多媒體視頻文件格式研究與應用

辛齊 山東水文水資源局

多媒體視頻文件格式研究與應用

辛齊 山東水文水資源局

隨著計算機技術的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及，多媒體信息也因其強大的直觀可信性、超大的信息存量、方便的存放傳輸、簡單的操作而越來越受到人們的重視，進而帶動了多媒體文件技術的發(fā)展。

1 視頻文件格式概述

多媒體視頻文件是多媒體的核心組成，它是音頻流和視頻流經(jīng)過一定的封裝技術而生成的可以進行媒體播放的文件，按照應用環(huán)境分影像視頻文件和流式視頻文件。

1.1 影像視頻文件

影像視頻文件是適合本地播放的視頻文件，文件本身包含了大量的圖像和聲音信息，常用的影像視頻文件格式主要有AVI、MPEG等。

AVI是一種獨立于硬件設備且運動圖像和伴音交織存儲的文件，MPEG是運動圖像壓縮算法的國際標準，包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)三個部分。

1.2 流式視頻格式

流媒體是指在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術連續(xù)播放的視頻文件，它不需要下載整個文件，而是隨著數(shù)據(jù)流隨時傳送隨時播放。目前Internet上使用較多的流式視頻格式主要有RM格式、MOV格式、ASF格式、WMV格式等。

RM格式，是一種能夠在低速率網(wǎng)上實時傳輸視音頻信息的文件格式。它可以根據(jù)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速率的不同制定不同的壓縮比率，從而實現(xiàn)在低速率廣域網(wǎng)上進行影像數(shù)據(jù)的實時傳送和實時播放；MOV是能夠通過Internet提供實時數(shù)字化信息流、工作流與文件回放功能的文件格式；WMV是一種獨立于編碼方式的在Internet上實時傳播多媒體的技術標準，主要特點包括本地或網(wǎng)絡回放、可擴充媒體類型、部件下載、可伸縮媒體類型、流的優(yōu)先級化、多語言支持、環(huán)境獨立性、豐富的流間關系以及擴展性等。

2 常用視頻封裝

采集的原始視頻文件由于數(shù)據(jù)量大，無法直接播放，因此需要對其進行壓縮編碼，并進行數(shù)據(jù)打包后才能進行播放，這就是視頻編碼和視頻文件封裝。

2.1 視頻編碼

為了使計算機能方便的處理并播放這些視頻文件，通過壓縮技術，去掉視頻編碼數(shù)據(jù)中的冗余信息，產(chǎn)生一個其視頻信號帶寬在計算機使用范圍內的一個新的編碼文件，這就是視頻編碼。

傳統(tǒng)的壓縮編碼是以Shannon信息論和集合論為基礎，用統(tǒng)計概率模型來描述信源的一種編碼技術標準，該標準有兩大系統(tǒng)：MPEG和ITU-T。

2.2 視頻封裝

一個完整的媒體文件由音頻和視頻組成，將視頻編碼和音頻編碼按照一定的格式打包放到一個文件中，就是封裝。本文將目前常用的幾種視頻文件格式的封裝原理做簡單介紹。

2．2．1 AVI格式

AVI容器是成熟的老技術，它的視頻編碼格式和音頻編碼格式組合分別為Xvid、mp3或Divx、mp3，它的文件結構分為頭部，主體和索引三部分，主體中圖像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)交互存放。從尾部的索引可以跳到任意位置；AVI可以實現(xiàn)同步控制和實時播放以及無硬件視頻回放，實現(xiàn)硬盤和光盤的高效存儲，數(shù)字視頻的文件結構開放特點，支持多種編碼。

2．2．2 MOV格式

MOV格式文件是媒體描述和媒體數(shù)據(jù)分開存放，媒體描述單元包括軌道數(shù)目、視頻壓縮格式和時間信息，同時包含媒體數(shù)據(jù)存儲區(qū)域的索引；MOV格式的視頻文件支持領先的集成壓縮技術，提供多種視頻效果，配有多種MIDI兼容音響和設備的聲音裝置，具有跨平臺、省空間的特點。

2．2．3 MPEG格式

MPEG格式主要采用運動補償技術(預測編碼和插補碼)實現(xiàn)時間上的壓縮，變換域(離散余弦變換DCT)壓縮技術實現(xiàn)空間上的壓縮。該格式具有壓縮率高、圖像和音響的質量好，兼容性強的特點。

2．2．4 DivX格式

該格式采用了MPEG4的壓縮算法同時又綜合了MPEG-4與MP3各方面的技術，畫質逼真體積小。

3 視頻文件格式對多媒體制作的影響

3.1 影響視頻質量的因素

影響視頻質量的主要因素有三個，片源、分辨率、碼率、幀速，其中分辨率和碼率影響視頻影像的清晰度，幀速影響視頻播放的流暢度。

片源就是通過攝像頭錄入的原始視頻文件，它是決定視頻質量高低的必要因素，一個優(yōu)質的片源，是做出優(yōu)質多媒體基本條件。

碼率就是數(shù)據(jù)傳輸時單位時間傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，通俗一點的理解就是取樣率，單位時間內取樣率越大，精度就越高，處理出來的文件就越接近原始文件，

3．1．1 分辨率

分辨率實際上就是畫面的大小，以像素點表示，通常由寬乘高像素總點數(shù)來計算，分辨率高的視頻，能反映的圖像就越細致，越清楚。

3．1．2 幀數(shù)

幀數(shù)就是在1秒鐘時間里傳輸?shù)膱D片的幀數(shù)，也可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次。高幀率可以得到更流暢、更逼真的動畫。

3.2 影響視頻質量因素之間的關系

3．2．1 分辨率與碼率對視頻質量的影響

分辨率越高，就需要越高的編碼率，所以，在分辨率一定的情況下，碼率越高視頻質量越高，在碼率一定的情況下，分辨率越高視頻的質量越低，圖像的馬賽克就越明顯。

3．2．2 碼率與幀數(shù)對視頻質量的影響

理論上講，碼率越高視頻質量越高，幀數(shù)越高視頻質量也越高，但是當碼率和幀數(shù)增高到一定數(shù)值后，由于文件體積的增大，較低配置的用戶會有卡頓現(xiàn)象，因此，一般幀數(shù)在50幀/秒就能滿足絕大多數(shù)用戶的要求了。

4 結語

視頻文件格式對多媒體文件質量沒有直接的影響，但是，如何進行影像編碼和音頻編碼的組合，從而產(chǎn)生相對科學的碼率、分辨率以及幀數(shù)的組合，則是視頻文件格式完全可以做到的，從而對多媒體的質量產(chǎn)生較大影響。

[1]胡曉峰等著，《多媒體技術教程》（第三版），人民郵電大學出版社

[2]劉峰編著，《視頻圖像編碼技術及國際標準》，北京郵電大學出版社

[3]高文等著，《數(shù)字視頻編碼技術原理》，科學出版社出版