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視訊格式基礎知識 讓你瞭解MKV MP4 H 265 位元速率\碼流 多碼流等等

                       

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1、封裝格式(MP4/MKV…)  vs 媒體格式(H.264/FLAC/AAC…)

MP4+MKV是你下載的視訊檔案最常見的種類。這些檔案其實類似一個包裹,它的字尾則是包裹的包裝方式。這些包裹裡面,包含了視訊(只有影象),音訊(只有聲音),字幕等。當播放器在播放的時候,首先對這個包裹進行拆包(專業術語叫做分離/splitting),把其中的視訊、音訊等拿出來,再進行播放。

既然它們只是一個包裹,就意味著這個字尾不能保證裡面的東西是啥,也不能保證到底有多少東西。包裹裡面的每一件物品,我們稱之為軌道(track),一般有這麼些:

  • 視訊(Video): 一般來說肯定都有,但是也有例外,比如mka格式的外掛音軌,其實就是沒視訊的mkv。注意我們說到視訊的時候,是不包括聲音的。
  • 音訊(audio):一般來說也肯定有,但是有些情況是靜音的,就沒必要帶了。
  • 章節(Chapter): 藍光原盤中自帶的分段資訊。如果檔案帶上了,那麼你可以在播放器中看到帶章節的效果:
    • .potplayer右鍵畫面,選項-播放-在進度條上顯示書籤/章節標記
    • .mpc-hc 右鍵畫面,選項-調節-在進度條顯示章節標記
  • 字幕(Subtitles):有些時候檔案自帶字幕,並且字幕並非是直接整合於視訊的硬字幕,那麼就是一起被打包在封裝容器中。
  • 其他可能還有附件等,不一一列舉。每個型別也不一定只有一條軌道,比如經常見到帶多音軌的MKV。

每個軌道,都有自己的格式。比如大家常說的,視訊是H.264,音訊是AAC,這些就是每個軌道的格式。

  • 視訊的格式,常見的有H.264(可以細分為8bit/10bit),H.265(當前也有8bit/10bit之分),RealVideo(常見於早期rm/rmvb),VC-1(微軟主導的,常見於wmv)。基本上,H.264=AVC=AVC1, H.265=HEVC。
  • 音訊的格式,常見的有 FLAC/ALAC/TrueHD/DTS-HD MA這四種無損,和AAC/MP3/AC3/DTS(Core)這四種有損。

2、MKV vs MP4,主要的區別在於:

  • MKV支援封裝FLAC作為音訊,MP4則不支援。但是MP4也可以封裝無損音軌(比如說ALAC,雖然普遍認為ALAC的效率不如FLAC優秀)

  • MKV支援封裝ASS/SSA格式的字幕,MP4則不支援。一般字幕組製作的字幕是ASS格式,所以內封字幕多見於MKV格式

  • MP4作為工業標準,在視訊編輯軟體和播放裝置上的相容性一般好於MKV。這也是vcb-s那些為移動裝置優化的視訊基本上選擇MP4封裝的原因。

除此之外,這兩個格式很大程度上可以互相代替。比如它們都支援封裝AVC和HEVC,包括8bit/10bit的精度。所以MP4畫質不如MKV好,這種論斷是非常無知的——它們完全可以封裝一樣的視訊。
為什麼會有這樣的分歧,就是歷史原因了。MKV是民間研發,為了代替古老的AVI,從而更好地支援H264,它開發和修改的靈活度使得它可以相容flac/ass這類非工業標準的格式;而MP4則是出生豪門,作為工業標準,替代更古老的MPG,作為新一代視訊/音訊封裝服務的。

3、視訊的基礎引數:解析度,幀率、位元速率、位元率、取樣率。

解析度

視訊是由連續的影象構成的。每一張影象,我們稱為一幀(frame)。影象則是由畫素(pixel)構成的。一張影象有多少畫素,稱為這個影象的解析度。比如說1920×1080的影象,說明它是由橫縱1920×1080個畫素點構成。視訊的解析度就是每一幀影象的解析度。

幀率

一個視訊,每一秒由多少影象構成,稱為這個視訊的幀率(frame-rate)。常見的幀率有24000/1001=23.976, 30000/1001=29.970, 60000/1001=59.940, 25.000, 50.000等等。這個數字是一秒鐘內閃過的影象的數量。比如23.976,就是1001秒內,有24000張影象。視訊的幀率是可以是恆定的(cfr, Const Frame-Rate),也可以是變化的(vfr, Variable Frame-Rate)

碼流/位元速率

碼流(Data Rate)是指視訊檔案在單位時間內使用的資料流量,也叫位元速率或碼流率,通俗一點的理解就是取樣率,是視訊編碼中畫面質量控制中最重要的部分,一般我們用的單位是kb/s或者Mb/s。一般來說同樣解析度下,視訊檔案的碼流越大,壓縮比就越小,畫面質量就越高。碼流越大,說明單位時間內取樣率越大,資料流,精度就越高,處理出來的檔案就越接近原始檔案,影象質量越好,畫質越清晰,要求播放裝置的解碼能力也越高。

