨率可以提高清晰度，满足高质量的要求，但是以高码流为代价的。在现阶段，出现了众多D1的产品，但市场份额非常小；4、采用CIF分辨率，信噪比在32db以上，一般用户是可以接受的，但不是理想的视频图像质量。目前业内人士正在尝试用HALF　D1来寻求CIF、D1之间的平衡。但随着单块硬盘的容量达到750GB甚至1000GB，而国内的大部分DVR已经可以做到连接8块1000GB的硬盘，故D1逐渐会变成时常的主流。

　　DCIF分辨率是什么？

　　经过研究发现一种更为有效的监控视频编码分辨率（DCIF），其像素为528×384。DCIF分辨率的是视频图像来历是将奇、偶两个HALF D1，经反隔行变换，组成一个D1（720*576），D1作边界处理，变成4CIF（704×576），4CIF经水平3/4缩小、垂直2/3缩小，转换成528×384.528×384的像素数正好是CIF像素数的两倍，为了与常说的2CIF（704*288）区分，我们称之为DOUBLE　CIF，简称DCIF。显然，DCIF在水平和垂直两个方向上，比Half D1更加均衡。

　　为什么选用DCIF分辨率？

　　数字化监控行业对数字监控产品提出两项要求：首先要求数据量低，保证系统能够长时间录像和稳定实时的网络传输；其次要求回放图像清晰度高，满足对细节的要求。而DCIF分辨率在目前的软硬件平台上，能很好的满足以上两项要求。

　　Half D1分辨率已被部分产品采用，用来解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点。但由于他相对于CIF只是水平分辨率的提升，图像质量提高不是特别明显，但码流增加很大。

　　经过对大量视频信号进行测试，基于目前的视频压缩算法，DCIF分辨率比Half D1能更好解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点，用来解决CIF和4CIF，特别是在512Kbps码率之间，能获得稳定的高质量图像，满足用户对较高图像质量的要求，为视频编码提供更好的选择。

　　CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点分辨率，静态回放分辨率理论上最高可达360TVline的图像质量，超过模拟监控中标准VHS磁带录像机280TVline的图像水平，达到公安部安防行业视频标准二级和三级项目的清晰度要求，满足绝大部分视频监控的要求。

　　什么是D1？

　　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。

　　若追溯源头来看，安防视频监控行业源于闭路电视（CCTV），因此标准一直沿用的是电视行业的SIF系列标准和录像机行业的D1标准，而在国内安防业内，SIF被讹以传讹成了CIF，D1也经常与4CIF、4SIF等概念混淆。一个典型的现象是，采用CIF和D1做为关键字去搜索视频采集卡、压缩卡、DVR等产品，搜到的几乎都是国内产品及国产外销产品，而用SIF做关键字才能搜到同类的国外产品。下面分别对CIF、SIF及D1三个来源不同的系列标准做简单介绍。

 

格式标准	分辨率（非正方形像素）	分辨率（正方形像素）	标准帧率（帧/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

一、CIF

　　CIF（Common Intermediate Format，通用媒介格式）也称为FCIF（Full CIF），是一种用于规范YCbCr色差分量视频信号的像素分辨率的标准格式，常用于电信领域的视频会议系统。

　　CIF格式是国际电信联盟（ITU）在1990年推出的的H.261视频编码标准（ITU-T H.261）中首次被定义的一种格式标准（后续H.263对CIF系列标准进一步完善），其设计目的是为了便于与电视行业的NTSC和PAL两种视频制式标准对接（【注】SECAM制式与PAL制式差异很小），推动电信领域和电视领域之间的互联互通。

　　为了便于和PAL和NTSC两种制式进行转换，由于视频尺寸变换时“缩小”要比“放大”处理起来简单，因此CIF格式定义时采用了最大兼容原则（二者相比取较大者），在分辨率上采用与PAL制的SIF（Source Input Format）格式相同的352×288，在帧率上则采用与NTSC制相同的29.97 fps（30000帧/1001秒），色彩空间编码则采用YCbCr 4:2:0标准。

　　QCIF含义为"Quarter CIF"，即四分之一CIF的意思，其分辨率的宽和高都是CIF格式的一半；SQCIF含义为"Sub Quarter CIF"，其分辨率的宽为CIF的4/11，高为CIF的1/3，像素数为CIF的4/33；类似的格式定义还有4CIF（4×CIF）和16CIF（16×CIF），都是以CIF格式做为基准进行定义。

　　CIF格式图像尺寸大小之所以确定为352×288，是因为在H.261定义的视频压缩/解压的算法中，采用了基于宏块（大小为16×16像素）的DCT变换（Discrete Cosine Transform，离散余弦变换），实际上CIF格式视频的帧是由22×18个宏块组成，因此每一帧图像的像素数为352×288。

　　需要注意的是，国际电信联盟（ITU）定义的xCIF系列标准中的所采用的像素都是非正方形像素（像素显示时横纵比为12:11），像素数量横纵比（即存储横纵比）为352:288（即11:9）。因此，当xCIF系列标准视频在正方形像素显示设备（计算器显示器、大部分HDTV高清数字电视）中显示时，需要将画面横向拉长为原来的12/11倍（约为109.1%），分辨率变为384×288（正方形像素），像素数量的横纵比从原来的11:9变为4:3。

