视频格式以及参数含义讲课教案.docx

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视频格式以及参数含义讲课教案

视频格式以及参数含义

一、视频格式

1.1MPEG/MPG/DAT

MPEG（运动图像专家组）是MotionPictureExpertsGroup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，另外，MPEG-7与MPEG-21仍处在研发阶段。

MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，它采用了有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息，说的更加明白一点就是MPEG的压缩方法依据是相邻两幅画面绝大多数是相同的，把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除，从而达到压缩的目的（其最大压缩比可达到200:

1）。

MPEG-1相信是大家接触得最多的了，因为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转换为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1.2GB左右大小。

MPEG-2：

制定于1994年，设计目标为高级工业标准的图像质量以及更高的传输率。

这种格式主要应用在DVD/SVCD的制作（压缩）方面，同时在一些HDTV（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用。

使用MPEG-2的压缩算法，可以把一部120分钟长的电影压缩到4到8GB的大小。

这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、。

mpe、.mpeg、。

m2v及DVD光盘上的.vob文件等。

MPEG-4：

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，它可利用很窄的带度，通过帧重建技术，压缩和传输数据，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。

另外，这种文件格式还包含了以前MPEG压缩标准所不具备的比特率的可伸缩性、动画精灵、交互性甚至版权保护等一些特殊功能。

这种视频格式的文件扩展名包括。

asf、.mov和DivX、AVI等。

1.2AVI

它的英文全称为AudioVideoInterleaved，即音频视频交错格式。

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。

1.3NAVI

如果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nAVI。

nAVI是NewAVI的缩写，是一个名为ShadowRealm的地下组织发展起来的一种新视频格式。

它是由MicrosoftASF压缩算法的修改而来的（并不是想象中的AVI），它是由MicrosoftASF压缩算法的修改而来的，但是又与下面介绍的网络影像视频中的ASF视频格式有所区别，它以牺牲原有ASF视频文件视频“流”特性为代价而通过增加帧率来大幅提高ASF视频文件的清晰度。

可以这样说，NAVI是一种去掉视频流特性的改良型ASF格式。

1.4DV-AVI

DV的英文全称是DigitalVideoFormat，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。

非常流行的数码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IEEE1394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一般是。

avi，所以也叫DV-AVI格式。

1.5MOV

使用过Mac机的朋友应该多少接触过QuickTime。

QuickTime原本是Apple公司用于Mac计算机上的一种图像视频处理软件。

Quick-Time提供了两种标准图像和数字视频格式,即可以支持静态的*.PIC和*.JPG图像格式，动态的基于Indeo压缩法的*.MOV和基于MPEG压缩法的*.MPG视频格式。

1.6ASF

ASF（AdvancedStreamingformat高级流格式）。

ASF是MICROSOFT为了和的Realplayer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。

1.7WMV

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，Microsoft公司希望用其取代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。

1.83GP

3GP是一种3G流媒体的视频编码格式，主要是为了配合3G网络的高传输速度而开发的，也是目前手机中最为常见的一种视频格式。

简单的说，该格式是“第三代合作伙伴项目”（3GPP）制定的一种多媒体标准，使用户能使用手机享受高质量的视频、音频等多媒体内容。

其核心由包括高级音频编码（AAC）、自适应多速率（AMR）、MPEG-4和H.263视频编码解码器等组成，目前大部分支持视频拍摄的手机都支持3GPP格式的视频播放。

其特点是网速占用较少，但画质较差。

1.9REALVIDEO

REALVIDEO（RA、RAM）格式由一开始就是定位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56KMODEM拨号上网的条件实现不间断的视频播放，当然，其图像质量和MPEG2、DIVX等比是不敢恭维的啦。

毕竟要实现在网上传输不间断的视频是需要很大的频宽的，这方面是ASF的有力竞争者。

1.10MKV

一种后缀为MKV的视频文件频频出现在网络上，它可在一个文件中集成多条不同类型的音轨和字幕轨，而且其视频编码的自由度也非常大，可以是常见的DivX、XviD、3IVX，甚至可以是RealVideo、QuickTime、WMV这类流式视频。

