视频基础

Posted on | In

视频基础

概念

采样率：了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的次数。

例如，音频属于波，属模拟信号，采样是把它变成离散的量，如果波相当于曲线，采样就相当于用N个点来描述这个曲线。点越多（间隔是相同的），线就越平滑，越接近于最初的曲线。

帧率：是用于测量显示帧数的量度。测量单位为“每秒显示帧数”（Frame per Second，FPS）或“赫兹”，一般来说FPS用于描述影片、电子绘图或游戏每秒播放多少帧。

分辨率：泛指量测或显示系统对细节的分辨能力。此概念可以用时间、空间等领域的量测。

分辨率的种类有： 频谱分辨率、视频分辨率、光学分辨率、显示分辨率、数字相机分辨率等。通常，“分辨率”被表示成每一个方向上的像素数量，比如640x480等。而在某些情况下，它也可以同时表示成“每英寸像素”（pixels per inch，ppi）以及图形的宽度和高度。比如72ppi，和8x6英寸。

视频文件大小的计算

视频文件体积：(音频码率+视频码率) x 时长 / 8

如果一个视频的视频码率为3Mbps, 音频码率为512Kbps, 时长90分钟(5400秒), 那么整个视频文件的大小就是:

(512/1024 + 3) x 5400 / 8 = 2362MB

视频压缩

引⼊下⾯三个概念来介绍视频压缩知识。分别是：视频⽂件格式（简称：⽂件格式），视频 封装格式（简称：视频格式），视频编码⽅式（简称：视频编码）

视频⽂件格式（简称：⽂件格式）

我们知道Windows系统中的⽂件名都有后缀，例如1.doc，2.wps，3.psd等等。Windows设置后缀名的⽬的是让系统中的应⽤程序来识别并关联这些⽂件，让相应的⽂件由相应的应⽤程序打开。例如你双击1.doc⽂件，它会知道让Microsoft Office去打开，⽽不会⽤Photoshop去打开这个⽂件。所以常⻅的视频⽂件格式如1.avi，2.mpg这些都叫做视频的⽂件格式，它由你电脑上安装的视频播放器关联。你可以随意改扩展名，但是真的对视频⼀点影响都没有，千万不要以为 avi 改成 mp4，视频就变成 mp4 格式了。

视频封装格式（简称：视频格式）

AVI，MPEG，VOB是⼀种视频封装格式，相当于⼀种储存视频信息的容器。它是由相应的公司开发出来的。我们可以在⾃⼰的电脑上看到的1.avi，2.mpg，3.vob这些视频⽂件格式的后缀名即采⽤相应的视频封装格式的名称。以下集中介绍⼏种封装格式：

AVI格式（后缀为.AVI）

它的英⽂全称为Audio Video Interleaved，即⾳频视频交错格式。它于1992年被Microsoft公司推出。这种视频格式的优点是图像质量好。由于⽆损AVI可以保存alpha通道，经常被我们使⽤。缺点太多，体积过于庞⼤，⽽且更加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，所以我们在进⾏⼀些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。

DV-AVI格式（后缀为.AVI）

DV的英⽂全称是Digital Video Format，是由索尼、松下、JVC等多家⼚商联合提出的⼀种家⽤数字视频格式。数字摄像机就是使⽤这种格式记录视频数据的。它可以通过电脑的IEEE 1394端⼝传输视频数据到电脑，也可以将电脑中编辑好的的视频数据回录到数码摄像机中。这种视频格式的⽂件扩展名也是avi。电视台采⽤录像带记录模拟信号，通过EDIUS由IEEE 1394端⼝采集卡从录像带中采集出来的视频就是这种格式。

QuickTime File Format格式（后缀为.MOV）

美国Apple公司开发的⼀种视频格式，默认的播放器是苹果的QuickTime。具有较⾼的压缩⽐率和较完美的视频清晰度等特点，并可以保存alpha通道。⼤家可能注意到了，每次安装EDIUS，我们都要安装苹果公司推出的QuickTime。安装其⽬的就是为了⽀持JPG格式图像和MOV视频格式导⼊。

MPEG格式（文件后缀可以是 .MPG .MPEG .MPE .DAT .VOB .ASF .3GP .MP4等）

它的英文全称为Moving Picture Experts Group，即运动图像专家组格式，该专家组建于1988年，专门负责为CD建立视频和音频标准，而成员都是为视频、音频及系统领域的技术专家。

MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准。MPEG格式目前有三个压缩标准，分别是MPEG－1、MPEG－2、和MPEG－4。MPEG－1、MPEG－2目前已经使用较少，着重介绍MPEG－4，其制定于1998年，MPEG－4是为了播放流式媒体的高质量视频而专门设计的，以求使用最少的数据获得最佳的图像质量。目前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。你可能一定注意到了，怎么没有MPEG－3编码，因为这个项目原本目标是为高分辨率电视（HDTV）设计，随后发现MPEG-2已足够HDTV应用，故MPEG-3的研发便中止（百度百科说MPEG－3就是mp3，我认为这个说法并不准确。）。

Real Video格式（后缀为.RM .RMVB）

Real Networks公司所制定的音频视频压缩规范称为Real Media。

用户可以使用RealPlayer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。RMVB格式：这是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式，当然性能上有很大的提升。RMVB视频也是有着较明显的优势，一部大小为700MB左右的DVD影片，如果将其转录成同样品质的RMVB格式，其个头最多也就400MB左右。大家可能注意到了，以前在网络上下载电影和视频的时候，经常接触到RMVB格式，但是随着时代的发展这种格式被越来越多的更优秀的格式替代，著名的人人影视字幕组在2013年已经宣布不再压制RMVB格式视频。

Flash Video格式（后缀为.FLV）

由Adobe Flash延伸出来的的一种流行网络视频封装格式。随着视频网站的丰富，这个格式已经非常普及。

视频编码方式（简称：视频编码）

所谓视频编码方式就是指能够对数字视频进行压缩或者解压缩（视频解码）的程序或者设备。通常这种压缩属于有损数据压缩。也可以指通过过特定的压缩技术，将某个视频格式转换成另一种视频格式。

H.26X系列

由ITU[国际电传视讯联盟]主导，包括H.261、H.262、H.263、H.264、H.265。

  • H.261：主要在老的视频会议和视频电话产品中使用。

  • H.263：主要用在视频会议、视频电话和网络视频上。

  • H.264：H.264/MPEG-4第十部分，或称AVC（Advanced Video Coding，高级视频编码），是一种视频压缩标准，一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和发布格式。

  • H.265：高效率视频编码（High Efficiency Video Coding，简称HEVC）是一种视频压缩标准，H.264/MPEG-4 AVC的继任者。HEVC被认为不仅提升图像质量，同时也能达到H.264/MPEG-4 AVC两倍之压缩率（等同于同样画面质量下比特率减少了50%），可支持4K分辨率甚至到超高画质电视，最高分辨率可达到8192×4320（8K分辨率），这是目前发展的趋势。直至2013年，Potplayer添加了对于H.265视频的解码，尚未有大众化编码软件出现。

MPEG系列

由ISO[国际标准组织机构]下属的MPEG[运动图象专家组]开发 ,视频编码方面主要有：

  • MPEG-1第二部分（MPEG-1第二部分主要使用在VCD上，有些在线视频也使用这种格式。该编解码器的质量大致上和原有的VHS录像带相当。）

  • MPEG-2第二部分（MPEG-2第二部分等同于H.262，使用在DVD、SVCD和大多数数字视频广播系统和有线分布系统（cable distribution systems）中。）

  • MPEG-4第二部分（MPEG-4第二部分标准可以使用在网络传输、广播和媒体存储上。比起MPEG-2和第一版的H.263，它的压缩性能有所提高。）

  • MPEG-4第十部分（MPEG-4第十部分技术上和ITU-T H.264是相同的标准，有时候也被叫做“AVC”）最后这两个编码组织合作，诞生了H.264/AVC标准。ITU-T给这个标准命名为H.264，而ISO/IEC称它为MPEG-4 高级视频编码（Advanced Video Coding，AVC）。

总之，即使是同一种视频文件格式，如*.MPG。又分为MPEG-1，MPEG-2 ，MPEG-4几种不同的视频封装格式，就算是同一种视频封装格式，如MPEG-4又可以使用多种视频编码方式。视频的编码形式才是一个视频文件的本质所在，不要简单的通过文件格式和封装形式来区分视频。