视频文件格式

李逍遥

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  常言道：物以类聚，人以群分。视频文件也不例外，细细算起来，视频文件可以分成两大类：其一是影像文件，比如说常见的VCD便是一例。其二是流式视频文件，这是随着国际互联网的发展而诞生的后起视频之秀，比如说在线实况转播，就是构架在流式视频技术之上的。

　　影像格式(Video)

　　日常生活中接触较多的VCD、多媒体CD光盘中的动画……这些都是影像文件。影像文件不仅包含了大量图像信息，同时还容纳大量音频信息。所以，影像文件的“身材”往往不可小觑，动辄就是几MB甚至几十MB。

　　1、AVI格式

　　如果你是一名游戏玩家，应该会注意到很多游戏的片首动画都是AVI格式的吧。比如很多人喜欢玩的《仙剑奇侠传》，片首那段极富中国传统色彩(青山、绿水、白鹭)的动画就是采用的AVI格式。AVI有一个专业的名字，叫做音频视频交错（Audio Video Interleaved）格式。它的背景不可小看，它是由Microsoft公司开发的一种数字音频与视频文件格式，原先仅仅用于微软的视窗视频操作环境（VFW ，Microsoft Video for Windows），现在已被大多数操作系统直接支持。AVI格式允许视频和音频交错在一起同步播放，但AVI文件没有限定压缩标准，由此就造就了AVI的一个“永远的心痛”，即AVI文件格式不具有兼容性。不同压缩标准生成的AVI文件，就必须使用相应的解压缩算法才能将之播放出来。我们常常可以在多媒体光盘上发现它的踪影，一般用于保存电影、电视等各种影像信息，有时它也出没于Internet中，主要用于让用户欣赏新影片的精彩片段。常用的AVI播放驱动程序，主要有Microsoft Video for Windows或Windows 95/98中的Video 1，以及Intel公司的Indeo Video等等。

　　2、MOV格式（QuickTime）

　　QuickTime格式大家可能不怎么熟悉，因为它是Apple公司开发的一种音频、视频文件格式。QuickTime用于保存音频和视频信息，现在它被包括Apple Mac OS、Microsoft Windows 95/98/NT在内的所有主流电脑平台支持。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。新版的QuickTime进一步扩展了原有功能，包含了基于Internet应用的关键特性。综上，QuickTime因具有跨平台、存储空间要求小等技术特点，得到业界的广泛认可，目前已成为数字媒体软件技术领域的事实上的工业标准。

　　3、MPEG格式

　　MPEG，就是Moving Pictures Experts Group(动态图像专家组)的缩写，
这个专家组始建于1988年，专门负责为CD建立视频和音频标准，其成员均为视频、音频及系统领域的技术专家。由于ISO/IEC1172压缩编码标准是由此小组提出并制定MPEG由此扬名世界。对于今天我们所范指的MPEG-X版本，是指一组由ITU(InternationalTelecommunicationsUnion)和ISO(InternationalStandardsOrganization)制定发布的视频、音频、数据的压缩标准。

　　MPEG的缔造者们原先打算开发四个版本：MPEG1-MPEG4，以适用于不同带宽和数字影像质量的要求。后由于MPEG3被放弃，所以现存只有三个版本的MPEG：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。总体来说，MPEG在三方面优于其他压缩/解压缩方案。首先，由于在一开始它就是做为一个国际化的标准来研究制定，所以，MPEG具有很好的兼容性。其次，MPEG能够比其他算法提供更好的压缩比，最高可达200:1。更重要的是，MPEG在提供高压缩比的同时，对数据的损失很小。

　　MPEG-1
　　MPEG-1制定于1992年，为工业级标准而设计，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD、CD-i。它可针对SIF标准分辨率(对于NTSC制为352X240；对于PAL制为352X288)的图象进行压缩，传输速率为1.5Mbits/sec，每秒播放30帧，具有CD(指激光唱盘)音质，质量级别基本与VHS相当。MPEG的编码速率最高可达4-5Mbits/sec，但随着速率的提高，其解码后的图象质量有所降低。
　　MPEG-1也被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路(ADSL)，视频点播(VOD)，以及教育网络等。同时，MPEG-1也可被用做记录媒体或是在INTERNET上传输音频。