实际上，它是一种全称为Matroska的新型多媒体封装格式，这种先进的、开放的封装格式已经给我们展示出非常好的应用前景。

1.11FLV

FLV是FLASHVIDEO的简称，FLV流媒体格式是一种新的视频格式。

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。

1.12F4V

作为一种更小更清晰，更利于在网络传播的格式，F4V已经逐渐取代了传统FLV，也已经被大多数主流播放器兼容播放，而不需要通过转换等复杂的方式。

F4V是Adobe公司为了迎接高清时代而推出继FLV格式后的支持H.264的F4V流媒体格式。

它和FLV主要的区别在于，FLV格式采用的是H263编码，而F4V则支持H.264编码的高清晰视频，码率最高可达50Mbps。

也就是说F4V和FLV在同等体积的前提下，能够实现更高的分辨率，并支持更高比特率，就是我们所说的更清晰更流畅。

另外，很多主流媒体网站上下载的F4V文件后缀却为FLV，这是F4V格式的另一个特点，属正常现象，观看时可明显感觉到这种实为F4V的FLV有明显更高的清晰度和流畅度。

1.13RMVB

RMVB的前身为RM格式，它们是RealNetworks公司所制定的音频视频压缩规范，根据不同的网络传输速率，而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，具有体积小，画质也还不错的优点。

早期的RM格式为了能够实现在有限带宽的情况下，进行视频在线播放而被研发出来，并一度红遍整个互联网。

而为了实现更优化的体积与画面质量，RealNetworks公司不久又在RM的基础上，推出了可变比特率编码的RMVB格式。

RMVB的诞生，打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基础上，采用浮动比特率编码的方式，将较高的比特率用于复杂的动态画面（如歌舞、飞车、战争等），而在静态画面中则灵活地转为较低的采样率，从而合理地利用了比特率资源，使RMVB最大限度地压缩了影片的大小，最终拥有了近乎完美的接近于DVD品质的视听效果。

我们可以做个简单对比，一般而言一部120分钟的dvd体积为4GB，而rmvb格式来压缩，仅400MB左右，而且清晰度流畅度并不比原DVD差太远。

人们为了缩短视频文件在网络进行传播的下载时间，为了节约用户电脑硬盘宝贵的空间容量，已越来越多的视频被压制成了RMVB格式，并广为流传。

到如今，可能每一位电脑使用者（或许就包括正在阅读这篇文章的您）电脑中的视频文件，超过80%都会是RMVB格式。

RMVB由于本身的优势，成为目前PC中最广泛存在的视频格式，但在MP4播放器中，RMVB格式却长期得不到重视。

MP4发展的整整七个年头里，虽然早就可以做到完美支持AVI格式，但却久久未有能够完全兼容RMVB格式的机型诞生。

对于MP4，尤其是容量小价格便宜的闪存MP4而言，怎样的视频格式才将会是其未来的主流呢？

我们不妨来探讨一番。

1.14WebM

由Google提出，是一个开放、免费的媒体文件格式。

WebM影片格式其实是以Matroska（即MKV）容器格式为基础开发的新容器格式，里面包括了VP8影片轨和OggVorbis音轨，其中Google将其拥有的VP8视频编码技术以类似BSD授权开源，OggVorbis本来就是开放格式。

WebM标准的网络视频更加偏向于开源并且是基于HTML5标准的，WebM项目旨在为对每个人都开放的网络开发高质量、开放的视频格式，其重点是解决视频服务这一核心的网络用户体验。

Google说WebM的格式相当有效率，应该可以在netbook、tablet、手持式装置等上面顺畅地使用。

OggVorbis本来就是开放格式，大家应该都知道，至于VP8则是Google当年买下一间叫On2的公司的时候，取得的VideoCodec，Google也把这个Codec以类似BSD授权放出来，因此WebM应该是不会有H.264的那些潜在的专利问题。

二、视频编码方式

准确的说，AVI，ASF，FLV是一种文件格式，我们可以在我的电脑上看到的*.AVI这种文件。

即使是同一种文件格式，如AVI，又分为MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4几种视频格式，然后同一种视频格式，如MPEG-4又可以使用多种视频编码，例如：

