视频学习笔记（4）-音视频技术基础知识

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与画质、音质等有关的术语 这些术语术语包括帧大小、帧速率、比特率及采样率等。 1、帧 一般来说，帧是影像常用的最小单位，简单的说就是组成一段视频的一幅幅图片。电影的播放连续的帧播放所产生的，现在大多数视频也类似，下面说说帧速率和帧大小。 帧速率，有的转换器也叫帧率，或者是每秒帧数一类的，这可以理解为每一秒的播放中有多少张图片，一般来说，我们的眼睛在看到东西时，那些东西的影像会在眼睛中停留大约十六分之一秒，也就是视频中只要每秒超过15帧，人眼就会认为画面是连续不断的，事实上早期的手绘动画就是每秒播放15张以上的图片做出来的。但这只是一般情况，当视频中有较快的动作时，帧速率过小，动作的画面跳跃感就会很严重,有明显的失真感。因此帧速率最好在24帧及以上，这24帧是电影的帧速率。 帧大小，有的转换器也叫画面大小或屏幕大小等，是组成视频的每一帧的大小，直观表现为转换出来的视频的分辨率的大小。一般来说，软件都会预置几个分辨率，一般为320×240、480×320、640×360、800×480、960×540、1280×720及1920×1080等，当然很多转换器提供自定义选项，这里，不得改变视频长宽比例。一般根据所需要想要在什么设备上播放来选择分辨率，如果是转换到普通手机、PSP等设备上，视频分辨率选择与设备分辨率相同，否则某些设备可能会播放不流畅，设备分辨率的大小一般都可以在中关村在线上查到。 2、比特率 比特率，又叫码率或数据速率，是指每秒传输的视频数据量的大小，音视频中的比特率，是指由模拟信号转换为数字信号的采样率；采样率越高，还原后的音质和画质就越好；音视频文件的体积就越大，对系统配置的要求也越高。 在音频中，1M以上比特率的音乐一般只能在正版CD中找到，500K到1M的是以APE、FLAC等为扩展名的无损压缩的音频格式，一般的MP3是在96K到320K之间。目前，对大多数人而言，对一般人而言192K就足够了。 在视频中，蓝光高清的比特率一般在40M以上，DVD一般在5M以上，VCD一般是在1M以上。（这些均是指正版原盘，即未经视频压缩的版本）。常见的视频文件中，1080P的码率一般在2到5M之间，720P的一般在1到3M，其他分辨率的多在一M一下。 视频文件的比特率与帧大小、帧速率直接相关，一般帧越大、速率越高，比特率也就越大。当然某些转换器也可以强制调低比特率，但这样一般都会导致画面失真，如产生色块、色位不正、出现锯齿等情况。

