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1、流媒体文件的格式说明在流媒体中，我们所指的基媒体通常是包括“文本、图象、声音、动画、 影象”。文本是计算机中数字信息的最基本的表现方式，对于以数字形式存 储和传输的计算机来讲，文本所占有的数据量是非常小的。然而，除了文本 外的其它几种媒体的未经压缩的数据信息所占据的存储空间则是非常巨大 的。比如，一张640X480的256色（8位）图象的数据量约为300KB, 65536 色（16位）图象的数据量约600KB, 一分钟CD音质的音频文件一般需要10MB 左右的存储空间，就算是现在以几何基数增长的数据存储量和数据处理速度 也是捉襟见肘的，那么又如何能让媒体文件在现实的网络带宽上Streaming
2、 起来。文件数据的压缩的问题对于流媒体文件就显得尤其的重要。在对多 媒体信息进行数据压缩的过程中，视听质量和数据压缩比是一对不可调和的 矛盾。既要满足和适应计算机的数据处理能力和网络的数据传输速率，又要 尽量提高其视听质量，最起码不能低于人们的一般接受水平。寻找合适的压 缩算法一直是多媒体技术工作者苦恼的问题。在多媒体技术中常用的数据压缩算法分为两大类：无损压缩和有损压 缩。无损压缩保证在数据压缩和还原过程中，多媒体信息没有任何的损耗或失 真，其压缩效率通常较低。有损压缩则采用一些高效的有限失真数据压缩算法，大幅度减少多媒体中的 冗余信息，其压缩效率远高于无损压缩。通常情况下，数据压缩率越高，
3、信 息的损耗或失真也越大，需要进行某种折衷，找出一个相对平衡点。流媒 体文件由于其传输的特殊性，所以大多采用第二种压缩方式：采用使图象帧 内、帧间相关性趋近于零的有损压缩方式，同时以减小图象尺寸及每秒帧数 （帧率）为代价，实现视频信息的实时传送和实时播放。数据压缩方法包括很 多不同的算法，有着各自不同的应用，在这里我们就不进行累述了。上面只 是为了流媒体文件格式的说明提供引子，现在进入正题。根据视频文件应用的目的可将视频文件分为三种：媒体文件压缩格式,媒体 文件流式格式,媒体文件压缩格式：媒体文件压缩格式，和原来的媒体文件包含了同样的一段的媒体信 息，只是改变了原来数据位的编排，目的是为了使文
4、件被处理得更小。在压 缩媒体文件再次成为媒体格式前，数据需要解压缩。压缩或者解压缩的过程 都可以用软件或者硬件实现。各个公司都依据自己的标准制定了很多压缩解 压缩的标准，那些格式文件也是各有千秋的，在这里对一些常用的媒体文件 压缩格式进行简要的说明。*.AVI （Audio Video Interleaved）微软公司从WIN3.1就开始出现的生命力不息的的旧视频格式。想 没有不认识的。兼容好、调用方便、图象质量好，但是文件体积过于庞 大。因为兼容好所以一直没有被淘汰，太大的体积注定了必将被淘汰。*MPEG （Motion Picture Experts Group）包括MPEG-1, MPE
5、G-2和MPEG-4在内的多种视频格式。而大家熟悉的 MP3只 是MPEG Layer 3 Audio,因而没有MPEG-3视频格式的说法。MPEGT主要应用在VCD的制作和一些视频片段下载的网络应用上 面，可以说99%的VCD都是用MPEG1格式压缩的。使用MPEG-1的压缩 算法，可以把一部120分钟长的电影（未视频文件）压缩到L2 GB左右 大小。算是很不错了！MPEG-2则是应用在DVD的制作（压缩）方面，同时在一些HDTV （高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用面。 使用MPEG-2的压缩算法压缩一部120分钟长的电影（未视频文件）可以 到压缩到4至8 GB的
6、大小。图像质量相当优秀。MPEG-4 一直是美国禁止出口的编码技术。在这里想对这种编码技术多 说几句，因为其实按照严格意义上来说，目前，全世界成功开发出MPEG-4 核心技术的有两家企业，一家是微软，另一家就是这个名不见经传的中国的 汉唐公司。MPEG-4是在1999年被动态图像专家组 （MotionPictureExpertssgroupsMPEG）定为一项标准的，被认为是对抗微软 向媒体市场进军的一种技术，尽管它在普通网站上还很少见，但却可能被传 统的媒体公司使用。提到MPEG-4就不得不提到DivXoDivX的制作者是一名国外的电脑玩家，而DivX其实是由Microsoft的MPEG-4