MP4V/XVID/DX50/DIVX/DIV5/3IVX/3IV2/RMP4。

常用的视频编码方式如下。

1．MicrosoftRLE

一种8位的编码方式，只能支持到256色。

压缩动画或者是计算机合成的图像等具有大面积色块的素材可以使用它来编码，是一种无损压缩方案。

2．MicrosoftVideo1

用于对模拟视频进行压缩，是一种有损压缩方案，最高仅达到256色，它的品质就可想而知，一般还是不要使用它来编码AVI。

3．MicrosoftH.261和H.263VideoCodec

用于视频会议的Codec，其中H.261适用于ISDN、DDN线路，H.263适用于局域网，不过一般机器上这种Codec是用来播放的，不能用于编码。

4．IntelIndeoVideoR3.2

所有的Windows版本都能用Indeovideo3.2播放AVI编码。

它压缩率比Cinepak大，但需要回放的计算机要比Cinepak的快。

5．IntelIndeoVideo4和5

常见的有4.5和5.10两种，质量比Cinepak和R3.2要好，可以适应不同带宽的网络，但必须有相应的解码插件才能顺利地将下载作品进行播放。

适合于装了Intel公司MMX以上CPU的机器，回放效果优秀。

如果一定要用AVI的话，推荐使用5.10，在效果几乎一样的情况下，它有更快的编码速度和更高的压缩比。

6．IntelIYUVCodec

使用该方法所得图像质量极好，因为此方式是将普通的RGB色彩模式变为更加紧凑的YUV色彩模式。

如果你想将AVI压缩成MPEG-1的话，用它得到的效果比较理想，只是它的生成的文件太大了

7．MicrosoftMPEG-4Videocodec

常见的有1.0、2.0、3.0三种版本，当然是基于MPEG-4技术的，其中3.0并不能用于AVI的编码，只能用于生成支持“视频流”技术的ASF文件。

8．DivX-MPEG-4Low-Motion/Fast-Motion

实际与MicrosoftMPEG-4Videocode是相当的东西，只是Low-Motion采用的固定码率，Fast-Motion采用的是动态码率，后者压缩成的AVI几乎只是前者的一半大，但质量要差一些。

Low-Motion适用于转换DVD以保证较好的画质，Fast-Motion用于转换VCD以体现MPEG-4短小精悍的优势。

9.DivX3.11/4.12/5.0

实际上就是DivX，原来DivX是为了打破Microsoft的ASF规格而开发的，开发组摇身一变成了Divxnetworks公司，所以不断推出新的版本，最大的特点就是在编码程序中加入了1-pass和2-pass的设置，2-pass相当于两次编码，以最大限度地在网络带宽与视觉效果中取得平衡。

三、视频参数涵义

3.1分辨率

这里有2个概念，分别是：

a.物理分辨率,即手机屏幕能显示的像素速；b.视频文件的分辨率。

我们常说的视频多少乘多少，严格来说不是分辨率，而是视频的高/宽像素值。

分辨率是用于度量图像内数据量多少的一个参数，通常表示成ppi（每英寸像素Pixelperinch）那个视频的320X180是指它在横向和纵向上的有效像素，窗口小时ppi值较高，看起来清晰；窗口放大时，由于没有那么多有效像素填充窗口，有效像素ppi值下降，就模糊了。

（放大时有效像素间的距离拉大，而显卡会把这些空隙填满，也就是插值，插值所用的像素是根据上下左右的有效像素“猜”出来的“假像素”，没有原视频信息）习惯上我们说的分辨率是指图像的高/宽像素值，严格意义上的分辨率是指单位长度内的有效像素值ppi。

差别就在这里。

图像的高/宽像素值的确和尺寸无关，但单位长度内的有效像素值ppi和尺寸就有关了，显然尺寸越大ppi越小。

3.2码率

视频码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，一般用多少kbps（千比特/秒）或者mbps（兆比特/秒）来表示。

手机解码芯片所支持的码率一般都在1Mbps以下.

