视频格式实质是
视频编码方式,可以分为适合本地播放的本地影像视频和适合在网络中播放的网络
流媒体影像视频两大类。尽管后者在播放的稳定性和播放画面质量上可能没有前者优秀,但网络流媒体影像视频的广泛传播性使之正被广泛应用于
视频点播、网络演示、
远程教育、
网络视频广告等
互联网信息服务领域。
视频编码格式
视频编码格式来源于有关国际组织、民间组织和企业制定的
视频编码标准。研究
视频编码的主要目的是在保证一定视频
清晰度的前提下缩小
视频文件的
存储空间。
数字视频是对模拟
视频信号数字化的结果。数字视频可以来自扫描光栅采样,也可以直接来自
数码摄像机。直接数字化而未经压缩的
视频数据量是十分惊人的,1G容量的
存储器也只能存储不到10秒的视频图像。家用DV机输出的
AVI文件,虽经过内部芯片压缩,但每小时的节目仍有12G之多。巨大的视频文件严重阻碍了视频信息的传播,
视频压缩技术因此成为视频技术的研究热点。科学家在研究中发现,视频
图像数据包含大量的
冗余信息。使用特定的编码技术,改变一些不太重要的
像素值,就可以大大减小视频文件的存储空间,通过在用户
忍耐范围内损失一些清晰度,我们可以把
视频压缩到原大小的十分之一、百分之一甚至千分之一。正是以损失清晰度换取压缩效果这一
视频数据处理领域具有革命性的
设计思想,催生了如今百花齐放的视频编码格式。
为了推广新的视频技术,避免
社会资源的浪费,相关国际组织制定了一系列视频
数据编码标准,一些相关领域的大公司利用其在市场占有份额较大和
技术领先的优势,也使自己开发的视频编码格式得到推广。这样的结果就是,视频编码格式虽然繁多,但流行的编码格式数量并不是很多,因此,只要了解了几种流行的视频编码格式以及它们的储存、播放与相互转换方法,就掌握了开发利用绝大部分视频资源的主动权。
由于视频编码的主要任务是缩小视频文件的存储空间,因此,视频编码又称
视频压缩编码或视频压缩,简单地说就是去除视频数据中的冗余信息。用以实现编码功能的软件称为
编码器(
coder),而用以实现解码功能的软件称为
解码器(decoder),二者合称为
编解码器(codec)。
视频编码格式与编码标准是密不可分的,特定的视频编码格式文件是按照特定编码标准加工生成的结果。
视频流传输中最为重要的编码标准有
国际电联视频编码专家组的
H.261、
H.263,
国际标准化组织运动图像专家组的
MPEG系列标准,以及这两个组织联合组建的联合视频组(
JVT)共同制定的
H.264。此外,在互联网上被广泛应用的还有
RealNetworks的
RealVideo系列标准、
微软公司的WMT标准以及
苹果公司的
QuickTime标准等。常见的大部分视频文件都是按照上述编码标准生成的。
视频封装格式
视频封装格式就是将已经
编码处理的
视频数据、
音频数据以及字幕数据按照一定的方式放到一个文件中。我们看到的大部分视频文件,除了视频数据以外,还包括音频、字幕等数据,为了将这些信息有机地组合在一起,就需要一个容器进行封装,这个容器就是封装格式。视频封装格式来源于有关国际组织、民间组织及企业制定的视频封装标准。研究视频封装的主要目的是为了适应某种播放方式以及保护版权的需要。编码格式与
封装格式的名称有时是一致的,例如
MPEG、
WMV、
DivX、
XviD、
RM、
RMVB等格式,既是编码格式,也是
封装格式;有时却不一致,例如
MKV是一种能容纳多种不同类型编码的视频、音频及字幕流的“万能”视频封装格式,同样以
mkv为
扩展名的视频文件,可能封装了不同编码格式的视频数据。由于视音频数据经过编码后还需要经过封装的步骤才能到达用户,因此普通用户接触到的视频格式,严格地讲,应当是视频的封装格式。
常见视频格式
MPEG格式
MPEG的英文全称为Moving Picture Experts Group,即
运动图像专家组格式,家里常看的
VCD、
SVCD、
DVD就是这种格式。MPEG
文件格式是
运动图像压缩算法的
国际标准,它采用了
有损压缩方法,从而减少运动图像中的
冗余信息。MPEG的压缩方法说的更加深入一点就是保留相邻两幅画面绝大多数相同的部分,而把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除,从而达到压缩的目的。MPEG主要
压缩标准有
MPEG-1、
MPEG-2、
MPEG-4、
MPEG-7与
MPEG-21。
MPEG-1:制定于1992年,是针对1.5Mb/s以下
数据传输率的数字
存储媒体运动图像及其伴音编码而设计的国际标准。也就是通常所见到的
VCD制作格式。MPEG-1视频采用
YCbCr色彩空间,4:2:0采样,
码流一般不超过1.8Mb/s,仅仅支持
逐行图像。MPEG-1视频的典型分辨率:352×240@29.97fps(NTSC)或者352*288@25fps(PAL/SECAM)。这种视频格式的
文件扩展名包括
mpg、mlv、mpe、mpeg及VCD光盘中的.dat文件等。
