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视频的容器与格式

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一、视频格式

视频(Video)泛指将一系列静态影像以电信号的方式加以捕捉、纪录、处理、储存、传送与重现的各种技术。连续的图像变化每秒超过24帧(frame)画面以上时,根据视觉暂留原理,人眼无法辨别单幅的静态画面;看上去是平滑连续的视觉效果,这样连续的画面叫做视频。

视频格式是视频播放软件为了能够播放视频文件而赋予视频文件的一种识别符号。

视频格式一般有两个部分构成:一个是视频封装格式,一个是视频编码格式。

视频封装格式简单点来理解的话就是一个【容器】,这个【容器】里封装什么样的【编码格式】最后得到一个完整的视频。

二、视频编码格式

无论什么视频格式,最先了解的还是视频编码,常见编码格式如下

2.1 MPEG-1 (VCD/MP3)

MPEG-1标准于1992年正式出版,标准的编号为ISO/IEC11172,其标题为“码率约为1.5Mb/s用于数字存贮媒体活动图像及其伴音的编码”。MPEG-1主要解决多媒体的存储问题,它的成功制定,使得以VCD和MP3为代表的MPEG-1产品迅速在世界范围内普及。

2.2 MPEG-2 (DVD)

MPEG-2制定于1994年,设计目标是高级工业标准的图象质量m以及更高的传输率。MPEG-2所能提供的传输率在3-10Mbits/sec间,其在NTSC制式下的分辨率可达720X486,MPEG-2也可提供并能够提供广播级的视像和CD级的音质。MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道,和多达7个伴音声道(DVD可有8种语言配音的原因)。由于MPEG-2在设计时的巧妙处理,使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据。

2.3 MPEG-4【主流格式】

MPEG-4在1995年7月开始研究,1998年11月被ISO/IEC批准为正式标准,正式标准编号是ISO/IEC14496,它不仅针对一定比特率下的视频、音频编码,更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。这个标准主要应用于视像电话、视像电子邮件等,对传输速率要求较低,在4800-6400bits/s之间,分辨率为176*144。MPEG-4利用很窄的带宽,通过帧重建技术、数据压缩,以求用最少的数据获得最佳的图像质量。利用MPEG-4的高压缩率和高的图像还原质量可以把DVD里面的MPEG-2视频文件转换为体积更小的视频文件。经过这样处理,图像的视频质量下降不大但体积却可缩小几倍,可以很方便地用CD-ROM来保存DVD上面的节目。另外,MPEG-4在家庭摄影录像、网络实时影像播放也大有用武之地。

2.4 H.264【目前主流】

H.263之后,ITU-T(在与MPEG的合作下)的下一代视频编解码器是H.264,或者叫AVC以及MPEG-4第 10部分。由于H.264在性能上超越了H.263很多,现在通常认为H.263是一个过时的标准(虽然它的开发完成并不是很久以前的事情)。大多数新的视频会议产品都已经支持了H.264视频编解码器,就像以前支持H.263和H.261一样。

H.264/AVC可工作于多种速率,广泛应用于Internet/intranet上的多媒体流服务、视频点播、可视游戏、低码率移动多媒体通信(视频 手机等)、交互式多媒体应用、实时多媒体监控、数字电视与演播电视和虚拟视频会议等,大有在上述领域一统天下的趋势,有非常广泛的开发和应用前景。

H.264是一种视频高压缩技术,同时称为MPEG-4 AVC,或MPEG-4 Part10。ITU-T从1998年就H.26L的H.26S两个分组,H.26L研制节目时间较长的高压缩编码技术,H.26S则指短节目标准制订部 门。前面的H.263就是H.26S标准化技术,而H.264标准是在H.26L基础上发展而来的。为了不引起误解,ITU-T推荐使用H.264作为这 一标准的正式名称。H.264集中体现了当今国际视频编码解码技术的最新成果。在相同的重建图像质量下,H.264比其他视频压缩编码具有更高的压缩比、 更好的IP和无线网络信道适应性。

2.5 H.265【应用趋势主流】

H.265是ITU-T VCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264,保留原来的某些技术,同时对一些相关的技术加以改进。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系,达到最优化设置。具体的研究内容包括:提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。H.264由于算法优化,可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送;H.265则可以实现利用1~2Mbps的传输速度传送720P(分辨率1280*720)普通高清音视频传送。

2.6 RealVideo

RealNetworks公司开发的私有标准,曾经很流行,目前主流的android手机和机顶盒,包括apple设备都很少再支持这种格式的硬件解码。这里要注意区别,rm/rmvb是容器类似,realvideo是压缩标准。如果说有共同点,那就是都是由一家公司提供的。

三、常见的容器(封装)类型介绍

3.1 QuickTime影片格式(MOV)

.mov 格式,常用格式 – mov 封装支持绝对数编码,包括:H.264、H.265、ProRes、DNxHD、DNxHR、VP9、Kakadu JPEG 2000等!MOV是一种大家熟悉的流式视频格式,在某些方面它甚至比WMV和RM更优秀,并能被众多的多媒体编辑及视频处理软件所支持,用MOV格式来保存影片是一个非常好的选择。当然很多视频剪辑也会使用无损压缩视频作为视频格式使用,大部分使用的是苹果的电脑与剪辑软件。

3.2 AVI(Audio Video Interleaved)

.avi 格式,常用格式 – 体积大算法简单!其中数据块包含实际数据流,即图像和声音序列数据。这是文件的主体,也是决定文件容量的主要部分。视频文件的大小等于该文件的数据率乘以该视频播放的时间长度,索引块包括数据块列表和它们在文件中的位置,以提供文件内数据随机存取能力。文件头包括文件的通用信息,定义数据格式,所用的压缩算法等参数。

3.3 Matroska多媒体容器(Multimedia Container)

.mkv 格式,应该是最有包容性的视频格式!Matroska最大的特点就是能容纳多种不同类型编码的视频、音频及字幕流,甚至囊括了RealMedia及QuickTime这类流媒体,可以说是对传统媒体封装格式的一次大颠覆!它现在几乎变成了一个万能的媒体容器,目前它所能封装的视频、音频、字幕类型包括:AVI\RM\MOV\ASF\WMV 等。另外还支持多条音轨和字幕,能随时切换。

3.4 MPEG(Moving Picture Experts Group)

.mpeg 格式,常用有损压缩格式 – 编码技术的标准!这种格式实际上是大部分应用在 DVD 和蓝光 DVD 上,但是国内基本上都以网络传播为主了,这个格式在以 DVD 盛行的国家可能还是比较受欢迎的。但是国内基本上以 H.264\H.265为编码的 MP4为主了。

3.5 FLV ( Flash Video)

2000年左后很流行,因安全与发热量被诟病,后来几乎被淘汰。

四、容器支持的视频格式列表

参考资料

https://cloud.tencent.com/developer/article/1174616
http://www.bgteach.com/article/134
https://www.jianshu.com/p/7ceaa94d7fd7

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