视频相关格式笔记

Posted 2020-10-23 戎码之路

1. 相关概念

• 视频文件格式：
  简称文件格式，目的是让系统中的应用程序来识别并关联这些文件，让相应的文件由相应的应用程序来打开。

• 视频封装格式：简称视频格式，相当于一种视频信息的容器。以下是几种封装格式：

  • AVI格式(后缀为.avi):全称：Audio Video INterleaved，即音频视频交错格式。
    • 优点：图像质量好，无损AVI可以保存alpha通道。
    • 缺点：体积过于庞大，压缩标准不统一等问题
  • DV-AVI格式(后缀为.avi)：全称为Digital Video Format，数字摄像机就是使用这种格式记录视频数据。它可以通过电脑的IEEE 1394端口传输视频数据到电脑，也可以将电脑编辑好的视频数据回录到数码摄像机中。电视台采用录像带记录模拟信号，通过EDIUS由IEEE 1394端口采集卡从录像带中采集出来的视频就是这种格式。
  • QuickTime File Format格式(后缀为.mov)：apple公司开发的一种视频格式。具有较高的压缩比率和较完美的视频清晰度等特点，并可以保存alpha通道。
  • MPEG格式(后缀可以是.mpg,.mpeg,.mpe,.dat,.vob,.asf,.3gp,.mp4等)：
    全称为Moving Picture Experts Group，即运动图像专家组格式。是运动图像压缩算法的国际标准。MPEG格式目前有三个压缩标准：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。其中MPEG-4是为了播放流式媒体的高质量视频而专门设计的，以求使用最少的数据获得最佳的图像质量。
    = WMV格式(后缀为.wmv，.asf)：全称为Windows Media Video，微软推出的一种采用独立编码方式并可以直接在网上实时观看视频界面的文件压缩格式。
    优点:本地或网络回放，丰富的流件关系以及扩展性等。
  • Real Video格式(后缀为.rm，.rmvb)：Real Networks公司制定的音视频压缩规范称为Real Media。
  • Flash Video格式(后缀为)
    由Adobe Flash延伸出来的一种流行网络视频封装格式。
  • Matroska格式(后缀为.mkv)：一种新的多媒体封装格式，可把多种不同编码的视频及16条或以上不同格式的音频和语音不同的字幕封装到一个Matroska Media档内。也是一种开源的多媒体封装格式。

  常用视频格式以及对应文件格式
  

• 视频编码格式：简称视频编码，指能够对数字视频进行压缩或进行解压缩（视频解码）的程序或设备，通常这种压缩属于有损格式压缩。也可以指通过特定压缩技术将某种视频格式转换成另一种视频格式。
  常用编码格式有：

  • H.26x系列 包括H.261、H.262、H.263、H.264、H.265
    • H.261:主要在老的视频会议和视频电话产品中使用
    • H.263:主要用在视频会议、视频电话和网络视频上
    • H.264:H.264/MPEG-4第十部分，或称AVC(Advanced Video Coding，高级视频编码)，是一种视频压缩标准，一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和发布格式。
    • H.265:高效率视频编码(High Efficiency Video Coding,简称HEVC)，一种视频压缩标准，作为H.264/MPEG-4 AVC的继任者，被认为不仅能提升图像质量，也能达到H.264/MPEG-4 AVC两倍之压缩率，可支持4k分辨率甚至到超高画质电视，最高分辨率可达到8192*4320(8k分辨率)。
  • MPEG系列
    • MPEG-1第二部分
    • MPEG-2第二部分
    • MPEG-4第二部分
    • MPEG-4第十部分
  • 其他系列 AMV,AVS,Bink,CineForm,Cinepak,Dirac,DV,Indeo,Video,Pixlet,RealVideo,RTVideo,SheerVideo,Smacker,Sorenson Video,Theora,VC-1,VP3,VP6

视频编码形式才是一个视频文件的本质所在，不能简单的通过文件格式和封装形式来区分视频。

参考网址：
https://www.zhihu.com/question/20997688/answer/16849641
https://wenku.baidu.com/view/24406ed0240c844769eaee2c.html

2.YUV与RGB

• YUV：
  Y代表亮度，也就是灰阶值，UV是构成彩色的两个分量，代表色差或色度，描述影像色彩和饱和度，用于指定像素的颜色。在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机进行取像，然后把取得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R-Y(即U)、B-Y(即V)，最后发送端将亮度和色差三个信号分别进步编码，用同一信道发送出去。如果只有Y信号分量而没有U、V信号分量，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了亮度信号Y解决彩色电视机和黑白电视机的相容问题，使黑白电视机也能接受彩色电视机信号。
  优点
  YUV与Rgb相比，最大的优点在于只需要占用极少的频宽(RGB要求三个独立视频信号同时传输)。
  YUV与yCbCr

  • yuv色彩模型来源于rgb模型，特点是将亮度和色度分离开。用于模拟彩色电视广播的基本颜色模型。
  • yCbCr模型来源于yuv模型：yCbCr is a scaled and offset version of the YUV color space

• RGB：
  RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是显示器通常使用的格式。在RGB颜色空间中，红、绿、蓝是基本元素。

• YUV<->RGB：

  Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
  U = -0.1687 R - 0.3312 G + 0.5 B+128
  v = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B +128
  
  R = Y + 1.772(U - 128)
  G = Y - 0.34414(U - 128) - 0.71414(V-128)
  B = Y + 1.772(U - 128)
  

• yCbCr<->RGB:

  Y’ = 0.257*R\' + 0.504*G\' + 0.098*B\' + 16
  Cb\' = -0.148*R\' - 0.291*G\' + 0.439*B\' + 128
  
  
  Cr\' = 0.439*R\' - 0.368*G\' - 0.071*B\' + 128
  R\' = 1.164*(Y’-16) + 1.596*(Cr\'-128)
  G\' = 1.164*(Y’-16) - 0.813*(Cr\'-128) - 0.392*(Cb\'-128)
  B\' = 1.164*(Y’-16) + 2.017*(Cb\'-128)
  

参考网页：
http://blog.csdn.net/melody_lu123/article/details/7772633
http://blog.csdn.net/Melody_lu123/article/details/8725221