淺談高清視頻編碼封裝格式

田方

（貴州廣播電視臺 貴州貴陽 550000）

淺談高清視頻編碼封裝格式

田方

（貴州廣播電視臺 貴州貴陽 550000）

在高清視頻編碼格式方面，我們可以經(jīng)常會見到以下這幾個命名：MPEG-2TS、Divx、Xvid、H.264、WMV-HD和VC-1。目前發(fā)展過程中，MPEG-2、H.264、VC-1是其中最為關(guān)注的。由于在高清視頻格式后來發(fā)展過程中，由于兩家公司，東芝與sony的競爭中，就是HD-DVD與藍光的較量中，雖然最后HD-DVD退出了競爭，以藍光的勝利結(jié)束，但是他們都選擇支持這三種編碼格式，也說明了他們的有很大的競爭優(yōu)勢。也是后來被關(guān)注最多的格式。

視頻；編碼；格式；封裝

1 各種格式的發(fā)展歷程

1.1 MPEG編碼

首先我們先介紹一下MPEG。MPEG是英文Moving Picture Experts Group的簡稱，翻譯過來也就是運動圖像專家組。該專家組建于1988年，可以說很早，他們專門負責建立視頻和音頻標準，而成員都是為視頻、音頻及系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)專家。簡單講就是個行業(yè)里的組織，專門對數(shù)字內(nèi)容做出業(yè)界規(guī)范的組織。

大家現(xiàn)時泛指的MPEG-X版本，就是由ISO（International Organization for Standardization）所制定而發(fā)布的視頻、音頻、數(shù)據(jù)的壓縮標準。MPEG發(fā)展的很早，目前也分類很多，了解了他對大家?guī)椭艽蟆?/p>

MPEG1：MPEG1是最早出現(xiàn)的，這時候我們就廣泛認識到這個組織和他們的標準了。還記得VCD嗎？VCD就是其中最主要的代表。VCD這個具體的格式是從日本而來的，并遵守MPEG1規(guī)格。

MPEG2：其代表是DVD。一般為480P（640×480）。DVD當時都符合這個標準。

MPEG4：Xvid和H.264（下文重點提到）同屬于MPEG4格式，是高于MPEG1、2的新一代數(shù)字媒體格式。

MPEG-2是由MPEG和ITU-T雙方合作開發(fā)的。因此MPEG-2在ITU-T的命名規(guī)范中被稱之為H.262。有時候我們還會看到“MPEG2-HD”或“MPEG2-TS”字樣，其實這都是在說MPEG-2。之所以稱做MPEG2-HD是為了區(qū)別DVD常采用的MPEG2而做的區(qū)分。因為480P格式的DVD也是MPEG-2編碼的。而叫MPEG2-TS是因為1080P的高清MPEG2一般文件格式后綴是.TS，這個也有別于DVD里封裝的.VOB。

MPEG-2TS格式的高清視頻文件在網(wǎng)上很常見，一般采用mpg、tp和ts為后綴。采用MPEG-2TS格式壓縮后的高清視頻文件通常都相當大，以一部90min的電影為例。文件大小通常都在8GB以上，有的甚至超過15GB。MPEG-2最大的缺點就是文件體積過大。

隨著技術(shù)的改進，它在高清視頻方面也得到了應用。雖然他的文件容量很大，但是能夠這么順風順水的發(fā)展也有自己的優(yōu)點，那就是相對于其他編碼方式，它對于系統(tǒng)資源的消耗是最小的，解碼能力不強的芯片也可以流暢播放。也就是你買的播放機如果性能不怎么強的話，一樣可以比較流暢的播放。

而H.264和VC-1是利用高效率的壓縮算法，把影片容量壓縮的更小，以便于傳輸或存儲。相對的，播放這兩種格式的影片，就需要硬件有更強大的處理能力來進行解碼。不過，技術(shù)進步實在太快了，時間要不了多久，隨著硬件解碼芯片的發(fā)展，H.264和VC-1必然成為像當年的DVD那樣，任何主流的配置都能流暢播放，那時候MPEG-2也就沒有任何優(yōu)勢而言了。所以，目前最流行的也是我們看高清最好的只有H.264與VC-1這兩種編碼方式了。

