視頻格式分析

格式解析
◇AVI從Windows 3.X時代開始,AVI就成爲主流視頻格式,其地位好比音頻格式中的WAV。在AVI文件中,視頻信息和伴音信息是分別存儲的,因此可以把一段AVI文件中的視頻與另一個AVI文件中的伴音合成在一起。AVI文件結構不僅解決了音頻和視頻的同步問題,而且具有通用和開放的特點。它可以在任何Windows環境下工作,很多軟件都可以對AVI視頻直接進行編輯處理。

儘管AVI擁有兼容性好、調用方便、圖象質量優良等特點,然而其缺點也是顯而易見的,這就是AVI文件太過龐大。另外AVI還存在2GB或4GB的容量限制(FAT32文件系統)。

◇MPEG-Ⅰ(VCD)MPEG-Ⅰ應該是大家接觸最多的視頻格式,VCD就採用這一編碼方式。PAL制式的MPEG-Ⅰ的分辨率爲352?40,稍強於VHS畫質,而且可以將大約74分鐘左右的MPEG-Ⅰ文件存儲在一張容量爲650MB的光盤中,因而得以大規模普及。

不過以現今的眼光來看,MPEG-Ⅰ無論是畫質還是文件大小方面都難以令人滿意,因此逐漸被其它先進編碼格式取代也是必然的趨勢。

◇MPEG-Ⅱ(DVD)MPEG-Ⅱ在MPEG-Ⅰ的基礎上將畫質大幅提升,PAL制式的標準MPEG-Ⅱ分辨率高達720?76分辨率。此外,MPEG-Ⅱ在編碼時使用了幀間壓縮和幀內壓縮兩種方式,並且通過運動補償等技術來改善畫質。

從清晰度來看,MPEG-Ⅱ幾乎是無可挑剔的,但是MPEG-Ⅱ也並非十全十美。由於MPEG-Ⅱ沒能在壓縮技術上有所突破,因此其數據量比MPEG-Ⅰ更大,在DVD刻錄機沒有普及之前難以用於個人製作。此外,MPEG-Ⅱ的壓縮數據的碼流比較特殊性,各種編輯軟件無法隨機訪問,因此在進行非線性編輯時會導致素材搜索很遲緩。更爲重要的是,MPEG-Ⅱ過大的編解碼必須依賴強大的處理芯片。

◇MPEG4(DivX、XviD、WMV9)MPEG4可謂是目前最熱門的視頻格式了,被稱爲DVD殺手。MPEG4的畫質細膩、音效動感逼真,視聽效果接近DVD水平。而且在保證圖像質量相同的情況下,採用MPEG4編碼的文件大小可達到原DVD影音文件的1/3左右。更爲重要的是,MPEG4的編碼率可以自由設定,讓用戶輕鬆地在畫質與體積之間選擇。

目前常見的MPEG4編碼技術可以分爲DivX、XviD以及Microsoft MPEG4 V3。Microsoft MPEG4 V3編碼主要被用於ASF文件,基本上不對DVD構成任何威脅。令人感到意外的是,Microsoft對MPEG4進行修改推出了WMV,目前已經漸成氣候。隨着Windows Media Encoder9的推出,WMV9將會提供接近DVD的畫質,而且在版權保護上煞費苦心。

DivX和XviD將矛頭直指DVD,它們都具備動態補償、視覺心理智能壓縮等功能,而且還可以配合字幕功能實現等同於DVD電影的效果。在視頻採集時,DivX和XviD編碼對於系統性能的要求並不高,數據量的降低可以明顯減輕CPU與磁盤系統的負擔。目前DivX和XviD的編碼解碼器都是免費的,因此大受歡迎。

◇RealMedia RealMedia應該說是最流行的網絡流媒體格式之一了,正是它的誕生,才使得網絡視頻得以廣泛應用。令人驚歎的是,在用56K Modem撥號上網的條件下,RM依舊可以實現不間斷地視頻播放。此外,RM類似於MPEG4,可以自行設定編碼速率,而且也具備動態補償,在512Kbps以上的編碼速率時,RM的畫質高於VCD。但是,在相同的編碼速率下,RM的畫質還是不如MPEG4。

