像素與分辨率

什么是像素?簡單的說，我們通常所說的像素，就是CCD/CMOS上光電感應元件的數(shù)量，一個感光元件經(jīng)過感光，光電信號轉換，A/D轉換等步驟以后，在輸出的照片上就形成一個點，我們如果把影像放犬數(shù)倍，會發(fā)現(xiàn)這些連續(xù)色調其實是由許多色彩相近的小方點所組成，這些小方點就是構成影像的最小單位"像素"（Pixel）。像素分為CCD像素和有效像素，現(xiàn)在市場上的數(shù)碼相機標示的人部分是CCD的像素而不是有效像素。2、像素的形狀對于顯示設備來說，像素點是一個挨著一個的排列，所以可以把像素分為正方形像素和長方形像素，為了實現(xiàn)更為真實的現(xiàn)實效果，長方形像素的像素比也會不一樣。3、像素比？首先要了解一下電視制式的概念所謂制式，就是指傳送電視所采用的技術標準。目前世界上用于彩色廣播電視的彩色電視機制式主要有三大類。（「）正交平衡調幅制，簡稱NTSC制?，采用這種制式的主要國家有美國、加拿人和口本等。（2） 正交平衡調幅逐行倒相制，簡稱PAL制。我國,德國、英國和其它一些西北歐國家采用這種制式。（3） 行輪換調頻制，簡稱SECAM制，采用這種制式的有法國、前蘇聯(lián)和東歐一些國家。消隱電子槍從左到右畫出象素，它每次只能畫一條掃描線，畫下一條之前要先回到左邊并做好畫下一條掃描線的準備，這之間有一段時間叫做水平消隱（HBIank）。在畫完全掃描線之后它又回到屏幕左上角準備下一次畫屏幕（幀），這之間的一段時間就是垂直消隱（VBIank）。電子槍就是在不斷的走'之'字形。具體的說，電子槍從右端移動到左端的那段時間叫做水平消隱：電子槍從右下角移動到左上角的那段時間就是垂直消隱，垂直消隱是消除電子束作垂直打描時的回掃線，水平消隱是消除電子束作行掃描時的回掃線。對于PAL制式的電視來講，它規(guī)定每幀的掃描行數(shù)為625行，由于削隱現(xiàn)彖的存在，在垂直削隱期間，打描行不可能分解圖像，而垂直削隱期約占掃描時間的8%,因此625行中用于掃描圖像的有效行數(shù)為62592%人約576行。按照4:3的比例，如果把像素看做方形,一幀圖像在水平方向上就應該有768*3/4=768個像素。PAL制式的實際尺寸是768x576,NTSC制式是640x486。但是硬件廠商出于某些原因（網(wǎng)絡上說是制造硬件的方便，具體原因還不清楚），統(tǒng)一了制式標準D1/DVPAL為：720x576；NTSC為：720x486但是這樣實際使用硬件播放的時候，720的畫面比768窄，為了能使720和768的畫面看起來一樣寬，唯一的辦法就是把彖素拉長。拉多少呢？768/720=1.067,這就是像素比。電視標準決定了電視顯示屏的寬/高比為4：3（將來口I能普及16：9）,這是固定值。想屏幕(PAL制式電視機)上縱橫密集排列人量很小的發(fā)光方塊(像素)，每行720塊，共576行。假設：W：為像素的寬度H：為像素的高度R：為像素寬高比R=W/H屏幕的橫向物理尺寸二720*W屏幕的縱向物理尺寸=576*H二者的比值必須為4：3,即(720*W)/(576*H)二4/3轉換該式得：W/H二「0666666666666666666666666666666666666666666666666666666664、什么是分辨率？謂所的"分辨率”指的是單位長度中，所表達或擷取的像素數(shù)目。和像素一樣，分辨率也分為很多種，包括影像分辨率，打印分辨率，顯示器分辨率等。其中最常見的就是影像分辨率，我們通常說的數(shù)碼相機輸出照片最人分辨率，指的就是影像分辨率，單位是ppi(PixelperInch)。打印分辨率也是很常見的一種，顧名思義，就是打印機或者沖印設備的輸出分辨率，單位是dpi(dotperinch)。顯示器分辨，就是Windows桌面的人小。常見的設定有640x480,800x600,1024x768...等。分辨率與像素的關系?D影像分辨率和像素的關系像素和分辨率是成正比的，像素越人，分辨率也越高。舉例說明：前文已經(jīng)提到，像素分有效像素和CCD像素，通常來說200萬像素的數(shù)碼相機,最人影像分辨率是1600x1200=192萬像素，也就是說，實際的有效像素就是192萬。