掌握数字视频:格式、编码器和容器

加深你对数字视频的理解

理解格式、编码器和容器之间复杂的配合,就像解开一个精密的谜题。本文将揭示这些基础组件,帮助你看清 数字视频.

格式、编码器和容器

数字视频文件 可以有许多不同的文件扩展名,从常见的 MP4 到灵活的 MOV 以及实用的 MXF. 然而,与普遍认知相反,数字视频格式的身份并不限于它的文件类型。

不同于图像格式的直观,例如 JPG 文件就是 JPEG 格式的图像,数字视频格式要复杂得多。它们是 视频编码器 以及 容器.

理解编码器和容器

在每一种数字视频格式的核心,都有一个 编码器 ,负责对视频数据进行编码和解码的技术核心。Codec 一词源自“coder-decoder”,编码器使用复杂算法对视频流进行压缩和解压,以实现高效的数据传输和存储。

数字视频格式副本

与编码器相辅相成的, 容器 负责将视频流及相关内容封装在一个数字外壳中。可以将容器看作数字宝箱,在保持跨平台和跨设备兼容性的同时,保护视频数据和元数据。

最常见的编码器和容器

目前有许多不同的编码器和容器在使用,常见的编码器包括:

  • H.264 (AVC)
  • H.265 (HEVC)
  • H.262 (MPEG-2 Part 2): 在广播和 DVD 标准中占据重要地位。
  • M-JPEG
  • ProRes
  • DNxHD & DN&HR

同时,常见的容器包括:

  • MP4, AVI, MOV, MXF, 3DP & 3G2, MTS, M2TS & TS

编码器

可以将数字视频想象成一连串静止帧,就像传统电影胶片的画格。在这幅数字画卷的核心,是 编码器. 本质上,编码器既是设计师也是工匠,以数字方式对这些画面进行编码和解码。

编码器功能灵活,通过复杂算法压缩视频数据并优化文件大小。此类压缩通常通过帧内和帧间技术实现,对高效存储和传输至关重要。

帧内压缩: 每一帧都会单独压缩,以保证良好的画质和可访问性。典型的帧内编码器包括 MJPEG、ProRes、DNxHD 和 DNxHR。这些编码器重视画质和剪辑效率,非常适合视频制作流程。

帧间压缩: 此时关键帧存储完整画面,而差值帧记录其间的增量变化。帧间压缩虽然可以获得更小的文件大小,但会在画质和剪辑灵活性上有所取舍。常见的帧间编码器包括 H.264 (AVC)、H.265 (HEVC) 和 H.262,它们在质量和效率之间各有平衡。

数字容器

正如宝箱保护其中的珍宝, 数字容器 会将视频流、音轨、字幕和相关元数据封装在一个整体中。

MP4、AVI 和 MOV 是最常见的容器之一,在各类平台和设备上都具有良好的通用性和兼容性。

数字视频容器

MP4: 在动态图像专家组(MPEG)的推动下,MP4 成为一种广泛应用于专业和消费领域的多功能容器。

AVI: 由微软开发的 AVI(Audio Video Interleave)是数字视频容器的基石之一,以其结构简洁和广泛支持而著称。

MOV: 由 Apple 推出的 MOV(QuickTime Movie)兼具灵活与精细,能够满足多种多媒体需求。

除了主流选择外,MXF、3GP 和 3G2、MTS 以及 M2TS 和 TS 等小众容器,则服务于专业视频制作和发行中的特定需求。

视频格式:编码器与容器的结合点

编码器和容器相互配合,形成了大量各不相同的 视频格式. 从采集到分发,这些格式可以满足不同的需求和偏好。

在采集环节的一些示例:

AVCHD: 深受消费者欢迎的 AVCHD,将 H.264(帧间)编码器与 MTS 或 M2TS 容器结合,在小巧的封装中实现高清画面采集。

XAVC: Sony 的 XAVC 格式在 MXF 或 MP4 容器中使用 H.264 编码器,为专业工作流程提供高质量视频。

XF-AVC: 佳能的 XF-AVC 格式也体现了这种协同方式,将 H.264 编解码器与 MXF 容器相结合,实现与专业视频制作流程的无缝集成。

数字视频格式示例

数字视频格式通常没有特定名称,而是由编解码器与容器的组合来定义。

DSLRs, 例如,单反相机通常在 MP4 或 MOV 容器中静默地使用 H.264 或 H.265 编解码器进行录制,在捕捉画面的同时并不会声明一个独立的格式名称。

同样地,使用 ProRes 编解码器 的相机往往会搭配 MOD 容器,而 DNxHD 和 DNxHR 编解码器则多用于 MXF 或 MOV 文件。

手机拍摄的视频通常也没有专门的格式名称。它们一般使用 H.264 或 H.265 编解码器编码,并在 Android 设备上存储于 3GP、3G2 或 MP4 容器中;在 iPhone 上则存储于 MOV 容器中。

数字视频的交付

在最终数字视频文件的交付阶段,整体格局再次发生变化,我们通常也不会使用具体的格式名称。

H.264 和 H.265 编解码器在 MP4 或 MOV 容器中占据主导地位,成为面向消费者内容的通用标准。 使用 H.264 编解码器并输出为 MP4 容器可以确保良好的兼容性,也是 YouTube 等平台推荐的上传格式。

专业视频在交付最终文件时,通常采用 MXF 容器,并使用包括 ProRes、DNxHD 和 DNxHR 在内的编解码器。此外,松下的 AVC-Intra 编解码器 也很常见,尤其在广播标准领域有着其独特的应用场景。

总结

近一个世纪以来, 35mm 胶片 一直是电影制作者追求稳定性和广泛认可时的首选。尽管从技术角度看,由于其可扩展性,35mm 胶片也可被视为一种“容器”,但它仍然提供了极高的灵活性。然而,如今的格局已经发生了巨大变化, 数字视频 在各类在线平台、电视和影院中占据了主导地位。

正如这篇博文所探讨的,可用的编解码器和容器种类繁多,由此衍生出多样的数字视频格式。在拍摄、剪辑、交付以及归档时选择哪种格式,往往并不容易。我们希望这些内容能为您提供有用的参考,帮助您更从容地应对数字视频格式的复杂性。