7、视频格式与MP3音频格式 结合而成的，大家只要下载一个几百KB的视频解码程序，并安装到电脑中 即可使用。现在已经有支持PC、Mac、Linux及beOS四个不同操作系统的版 本下载。据说用此技术压缩一部DVD只需要2张CDROMo这样就意味着读 者不需要额外购买DVD光驱也可以得到和它差不多的视频质量。而且播放这 种编码，对机器的要求也不高，CPU的最低额度只要求在300MHz以上，而 且在CPU类型的选择方面，不论你的芯是PH、CELERON还是PHI、 AMDK6/2、AMDK6IIK ATHAL0N,就是CYRIXx86也可以统吃拿下。在配置上 64兆内存和一个8兆显存的显卡上，DIVX
8、便可以流畅的播放了。*. MOV (Movie digital video technology)MOV最初是Apple公司为了应用其Macintosh机的一种视频格式。相应的视频应用软件为Apple s QuickTime for Macintosho该软件的功 能与VFW类似，只不过用于Macintosh机。同时Apple公司也推出了适用于 PC机的视频应用软件Apple s QuickTime for Windows,因此在MPC机上 也可以播放MOV视频文件。MOV格式的视频文件也可以采用不压缩或压缩的 方式，其压缩算法包括Cinepak、Intel Indeo Video R3. 2
9、和Video编 码。其中Cinepak和Intel Indeo Video R3.2算法的应用和效果与AVI格 式中的应用和效果类似。可支持MOV和MPG两种视频文件格式)和图像播放 器(图像浏览器，只支持PIC和JPEG两种格式的图片)两部分组成，利用 QuickTime提供的延伸功能，允许第三方应用程序通过系统借助QuickTime 作为技术底层，发挥强大的多媒体交互处理功能，目前国外很多电脑游戏中 都内置了 QuickTime作为唯一的播放器。在这些第三方程序中包括了著名的 图像处理专家Adobe公司的专业级多媒体视频处理软件。*WMV (windows meida video) /*W
10、MA (windows meida audio)Microsoft公司出品视频格式文件和音频格式文件，希望用其取代 QuickTime之类的技术标准以及WAV、AVI之类的文件扩展名。wmv的主要优 点包括：本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载、可伸缩的媒体类 型、流的优先级化、多语言支持、环境独立性、丰富的流间关系以及扩展性 等。WMA格式的音乐文件的突出特点是提供了比MP3音乐文件更大的压缩 比，而在音乐文件的还原方面做的却一点儿不差。关键是WMA格式的音乐文 件，使用Windows中提供的媒体播放器Windows Media Player 7/8就可以 支持播放，所以只要你使用Wi
11、ndows,就不必担心不能播放。AVI (n AVI)不要看了这种格式的文件就以为是Microsoft又在以前的*. avi动什脑筋 了。其实这种格式的文件和Microsoft 一点没有什么关系，和*. avi也没有 什么关系的。n AVI是newAVI的缩写，是一个名为ShadowRealm的地下 组织发展起来的一种新视频格式。它是由Microsoft ASF压缩算法的修改 而来的(并不是想象中的AVI),视频格式追求的无非是压缩率和图象质 量，所以NAVI为了追求这个目标，改善了原始的ASF格式的一些不足， 让NAVI可以拥有更高的帧率(frame rate) o当然，这是牺牲ASF的视
12、频流特性作为代价的，也可以被视为是非网络版本的ASF o媒体文件流式 格式：流式文件格式也是经过特殊编码，但是它的目的又和压缩文件不一样 了，从新编排数据位是为了适合在网络上边下载边播放。从理论上可以在网 上以流的方式播放任何标准媒体文件，但不是都合适的，有的效率就很不 高。将压缩媒体文件编码成流式文件，为了客户端接受到的CLIP可以从新 有序的播放必须加上很多附加信息。在这里主要介绍了三大流媒体公司 Real、Microsoft、Apple公司的流格式文件* . RA/RM流式传输技术的开发和推广过程中，RealNetworks公司是当之无愧 的始祖和领先者，而*. RA/RM不过是Real
