4、数字视频的基本概念4

 

 

AVI数字视频  
AVI数字视频的格式  
  AVI（Audio Video Interleave）是一种音频视像交插记录的数字视频文件格式。1992年初Microsoft公司推出了AVI技术及其应用软件VFW（Video for Windows）。在AVI文件中，运动图像和伴音数据是以交织的方式存储，并独立于硬件设备。这种按交替方式组织音频和视像数据的方式可使得读取视频数据流时能更有效地从存储媒介得到连续的信息。构成一个AVI文件的主要参数包括视像参数、伴音参数和压缩参数等：  
一、视像参数 
1、视窗尺寸（Video size）：根据不同的应用要求，AVI的视窗大小或分辨率可  按4：3的比例或随意调整：大到全屏640×480，小到160×120甚至更低。   窗口越大，视频文件的数据量越大。 
2、帧率（Frames per second）：帧率也可以调整，而且与数据量成正比。不同的帧率会产生不同的画面连续效果。  
二、伴音参数：在AVI文件中，视像和伴音是分别存储的，因此可以把一段视频中的视像与另一段视频中的伴音组合在一起。AVI 文件与WAV文件密切相关，因为WAV文件是AVI文件中伴音信号的来源。伴音的基本参数也即WAV文件格式的参数，除此以外，AVI文件还包括与音频有关的其他参数： 1、视像与伴音的交织参数（Interlace Audio Every X Frames） 
  AVI格式中每X帧交织存储的音频信号，也即伴音和视像交替的频率X是可调参  数，X的最小值是一帧，即每个视频帧与音频数据交织组织，这是CD－ROM上使用的默认值。交织参数越小，回放AVI文件时读到内存中的数据流越少，回放越容易连续。因此，如果AVI文件的存储平台的数据传输率较大，则交错参数可设置得高一些。当AVI文件存储在硬盘上时，也即从硬盘上读AVI文件进行播放时，可以使用大一些的交织频率，如几帧，甚至1秒。 2、同步控制（Synchronization） 
  在AVI文件中，视像和伴音是同步得很好的。但在MPC中回放AVI文件时则有可能出现视像和伴音不同步的现象。  
三、压缩参数：在采集原始模拟视频时可以用不压缩的方式，这样可以获得最优秀的图像质量。编辑后应根据应用环境环择合适的压缩参数。    
AVI数字视频的特点   
AVI及其播放器VFW已成为了PC机上最常用的视频数据格式，是由于其具有如下的一些显著特点：  
一、提供无硬件视频回放功能：AVI格式和VFW软件虽然是为当前的MPC设计的，但它也可以不断提高以适应MPC的发展。根据AVI格式的参数，其视窗的大小和帧率可以根据播放环境的硬件能力和处理速度进行调整。在低档MPC机上或在网络上播放时，VFW的视窗可以很小，色彩数和帧率可以很低；而在Pentium级系统上，对于64K色、320×240的压缩视频数据可实现每秒25帧的回放速率。这样，VFW就可以适用于不同的硬件平台，使用户可以在普通的MPC上进行数字视频信息的编辑和重放，而不需要昂贵的专门硬件设备。  
二、实现同步控制和实时播放：通过同步控制参数，AVI可以通过自调整来适应重放环境，如果MPC的处理能力不够高，而AVI文件的数据率又较大，在WINDOWS环境下播放该AVI文件时，播放器可以通过丢掉某些帧，调整AVI的实际播放数据率来达到视频、音频同步的效果。  

三、可以高效地播放存储在硬盘和光盘上的AVI文件：由于AVI数据的交叉存储，VFW播放AVI数据时只需占用有限的内存空间，因为播放程序可以一边读取硬盘或光盘上的视频数据一边播放，而无需预先把容量很大的视频数据加载到内存中。在播放AVI视频数据时，只需在指定的时间内访问少量的视频图像和部分音频数据。这种方式不仅可以提高系统的工作效率，同时也可以实现迅速地加载和快速地启动播放程序，减少播放AVI视频数据时用户的等待时间。  
四、提供了开放的AVI数字视频文件结构：AVI文件结构不仅解决了音频和视频的同步问题，而且具有通用和开放的特点。它可以在任何Windows环境下工作，而且还具有扩展环境的功能。用户可以开发自己的AVI视频文件，在Windows环境下可随时调用。  
五、AVI文件可以再编辑：AVI一般采用帧内有损压缩，可以用一般的视频编辑软件如Adobe Premiere或MediaStudio进行再编辑和处理。    

