影像格式(Video)
日常生活中接觸較多的VCD、多媒體CD光碟中的動畫……這些都是影像文件。影像文件不僅包含了大量圖像信息,同時還容納大量音頻信息。所以,影像文件的「身材」往往不可小覷,動輒就是幾MB甚至幾十MB。
AVI格式
如果你是一名遊戲玩家,應該會注意到很多遊戲的片首動畫都是AVI格式的吧。比如很多人喜歡玩的《仙劍奇俠傳》,片首那段極富中國傳統色彩(青山、綠水、白鷺)的動畫就是採用的AVI格式。AVI有一個專業的名字,叫做音頻視頻交錯(Audio Video Interleaved)格式。它的背景不可小看,它是由Microsoft公司開發的一種數字音頻與視頻文件格式,原先僅僅用於微軟的視窗視頻操作環境(VFW ,Microsoft Video for Windows),現在已被大多數作業系統直接支持。AVI格式允許視頻和音頻交錯在一起同步播放,但AVI文件沒有限定壓縮標準,由此就造就了AVI的一個「永遠的心痛」,即AVI文件格式不具有兼容性。不同壓縮標準生成的AVI文件,就必須使用相應的解壓縮算法才能將之播放出來。我們常常可以在多媒體光碟上發現它的蹤影,一般用於保存電影、電視等各種影像信息,有時它也出沒於Internet中,主要用於讓用戶欣賞新影片的精彩片段。常用的AVI播放驅動程序,主要有Microsoft Video for Windows或Windows 95/98中的Video 1,以及Intel公司的Indeo Video等等。
MOV格式(QuickTime)
QuickTime格式大家可能不怎麼熟悉,因為它是Apple公司開發的一種音頻、視頻文件格式。QuickTime用於保存音頻和視頻信息,現在它被包括Apple Mac OS、Microsoft Windows 95/98/NT在內的所有主流電腦平臺支持。QuickTime文件格式支持25位彩色,支持領先的集成壓縮技術,提供150多種視頻效果,並配有提供了200多種MIDI兼容音響和設備的聲音裝置。新版的QuickTime進一步擴展了原有功能,包含了基於Internet應用的關鍵特性。綜上,QuickTime因具有跨平臺、存儲空間要求小等技術特點,得到業界的廣泛認可,目前已成為數字媒體軟體技術領域的事實上的工業標準。
MPEG/MPG/DAT格式
大家對在電腦上看VCD都習以為常了吧?但你知道如何將那麼多的音頻和視頻信息壓縮到一張CD光碟中的嗎?如果你曾打開過VCD光碟的文件,你會發現其中有一個MPEG的文件夾。此時聰明的你一定會意識到VCD光碟壓縮就是採用MPEG(可參考本報36期21版的內容)這種文件格式。就是Moving Pictures Experts Group(動態圖像專家組)的縮寫,由國際標準化組織ISO(International Standards Organization)與IEC(International Electronic Committee)於1988年聯合成立,專門致力於運動圖像(MPEG視頻)及其伴音編碼(MPEG音頻)標準化工作。MPEG是運動圖像壓縮算法的國際標準,現已被幾乎所有的計算機平臺共同支持。和前面某些視頻格式不同的是,MPEG採用有損壓縮方法減少運動圖像中的冗餘信息從而達到高壓縮比的目的,當然這些是在保證影像質量的基礎上進行的。MPEG壓縮標準是針對運動圖像而設計的,其基本方法是:在單位時間內採集並保存第一幀信息,然後只存儲其餘幀相對第一幀發生變化的部分,從而達到壓縮的目的。MPEG的平均壓縮比為50∶1,最高可達200∶1,壓縮效率之高由此可見一斑。同時圖像和音響的質量也非常好,並且在微機上有統一的標準格式,兼容性相當好。MPEG標準包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(視頻、音頻同步)三個部分, MP3音頻文件就是MPEG音頻的一個典型應用,而Video CD (VCD)、Super VCD (SVCD)、DVD (Digital Versatile Disk)則是全面採用MPEG技術所產生出來的新型消費類電子產品。
流式視頻格式(Streaming Video format)
目前,很多視頻數據要求通過Internet來進行實時傳輸,前面我們曾提及到,視頻文件的體積往往比較大,而現有的網絡帶寬卻往往比較「狹窄」,千軍萬馬要過獨木橋,其結果當然可想而知。客觀因素限制了視頻數據的實時傳輸和實時播放,於是一種新型的流式視頻(Streaming Video)格式應運而生了。這種流式視頻採用一種「邊傳邊播」的方法,即先從伺服器上下載一部分視頻文件,形成視頻流緩衝區後實時播放,同時繼續下載,為接下來的播放做好準備。這種「邊傳邊播」的方法避免了用戶必須等待整個文件從Internet上全部下載完畢才能觀看的缺點。
Internet上使用較多的流式視頻格式主要是以下三種 :
RM(Real Media)格式