爲了改變RealMedia不適合高畫質視頻存儲的缺陷,Real公司推出了RMVB格式。VB即VBR,是Variable Bit Rate(可改變比特率)的英文縮寫。影片的裏靜止畫面和運動畫面對壓縮比率的要求是不同的,如果始終保持固定的比特率,會對文件容量造成浪費,而且在大動態視頻場面時畫質不佳。

RMVB打破了原先RM格式那種自始自終保持固定壓縮比的方式,引入了動態壓縮比率,將較高的比特率用於複雜的動態畫面(歌舞、飛車、戰爭等),而在靜態畫面時則靈活地轉爲較低的編碼率,合理地利用了比特率資源。這樣在平均編碼率不變的情況下,可以進一步改善視頻畫質。

◇MOV MOV是由Apple公司主推的視頻格式,可通用於MAC系統與PC平臺。MOV格式的視頻文件可以採用不壓縮或壓縮的方式,其壓縮算法包括Cinepak、Intel Indeo Video R3.2和Video編碼。雖然普通人對MOV格式的文件接觸不太多,但MOV在視頻編輯時還是具有很重要的意義。Adobe公司的專業級多媒體視頻處理軟件AfterEffect和Premiere都在底層支持MOV,允許直接編輯。客觀而言,昔日輝煌的MOV已經不復當年之勇,也不適合作爲視頻文件輸出的最終載體.
介紹七種目前最爲流行的多媒體聲音文件

★ WAVE,擴展名爲WAV:該格式記錄聲音的波形,故只要採樣率高、採樣字節長、機器速度快,利用該格式記錄的聲音文件能夠和原聲基本一致,質量非常高,但這樣做的代價就是文件太大。
★ MOD,擴展名MOD、ST3、XT、S3M、FAR、669等:該格式的文件裏存放樂譜和樂曲使用的各種音色樣本,具有回放效果明確,音色種類無限等優點。但它也有一些致命弱點,以至於現在已經逐漸淘汰,目前只有MOD迷及一些遊戲程序中尚在使用。
★ MPEG-3,擴展名MP3:現在最流行的聲音文件格式,因其壓縮率大,在網絡可視電話通信方面應用廣泛,但和CD唱片相比,音質不能令人非常滿意。
★ Real Audio,擴展名RA:這種格式真可謂是網絡的靈魂,強大的壓縮量和極小的失真使其在衆多格式中脫穎而出。和MP3相同,它也是爲了解決網絡傳輸帶寬資源而設計的,因此主要目標是壓縮比和容錯性,其次纔是音質。
★ Creative Musical Format,擴展名CMF:Creative公司的專用音樂格式,和MIDI差不多,只是音色、效果上有些特色,專用於FM聲卡,但其兼容性也很差。
★ CD Audio音樂CD,擴展名CDA:唱片採用的格式,又叫“紅皮書”格式,記錄的是波形流,絕對的純正、HIFI。但缺點是無法編輯,文件長度太大。
★ MIDI,擴展名MID:目前最成熟的音樂格式,實際上已經成爲一種產業標準,其科學性、兼容性、複雜程度等各方面當然遠遠超過本文前面介紹的所有標準(除交響樂CD、Unplug CD外,其它CD往往都是利用MIDI製作出來的),它的General MIDI就是最常見的通行標準。作爲音樂工業的數據通信標準,MIDI能指揮各音樂設備的運轉,而且具有統一的標準格式,能夠模仿原始樂器的各種演奏技巧甚至無法演奏的效果,而且文件的長度非常小。
★ RMI文件:Microsoft公司的MIDI文件格式,它可以包括圖片標記和文本。
★ PCM文件:模擬音頻信號經模數轉換(A/D變換)直接形成的二進制序列,該文件沒有附加的文件頭和文件結束標誌。在聲霸卡提供的軟件中,可以利用VOC-HDR程序,爲PCM格式的音頻文件加上文件頭,而形成VOC格式。Windows的Convert工具可以把PCM音頻格式的文件轉換成Microsoft的WAV格式的文件。
★ AIF文件:Apple計算機的音頻文件格式。Windows的Convert工具同樣可以把AIF格式的文件換成Microsoft的WAV格式的文件。

