十亿网民，九亿都在刷视频，却没一个人了解视频技术

Posted 2021-09-16 eguid_1

我们每天都在刷的各种短视频（抖音、快手）、长视频（优酷、爱奇艺、腾讯视频、Bilibili等等）、直播平台（斗鱼、虎牙），却根本没人真正了解过这些音视频技术，今天就让博主用一篇文章教会（废）大家一些基本的音视频技术“常识”。

什么是视频？

首先，作为还未入门视频技术的萌新，最最重要的就是要搞懂一件事，那究竟什么是视频？

很多同学第一个肯定想到什么“苍-老-师、武-藤-老-师”之类的经典avi教学视频。

侬脑子都想啥呢？没看错，当然是教学视频。作为喜欢学习、爱好学习和兴趣也是学习的三好同学，还能是啥？难道博主是这么肤浅的人吗？

扯远了，咱们还是回归主题。

视频的本质

其实视频就是连续的图像画面和连续的声音片段。

视频格式

只不过大多数时候，视频都需要存储到某些介质上，比如以前的磁带，软盘，光盘，蓝光光盘，U盘，存满各种老师精彩教学片段的硬盘等等。
视频本身只是数据，要存储视频数据，就需要以一定的格式去存放，还要标上这个视频名称、视频画面的宽和高（也就是分辨率），播放速度（也就是帧率）等等信息，这个东西就是视频格式，大家可以理解成是收纳箱，把视频存放起来，只不过这个视频格式又很多，比如常见的”mp4“、”aiv“，”avi“，”flv“等等格式。

视频编码和音频编码

虽然上面大家已经知道”mp4“、”aiv“，”avi“，”flv“等等这些格式只是个存储音视频数据的容器而已，但是我们还是没讲，这些容器里面究竟存放是什么样的音视频数据。
市面上绝大部分视频格式存放的都是经过压缩过的音视频数据，也就是所谓的h263、h264、h265(hevc)、vp8、vp9、av1视频编码以及mp3、aac、g711等音频编码。

除了部分早期视频编码mpeg和部分无损音频编码以外，大部分都是有损压缩，也就是通过缩减数据量来达到减少音视频体积的目的。

为什么要对视频数据进行压缩？

因为一个未经压缩过的视频体积过于巨大。

在详细回答这个问题之前，我们先来了解一下视频未经压缩前是什么样的数据。

图像像素格式和音频采样格式

视频未经压缩前的原始数据一般是rgb图像像素、yuv分量数据和pcm声音采样格式。

尽管图像和显示设备都是以rgb作为基本色彩来混合生成其他颜色，但是视频里又不得不提yuv分量数据，这是为什么呢？
这是为了兼容黑白电视，因为黑白电视只需要用到Y分量来控制亮度/灰阶就可以播放画面了。
从彩色电视就已经开始使用rgb像素数据来成像，但是谁让彩色电视比黑白电视晚出现几十年呢，所以不得不兼容老的黑白电视的格式，而且yuv比rgb数据占用数据更少，更适合传输和存储，因此yuv也就成为视频的主流像素格式了。

到这里，大家应该了解了，视频未经压缩前的原始数据大概是什么情况了，我们再次回到上面的问题，为什么要对视频数据进行压缩？

举个简单的例子：

咱们假设有一个视频，它的分辨率是1920x1080，帧率是25fps，那么问题来了，这个视频一秒钟需要传输多少数据呢？
答案是：51,840,000字节/秒，约等于50,625kbps/s，约等于50M/s。
别急着往下翻，这只是1秒钟的数据量而已，咱们平时看一部普通的电影，一般是100分钟对吧，100分钟就是6000秒钟，那么这部普通的未经压缩的电影视频应该是多少呢？
300,000M，也就是约等于：29G

一部100分钟电影未经压缩就需要接近30G的空间，这显然太大了，这得要多大的硬盘才能放得下老司机们的”老师们“。
现在可能大家家里普遍都装了100兆比特以上宽带了，但是以前连1兆比特的小水管都没有，所以搞音视频的前辈们就想出了一个”馊主意“，压缩视频，实在压缩不了，就算降低画质也要尽可能的压缩。

为什么有些视频就算压缩也压缩不了太多？

这是因为图像压缩的本质，其实就是基于对多个相同或者相似像素点的压缩，通过把相同或者相似的像素点提取出来作为”公因式“，唯一的像素点就没办法了，只能保留原样。也就是说，如果视频画面里的每个像素点都是整个画面唯一的颜色值，那么整个图像画面就没办法压缩。

后来又出现了基于像素运动估算的压缩算法，就是基于个画面组进行像素运动估计，因为大部分时候画面都是静止的，只有少部分的动态画面，所以就有人想出来这种方式，对静态画面进行压缩，对于动态画面少压缩，尽可能保证动态画面清晰。但是这样也有个缺点，那就是动态画面太多，视频压缩也不高就是了。

点播和直播

播放这些存储起来的视频就是点播。很多网站（油管、爱、优、腾、B站、抖yin等等）提供这种存储了大量的电影电视剧，然后提供各种广告和付费观看服务，就是我们日常中刷的最多的也是最为常见的视频点播服务。

而不需要存储，直接实时转发，能够以较低延迟就能看到实时画面和声音的就是直播。比如常见的虎 牙、dou鱼等等直播平台。

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