通常所說的300萬像素的數(shù)碼相機，最人影像分辨率是2048x1536=3145728像素，也就是說有效像素為314萬?？梢钥闯觯袼卦礁?，最人輸出的影像分辨率也越高。打印分辨率和像素的關系打印分辨率，關系到我們沖印照片的大小。計算方法：200萬像素的數(shù)碼相機，有效像素492萬，最人輸出1600x1200的相片寬：1600Pixels/300dpi=5.3”高：1200Pixels/300dpi=4M也就是說如果用300dpi輸出分辨率沖印，最多能沖印534英寸的照片，而通常照片的尺寸是：寸：5x3.5寸：6x4很明顯，200萬像素能以300dpi的效果沖印最大5寸的照片。（注：人眼能分辨出的最大分辨率是300dpi,超過這個分辨率，人的眼睛是無法看出差別的，也就是說300dpi和600dpi在人眼看來是沒有差別的，所以現(xiàn)在的沖卬設備最大的設計輸出分辨率，就是300dpi,當然每個人對于淸晰度的要求是不一樣的，一般來說能達到200dpi就能讓大部分人滿總，所以200萬像素沖印6寸的照片，在大部分人看來還是很淸晰的。）6、 像素比、寬高比？1：1像素（即正方形像素）比是我們下載的RMVB寬屏電影常見的一種比例。要想知道是否要修改比例必須先區(qū)分一下像素比和畫面比：像素比：是指每個格子是方的還是扁的，仁1就是正方的，4：3是有點扁，16：9是很扁。畫面比（寬高比）：是指，不管棋盤被橫向和縱向分成多少個格子，也不管每個格子是方是扁，就直接用尺子去量這個棋盤的橫邊和豎邊,得數(shù)一除就是畫面寬高比啦。（你也可以播放一個文件試試，用尺子量一量你的顯示器上的窗門看是不是這么回事。前提是你的電腦使用的是最佳分辨率）。這方面的問題其實很微妙，用個簡單的例子說一下吧：比如我這里有一部"國家寶藏2.rmvb",用Mediainfo驗看得知分辨率為640*360,畫面寬高比例為16:9（正好是640:360）,那么其像素比就是十仁這就意味著，整個電影畫面被分成640X360塊，每一小塊都是一個正方形像素。又比如我們常見的VCD規(guī)格的MPG或DAT文件的像素比是12：11,分辨率為352*288,意思是說屏幕畫面被分成352X288個小塊，每個小塊都是個長方形，寬是12份的話，高就是11份，暫且用12a和11a表示。下面我們來計算一下最終的畫面形狀，也就是我們最終看到的屏幕效果：1） 用單個像素的寬42a乘以畫面橫向像素數(shù)352（分辨率中較人的那個數(shù)字），得4224a:2） 再用單個像素的高11a乘以畫面縱向像素數(shù)288（分辨率中較小的那個數(shù)字），得3168ao3） 最后用4224a和3168a相除，得出最后看到的畫面寬度與長度的比例是4224a:3168a=4:3因此：分辨率的兩個數(shù)值相除不一定等于畫面比。只有在像素比為1:1的情況下，才可以用分辨率相除的辦法計算視頻文件的畫面比（寬高比）。7、 像素比、寬高比、分辨率的關系？一個視頻文件，應該至少提供像素比、分辨率和畫面比當中的兩個，另外一個可以通過計算得知。其中兩個的得到方法見：怎樣查看一個視頻文件的編碼信息（格式）？卜?面我們列三個計算公式:

符號定義:像素比=a:b分辨率=xxy畫面比=m:n計算公式^aXx 一-——=m:n（畫面比）bXy巴竺=a:b（像素比）nXxmxbnXamxbnXa=x:y份辨率)一般的視頻文件的分辨率和畫面比都很好查看，像素比卻不一定都能查看得到。下面我們看幾個計算像素比的例子：示例4：源視頻文件名：[POPGO][Mobile_Suit_Gundam_00_2nd_Season][01][GB][X264_AAC](61438357)_Track1.h264查看編碼信息得到：畫面寬度 "280像素畫面高度 ：720像素畫面比例 ：16/9代入公式計算像素比：a:b9x12801:116x720a:b9x12801:1示例厶源視頻文件名：Alizee-GourmandisesMTV.mpg編碼信息為：Audio:MPEGAudio48000Hzstereo128Kbps[Mpeg-1]Video:MPEG2Video352x288(4:3)25.00fps1800Kbps[Video]代入公式計算像素比：4x288a;b二=3X352-12：11有時這種計算方式會有微小的誤差，但因為極其微小，所以不會影響到畫面上的人物比例。