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
19. April 2024 作者 Bianca Palmer
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。
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。
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。