13、Networks公司所制定的音频/视频 压缩规范RealMedia中的一种。RealMedia是目前Internet上最流行的跨 平台的客户/服务器结构多媒体应用标准，其采用音频/视频流和同步回放技 术实现了网上全带宽的多媒体回放。RealAudio用以传输接近CD音质的音 频数据，RealVideo用来传输连续视频数据。rp(realpix) realPix是新近发表的RealMeida文件格式的一部分,是允许直接将图片文 件通过Internet流式传输到可户端。通过将其它媒体如音频、文本捆绑到 图片上可以制作出为了各种目的用途的多媒体文件。只要需要懂简单的标志 性文件就可以用文本编辑器制作
14、出*. rp文件。随后我们将会详细讲解 RealPix文件的制作。RealPix文件是可以用RealServer发送到 RealPlayer直接播放的，但是由于这个是新出来的媒体标准格式，所以以 前的版本如RealPlayer 4. 0 and 5.0是不能播放的。rt (RealText)realText也是新近发表的RealMeida文件格式的一部分，发布这种 格式是为了让文本从文件或者直播源流式发放到客户端。RealText文件即 可以是单独的文本也可以文本的基础上加上媒体，何种形式完全由需要决定 了。由于RealText文件也是由标志性语言定义的，所以用简单的文本编辑 器就可以制作。R
15、ealText文件也是可以用RealPlayer流式播放。* . asf(Advanced Streaming format)* .asf文件是Microsoft为了和现在的Real player竞争而发展出 来的一种可以直接在网上观看视频节目的文件压缩格式！由于它是用 MPEG4的压缩算法，所以它的压缩质量如果不考虑文件大小的化，完全可 以和VCD媲美，完全比同是视频格式的*.rm好很多。关于这种格式说明 Microsoft的帮助上有明确说明，在这里我简单的引用一下，ASF是一种 支持在各类网络和协议下进行数据传递的公开标准。ASF用于排列、组织、 同步多媒体数据以通过网络传输。ASF是一种
16、数据格式；然而，它也可用于 指定实况演示的格式。ASF不但最适于通过网络发送多媒体流，也同样适 于在本地播放。任何压缩-解压缩运算法则（编解码器）都可用以编码 ASF流。在ASF流中存储的信息可用于帮助客户决定应使用何种编解码器 解压缩流。另外，ASF流可按任何基础网络传输协议传输。”* movQuickTime制定了其称作QuickTime Movie的多媒体文件格式。此 一文件格式是极具弹性的储存格式。虽然QuickTime并不强制要求用户将 媒体资料存成QuickTime Movie文件，但大部分的客户会发现QuickTime Movie档案格式是一种方便而强大的多媒体文件格式。它要比微
17、软早期推出 的AVI文件格式强很多。此外QuickTime Movie文件格式不限系统平台、系 统开放性、且可延伸性的约束，所以用它作为分散式多媒体系统，是比较理 想的环境。以上这些特色已经促使许多主要的Web厂商改用QuickTime Movie格式。QuickTime电影在Windows系统平台上亦受到良好的支持。 Apple Microsoft、Macromedia、Netscape Adobe 等著名厂商和大量其它 的软件开发人员都开始使用QuickTime格式。由于QuickTime能在这众多 电脑平台上使用，所以QuickTime的跨平台能力是勿庸置疑的，目前 QuickTime
18、Movie格式正日趋普及。媒体文件发布格式媒体发布格式不是压缩格式，也不是传输协议，其本身并不描述视 听数据，也不提供编码方法。在这里我更愿意把它说成是播放列表。播放列 表是您想观看或聆听的文件的自定义列表。播放列表使您可以将不同媒体内 容集中在一起，按您所指定的任意顺序播放。而Real和Microsoft就各自 定义了自己的播放列表格式。媒体发布格式并不包括媒体的物理数据，仅仅 说明了数据类型和安排方式，大多数的这种文件都可以用文本编辑器随意打 开和修改。这样就为应用不同压缩标准和媒体文件格式格式的媒体发布提供 一个事实上的标准方法。单个媒体发布格式能包含不同类型媒体的所有信 息，如计时、多
19、个流同步、版权和所有人信息。实际视听数据可位于多个文 件中，而由媒体发布文件包含的信息控制流的播放。在这里介绍了常用了媒 体发布格式。* ramRAM文件是RealMeida文件的索引文件，我个人认为就是播放列 表。RAM文件不包括任何媒体数据，它标注的是媒体数据存放的位置，它会 告诉浏览器启动RealPlayer来查看该超链接然后向服务断请求真正的媒体 文件。它的产生可以自己手工编写，编写的内容即超链接的内容，也可以通 过RealProducer软件的Publish功能自动发布生成，最后发布到 RealServer的时候需要把RAM文件和RealMeida文件一起放上服务器，再 在自己的页面