有一款軟件：ARSCalculator可以方便進行計算。8.混淆的概念：SIF與CIF、4CIF與D1在目前國內監(jiān)控行業(yè)中，涉及視頻釆集卡、壓縮卡、碩盤錄像機（DVR）等產(chǎn)品時，經(jīng)常會遇到諸如SIF、CIF、4CIF、D1等等分辨率標準名詞。而在實際上，由于安防行業(yè)缺乏行業(yè)規(guī)范和標準，業(yè)內很多名詞多來源于其它行業(yè)的標準，因此CIF、SIF、D1等幾個詞不但來源不同，甚至連名詞本身都己經(jīng)被訛以傳訛而相互混淆，令人一頭霧水。若追溯源頭來看，安防視頻監(jiān)控行業(yè)源于閉路電視（CC7V），因此標準一直沿用的是電視行業(yè)的SIF系列標準和錄像機行業(yè)的D1標準，而在國內安防業(yè)內，SIF被訛以傳訛成了CIF.D1也經(jīng)常與4CIF.4SIF等概念混淆。一個典型的現(xiàn)象是，釆用CIF和D1做為關鍵字去搜索視頻采集卡、壓縮卡、DVR等產(chǎn)品，搜到的幾乎都是國內產(chǎn)品及國產(chǎn)外銷產(chǎn)品，而用SIF做關鍵字才能搜到同類的國外產(chǎn)品。下面分別對CIF、SIF及D1三個來源不同的系列標準做簡單介紹。CIFCIF（CommonIntermediateFormat,通用媒介格式）也稱為FCIF（FullCIF）,是一種用于規(guī)范YCbCr色差分呈視頻信號的像素分辨率的標準格式，常用于電信領域的視頻會議系統(tǒng)。CIF格式是國際電信聯(lián)盟（ITU）在1990年推出的的H.261視頻編碼標準（ITU-TH.261）中首次被定義的一種格式標準（后續(xù)H.263對CIF系列標準進一步完善），其設計目的是為了便于與電視行業(yè)的NTSC和PAL兩種視頻制式標準對接（【注】SECAM制式與PAL制式左異很小），推動電信領域和電視領域之間的互聯(lián)互通。為了便于和PAL和NTSC兩種制式進行轉換，由于視頻尺寸變換時“縮小"要比"放大"處理起來簡單，因此CIF格式定義時釆用了最大兼容原則（二者相比取較大者），在分辨率上采用與PAL制的SlFCSourceInputFormat）格式相同的352x288,在幀率上則采用與NTSC制相同的29.97fps（30000?/1001秒），色彩空間編碼則釆用YCbCr4:2:0標準。QCIF含義為“QuarterCIFS即四分之一CIF的總思，其分辨率的寬和高都是CIF格式的一半：SQCIF含義為"SubQuarterCIF\其分辨率的寬為CIF的4/11,高為CIF的仃3,像素數(shù)為CIF的4/33：類似的格式定義還有4CIF（4XCIF）和16CIF（16xCIF）,都是以CIF格式做為基準進行定義。CIF格式圖像尺寸大小之所以確定為352x288,是因為在H.261定義的視頻圧縮/解壓的算法中，采用了基于宏塊（大小為16x16像素〉的DCT變換（DiscreteCosineTransform，離散余弦變換），實際上CIF格式視頻的幀繪由22x18個宏塊組成，因此每一幀圖像的像素數(shù)為352x288=需要注意的是，國際電信聯(lián)盟（ITU）定義的xCIF系列標準中的所采用的像素都是非正方形像素（像素顯示時橫縱比為12:11）,像索數(shù)量橫縱比（即存儲橫縱比）為352:288（即11:9）。因此,當xCIF系列標準視頻在正方形像素顯示設備（計算器顯示器、大部分HDTV高清數(shù)字電視）中顯示時，需要將畫而橫向拉長為原來的12/11倍（約為109.1%）,分辨率變?yōu)?84x288（正方形像素〉，像素數(shù)呈的橫縱比從原來的行:9變?yōu)?:3?！咀ⅰ俊阏叫蜗袼?■是一個相當重要的概念，涉及到視頻的采集、編碼/解碼、傳輸、存儲、顯示整個過程，關于此概念的詳細講解可參見《關于'‘正方形像素”》一文。