[科普]视频文件的容器格式和编码格式

    我们通常打开一个视频文件播放的时候,除了眼睛可以看到,耳朵还可以听到它的声音,所以一般视频文件都包含了视频和音频两个内容;人们设定了不同格式的视频文件来把音频和视频放到同一个文件中,这种文件就叫做容器,或者又称视频封装。

    打个比方来说,我们喝咖啡的时候,要把水、咖啡、糖,有的时候还有牛奶放到杯子中,而杯子就是容器;我们喝的咖啡其实不止咖啡一种物质,还会有水、糖甚至牛奶等等,视频文件也是如此,里面也不止有视频内容,还会有音频内容,而我们通常看到到的视频文件都是容器,而非视频编码。

    我们常见的带后缀名的视频文件,都是视频文件的容器格式,例如avi,mp4,flv,mkv,ts,mpg等等;而我们另外可能听过的格式,例如H.264,MPEG4(不是MP4),MP3等,都是音频内容和视频内容的格式,我们称之为编码。

    如何理解编码呢?通常来说视频和音频的内容都很大,以1080p视频为例,其视频的单帧大小为1920x1080x2≈4M(常见的视频为16bit,即一个像素占2个byte),一般常见的视频为30帧,那么只需要不到10秒,1080P的视频就可以突破1G大小了;所以我们需要压缩音频和视频来存储,压缩之后我们就可以看到我们通常可以下载到的120分钟的1080P电影,大小只有几个G而已。

    通过不同算法压缩的音频和视频格式,我们称之为音频和视频的编码;常见的视频编码有H.264,H.265,MPEG-1/2/4(与视频容器的mpg/mp4并非同一概念);常见的音频编码有aac,mp3,ac3,dts等等。

    最后,一般一个容器里可以包括多个轨道的音频;例如电影可以有多个不同的语言的音轨,而卡拉ok的视频通常有2个立体声的音轨,一个原唱,一个伴唱。

    下面我会列出一些搜集到的常见的视频容器和编码格式的简介


常见的容器类型介绍

以下介绍并不详细,大多数内容只是做一个提示,可以参考维基百科的介绍,

avi

(audio video interleave),是微软在1992年推出的一种多媒体文件格式,比较老了,对目前的基于网络流播放的方式力不从心。

mp4

标准规范是ISO/IEC 14496-14,由mpeg组织规定。youtube的视频很多是这种封装格式。

ts

同样由mpeg组织规定,一般用于数字电视广播中,平时从网络下载来的电影很少用这种格式封装的。标准是13818-1

mkv

一种由开源组织规定的容器类型,链接是http://www.matroska.org/,现在的高清电影一般都采用这个格式。

rmvb/rm

这是一个由商业公司(RealNetworks)自己定义的,网络比较流行,标准不公开,所以播放这种视频只能用专利播放器。

wmv

微软定义的容器封装格式。

flv

视频网站类似优酷,土豆等,都用这个容器来存储视频,很好的保护原始地址,不容易被下载到,从而起到保护版权的作用。由adobe公司开发。

其他的比如3gp,asf,webm,不一一介绍了。、


常见编码格式

mpeg-1

mpeg组织最早规定的视频编码格式,标准是iso-11117,主要是vcd在用。

mpeg-2

mpeg组织规定的压缩标准之二,主要用于DVD,数字电视广播(DVD),标准是iso-13818系列。

mpeg-4

mpeg组织规定的压缩标准之三,mpeg-1/2/4这三个标准其实是随着计算机运算能力越来越强而逐渐产生的,所以压缩效率更高并且画质更好,但是算法复杂度却越来越高,不过随着处理器的能力越来越强,这都不算大问题了。

值得注意的是,为什么没有mpeg-3呢?其实原本是有mpeg-3的,但是mpeg组织在写标准时发现,mpeg-2实在太优秀的,以至于mpeg-3推出的目标,mpeg-2都能做到,所以就mpeg-3的项目最终砍掉了。所以mpeg系统的标准,从1,2,4,就直接到了7,就是一个权衡。

PS:mp3音频是指mpeg-1音频压缩的layer 3,并非mpeg-3.

H.264/AVC/mpeg-4part 10

大名鼎鼎的264。

由mpeg和itu-t联手组成了一个叫JVT(Joint Video Team)的组织制定的。

这个东西容易使人迷糊,因为他得名子太多了。又叫mpeg-4 part 10,又叫avc,又叫h264,而且实际上,基本就是一个东西的不同名子。

h.265/hevc

h.264的升级版,在保证画质的情况下拥有更高的压缩率,目前4K视频由于单帧压缩前大达到了接近16M,所以4K视频大部分采用此种压缩方式

vc-1

微软定义的压缩标准,不过后来开放出来了,由电影及电视学会(SMPTE)组织标准化。

RealVideo

RealNetworks公司开发的私有标准,曾经很流行,目前主流的android手机和机顶盒,包括apple设备都很少再支持这种格式的硬件解码。

这里要注意区别,rm/rmvb是容器类似,realvideo是压缩标准。如果说有共同点,那就是都是由一家公司提供的。

AVS

最后要说的是,国产标准,由国内的联合信源公司开发,提交成国家标准。广电总局要求国内机顶盒一定要支持这种压缩格式,以强推这种标准;就像tds-cdma,wapi,还有移动数字电视的方式一样。

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