多媒体视频文件格式研究与应用

辛齐 山东水文水资源局

多媒体视频文件格式研究与应用

辛齐 山东水文水资源局

随着计算机技术的发展和互联网的普及，多媒体信息也因其强大的直观可信性、超大的信息存量、方便的存放传输、简单的操作而越来越受到人们的重视，进而带动了多媒体文件技术的发展。

1 视频文件格式概述

多媒体视频文件是多媒体的核心组成，它是音频流和视频流经过一定的封装技术而生成的可以进行媒体播放的文件，按照应用环境分影像视频文件和流式视频文件。

1.1 影像视频文件

影像视频文件是适合本地播放的视频文件，文件本身包含了大量的图像和声音信息，常用的影像视频文件格式主要有AVI、MPEG等。

AVI是一种独立于硬件设备且运动图像和伴音交织存储的文件，MPEG是运动图像压缩算法的国际标准，包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统三个部分。

1.2 流式视频格式

流媒体是指在Internet/Intranet中使用流式传输技术连续播放的视频文件，它不需要下载整个文件，而是随着数据流随时传送随时播放。目前Internet上使用较多的流式视频格式主要有RM格式、MOV格式、ASF格式、WMV格式等。

RM格式，是一种能够在低速率网上实时传输视音频信息的文件格式。它可以根据网络数据传输速率的不同制定不同的压缩比率，从而实现在低速率广域网上进行影像数据的实时传送和实时播放；MOV是能够通过Internet提供实时数字化信息流、工作流与文件回放功能的文件格式；WMV是一种独立于编码方式的在Internet上实时传播多媒体的技术标准，主要特点包括本地或网络回放、可扩充媒体类型、部件下载、可伸缩媒体类型、流的优先级化、多语言支持、环境独立性、丰富的流间关系以及扩展性等。

2 常用视频封装

采集的原始视频文件由于数据量大，无法直接播放，因此需要对其进行压缩编码，并进行数据打包后才能进行播放，这就是视频编码和视频文件封装。

2.1 视频编码

为了使计算机能方便的处理并播放这些视频文件，通过压缩技术，去掉视频编码数据中的冗余信息，产生一个其视频信号带宽在计算机使用范围内的一个新的编码文件，这就是视频编码。

传统的压缩编码是以Shannon信息论和集合论为基础，用统计概率模型来描述信源的一种编码技术标准，该标准有两大系统：MPEG和ITU-T。

2.2 视频封装

一个完整的媒体文件由音频和视频组成，将视频编码和音频编码按照一定的格式打包放到一个文件中，就是封装。本文将目前常用的几种视频文件格式的封装原理做简单介绍。

2．2．1 AVI格式

AVI容器是成熟的老技术，它的视频编码格式和音频编码格式组合分别为Xvid、mp3或Divx、mp3，它的文件结构分为头部，主体和索引三部分，主体中图像数据和声音数据交互存放。从尾部的索引可以跳到任意位置；AVI可以实现同步控制和实时播放以及无硬件视频回放，实现硬盘和光盘的高效存储，数字视频的文件结构开放特点，支持多种编码。

2．2．2 MOV格式

MOV格式文件是媒体描述和媒体数据分开存放，媒体描述单元包括轨道数目、视频压缩格式和时间信息，同时包含媒体数据存储区域的索引；MOV格式的视频文件支持领先的集成压缩技术，提供多种视频效果，配有多种MIDI兼容音响和设备的声音装置，具有跨平台、省空间的特点。

2．2．3 MPEG格式

MPEG格式主要采用运动补偿技术(预测编码和插补码)实现时间上的压缩，变换域(离散余弦变换DCT)压缩技术实现空间上的压缩。该格式具有压缩率高、图像和音响的质量好，兼容性强的特点。

2．2．4 DivX格式

该格式采用了MPEG4的压缩算法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术，画质逼真体积小。

3 视频文件格式对多媒体制作的影响

3.1 影响视频质量的因素

影响视频质量的主要因素有三个，片源、分辨率、码率、帧速，其中分辨率和码率影响视频影像的清晰度，帧速影响视频播放的流畅度。

片源就是通过摄像头录入的原始视频文件，它是决定视频质量高低的必要因素，一个优质的片源，是做出优质多媒体基本条件。

码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，通俗一点的理解就是取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件，

3．1．1 分辨率

分辨率实际上就是画面的大小，以像素点表示，通常由宽乘高像素总点数来计算，分辨率高的视频，能反映的图像就越细致，越清楚。

3．1．2 帧数

帧数就是在1秒钟时间里传输的图片的帧数，也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次。高帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。

3.2 影响视频质量因素之间的关系

3．2．1 分辨率与码率对视频质量的影响

分辨率越高，就需要越高的编码率，所以，在分辨率一定的情况下，码率越高视频质量越高，在码率一定的情况下，分辨率越高视频的质量越低，图像的马赛克就越明显。

3．2．2 码率与帧数对视频质量的影响

理论上讲，码率越高视频质量越高，帧数越高视频质量也越高，但是当码率和帧数增高到一定数值后，由于文件体积的增大，较低配置的用户会有卡顿现象，因此，一般帧数在50帧/秒就能满足绝大多数用户的要求了。

4 结语

视频文件格式对多媒体文件质量没有直接的影响，但是，如何进行影像编码和音频编码的组合，从而产生相对科学的码率、分辨率以及帧数的组合，则是视频文件格式完全可以做到的，从而对多媒体的质量产生较大影响。

[1]胡晓峰等著，《多媒体技术教程》（第三版），人民邮电大学出版社

[2]刘峰编著，《视频图像编码技术及国际标准》，北京邮电大学出版社

[3]高文等著，《数字视频编码技术原理》，科学出版社出版