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，但是文件体积与取样率是成正比的，所以几乎所有的编码格式重视的都是如何用最低的码率达到最少的失真，围绕这个核心衍生出来的cbr（固定码率）与vbr（可变码率），都是在这方面做的文章，不过事情总不是绝对的，举例来看，对于一个音频，其码率越高，被压缩的比例越小，音质损失越小，与音源的音质越接近。

基本的算法是：

【码率】（kbps）=【文件大小】x8x1024/【时间】（秒），

码率几点原则：

1、码率和质量成正比，但是文件体积也和码率成正比。

这是要牢记的。

2、码率超过一定数值，对图像的质量没有多大影响。

3.3帧率

（FPS,帧/秒）,就是视频画面刷新的速度，作为参考,国内电视机一般是25FPS,电影标准为24FPS.手机芯片，最高支持30FPS,早期型号最大只能15fps.

视频帧率（Framerate）是用于测量显示帧数的量度。

所谓的测量单位为每秒显示帧数（FramesperSecond，简：

FPS）或“赫兹”（Hz）。

3.4亮度

曝光不准确时拍摄照片会导致照片太亮或太暗。

通常，可以通过校正亮度和对比度来显著提高数字照片的质量。

3.5对比度

对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小，好的对比率120:

1就可容易地显示生动、丰富的色彩，当对比率高达300:

1时，便可支持各阶的颜色。

但对比率遭受和亮度相同的困境，现今尚无一套有效又公正的标准来衡量对比率，所以最好的辨识方式还是依靠使用者眼睛。

3.6饱和度

饱和度可定义为彩度除以明度，与彩度同样表征彩色偏离同亮度灰色的程度。

注意，与彩度完全不是同一个概念。

但由于其和彩度决定的是出现在人眼里的同一个效果，所以才会出现视彩度与饱和度为同一概念的情况。

饱和度是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度，是“色彩三属性”之一。

饱和度取决于该色中含色成分和消色成分（灰色）的比例。

含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。

纯的颜色都是高度饱和的，如鲜红，鲜绿。

混杂上白色，灰色或其他色调的颜色，是不饱和的颜色，如绛紫，粉红，黄褐等。

完全不饱和的颜色根本没有色调，如黑白之间的各种灰色。

各种单色光是最饱和的色彩，物体的色饱和度与物体表面反色光谱的选择性程度有关，越窄波段的光发射率越高，也就越饱和。

对于人的视觉，每种色彩的饱和度可分为20个可分辨等级。

3.7色调

色调是指物体反射的光线中以哪种波长占优势来决定的，不同波长产生不同颜色的感觉，色调是颜色的重要特征，它决定了颜色本质的根本特征。

色调不是指颜色的性质，而是对一幅绘画作品的整体颜色的概括评价。

色调是指一幅作品色彩外观的基本倾向。

在明度、纯度（饱和度）、色相这三个要素中，某种因素起主导作用，我们就称之为某种色调。

一幅绘画作品虽然用了多种颜色，但总体有一种倾向，是偏蓝或偏红，是偏暖或偏冷等等。

这种颜色上的倾向就是一副绘画的色调。

通常可以从色相、明度、冷暖、纯度四个方面来定义一幅作品的色调。

色调在冷暖方面分为暖色调与冷色调：

红色、橙色、黄色--为暖色调，象征着：

太阳、火焰。

蓝色--为冷色调，象征着：

森林、大海、蓝天。

黑色、紫色、绿色、白色--为中间色调；暖色调的亮度越高，其整体感觉越偏暖，冷色调的亮度越高，其整体感觉越偏冷。

冷暖色调也只是相对而言，譬如说，红色系当中，大红与玫红在一起的时候，大红就是暖色，而玫红就被看作是冷色，又如，玫红与紫罗蓝同时出现时，玫红就是暖色。

3.8白平衡

白平衡是描述显示器中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标。

白平衡是电视摄像领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题。

白平衡是随着电子影像再现色彩真实而产生的，在专业摄像领域白平衡应用的较早，[1] 现在家用电子产品（家用摄像机、数码照相机）中也广泛地使用，然而技术的发展使得白平衡调整变得越来越简单容易，但许多使用者还不甚了解白平衡的工作原理，理解上存在诸多误区。