格式標準分辨率（非正方形像素）分辨率（正方形像素）標準幀率（禎/秒）QCIF176x144192x14429.97fpsCIF(FCIF)352x288384x28829.97fps4CIF704x576768x57629.97fps16CIF1408x11521536x115229.97fpsSIF動態(tài)圖像專家組（MPEG）在1992年推出的MPEG畀標準中首次定義了SIF（SourceInputFormat,源輸入格式〉,SIF是一種用于數(shù)字視頻的存儲和傳輸?shù)囊曨l格式，常用于VCD（MPEG-1視頻編碼）、DVD（MPEG-2的視頻編碼〉和某些視頻會議系統(tǒng)中。山于SIF系列標準主要應用電視行業(yè)，因此SIF標準格式分為SIF-525（NTSC制式）和SIF-625（PAL制式和SECAM制式）兩種：525@59.94Hz的SIF格式（SIF-525）用于NTSC制式中，其分辨率為352x240像素，刷新頻率（幀率）為29.97fps（幀/秒）625@50Hz的SIF格式（SIF-625）用T*PAL制式和SECAM制式中，其分辨率為352x288像素，刷新頻率（幀率〉為25fps（幀/秒）其中SIF-525和SIF-625兩種格式都屬于非隔行（逐行）標準,此外SIF還有一種隔行版本被稱為SIF-LSIF格式視頻流也被稱為MPEG-1CPB（constrainedparametersbitstream,約束參數(shù)碼流）。與國際電信聯(lián)盟（ITU）定義的CCIR601（又^ITU-RBT.6O1/Rec.6O1）電視信號數(shù)字編碼標準相比,SIF可以看為CCIR601格式在幀長、幀寬、幀率和色度上均減半的標準。動態(tài)圖像專家組（MPEG）在定義SIF（SourceInputFormat）格式標準時參照了國際電信聯(lián)盟（ITU）定義的CIF格式標準，因此SIF標準格式幾乎與CIF標準格式相同，兩者的區(qū)別在于：SIF格式在NTSC制式（525-line）下為352x240@29.97fps,在PAL/SECAM制式（625?line）下為352x288@25fps：而CIF格式則無制式之分，標準格式固定為352x288@29.97fps（在H.263中幀率標準擴展支持7.49fps、14.99fpsx59.94fps等值）.山于計算機行業(yè)廣泛釆用正方形像素，因此在計算機行業(yè)里SIF格式（正方形像素版木）被定義為：分辨率為320x240（相當于計算機行業(yè)的QVGA標準〉或者384x288像素，幀率則可以是計算機支持的任意刷新頻率（60Hz.75Hz、85Hz ）□格式標準分辨率（非正方形像素）分辨率（正方形像素）標準幀率（禎/秒）SIF@NTSC制式352x240320x24029.97fpsSIF@PAL/SECAM制式352x288384x28825fps4SIF@NTSC制式704X480640x48029.97fps4SIF@PAUSECAM制式704x576768x57625fpsD1（又稱為D-1.Sony-sD1）D1是一種專業(yè)數(shù)字視頻格式標準，主要應用于數(shù)字廣播電視和錄像行業(yè)。標準的產(chǎn)生在CIF和SIF標準之前，早于20世紀80年代就在Sony（索尼）和Bosch-BTS（憚也BTS）公司的DVR（數(shù)字錄像機〉產(chǎn)品中被首次使用。1986年，在電影電視工程師協(xié)會（SMPTE）工程師委員會的努力下，D1被采用為SMPTE標準，主要在DVTR（數(shù)字磁帶錄像機）產(chǎn)品中使用，是視頻錄像行業(yè)中的第一種主流格式。D1采用非壓縮數(shù)字復合視頻，顏色編碼采用CCIR601（于1981年定義）的丫CbCr4:2:2格式，音頻釆用PCM格式：音頻和視頻被同步存儲在19mm（3/4"）的盒式錄像帶上，D1錄像帶最大存儲時間為94分鐘。D1的分辨率在NTSC制式下定義為720x486（非正方形像素）,在PAL/SECAM制式下為720x576（非正方形像素〉。早期的D1系統(tǒng)復雜口操作困難，雖然后來迅速穩(wěn)定下來，但就當時（1986年）來說，D1以其華麗的畫質（相當于后來的SD,即標準清晰度畫質）、價格的昂貴、配置要求高、升級成木高等因素而著稱。格式標準分辨率（非正方形像素）分辨率（正方形像素）標準幀率（幀/秒）D1@NTSC制式720x486720x54029.97fpsD4@PAL/SECAM制式720x576768x57625fps世界上第一批采用D1格式的產(chǎn)品包括:Sony（索尼）公司SonyDVR-1000SonyDVR-2000SonyDVR-2100Bosch-BTS（博世?BTS）公司:BTSDCR-100BTSDCR-300BTSDCR-500