3、采样率 这个基本在视频转换中出现，少数音频或视频中的转换时会出现。 声音是一种波，有频率和振幅的特征，频率对应于时间轴线，振幅对应于电平轴线。波是无限光滑的，弦线可以看成由无数点组成，在数字编码过程中，需要抽取某点的频率值，很显然，在一秒中内抽取的点越多，获取得频率信息更丰富，所能描述的声波频率就越高。 一般来说，广播使用22050Hz，CD使用44100，DVD使用48000。 4、综述 一般来说，视频文件播放起来的清晰度，主要就是有着两个决定。帧越大，视频分辨率就越大，画面越精细；帧速率越高，画面就越流畅；码率越高，视频播放就越不容易出现色块、锯齿等影响画质的因素。  具体视频文件格式详解： *. MPEG/.MPG/.DAT MPEG也是Motion Picture Experts Group的缩写。这类格式包括了MPEG-1, MPEG-2和 MPEG-4在内的多种视频格式。MPEG-1相信是大家接触得最多的了，因为目前其正在被广泛地应用在VCD的制作和一些视频片段下载的网络应用上面，大部分的VCD都是用 MPEG1格式压缩的( 刻录软件自动将MPEG1转为.DAT格式)，使用 MPEG-1的压缩算法，可以把一部 120 分钟长的电影压缩到1.2 GB 左右大小。MPEG-2则是应用在DVD 的制作，同时在一些HDTV（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当多的应用。使用MPEG-2的压缩算法压缩一部 120 分钟长的电影可以压缩到 5-8 GB的大小（MPEG2的图像质量MPEG-1与其无法比拟的）。 *.AVI 它的英文全称为Audio Video Interleaved，即音频视频交错格式。是将语音和影像同步组合在一起的文件格式。它对视频文件采用了一种有损压缩方式，但压缩比较高，因此尽管面面质量不是太好，但其应用范围仍然非常广泛。AVI支持256色和RLE压缩。AVI信息主要应用在多媒体光盘上，用来保存电视、电影等各种影像信息。它于1992年被Microsoft公司推出，随Windows3.1一起被人们所认识和熟知。所谓“音频视频交错”，就是可以将视频和音频交织在一起进行同步播放。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，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。是目前视频文件的主流。 这种格式的文件随处可见，比如一些游戏、教育软件的片头，多媒体光盘中，都会有不少的 AVI 。现在，在WINDOWS 95或98里都能直接播放AVI，同一种格式的avi文件有可能采用不同的编码方式，最常见的有Intel Indeo（R）Video R3.2（像游戏过场动画等，是目前使用最广泛的一种avi编码技术）、Microsoft video 等。 *.RA/RM/RAM *.RM，Real Networks公司所制定的音频/视频压缩规范Real Media中的一种，Real Player能做的就是利用Internet资源对这些符合Real Media技术规范的音频/视频进行实况转播。在Real Media规范中主要包括三类文件：RealAudio、Real Video和Real Flash（Real Networks公司与Macromedia公司合作推出的新一代高压缩比动画格式）。REAL VIDEO（RA、RAM）格式由一开始就是定位就是在视频流应用方面的，也可以说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，从RealVideo的定位来看，就是牺牲画面质量来换取可连续观看性。其实RealVideo也可以实现不错的画面质量，由于RealVideo可以拥有非常高的压缩效率，很多人把VCD编码成RealVideo格式的，这样一来，一张光盘上可以存放好几部电影。REAL VIDEO存在颜色还原不准确的问题，RealVideo就不太适合专业的场合，但RealVideo出色的压缩效率和支持流式播放的特征，使得RealVideo在网络和娱乐场合占有不错的市场份额。 *.MOV MOV格式，美国Apple公司开发的一种视频格式，默认的播放器是苹果的QuickTimePlayer。具有较高的压缩比率和较完美的视频清晰度等特点，但是其最大的特点还是跨平台性，即不仅能支持MacOS，同样也能支持Windows系列,在所有视频格式当中，也许MOV格式是最不知名的。也许你会听说过QuickTime，MOV格式的文件正是由它来播放的。在PC几乎一统天下的今天，从Apple移植过来的MOV格式自然是受到排挤的。它具有跨平台、存储空间要求小的技术特点，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。到目前为止，它共有4个版本，其中以 4.0 版本的压缩率最好。这种编码支持16位图像深度的帧内压缩和帧间压缩，帧率每秒10帧以上。现在这种格式有些非编软件也可以对它时行处理，其中包括ADOBE公司的专业级多媒体视频处理软件AFTEREFFECT和PREMIERE。 *.ASF ASF (Advanced Streaming format高级流格式)。ASF是MICROSOFT 为了和现在的 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。ASF使用了MPEG4的压缩算法，压缩率和图像的质量都很不错。因为ASF是以一个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差一点点并不出奇，但比同是视频“流”格式的RAM格式要好。 ASF支持任意的压缩/解压缩编码方式，并可以使用任何一种底层网络传输协议，具有很大的灵活性。ASF流文件的数据速率可以在28.8Kbps到3Mbps之间变化。用户可以根据自己应用环境和网络条件选择一个合适的速率，实现VOD点播和直播。 *.WMV WMV是微软推出的一种流媒体格式，它是ASF的升级延伸，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。微软希望用其取代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。 *. NAVI 如果你发现原来的播放软件突然打不开此类格式的AVI文件，那你就要考虑是不是碰到了n AVI。n AVI是New AVI 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Microsoft ASF压缩算法的修改而来的（并不是想象中的AVI），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。可以这样说，NAVI是一种去掉视频流特性的改良型ASF格式。 *.FLV FLV 是 FLASH VIDEO的简称，是由Macromedia公司开发的属于自己的流式视频格式。FLV也就是随着Flash MX的推出发展而来的视频格式，是在sorenson公司的压缩算法的基础上开发出来的。FLV格式不仅可以轻松的导入Flash中，速度极快，并且能其到保护版权的作用，并且可以不通过本地的微软或者REAL播放器播放视频。Flash MX 2004对其提供了完美的支持，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，不能在网络上很好的使用等缺点。由于它形成的文件极小、加载速度极快，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，不能在网络上很好的使用等缺点。

介绍：视频播放过程

首先简单介绍以下视频文件的相关知识。我们平时看到的视频文件有许多格式，比如 avi， mkv， rmvb， mov， mp4等等，这些被称为容器（Container）， 不同的容器格式规定了其中音视频数据的组织方式（也包括其他数据，比如字幕等）。容器中一般会封装有视频和音频轨，也称为视频流（stream）和音频 流，播放视频文件的第一步就是根据视频文件的格式，解析（demux）出其中封装的视频流、音频流以及字幕（如果有的话），解析的数据读到包 （packet）中，每个包里保存的是视频帧（frame）或音频帧，然后分别对视频帧和音频帧调用相应的解码器（decoder）进行解码，比如使用 H.264编码的视频和MP3编码的音频，会相应的调用H.264解码器和MP3解码器，解码之后得到的就是原始的图像(YUV or RGB)和声音(PCM)数据，然后根据同步好的时间将图像显示到屏幕上，将声音输出到声卡，最终就是我们看到的视频。