　　MPEG-2
　　MPEG-2制定于1994年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。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，如VCD。
　　同时，由于MPEG-2的出色性能表现，已能适用于HDTV，使得原打算为HDTV设计的MPEG-3，还没出世就被抛弃了。(MPEG-3要求传输速率在20Mbits/sev-40Mbits/sec间，但这将使画面有轻度扭曲)。除了做为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及卫星直播(DirectBroadcastSatellite)提供广播级的数字视频。
　　MPEG-2的另一特点是，其可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。
　　对于最终用户来说，由于现存电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面质量(如DVD画面)在电视上效果并不明显，到是其音频特性(如加重低音，多伴音声道等)更引人注目。

　　MPEG-4
　　MPEG专家组的专家们正在为MPEG-4的制定努力工作。MPEG-4标准主要应用于视像电话(videophone)，视像电子邮件(VideoEmail)和电子新闻(Electronicnews)等，其传输速率要求较低，在4800-64000bits/sec之间，分辨率为176X144。MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图象质量。
　　与MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性)的动态图象标准；它的另一个特点是其综合性；从根源上说，MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合(视觉效果意义上的)。MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。


　　流式视频格式(Streaming Video Format)

　　目前，很多视频数据要求通过Internet来进行实时传输，前面我们曾提及到，视频文件的体积往往比较大，而现有的网络带宽却往往比较“狭窄”，千军万马要过独木桥，其结果当然可想而知。客观因素限制了视频数据的实时传输和实时播放，于是一种新型的流式视频(Streaming Video)格式应运而生了。这种流式视频采用一种“边传边播”的方法，即先从服务器上下载一部分视频文件，形成视频流缓冲区后实时播放，同时继续下载，为接下来的播放做好准备。这种“边传边播”的方法避免了用户必须等待整个文件从Internet上全部下载完毕才能观看的缺点。到目前为止，Internet上使用较多的流式视频格式主要是以下三种：

　　1、 RM(Real Media)格式

　　RM格式是RealNetworks公司开发的一种新型流式视频文件格式，它麾下共有三员大将：RealAudio、RealVideo和RealFlash。RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据，RealVideo用来传输连续视频数据，而RealFlash则是RealNetworks公司与Macromedia公司新近合作推出的一种高压缩比的动画格式。RealMedia可以根据网络数据传输速率的不同制定了不同的压缩比率，从而实现在低速率的广域网上进行影像数据的实时传送和实时播放。这里我们主要介绍RealVideo，它除了可以以普通的视频文件形式播放之外，还可以与RealServer服务器相配合，首先由RealEncoder负责将已有的视频文件实时转换成RealMedia格式，RealServer则负责广播RealMedia视频文件。在数据传输过程中可以边下载边由RealPlayer播放视频影像，而不必像大多数视频文件那样，必须先下载然后才能播放。目前，Internet上已有不少网站利用RealVideo技术进行重大事件的实况转播。

　　2、MOV文件格式（QuickTime）

　　MOV也可以作为一种流文件格式。QuickTime能够通过Internet提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放功能，为了适应这一网络多媒体应用，QuickTime为多种流行的浏览器软件提供了相应的QuickTime Viewer插件（Plug－in），能够在浏览器中实现多媒体数据的实时回放。该插件的“快速启动（Fast Start）”功能，可以令用户几乎能在发出请求的同时便收看到第一帧视频画面，而且，该插件可以在视频数据下载的同时就开始播放视频图像，用户不需要等到全部下载完毕就能进行欣赏。此外，QuickTime还提供了自动速率选择功能，当用户通过调用插件来播放QuickTime多媒体文件时，能够自己选择不同的连接速率下载并播放影像，当然，不同的速率对应着不同的图像质量。此外，QuickTime还采用了一种称为QuickTime VR的虚拟现实（VR，Virtual Reality）技术，用户只需通过鼠标或键盘，就可以观察某一地点周围360度的景象，或者从空间任何角度观察某一物体。

　　3、ASF(Advanced Streaming Format)格式

　　Microsoft公司推出的Advanced Streaming Format (ASF，高级流格式)，也是一个在Internet上实时传播多媒体的技术标准，Microsoft公司的野心很大，希图用ASF取代QuickTime之类的技术标准。ASF的主要优点包括：本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载、以及扩展性等。ASF应用的主要部件是NetShow服务器和NetShow播放器。有独立的编码器将媒体信息编译成ASF流，然后发送到NetShow服务器，再由NetShow服务器将ASF流发送给网络上的所有NetShow播放器，从而实现单路广播或多路广播。这和Real系统的实时转播则是大同小异。