　　【注】“正方形像素”是一个相当重要的概念，涉及到视频的采集、编码/解码、传输、存储、显示整个过程，关于此概念的详细讲解可参见一文。

　　二、SIF

　　动态图像专家组（MPEG）在1992年推出的MPEG-1标准中首次定义了SIF（Source Input Format，源输入格式）, SIF是一种用于数字视频的存储和传输的视频格式，常用于VCD（MPEG-1视频编码）、DVD（MPEG-2的视频编码）和某些视频会议系统中。

　　由于SIF系列标准主要应用电视行业，因此SIF标准格式分为SIF-525（NTSC制式）和SIF-625（PAL制式和SECAM制式）两种：

　　 该E-mail地址已受到防止垃圾邮件机器人的保护，您必须启用浏览器的Java Script才能看到。 l的SIF格式（SIF-525）用于NTSC制式中，其分辨率为352×240像素，刷新频率（帧率）为29.97fps（帧/秒）

　　625@50Hz的SIF格式（SIF-625）用于PAL制式和SECAM制式中，其分辨率为352×288像素，刷新频率（帧率）为25fps（帧/秒）

　　其中SIF-525和SIF-625两种格式都属于非隔行（逐行）标准，此外SIF还有一种隔行版本被称为SIF-I。

　　SIF格式视频流也被称为MPEG-1 CPB（constrained parameters bitstream，约束参数码流）。与国际电信联盟（ITU）定义的CCIR 601（又名ITU-R BT.601/Rec.601）电视信号数字编码标准相比，SIF可以看为CCIR 601格式在帧长、帧宽、帧率和色度上均减半的标准。

　　动态图像专家组（MPEG）在定义SIF（Source Input Format）格式标准时参照了国际电信联盟（ITU）定义的CIF格式标准，因此SIF标准格式几乎与CIF标准格式相同，两者的区别在于：SIF格式在NTSC制式（525-line）下为352×240@29.97fps，在PAL/SECAM制式（625-line）下为352×288@25fps；而CIF格式则无制式之分，标准格式固定为352×288@29.97fps（在H.263中帧率标准扩展支持7.49fps、14.99fps、59.94fps等值）。

　　由于计算机行业广泛采用正方形像素，因此在计算机行业里SIF格式（正方形像素版本）被定义为：分辨率为320×240（相当于计算机行业的QVGA标准）或者384×288像素，帧率则可以是计算机支持的任意刷新频率（60Hz、75Hz、85Hz、……）。

　　【注】“正方形像素”概念同上，详细讲解可参见。

格式标准	分辨率（非正方形像素）	分辨率（正方形像素）	标准帧率（帧/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（又称为D-1、Sony's D1）

　　D1是一种专业数字视频格式标准，主要应用于数字广播电视和录像行业。D1标准的产生在CIF和SIF标准之前，早于20世纪80年代就在Sony（索尼）和Bosch-BTS（博世-BTS）公司的DVR（数字录像机）产品中被首次使用。1986年，在电影电视工程师协会（SMPTE）工程师委员会的努力下，D1被采用为SMPTE标准，主要在DVTR（数字磁带录像机）产品中使用，是视频录像行业中的第一种主流格式。

　　D1采用非压缩数字复合视频，颜色编码采用CCIR 601（于1981年定义）的YCbCr 4:2:2格式，音频采用PCM格式；音频和视频被同步存储在19mm（3/4"）的盒式录像带上，D1录像带最大存储时间为94分钟。D1的分辨率在NTSC制式下定义为720×486（非正方形像素），在PAL/SECAM制式下为720×576（非正方形像素）。早期的D1系统复杂且操作困难，虽然后来迅速稳定下来，但就当时（1986年）来说，D1以其华丽的画质（相当于后来的SD，即标准清晰度画质）、价格的昂贵、配置要求高、升级成本高等因素而著称。

格式标准	分辨率（非正方形像素）	分辨率（正方形像素）	标准帧率（帧/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采用非压缩复合视频占用的带宽过大，因此后续很快就推出了D2系统。D2系统虽然也采用非压缩复合视频格式，但D2在D1的基础上降低了采样率，做为一种经济型选择和D1一起供用户使用。D1格式直到2003年仍然在使用，后来的许多技术都引入了D1格式，而现代的许多数字视频录像产品也将其作为一种通用格式。在D1格式的基础上，后续还出现了D2、D3、D5/D5 HD等一系列标准，广泛用于美国和日本的电视演播录像、VHS家用录像带等视频录像行业。

　　AMPEX DCT-1700D D1-601 VCR

格式标准	标准化时间	标准推动者
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、D1三种系列标准对比

格式标准	标准化时间	标准化组织	应用领域
D1	1986年	电影电视工程师协会（SMPTE）	广播电视、电影、录像领域
CIF	1990年	国际电信联盟（ITU）	电信、网络视频领域
SIF	1992年	动态图像专家组（MPEG）	多媒体领域（影视、VCD、DVD等）

　　在实际应用中，最容易混淆的三种格式为4CIF、PAL制式的4SIF，以及PAL制式的D1，这三种格式的主要区别如下：

　　应用领域不同；

　　l制定的标准化组织不同；

　　l刷新频率（帧率）定义不同；

　　在非正方形像素模式下分辨率不同。

格式标准	分辨率（非正方形像素）	分辨率（正方形像素）	标准帧率（帧/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