1.2 H.264編碼

H.264標準是由國際電信聯(lián)盟電信標準化部門（ITU-T）和國際標準化組織/國際電工委員會（ISO/IEC）共同研究發(fā)布，因此H.264有兩個名稱，一個是沿用ITU-T組織的H.26x名稱，叫“H.264”，另一個則是“MPEG-4AVC（MPEG4第10部分）”，其中“AVC”（高級視頻編碼）。所以看到這兩個名字的時候，我們也要明白他們是一個東西，只不過有不同的名字。H.264也許是最有前途的一個了，H264最具價值的部分是更高的數(shù)據(jù)壓縮比，在同等圖像質(zhì)量下，H264的數(shù)據(jù)壓縮率比當前DVD系統(tǒng)中使用的MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍，H.264格式的最大特點是在保證畫面質(zhì)量的情況下，它可以把文件大小控制在MPEG-2格式的1/2甚至1/3。

正因為如此，經(jīng)過H.264壓縮的視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟，H.264只需要1～2Mbit/s的傳輸速率。但是需要注意的是，H.264獲得優(yōu)越性能的代價是計算復雜度增加，因此H.264的硬件要求是最高的。經(jīng)過H.264壓縮的視頻文件一般是采用avi作為后綴名，與微軟的avi格式很容易混淆，不容易辨認，只能通過解碼器來自己識別。由于其壓縮效率是目前主流解碼方式中最高的。所以其更高的壓縮比、更好的IP和無線網(wǎng)絡(luò)信道的適應性，在數(shù)字視頻通信和存儲領(lǐng)域得到越來越廣泛的應用。

1.3 VC-1編碼

VC-1即Video Codec One（視頻解碼方案一）。它起源于微軟公司的Windows Media Video 9。VC-1是繼MPEG-2 TS和H.264之后，最后被認可的高清編碼標準格式。VC-1雖然是最后被認可的高清編碼格式，不過因為有微軟的后臺，所以這種編碼格式不能小窺。相對于MPEG2，VC-1的壓縮比更高，但相對于H.264而言，編碼解碼的計算則要稍小一些。

總的來說，從壓縮比上來看，H.264的壓縮比率更高一些，也就是同樣的視頻，通過H.264編碼算法壓出來的視頻容量要比VC-1的更小，但是VC-1格式的視頻在解碼計算方面則更小一些，一般通過高性能的CPU就可以很流暢的觀看高清視頻。目前來看，VC-1可能是一個比較好的平衡，輔以微軟的支持，應該是一只不可忽視的力量。一般來說，VC-1多為“.wmv”后綴，但這都不是絕對的，具體的編碼格式還是要通過軟件來查詢。

1.4 WMV編碼

WMV是由微軟公司創(chuàng)立的一種視頻壓縮格式。由于Windows操作系統(tǒng)大力支持WMV系列版本。因此WMV-HD格式在PC系統(tǒng)中應用較廣。

WMV（Windows Media Video）是微軟公司的視頻編解碼器家族，包括WMV 7、WMV 8、WMV 9、WPV 10。這一族的編解碼器可以應用在從撥號上網(wǎng)的窄帶視頻到高清晰度電視（HDTV）的寬帶視頻。使用Windows Media Video用戶還可以將視頻文件刻錄到CD、DVD或者其它一些設(shè)備上。它也適用于用作媒體服務(wù)器。WMV可以被看作是MPEG-4的一個增強版本。最新的由SMPTE（電視電影工程師協(xié)會）承認的WMV-9，也就是我們說的上面的VC-1。

1.5 Divx、Xvid

我們還可以經(jīng)?？吹牡紻ivx、Xvid，這兩個也很容易弄混。其實兩者確實有很大淵源。DivX是一種將影片的音頻由MP3來壓縮、視頻由MPEG-4技術(shù)來壓縮的數(shù)字多媒體壓縮格式。DivX就是從微軟公司MPEG-4v3編碼技術(shù)中派生出的最為知名以及被廣大DVDRipper廣泛采用的視頻編碼技術(shù)。用它編碼的視頻文件不僅最大程度上還原了DVD原本的畫面質(zhì)量，而且可以允許你選擇幾乎所有格式的音頻.它的視頻部分采用的是微軟的MPEG－4技術(shù)進行壓縮，而音頻部分則是采用MP3或WMA進行壓縮，然后把視頻和音頻部分進行完美組合成讓我們耳目一新的AVI文件，就是DivX影片了。DivX最早是由國外的一名電腦游戲玩家和一名黑客制作，他們破解了微軟的MPEG-4視頻壓縮算法而后重新改寫并重新命名為DivX。