MPEG-2:制定于1994年,是针对3~l0Mb/s的影音视频
数据编码标准。MPEG-2视频采用YCbCr色彩空间,4:2:0或4:2:2或4:4:4采样,
最高分辨率为1920×1080,支持5.1
环绕立体声,支持隔行或者
逐行扫描。这种格式主要应用在
DVD、
SVCD的制作(压缩)方面,同时在一些
HDTV(
高清晰电视广播)和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用。这种视频格式的文件扩展名包括.
mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD
光盘上的.
vob文件等。
MPEG-4:制定于1998年,是面向低
传输速率下的影音编码标准,它可利用很窄的带度,通过帧重建技术压缩和传输数据,以求使用最少的数据获得最佳的
图像质量。MPEG-4最有吸引力的地方在于它能够保存接近于
DVD画质的小体积
视频文件。这种视频格式的文件扩展名包括.
asf、.
mov和
Divx、
AVI等。MPEG-4使用了基于对象的编码(Object Based Encoding)技术,即MPEG-4的视音频场景是由静止对象、运动对象和音频对象等多种媒体对象组合而成,只要记录
动态图像的轨迹即可,因此在
压缩量及品质上,较
MPEG-1和
MPEG-2更好。MPEG-4支持内容的
交互性和
流媒体特性。
MPEG-7:MPEG-7并不是一种压缩
编码方法,而是一个多媒体内容描述
接口标准(Multimedia Content Description Interface)。继
MPEG-4之后,要解决的矛盾就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索,MPEG-7就是针对这个矛盾的解决方案。MPEG-7力求能够快速且有效地搜索出用户所需的不同类型的多媒体材料。
MPEG-21:
MPEG-21标准称为
多媒体框架(Multimedia Framework),其实就是一些
关键技术的集成,通过这种集成环境对全球数字
媒体资源进行透明和增强管理,实现内容描述、创建、发布、使用、识别、
收费管理、产权保护、终端和
网络资源抽取、事件报告等功能。MPEG-21的最终目标是要为
多媒体信息的用户提供透明而有效的
电子交易和
使用环境,将在未来的电子商务活动中发挥重要的作用。
AVI格式、nAVI格式
AVI(Audio Video Interleaved)是音频视频交错的英文缩写,将视频和音频封装在一个文件里,且允许音频同步于视频播放。它于1992年被Microsoft公司推出,随Windows3.1
一起被人们所认识和熟知。这种视频格式的优点是图像质量好,可以跨多个平台使用;其缺点是体积过大,而且更糟糕的是压缩标准不统一,最普遍的现象就是高版本Windows
媒体播放器播放不了采用早期编码编辑的
AVI格式视频,而低版本Windows媒体播放器又播放不了采用最新编码编辑的AVI格式视频,所以在进行一些AVI格式的视频播放时常会出现由于
视频编码问题而造成的视频不能播放或即使能够播放,但存在不能调节播放进度和播放时只有声音没有图像等一些莫名其妙的问题,如果用户在进行AVI格式的视频播放时遇到了这些问题,可以通过下载相应的
解码器来解决,与DVD视频格式类似,AVI文件支持多
视频流和
音频流。它对视频文件采用了一种有损压缩方式,但压缩比较高,因此尽管画面质量不是太好,但其应用范围仍然非常广泛。
nAVI是NewAVl的缩写,是一个名为Shadow Realm的地下
组织发展起来的一种新视频格式。它是由MicrosoftASF压缩算法修改而来的,视频格式追求的无非是
压缩率和图像质量,所以nAVI为了追求这个目标,改善了原始的
ASF格式的一些不足,让nAVI可以拥有更高的
帧率。可以说,nAVI是一种去掉视频流特性的改良型
ASF格式。
ASF格式
ASF(Advanced
Streaming Format)高级
流格式是Microsoft为了和Real Player竞争而发展出来的一种可以直接在网上观看视频节目的文件
压缩格式。用户可以直接使用Windows自带的
Windows Media Player对其进行播放。它使用了
MPEG-4的
压缩算法,其压缩率和图像质量都很不错。因为ASF是以一种可以在网上即时观赏的视频流格式存在的,所以它的图像质量比
VCD差一点,但比同是视频流格式的RAM格式要好。
MOV格式
MOV即
QuickTime影片格式,它是
Apple公司开发的一种音频、
视频文件格式,用于存储常用数字媒体类型。当选择QuickTime(w.mov)作为保存类型时,动画将保存为.mov文件。
Quick Time原本是Apple公司用于
Mac计算机上的一种图像
视频处理软件。
QuickTime提供了两种标准图像和数字视频格式,即可以支持静态的*.PIC和*.