單位一般是Kbps(Kbit/s)或者Mbps(Mbit/s)。注意1B(Byte)=8b(bit)。所以一個24分鐘,900MB的視訊:
體積:900MB = 900MByte = 7200Mbit
時間:24min = 1440s
位元速率:7200/1440  = 5000 Kbps = 5Mbps

當視訊檔案的時間基本相同的時候(比如現在一集大概是24分鐘),位元速率和體積基本上是等價的,都是用來描述視訊大小的引數。長度解析度都相同的檔案,體積不同,實際上就是位元速率不同。

位元速率也可以解讀為單位時間內,用來記錄視訊的資料總量。位元速率越高的視訊,意味著用來記錄視訊的資料量越多,潛在的解讀就是視訊可以擁有更好的質量。(注意,僅僅是潛在,後文我們會分析為什麼高位元速率不一定等於高畫質)

位元率

位元率是指每秒傳送的位元(bit)數。單位為bps(Bit Per Second),位元率越高,傳送的資料越大。在視訊領域,位元率常翻譯為位元速率 !!!

位元率表示經過編碼(壓縮)後的音、視訊資料每秒鐘需要用多少個位元來表示,而位元就是二進位制裡面最小的單位,要麼是0,要麼是1。位元率與音、視訊壓縮的關係,簡單的說就是位元率越高,音、視訊的質量就越好,但編碼後的檔案就越大;如果位元率越少則情況剛好相反。

取樣率

取樣率(也稱為取樣速度或者取樣頻率)定義了每秒從連續訊號中提取並組成離散訊號的取樣個數,它用赫茲(Hz)來表示。
   取樣率是指將模擬訊號轉換成數字訊號時的取樣頻率,也就是單位時間內取樣多少點。一個取樣點資料有多少個位元。位元率是指每秒傳送的位元(bit)數。單位為 bps(Bit Per Second),位元率越高,傳送的資料越大,音質越好.位元率 =取樣率 x 採用位數 x聲道數.

舉例:

取樣率類似於動態影像的幀數,比如電影的取樣率是24赫茲,PAL制式的取樣率是25赫茲,NTSC制式的取樣率是30赫茲。當我們把取樣到的一個個靜止畫面再以取樣率同樣的速度回放時,看到的就是連續的畫面。

同樣的道理,把以44.1kHZ取樣率記錄的CD以同樣的速率播放時,就能聽到連續的聲音。顯然,這個取樣率越高,聽到的聲音和看到的影象就越連貫。當然,人的聽覺和視覺器官能分辨的取樣率是有限的,基本上高於44.1kHZ取樣的聲音,絕大部分人已經覺察不到其中的分別了。

而聲音的位數就相當於畫面的顏色數,表示每個取樣的資料量,當然資料量越大,回放的聲音越準確,不至於把開水壺的叫聲和火車的鳴笛混淆。同樣的道理,對於畫面來說就是更清晰和準確,不至於把血和西紅柿醬混淆。不過受人的器官的機能限制,16位的聲音和24位的畫面基本已經是普通人類的極限了,更高位數就只能靠儀器才能分辨出來了。比如電話就是3kHZ取樣的7位聲音,而CD是44.1kHZ取樣的16位聲音,所以CD就比電話更清楚。

當你理解了以上這兩個概念,位元率就很容易理解了。以電話為例,每秒3000次取樣,每個取樣是7位元,那麼電話的位元率是21000。 而CD是每秒 44100次取樣,兩個聲道,每個取樣是13位PCM編碼,所以CD的位元率是44100*2*13=1146600,也就是說CD每秒的資料量大約是 144KB,而一張CD的容量是74分等於4440秒,就是639360KB=640MB。

4、多碼流

轉碼是視訊轉碼技術將視訊訊號從一種格式轉換成另一種格式。它具有兩個面向不同領域的重要功能。首先是在傳統裝置和新興裝置之間實現通訊。
例如,許多現有的視訊會議系統是基於舊的視訊編碼標準H.263而建立,而最新的視訊會議系統採用了H.264基線規範。因此,實時視訊轉碼技術是實現兩者之間通訊的必不可少因素。

多碼流技術是通過在編碼過程中同時產生多種不同碼流及解析度的流媒體資料,根據使用者實際網路頻寬條件為之自動分配相對最佳解碼畫質的解決方案。在實際網路直播應用中,由於位於不同網路位置的訪問者所在網路環境存在差異,而僅以某種固定碼流解析度進行網路直播流媒體傳送往往會導致網速較高的使用者看到的畫質仍不夠清晰,網速較低的使用者解碼時間過長而使得畫面不夠流暢,為解決二者的矛盾使訪問者瀏覽到儘可能看到兼顧清晰和流暢的直播內容,採用多碼流技術成為了一個最簡單最有效的辦法。

參考:
視訊格式基礎知識:讓你瞭解MKV、MP4、H.265、位元速率、色深等等.
mkv、rmvb、avi、MP4、flv、wmv特點和區別
碼流 / 位元速率 / 位元率 / 幀速率 / 解析度 / 高清
碼流、單碼流、雙碼流、多碼流

 

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