視頻編碼技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的探析

馬軍

摘 要：所謂百聞不如一見，故而視頻技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中占有重要的席位。時下，國家正在推進(jìn)教學(xué)資源庫建設(shè)，在常規(guī)教學(xué)資源中視頻講座具有不可替代的作用。因而在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下，視頻編碼技術(shù)的應(yīng)用，具有一定的理論研究價值。

關(guān)鍵字：視頻；編碼技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)教育

1 引言

《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施國家示范性高等職業(yè)院校建設(shè)計(jì)劃加快高等職業(yè)教育改革與發(fā)展的意見》（教高[2006]14號）指出“圍繞國家重點(diǎn)支持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，研制并推廣共享型教學(xué)資源庫，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，運(yùn)用現(xiàn)代信息手段，搭建公共服務(wù)平臺，為共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源提供技術(shù)支持”。視頻作為常規(guī)教學(xué)資源，如何更好的體現(xiàn)自身作用，如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下更好的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)教育，需要進(jìn)行認(rèn)真的比較分析。

2 視頻編碼分析

目前，網(wǎng)絡(luò)中存在的主要視頻文件格式有：MPEG、AVI、MOV、ASF、WMV、NAVI、3GP、REALVIDEO、MKV、FLV、F4V、RMVB、WebM。

2.1 MPEG

MPEG（運(yùn)動圖像專家組）是Motion Picture Experts Group的縮寫。這類格式包括了MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4在內(nèi)的多種視頻格式。MPEG-1相信是大家接觸得最多的了，因?yàn)槠湔诒粡V泛地應(yīng)用在VCD的制作和一些視頻片段下載的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上面，大部分的VCD都是用MPEG1格式壓縮的（刻錄軟件自動將MPEG1轉(zhuǎn)換為DAT格式），使用MPEG-1的壓縮算法，可以把一部120分鐘長的電影壓縮到1.2GB左右大小。MPEG-2則是應(yīng)用在DVD的制作，同時在一些HDTV（高清晰電視廣播）和一些高要求視頻編輯、處理上面也有相當(dāng)多的應(yīng)用。使用MPEG-2的壓縮算法壓縮一部120分鐘長的電影可以壓縮到5-8GB的大?。∕PEG2的圖像質(zhì)量是MPEG-1無法比擬的）。MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)已成為國際上影響最大的多媒體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中MPEG-1和MPEG-2是采用相同原理為基礎(chǔ)的預(yù)測編碼、變換編碼、熵編碼及運(yùn)動補(bǔ)償?shù)鹊谝淮鷶?shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)；MPEG-4（ISO/IEC14496）則是基于第二代壓縮編碼技術(shù)制定的國際標(biāo)準(zhǔn)，它以視聽媒體對象為基本單元，采用基于內(nèi)容的壓縮編碼，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字視音頻、圖形合成應(yīng)用及交互式多媒體的集成。MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)對VCD、DVD等視聽消費(fèi)電子及數(shù)字電視和高清晰度電視（DTV&&HDTV）、多媒體通信等信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響。

2.2 AVI

AVI，音頻視頻交錯（Audio Video Interleaved）的英文縮寫。AVI這個由微軟公司發(fā)表的視頻格式，在視頻領(lǐng)域可以說是最悠久的格式之一。AVI格式調(diào)用方便、圖像質(zhì)量好，壓縮標(biāo)準(zhǔn)可任意選擇，是應(yīng)用最廣泛、也是應(yīng)用時間最長的格式之一。

2.3 MOV

使用過Mac機(jī)的朋友應(yīng)該接觸過QuickTime。QuickTime原本是Apple公司用于Mac計(jì)算機(jī)上的一種圖像視頻處理軟件。Quick-Time提供了兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像和數(shù)字視頻格式，即可以支持靜態(tài)的*.PIC和*.JPG圖像格式，動態(tài)的基于Indeo壓縮法的*.MOV和基于MPEG壓縮法的*.MPG視頻格式。

2.4 ASF

ASF（Advanced Streaming format高級流格式）。ASF是MICROSOFT為了和的Real player競爭而發(fā)展出來的一種可以直接在網(wǎng)上觀看視頻節(jié)目的文件壓縮格式。ASF使用了MPEG4的壓縮算法，壓縮率和圖像的質(zhì)量都很不錯。因?yàn)锳SF是以一個可以在網(wǎng)上即時觀賞的視頻“流”格式存在的，所以它的圖像質(zhì)量比VCD差一點(diǎn)點(diǎn)并不出奇，但比同是視頻“流”格式的RAM格式要好。

2.5 WMV

一種獨(dú)立于編碼方式的在Internet上實(shí)時傳播多媒體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，Microsoft公司希望用其取代QuickTime之類的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及WAV、AVI之類的文件擴(kuò)展名。WMV的主要優(yōu)點(diǎn)在于：可擴(kuò)充的媒體類型、本地或網(wǎng)絡(luò)回放、可伸縮的媒體類型、流的優(yōu)先級化、多語言支持、擴(kuò)展性等。

2.6 NAVI

如果發(fā)現(xiàn)原來的播放軟件突然打不開此類格式的AVI文件，那你就要考慮是不是碰到了NAVI。NAVI是New AVI的縮寫，是一個名為Shadow Realm的地下組織發(fā)展起來的一種新視頻格式。它是由Microsoft ASF壓縮算法的修改而來的（并不是想象中的AVI），視頻格式追求的無非是壓縮率和圖像質(zhì)量，所以NAVI為了追求這個目標(biāo)，改善了原始的ASF格式的一些不足，讓NAVI可以擁有更高的幀率?？梢赃@樣說，NAVI是一種去掉視頻流特性的改良型ASF格式。