20、上做一个连接指想RAM文件就可以实现调用RealPlayer播放 了。*. asxASX元文件或.asx文件是Microsoft Media文件的的索引文件, 也是一种播放列表。播放列表将媒体内容集中在一起，并储存媒体内容的位 置，无论位置是您的计算机、您网络中的另一台计算机或是Internet。在 其最简形式中包含了关于流的URL的信息。Microsoft Windows Media Player处理该信息，然后打开.asx文件中定义的内容。*smil (Synchronized Multimedia Integration Language )SMIL,同步多媒体集成语言是由W3C指定的有
21、关流媒体技术的语 言。其作用是使Web上的多媒体应用保持同步，就像HTML在超链接文本中 所起的作用一样。SMIL是一种简单易用的标志性语言，是在XML基础上开 发的，它的目的是使各个技术水平层次的Webbuilder,都能够通过编制一 个时间序列表，对音频，视频，文本和图像文件出现的先后次序作出安排， 而不需要再去掌握相应的开发工具或是复杂的编程语言。播放SMIL可以使 用REALPlayer, IE5。5全面支持smil.在本书里SMIL的完全制作将会是 个重点，所以在在这里读者只要有个概念性的认识就可以了。o:p常用编 解码器标准：各种媒体信息(特别是图像和动态视频)数据量非常之大。例如
22、：一幅 640x480分辨率的24位真彩色图像的数据量约力900kb;一个100Mb的硬盘 只能存储约100幅静止图像画面。因此，为了存储、处理和传输这些数 据，必须进行压缩。相比之下，语音的数据量较小，且基本压缩方法己经成 熟，目前的数据压缩研究主要集中于图像和视频信号的压缩方面。视频压缩 的目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。视频压缩比一般 指压缩后的数据量与压缩前的数据量之比。由于视频是连续的静态图像，因 此其压缩编码算法与静态图像的压缩编码算法有某些共同之处，但是运动的 视频还有其自身的特性，因此在压缩时还应考虑其运动特性才能达到高压缩 的目标。数据压缩方法种类繁多，大致
23、可以分为无损(Lossless)压缩和有损(Lossy )压缩两大 类。无损压缩也即压缩前和解压缩后的数据完全一致。多数的无损压缩 都采用RLE行程编码算法。无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩，可完全 恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率受到数据统计冗余度的理论限 制，一般为2:1到5:1。这类方法广泛用于文本数据、程序和特殊应用场合 的图像数据（如指纹图像、医学图像等）的压缩。由于压缩比的限制，仅使用 无损压缩方法不可能解决图像和数字视频的存储和传输问题。有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致。在压缩的过 程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，而且丢失的信息不 可恢复
24、。几乎所有高压缩的算法都采用有损压缩，这样才能达到低数据率的 目标。丢失的数据率与压缩比有关，压缩比越小，丢失的数据越多，解压缩 后的效果一般越差。此外，某些有损压缩算法采用多次重复压缩的方式，这 样还会引起额外的数据丢失。有损压缩方法利用了人类视觉对图像中的某些 频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息、；虽然不能完全恢 复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了大得 多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。在流式传输的应用中，使用压缩/解压缩算法（编解码器）的主要任务是来 压缩音频和/或视频体（包括从实况源来的或从其他媒体格式转换过来 的），