JPG图像格式,动态的基于Indeo压缩法的*.MOV和基于MPEG压缩法的*.MPG视频格式。
QuickTime视频文件播放程序,除了可播放MP3外,还支持MIDI播放,并且可以收听/收视网络播放,支持HTTP、
RTP和
RTSP标准。该软件支持
JPEG、BMP、
PICT、
PNG和
GIF主要的
图像格式。还支持数字视频文件,包括MiniDV、
DVCPro、
DVCam、
AVI、AVR、
MPEG-1、OpenDML.以及
Macromedia Flash等。QuickTime文件格式支持25位彩色,支持领先的集成
压缩技术,提供150多种视频效果,并配有提供了200多种MIDI兼容音响和设备的声音装置。它无论是在本地播放还是作为视频流格式在网上传播,都是一种优良的视频编码格式。QuickTime因具有跨平台(
MacOS、
Windows)、
存储空间要求小等技术特点,而采用了有损压缩方式的
MOV格式文件,画面效果较
AVI格式要稍微好一些。这种格式有些非编软件也可以对它实行处理,其中包括
Adobe公司的专业级多媒体视频处理软件
After Effect和
Premiere等。
WMV格式
WMV(Windows Media Video)是
微软推出的一种流媒体格式,它是在
ASF格式升级延伸来得。在同等
视频质量下,WMV格式的体积非常小,因此很适合在网上播放和传输。
WMV一种独立于
编码方式的在Internet 上实时传播多媒体的
技术标准,Microsoft公司希望用其取代
QuickTime之类的技术标准以及
WAV、
AVI之类的文件扩展名。WMV的主要优点在于:可扩充的媒体类型、本地或网络回放、可伸缩的媒体类型、流的优先级化、多语言支持、扩展性等。
3GP格式
3GP是“第三代合作伙伴项目”制定的一种多媒体标准,即一种3G流媒体的视频编码格式,主要是为了配合
3G网络的高
传输速度而开发的,也是手机中最为常见的一种视频格式。其核心由包括
高级音频编码、自适应
多速率和
MPEG-4和
H.263视频编码解码器等组成,大部分支持视频拍摄的手机都支持3GP格式的视频播放,
Real VIDEO(RA、RAM)格式一开始就是在视频
流应用方面的,也是视频流技术的始创者。它可以在用56K MODEM
拨号上网的条件实现不间断的视频播放,当然,其图像质量不能和
MPEG-2、
DIVX等相比较,毕竟要实现在网上传输不间断的视频是需要很大的
频宽的,在这方面它是
ASF的有力
竞争者。
RM格式与RMVB格式
RM格式是
RealNetworks公司所制定的音频
视频压缩规范,全称为
Real Media。用户可以使用
RealPlayer 或
RealOne Player对符合Real Media
技术规范的网络音频/视频资源进行实况转播,并且Real Media可以根据不同的
网络传输速率制定出不同的压缩比率,从而实现在低速率的网络上进行
影像数据实时传送和播放。这种格式的另一个特点是用户使用Real Player或RealOne Player 播放器可以在不下载音频/视频内容的条件下实现在线播放。另外,RM作为主流网络视频格式,它还可以通过其Real Server服务器将其他格式的
视频转换成RM视频并由Real Server服务器负责对外发布和播放。一般地,RM视频更柔和一些,而
ASF视频则相对清晰一些。
RMVB格式是由
RM视频格式升级而来的视频格式,它的先进之处在于RMVB视频格式打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式,在保证平均
压缩比的基础上合理利用
比特率资源,就是说静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率,这样可以留出更多的带宽空间,而这些带宽会在出现快速运动的画面场景时被利用。这样在保证了静止画面质量的前提下,大幅地提高了运动图像的画面质量,从而图像质量和