在當時，山于D1采用非壓縮復合視頻占用的帶寬過大，因此后續(xù)很快就推出了D2系統(tǒng)。D2系統(tǒng)雖然也采用非壓縮復合視頻格式，但D2在D1的基礎上降低了采樣率，做為一種經(jīng)濟型選擇和D1—起供用戶使用。D「格式直到2003年仍然在使用，后來的許多技術都引入了D1格式，而現(xiàn)代的許多數(shù)字視頻錄像產(chǎn)品也將其作為一種通用格式。在D1格式的基礎上，后續(xù)還出現(xiàn)了D2、D3、D5/D5HD等一系列標準，廣泛用于美國和口木的電視演播錄像、VHS家用錄像帶等視頻錄像行業(yè)。格式標準標準化時間標準推動者D11986年Sony（索尼）D21988年AMPTEX（安培）D31991年Panasonic（松下）D51994年Panasonic（松下）D5HD2006年Panasonic（松下）CIF、SIFxD1三種系列標準對比格式標準標準化時間標準化組織應用領域D11986年電影電視工程師協(xié)會（SMPTE）廣播電視、電影、錄像領域CIF I1990年國際電信聯(lián)盟（ITU）電信、網(wǎng)絡視頻領域SIF1992年動態(tài)圖像專家組（MPEG）多媒體領域（影視、VCD、DVD等）在實際應用中，最容易混淆的三種格式為4CIF、PAL制式的4SIF,以及PAL制式的D仁這三種格式的主要區(qū)別如下：應用領域不同：制定的標準化組織不同；刷新頻率（幀率）定義不同：在非正方形像素模式下分辨率不同。格式標準分辨率（非正方形像素）分辨率（正方形像素）標準幀率（禎/秒）4CIF704x576768x576”29.97fps4SIF@PAL/SECAM制式704x576768x57625fpsD4@PAL/SECAM制式720x576768x57625fps醫(yī)療行業(yè)視頻分辨率影像系統(tǒng)分辨率代表廠家醫(yī)療內鏡標清720x576STORZ.奧林巴斯醫(yī)療內鏡高）W1080i.1080PSTORZ（lOSOp）,奧林巴斯（1080i）C臂X光機800x600、1280x1024>1600x1200飛利浦1280x1024心血管造影DSA,數(shù)字胃腸機1024X1024（單幅圖像,加上菜單為1280x1024）MRI核磁256X256 、512X512（單幅圖像）CT512X512、1024X1024（單幅圖像）關于醫(yī)療行業(yè)視頻分辨率768X576的說明：由于計算機產(chǎn)生的圖像的像素比永遠是1:1，而由電視設備所產(chǎn)生的視頻圖像，它們的像素比就不一定是1:1ToPAL制的像素比就是16:15,約等于1.07o同時，PAL制規(guī)定畫面寬高比為4:3,根據(jù)寬高比的定義來算，PAL制圖像的分辨率應該是768*576,這是在像素比為1:1的情況下?？蓪嶋H上,PAL制的分辨率是720*576。因此,實際上PAL制圖像的像素比為768:720=16:15=1.066666667也就是通過把正方形像素“拉長”的方法，保證了4:3的寬高比例。這樣以來，原本正方形的圖案變成了長方形，原來的正圓也就變成了橢圓。縱橫比基礎知識像素縱橫比是指像素的寬（x）與高（y）之比。正方形像素的比例為1:1,但非正方形（矩形）像素的高和寬不相同。這一概念類似于幀縱橫比，后者是圖像的整個寬度與高度之比。通常，電視像素是矩形，計算機像素是正方形。因此，在計算機顯示器上看起來合適的圖像在電視屏幕上會變形，顯示球形圖像時尤其明顯。在MicrosoftExpressionEncoder中，可以設置一些選項，以便正確顯示非正方形像素媒體，以及輸出非正方形像素