2.7 3GP

3GP是一種3G流媒體的視頻編碼格式，主要是為了配合3G網(wǎng)絡(luò)的高傳輸速度而開發(fā)的，也是目前手機(jī)中最為常見的一種視頻格式。簡單的說，該格式是“第三代合作伙伴項(xiàng)目”（3GPP）制定的一種多媒體標(biāo)準(zhǔn)，使用戶能使用手機(jī)享受高質(zhì)量的視頻、音頻等多媒體內(nèi)容。其核心由包括高級音頻編碼（AAC）、自適應(yīng)多速率（AMR）和MPEG-4和H.263視頻編碼解碼器等組成，目前大部分支持視頻拍攝的手機(jī)都支持3GPP格式的視頻播放。其特點(diǎn)是網(wǎng)速占用較少，但畫質(zhì)較差。

2.8 REALVIDEO

REALVIDEO（RA、RAM）格式由一開始就是定位在視頻流應(yīng)用方面的，也可以說是視頻流技術(shù)的始創(chuàng)者。它可以在用56KMODEM撥號上網(wǎng)的條件實(shí)現(xiàn)不間斷的視頻播放，當(dāng)然，其圖像質(zhì)量和MPEG2、DIVX等比是不敢恭維的啦。畢竟要實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)上傳輸不間斷的視頻是需要很大的頻寬的，這方面是ASF的有力競爭者。

2.9 MKV

一種后綴為MKV的視頻文件頻頻出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上，它可在一個文件中集成多條不同類型的音軌和字幕軌，而且其視頻編碼的自由度也非常大，可以是常見的DivX、XviD、3IVX，甚至可以是RealVideo、QuickTime、WMV這類流式視頻。實(shí)際上，它是一種全稱為Matroska的新型多媒體封裝格式，這種先進(jìn)的、開放的封裝格式已經(jīng)給我們展示出非常好的應(yīng)用前景。

2.10 FLV

FLV是FLASHVIDEO的簡稱，F(xiàn)LV流媒體格式是一種新的視頻格式。由于它形成的文件極小、加載速度極快，使得網(wǎng)絡(luò)觀看視頻文件成為可能，它的出現(xiàn)有效地解決了視頻文件導(dǎo)入Flash后，使導(dǎo)出的SWF文件體積龐大，不能在網(wǎng)絡(luò)上很好的使用等缺點(diǎn)。

2.11 F4V

作為一種更小更清晰，更利于在網(wǎng)絡(luò)傳播的格式，F(xiàn)4V已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)FLV，也已經(jīng)被大多數(shù)主流播放器兼容播放，而不需要通過轉(zhuǎn)換等復(fù)雜的方式。F4V是Adobe公司為了迎接高清時代而推出繼FLV格式后的支持H.264的F4V流媒體格式。它和FLV主要的區(qū)別在于，F(xiàn)LV格式采用的是H263編碼，而F4V則支持H.264編碼的高清晰視頻，碼率最高可達(dá)50Mbps。也就是說F4V和FLV在同等體積的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的分辨率，并支持更高比特率，就是我們所說的更清晰更流暢。另外，很多主流媒體網(wǎng)站上下載的F4V文件后綴卻為FLV，這是F4V格式的另一個特點(diǎn)，屬正常現(xiàn)象，觀看時可明顯感覺到這種實(shí)為F4V的FLV有明顯更高的清晰度和流暢度。

2.12 WEBM

由Google提出，是一個開放、免費(fèi)的媒體文件格式。WebM影片格式其實(shí)是以Matroska（即MKV）容器格式為基礎(chǔ)開發(fā)的新容器格式，里面包括了VP8影片軌和OggVorbis音軌，其中Google將其擁有的VP8視頻編碼技術(shù)以類似BSD授權(quán)開源，OggVorbis本來就是開放格式。WebM標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)視頻更加偏向于開源并且是基于HTML5標(biāo)準(zhǔn)的，WebM項(xiàng)目旨在為對每個人都開放的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)高質(zhì)量、開放的視頻格式，其重點(diǎn)是解決視頻服務(wù)這一核心的網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)。Google說WebM的格式相當(dāng)有效率，應(yīng)該可以在netbook、tablet、手持式裝置等上面順暢地使用。

3 網(wǎng)絡(luò)視頻格式分析

基于以上分析，ASF、MPEG、MOV、3GP、RM、FLV、F4V、MKV、WEBM適于網(wǎng)絡(luò)視頻播放。由于本文分析視頻格式主要用于網(wǎng)絡(luò)教育，在教育過程中，在屏幕中將呈現(xiàn)相對較小的文字、公式、圖片，所以對于視頻的清晰度有較高的要求；由于受眾觀看教育視頻所采用的網(wǎng)絡(luò)帶寬差別較大，所以在選擇視頻格式時，最好選擇壓縮比較高的流媒體視頻格式。

ASF、MPEG、RM格式清晰度難以達(dá)到要求，3GP雖然是專門開發(fā)用于手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的格式，但是畫面質(zhì)量較差，MKV、NAVI、WEBM暫時還不屬于主流格式，受眾較少，大家的認(rèn)可度還有待提高。而采用H.264編碼的F4V視頻格式無論是壓縮比還是清晰度、流暢度都較突出。

4 結(jié)束語

目前，網(wǎng)絡(luò)教育以其隨時隨地的學(xué)習(xí)方式、豐富的學(xué)習(xí)資源正吸引著廣大的學(xué)習(xí)者。視頻作為網(wǎng)絡(luò)教育的基本呈現(xiàn)形式，對于學(xué)習(xí)效果的好壞具有至關(guān)重要的作用，F(xiàn)4V作為FLV的繼承者將使網(wǎng)絡(luò)視頻給學(xué)習(xí)者帶來新的感受。

參考文獻(xiàn)

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