文件大小之间就达到了微妙的平衡。另外,相对于
DVDrip格式,RMVB视频也有着较明显的优势,一部大小为700MB左右的
DVD影片,如果将其转录成同样视听品质的
RMVB格式,其个头最多也就400MB左右。不仅如此,这种视频格式还具有内置字幕和无须外挂插件支持等独特优点。
FLV/F4V格式
FLV是
Flash Video的简称,也是一种视频流
媒体格式。由于它形成的文件较小、加载速度很快,使得网络观看视频文件成为可能,它的出现有效地解决了视频文件导入Flash后,使导出的SWF文件体积庞大,不能在网络上很好地使用等缺点,应用较为广泛。
F4V是继
FLV格式后
Adobe公司推出的支持
H.264的高清流媒体格式,它和FLV的主要区别在于,FLV格式采用的是
H.263编码,而F4V则支持
H.264编码的高清晰视频,
码率最高可达50Mbps。F4V更小更清晰,更利于
网络传播,已逐渐取代FLV,且已被大多数主流播放器兼容播放,而不需要通过转换等复杂的方式。如主流的土豆、56、
优酷等
视频网站都开始用H.264编码的F4V文件,黑豆和
酷6发布的视频大多数已为F4V,但下载后缀为FLV,这也是F4V特点之一。相同文件大小情况下,
清晰度明显比
MPEG-2和
H.263编码的FLV要好。由于采用H.264高清编码,相比于传统的FLV,F4V在同等体积下,能够实现更高的分辨率,并支持更高
比特率。但由于FAV是新兴的格式,目前各大
视频网站采用的FAV标准非常之多,也决定了F4V相比于传统FLV,兼容能力相对还较弱。需要注意的是,F4V和
MP4是兼容的格式,都属于
ISMAMP4容器,但是F4V只用来封装H.264视频编码和音频AAC.FlV是
Adobe私有格式,但是也可以用来封装H.264视频编码、AAC
音频编码或
H.263视频编码、MP3音频编码,
此外,也有许多著名公司推出性能优异的视频格式,如
SONY公司新近推出适合高清领域的MTS格式,等等。
H.264、H.265
H.264标准是
ITU-T与ISO
联合开发的新一代
视频编码标准,这一新的图像
信源编码压缩标准于2003年7月由ITU正式批准。与
MPEG-2相比,在同样的图像质量条件下,H.264的
数据速率只有其1/2左右,压缩比大大提高。通常也称H.264标准为高级视频编码标准(以
AVC表示)。
H.264的前身H.26L是由
国际电信联盟ITU-T视频编码专家组(VCEG)于1998年首先提出的,2001年起,ITU-T的VCEG与
国际标准化组织ISO/IEC的
MPEG(
动态图像专家组)共同组织了联合视频合作组(
JVT),在H.26L的基础上开发出新一代
视频压缩编码标准H.264,同时它将作为
MPEG-4标准中的一个新的第10部分,它与MPEG-4中第2部分的视频压缩编码标准相比,有更优异的性能。因此,在谈及MPEG-4的视频编码方法和性能时,应特别区分是指其第2部分还是第10部分,二者不可混为一谈。H.264也是MPEG-4的一种,全称为MPEG-4Part 10或全称为MPEG-4AVC(高级视频编码)。它们都是活动图像编码方式的国际标准。
ITU于2013年1月批准了
H.265标准,这个标准的
正式名称是
HEVC(High Efficiency Video Coding)。尽管H.265在编码架构上与
H.264相似,但H.265引入可变量的尺寸转换以及更大尺寸的
帧内预测块、更多的帧内
预测模式减少
空间冗余、更多
空间域与
时间域结合、更精准的
运动补偿滤波器等手段,计算处理
多核并行速度快,适应高清实时编码,其峰值计算量达500GOPS,H.264仅100GOPS,其在性能与功能上远超出H.264。