XviD是目前世界上最常用的視頻編碼解碼器（codec），而且是第一個真正開放源代碼的，通過GPL協(xié)議發(fā)布。在很多次的codec比較中，XviD的表現(xiàn)令人驚奇的好，總體來說是目前最優(yōu)秀、最全能的codec?？梢哉fXviD是與Divx一脈相承而又有所加強的。

2 封裝格式

說到封裝格式，我們先要了解一下什么是所謂的封裝格式。封裝格式就是將已經(jīng)編碼壓縮好的視頻軌和音頻軌按照一定的格式放到一個文件中。也就是說僅僅是一個外殼，或者大家把它當成一個放視頻軌和音頻軌的文件夾也可以。打個比方：封裝格式就像是個包裝盒，而編碼壓縮好的視頻音頻文件就像是盒子里面的東西，你要是拿去送禮，不可能一下子把東西零零碎碎拿著送給別人，而封裝格式也是如此，它只是外在的一個東西，就是把視頻音頻文件包裝好了的東西，可以一次性的將內(nèi)容展示給我們。

2.1 常見的格式

AVI：

AVI是最常見的視頻封裝格式之一，它可以兼容各種視頻編碼，目前也有1080p分辨率的AVI文件，最早也是由微軟開發(fā)，交互式存儲方式是該格式最大的特點，當然作為一種1992年就已經(jīng)問世的視頻封裝格式，缺點也比較突出，那就是體積大，同樣的一部影片，AVI與MPEG-2的文件大小幾乎相同。微軟在90年代初創(chuàng)立的封裝標準，是當時為對抗quicktime格式（mov）而推出的，只能支持固定CBR恒定比特率編碼的聲音文件。

MKV：

這個格式可以說是最好的封裝格式了，被譽為萬能封裝器。有良好的兼容和跨平臺性、糾錯性，可帶外掛字幕。相比前幾種封裝格式，MKV是最純粹“封裝”的格式，MKV文件僅僅是將其他視頻流和聲音、字幕等文件整合到一個MKV文件中，雖然對圖像質(zhì)量和壓縮方面沒有明顯的優(yōu)勢，但MKV能夠內(nèi)置16條以上的音軌，字幕支持16條以上的字幕，與之前的DVD碟片類似，也是最近比較熱的格式，不過受到文件體積龐大的限制，目前1080p分辨率的MKV文件還比較少。

MOV：

它是Apple公司開發(fā)的一種音頻、視頻文件格式，用于存儲常用數(shù)字媒體類型。當選擇QuickTime（*.mov）作為“保存類型”時，動畫將保存為.mov文件。MOV是Quicktime封裝

RM/RMVB：

Real Video，由RealNetworks開發(fā)的應用于rmvb和rm。

TS/PS：

TS不像AVI，從誕生那天起，就考慮到了網(wǎng)絡(luò)播放的功能。作為網(wǎng)絡(luò)下載最流行的封裝格式之一，MPEG-2或者VC-1等編碼都可以封裝，是藍光和全高清視頻常采用的封裝格式，但是體積較大，可是其視頻質(zhì)量相當優(yōu)秀，還原準確，是高清發(fā)燒友比較喜歡的格式，在下載中也可以注意這一點，基本以.TS結(jié)尾的視頻質(zhì)量很高。

2.2 封裝格式與編碼方式的對應一覽

最后我們可以看一下到底什么樣的封裝格式可以兼容什么樣的編碼格式，以下我們找到了底下幾個主流的封裝格式可以封裝的視頻編碼的格式類型。

AVI：可用MPEG-2，DIVX，XVID，WMV3，WMV4，AC-1，H.264；WMV：可用WMV3，WMV4，AC-1；

RM/RMVB：可用RV40，RV50，RV60，RM8，RM9，RM10；

MOV：可用MPEG-2，MPEG4-ASP（XVID），H.264；

MKV：所有。

電視臺節(jié)目制作過程中視頻的轉(zhuǎn)碼和傳輸經(jīng)常會消耗大量時間和精力，如果對視頻的編碼和封裝有一定的了解，將會大大節(jié)約節(jié)目制作和傳輸?shù)臅r間，為提高節(jié)目制作效率帶來很大幫助。

TN919.81

A

1004-7344（2016）24-0265-02

2016-8-2

田方（1973-），男，土家族，貴州印江人，工程師，大專，主要從事工作和研究方向為電視技術(shù)方面。