25、使之适合于网络的可用带宽。o:p编解码器设计为将它们的源文件 压缩到某个比特率，因此并不是所有的编解码器都可以用来将某个文件压缩 到一个特定的大小。压缩率的不同意味着播放质量也不同。编解码器如果 不将源压缩得太厉害，通常听起来和看起来要更丰富一些，动态感也要强一 些。o:p RealSystem采用可扩展视频技术作为其主要视频编码解码。如 其名称所示，此编码解码具有扩展其行为的能力，如连接速率低于编码时采 用的速率，播放时服务器端丢弃不重要的信息，播放器解码尽可能还原视频 质量。小波变换将信号编码成一系列顺序片段，使扩展性成为可能。该编码 解码是从 Intel 的 Indeo VideoInt
26、eractivecodec 派生出来的。RealVideo 特点如下表所示。RealAudio是第一个支持Internet实时流媒体的音频结 构，它有多个不同的codec,每个codec根据产生的数据速率与内容类型命 名。RealVideo 特点源素材视频支持颜色格式YUV压缩时间不对称 临时压缩 有特殊特征可扩展性编码器要求o:pPowerMac, Pentium 解码器要求o:pPowerMac, Pentium 编码器来源o:pRealProducer, Cleaner,等o:p解码器来源o:pRealPlayer 安装程序 算法 小波变换 厂商 RealNetworksWindows
27、Media 视频与音频 Codec Windows Media Video 是 Microsoft 媒体技术的首要codec,它派生于MPEG-4,几个专有扩展功能使其可在给定 位率下提供更好图象质量。在这种意义下，Windows Media Video是流式视 频中质量最高的codec之一。源素材o:p视频支持颜色格式 YUV 4:2:0压缩时间不对称临时压缩o:p有 特殊特征 - 编码器来源 Windows Media Encoder v7 (for Windows),和 Cleaner 5 (Mac 与 Windows) 解码器来源 Windows Media Player v7 算法o
28、:p基于 MPEG-4 的 Discrete Cosine Transform (DCT) 厂商o:pMicrosoft Windows Media Audio (WMA) Microsoft 音频技 术的首要codec, WMA codec类似于MP3,并具有两大优势：特别适合于低 速率传输，在给定速率下可获得更好的质量。表3. 6列出了 Windows Media Audio 特征。Windows Media Audio 特征 源素材o:p音乐 数据速率 8 - 128 kbits/sec 编码要求 Windows 或 Macintosh 解码要求 编码器来 源 Windows Media
29、 Encoder (for Windows), and Cleaner 5 (Mac and Windows) 解码器来源 Included in Windows Media Player v6 or later 厂商o:pMicrosoftH. 263H. 263是标准视频会议codec,对低数据速度和相对低的运动进行了优 化。H. 263是对H. 261和MPEG-1标准的升级，为产生低于64Kbps传输速度 下获得更好质量而设计。支持H.263d的结构狠毒，如：H.323和H.324标 准Quick Time Video for Windows源素材o:p视频支持颜色格式 YUV 4:2
30、:0压缩时间不对称临时压缩有 特殊特征 - 编码器要求 MacOs 或 Windows 解 码器要求o：PPoweMac或Pentiumo:p编码器来源o:pQuickTime3 解码器来源 QuickTime3 算法 基于 H. 261 的 Discrete Cosing Transform(DCT) 厂商Apple, Microsoft, Intel Indeo 3. 2 Indeo3.2 是 Intel 在 20 世纪80年代开发的，起初命名是“RealTime Video2. 1,? (RT21) Indeo与 Cinepak codec恨相似，对回放要求很低。Indeo 3与Cinepak为只有今天 计算机运行速度十分之一的机器优化国，因而没有充分利用今天机器的高速 特性。支持此结构的系统有QuickTime (仅苹果机)与Video for Windows0 其特点如下图所示源素材o:p视频o:p支持颜色格式o:p16位颜色压缩时间比Cinepak快30%临时压缩 有 特殊特征 - 编码器要求 MacOs 或 Windows 解码器要求 PoweMac 或 Pentiumo:p 编码器来源o:pIntel 解码器来源 Windows QuickTime 算法 向量量化(VQ) 厂商 Intel 渤海1