AVI采用的压缩算法 AVI通过对视频数据的压缩可以减少其在MPC内存储和传输时的数据量，提高视频播放的质量。与MPEG标准不同的是，AVI采用的压缩算法并无统一的标准。也就是说，同样是以AVI为后缀的视频文件，其采用的压缩算法可能不同，需要相应的解压缩软件才能识别和回放该AVI文件。Microsoft公司推出AVI文件格式和VFW软件时，同时也推出了一种压缩算法，由于AVI和VFW的开放性，其它的公司也相应推出了其它压缩算法，只要把该算法的驱动加到Windows系统中，用VFW就可以播放用该算法压缩的AVI文件。  
视窗软件VFW及媒体播放器  
一、VFW的功能：Microsoft公司开发的Windows环境下视频服务软件或视窗软件VFW（Video for Windows），是目前在MPC中较为流行的视频处理软件。它使MPC具有播放和处理数字视频的能力，而无需增加专门的硬件设备。VFW是一个功能齐全的视频、图像和音频数据的采集、编辑、控制和处理的工具软件组。由于音频、图像、视频的采集和编辑都有其专门的软件，因此，VFW程序组中使用最广的是媒体播放器（MediaPlayer）。  
二、媒体播放器的功能：其主要功能是用于播放音频、视频序列，并可以在用户的各种应用程序，如电子表格、演示、字处理器和电子文挡等中加入音频、视频信号等。MediaPlayer可以播放的媒体包括WAV格式、MIDI格式和各种数字视频格式如AVI、MOV等文件。MediaPlayer可以作为单独的应用程序来运行，或作为一个复合文档中的一个嵌入对象。在作为嵌入对象时，它可使电子表格，多媒体演示和字处理器文档增加音乐、语音、视频信息。MediaP1ayer使用对象连接和嵌入（OLE）技术，使它成为其它应用程序的一部分。  
三、媒体播放器的使用：启动位于 Windows的Accessories程序组中的MediaPlayer，就会显示
MediaPlayer窗口，由此操作指定待播放的媒体设备、装载媒体文件、控制标尺显示和播放等功能。   当播放AVI视频文件时，通过设备菜单中的属性选项可以控制实际播放窗口的大小。可按文件的实际尺寸或放大、缩小播放，注意改变播放窗口大小并不会改变文件参数。 VFW还具有播放AVI文件的简化形式，其窗口只包括数据轨（Track bar）、播放/暂停（Play／Pause）和停止（Stop）按钮，把数据轨上的滑块拖动到某处，就可从该处所在的帧开始播放。 
  由于AVI是Windows指定的视频格式，双击AVI文件名可以用简化窗口预览、在文件属性（选中文件，点击鼠标右键，从弹出式菜单中选择属性项）中有该文件的详细资料包括媒体长度、音频视频格式、文件容量等，并提供可控制的简化预览播放窗口。 
  当AVI文件作为媒体对象嵌入到其他程序中运行时，通过调整MediaPlayer编辑菜单中的选项参数，可以控制视频媒体对象在其他应用程序中的播放参数。  

MOV数字视频格式及格式的转换   
一、MOV视频格式：AVI文件格式和VFW软件是Microsoft为PC机设计的数字视频格式和应用软件。对于目前世界上的另一大类微机－－Apple公司的Macintosh机，Apple公司也推出了相应的视频格式，即MOV（Movie digital video technology）的文件格式，其文件以MOV为后缀，相应的视频应用软件为Apple's QuickTime for Macintosh。该软件的功能与VFW类似，只不过用于Macintosh机。同时Apple公司也推出了适用于PC机的视频应用软件Apple's QuickTime for Windows，因此在MPC机上也可以播放MOV视频文件。 
MOV格式的视频文件也可以采用不压缩或压缩的方式，其压缩算法包括Cinepak、Intel Indeo Video R3.2 和Video编码。其中Cinepak和Intel Indeo Video R3.2算法的应用和效果与AVI格式中的应用和效果类似。而Video格式编码适合于采集和压缩模拟视频，并可从硬盘平台上高质量回放，从光盘平台上回放质量可调。这种算法支持16位图像深度的帧内压缩和帧间压缩，帧率可达每秒10帧以上。  
二、数字视频格式的转换：三种数字视频文件MPG文件、AVI文件和MOV文件，它们具有不同的格式，不同的压缩编码算法和不同的特性。必须要有相应的播放软件才能播放对应格式的视频文件，播放软件首先能够识别视频文件的格式，通过解压来回放数据。因此，播放软件只要包含某种格式的解释和解压功能，就能够播放该种格式的视频文件。如VFW中的MediaPlayer就能播放MOV和AVI等多种格式的文件。 
通过软件或硬件也可以把这三种视频文件的格式进行转换。如Broadway采集卡提供了采集模拟视频，并可用AVI格式（MPEG I帧算法）和MPEG格式存储成数字视频文件的功能。如果直接按MPEG格式采集，则该文件不能被编辑。如果按AVI格式采集，则采集以后可以对其进一步编辑并把编辑以后的视频数据按AVI格式或MPEG格式存储。通过该采集软件，也可读取已有的AVI文件，然后按MPEG格式存储，以实现两种格式的转换。