常見的視頻文件格式

視頻信息在計算機中存放的格式有很多,目前最流行的兩種格式是:
蘋果公司的Quicktime和微軟的AVI。
★ Quicktime:是蘋果公司採用的面向最終用戶桌面系統的低成本、全運動視頻的方式,現在在軟件壓縮和解壓縮中也開始採用這種方式了。其向量量化是Quicktime軟件的壓縮技術之一,它在最高爲30幀/秒下提供的視頻分辨率是320x240,其壓縮率能從25到200。
★ AVI:類似於Quicktime,是微軟公司採用的音頻視頻交錯格式,也是一種桌面系統上的低成本、低分辨率的視頻格式。AVI可在160x120的視窗中以15幀/秒回放視頻,並可帶有8位的聲音,也可以在VGA或超級VGA監視器上回放。AVI很重要的一個特點是可伸縮性,使用AVI算法時的性能依賴於與它一起使用的基礎硬件。
★ MPEG:是Moving Pictures Experts Group(動態圖像專家組)的英文縮寫,實際上是指一組由ITU和ISO制定發佈的視頻、音頻、數據的壓縮標準。它採用的是一種減少圖像冗餘信息的壓縮算法,它提供的壓縮比可以高達200:1,同時圖像和音響的質量也非常高。現在通常有三個版本:MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4以適用於不同帶寬和數字影像質量的要求。它的三個最顯著優點就是兼容性好、壓縮比高(最高可達200:1)、數據失真小。

★ DVI:其視頻圖像的壓縮算法的性能與MPEG-1相當,即圖像質量可達到VHS的水平,壓縮後的圖像數據率約爲1.5Mb/s。爲了擴大DVI技術的應用,Intel公司最近又推出了DVI算法的軟件解碼算法,稱爲Indeo技術,它能將爲壓縮的數字視頻文件壓縮爲五分之一到十分之一。

流媒體:即Streaming Media,是一種基於寬帶技術的視頻、音頻實時傳輸技術,利用該技術可以在網絡上傳輸多媒體文件。通過流媒體服務器可以把連續的視頻、音頻信息進行壓縮處理,然後,網絡用戶可以通過媒體播放器、流媒體下載工具一邊下載一邊觀看,比如Windows Media Player、RealPlayer等,而不需要將整個文件下載下來觀看。

AVI:全稱Audio Video Interleaved(音頻視頻交錯),是將音頻和視頻同步組合在一起的多媒體文件格式。AVI對視頻文件採用了一種有損壓縮方式,壓縮比較高,但是應用得比較廣泛,比如時下流行的DVDRip,就是通過DivX壓縮技術將DVD中視頻、音頻壓縮爲AVI文件的。

ASF:全稱Advanced Streaming Format(高級流媒體格式),是微軟針對Real公司開發的一種使用了MPEG-4壓縮算法的,可以在網上實時觀看的流媒體格式。該壓縮算法可以兼顧高保真以及網絡傳輸的要求。

WMV:全稱Windows Media Video,是微軟在ASF基礎上推出的一種媒體格式,具有體積小,可進行高速網絡傳輸等特點,目前,在網上比較流行。我們可以通過Windows Media Encoder編碼製作WMV和ASF文件,最新版本爲WMV9。

MPEG:全稱Moving Picture Experts Group(運動圖像專家組標準),是一種從數字音頻和視頻發展起來的壓縮編碼標準,包括MPEG音頻、MPEG視頻和MPEG系統三個部分。在多媒體數據壓縮標準中,採用比較多的MPEG標準有MPEG-1(VCD採用該標準)、MPEG-2(DVD採用該標準)、MPEG-4。我們常見的MPG格式也是MPEG的一種,可以看作它的縮寫。

RMVB:RM(RealMedia)格式是RealNetworks公司開發的一種流媒體文件格式,RMVB中的VB是指Variable Bit Rate(可變比特率,簡稱VBR),該格式使用了更低的壓縮比特率,這樣製成的文件體積更小,而且畫質並沒有太大的變化。

MOV:是Apple(蘋果)公司開發的一種流媒體文件格式,在某些方面MOV比WMV、RM還優秀。MOV早期使用在MAC機上,如今可以在Windows中使用QuickTime等播放器來播放該文件。

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