它是实现摄像机图像能精确反映被摄物的色彩状况，有手动白平衡和自动白平衡等方式。

许多人在使用数码摄像机拍摄的时候都会遇到这样的问题：

在日光灯的房间里拍摄的影像会显得发绿，在室内钨丝灯光下拍摄出来的景物就会偏黄，而在日光阴影处拍摄到的照片则莫名其妙地偏蓝，其原因就在于白平衡的设置上。

白平衡，字面上的理解是白色的平衡。

那什么是白色？

这就涉及到一些色彩学的知识，白色是指反射到人眼中的光线由于蓝、绿、红三种色光比例相同且具有一定的亮度所形成的视觉反应。

我们都知道白色光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的，而这七种色光又是有红、绿、蓝三原色按不同比例混合形成，当一种光线中的三原色成分比例相同的时候，习惯上人们称之为消色，黑、白、灰、金和银所反射的光都是消色。

[1] 

白平衡其实是通过摄像机内部的电路调整（改变蓝、绿、红三个CCD电平的平衡关系）使反射到镜头里的光线都呈现为消色。

如果以偏红的色光来调整白平衡，那么该色光的影像就为消色，而其他色彩的景物就会偏蓝（补色关系）。

工作原理：

摄像机内部有三个CCD电子耦合元件，他们分别感受蓝色、绿色、红色的光线，在预置情况下这三个感光电路电子放大比例是相同的，为1：

1：

1的关系，白平衡的调整就是根据被调校的景物改变了这种比例关系。

比如被调校景物的蓝、绿、红色光的比例关系是2：

1：

1（蓝光比例多，色温偏高），那么白平衡调整后的比例关系为1：

2：

2，调整后的电路放大比例中明显蓝的比例减少，增加了绿和红的比例，这样被调校景物通过白平衡调整电路到所拍摄的影像，蓝、绿、红的比例才会相同。

也就是说如果被调校的白色偏一点蓝，那么白平衡调整就改变正常的比例关系减弱蓝电路的放大，同时增加绿和红的比例，使所成影像依然为白色。

3.9伽马值

数码图像中的每个像素都有一定的光亮程度，即从黑色（0）到白色

（1）。

这些像素值就是输入到电脑显示器里面的信息。

但由于技术的限制，纯平（CRT）显示器只能以一种非线性的方式输出这些值，

在不加调整的情况下，多数CRT显示器都有一个2.5的伽马值，它的意义是：

假如一个像素的光亮度为0.5，在没有颜色管理应用程序的干预下（*），它在显示器上输出的光亮度只有0.2（0.5/2.5）。

对于液晶显示屏（LCD），特别是笔记本电脑的LCD来说，其输出的曲线就更加不规则。

一些校准软件或硬件可以让显示屏输出图像时按一定的伽马曲线输出，例如Windows常用的伽马值为2.2，这几乎与人类视觉的反应相反。

sRGB和AdobeRGB颜色也是以2.2的伽马值为基础设立的

3.10增益

摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即,为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。

这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称AGC电路。

具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。

这是由于信号和噪声被同时放大的缘故

摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大即增益，等效于有较高的灵敏度，然而在亮光照的环境下放大器将过载，使视频信号畸变。

当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以获得清晰的图像。

开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像

3.11背光补偿

背光补偿，也称为逆光补偿，是把画面分成几个不同的区域，每个区域分别曝光。

在某些应用场合，视场中可能包含一个很亮的区域，而被包含的主体则处于亮场的包围之中，画面一片昏暗，无层次。

此时由于AGC检测到的信号电平并不低，因此放大器的增益很低，不能改进画面主体的明暗度，当引入逆光补偿时，摄像机仅对整个视场的一个子区域进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的工作点。

背光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标的理想的曝光，无论主要的目标移到中间、上下左右或者荧幕的任一位置。

背光补偿也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。

当摄像机处于逆光环境中拍摄时，画面会出现黑色的图像，然而在安防中逆光环境是难以避免的，这个时候就需要进行背光补偿。

当引入背光补偿功能时，摄像机如果检测到拍摄图像一个区域中的视频电平比较低，通过上面介绍的AGC电路改善和提升该区域的视频电平，提高输出视频信号的