RM格式是RealNetworks公司開發的一種新型流式視頻文件格式,它麾下共有三員大將:RealAudio、RealVideo和RealFlash。RealAudio用來傳輸接近CD音質的音頻數據,RealVideo用來傳輸連續視頻數據,而RealFlash則是RealNetworks公司與Macromedia公司新近合作推出的一種高壓縮比的動畫格式。RealMedia可以根據網絡數據傳輸速率的不同制定了不同的壓縮比率,從而實現在低速率的廣域網上進行影像數據的實時傳送和實時播放。這裡我們主要介紹RealVideo,它除了可以以普通的視頻文件形式播放之外,還可以與RealServer伺服器相配合,首先由RealEncoder負責將已有的視頻文件實時轉換成RealMedia格式,RealServer則負責廣播RealMedia視頻文件。在數據傳輸過程中可以邊下載邊由RealPlayer播放視頻影像,而不必像大多數視頻文件那樣,必須先下載然後才能播放。目前,Internet上已有不少網站利用RealVideo技術進行重大事件的實況轉播。
MOV文件格式(QuickTime)
MOV也可以作為一種流文件格式。QuickTime能夠通過Internet提供實時的數位化信息流、工作流與文件回放功能,為了適應這一網絡多媒體應用,QuickTime為多種流行的瀏覽器軟體提供了相應的QuickTime Viewer插件(Plug-in),能夠在瀏覽器中實現多媒體數據的實時回放。該插件的「快速啟動(Fast Start)」功能,可以令用戶幾乎能在發出請求的同時便收看到第一幀視頻畫面,而且,該插件可以在視頻數據下載的同時就開始播放視頻圖像,用戶不需要等到全部下載完畢就能進行欣賞。此外,QuickTime還提供了自動速率選擇功能,當用戶通過調用插件來播放QuickTime多媒體文件時,能夠自己選擇不同的連接速率下載並播放影像,當然,不同的速率對應著不同的圖像質量。此外,QuickTime還採用了一種稱為QuickTime VR的虛擬實境(VR,Virtual Reality)技術,用戶只需通過滑鼠或鍵盤,就可以觀察某一地點周圍360度的景象,或者從空間任何角度觀察某一物體。
ASF(Advanced Streaming format)格式
Microsoft公司推出的Advanced Streaming format (ASF,高級流格式),也是一個在Internet上實時傳播多媒體的技術標準,Microsoft公司的野心很大,希圖用ASF取代QuickTime之類的技術標準。ASF的主要優點包括:本地或網絡回放、可擴充的媒體類型、部件下載、以及擴展性等。ASF應用的主要部件是NetShow伺服器和NetShow播放器。有獨立的編碼器將媒體信息編譯成ASF流,然後發送到NetShow伺服器,再由NetShow伺服器將ASF流發送給網絡上的所有NetShow播放器,從而實現單路廣播或多路廣播。這和Real系統的實時轉播則是大同小異。
音樂的魅力是永恆的,大家都喜歡欣賞音樂,沉醉在優美的旋律之中,隨著Windows XP的即將熱賣出爐,關於其中所捆綁的最新媒體播放器Media Player 8也是眾說紛紜,其中默認的音頻格式是WMA格式。儘管WMA編碼器在壓縮方面有不少優點,能夠將CD質量的音頻文件壓縮成為將近通常MP3文件二分之一大小的WMA格式文件,但現在網絡上的音頻文件格式的主流仍然是MP3文件,另外還有許許多多的其它格式,每種格式都有自己的優缺點,在這樣的情況下,究竟哪種音頻格式適合自己的使用呢?我們有必要做一個較全面的了解。先給大家介紹介紹常見的音頻文件格式的特點。
要在計算機內播放或是處理音頻文件,也就是要對聲音文件進行數、模轉換,這個過程同樣由採樣和量化構成,人耳所能聽到的聲音,最低的頻率是從20Hz起一直到最高頻率20KHZ,20KHz以上人耳是聽不到的,因此音頻的最大帶寬是20KHZ,故而採樣速率需要介於40~50KHZ之間,而且對每個樣本需要更多的量化比特數。音頻數位化的標準是每個樣本16位-96dB的信噪比,採用線性脈衝編碼調製PCM,每一量化步長都具有相等的長度。在音頻文件的製作中,正是採用這一標準。
CD格式:天籟之音
當今世界上音質最好的音頻格式是什麼?當然是CD了。因此要講音頻格式,CD自然是打頭陣的先鋒。在大多數播放軟體的「打開文件類型」中,都可以看到*.cda格式,這就是CD音軌了。標準CD格式也就是44.1K的採樣頻率,速率88K/秒,16位量化位數,因為CD音軌可以說是近似無損的,因此它的聲音基本上是忠於原聲的,因此如果你如果是一個音響發燒友的話,CD是你的首選。它會讓你感受到天籟之音。CD光碟可以在CD唱機中播放,也能用電腦裡的各種播放軟體來重放。一個CD音頻文件是一個*.cda文件,這只是一個索引信息,並不是真正的包含聲音信息,所以不論CD音樂的長短,在電腦上看到的「*.cda文件」都是44位元組長。注意:不能直接的複製CD格式的*.cda文件到硬碟上播放,需要使用象EAC這樣的抓音軌軟體把CD格式的文件轉換成WAV,這個轉換過程如果光碟驅動器質量過關而且EAC的參數設置得當的話,可以說是基本上無損抓音頻。推薦大家使用這種方法。
WAV:無損的音樂
是微軟公司開發的一種聲音文件格式,它符合 PIFFResource Interchange File Format 文件規範,用於保存WINDOWS平臺的音頻信息資源,被WINDOWS平臺及其應用程式所支持。「*.WAV」格式支持MSADPCM、CCITT A LAW等多種壓縮算法,支持多種音頻位數、採樣頻率和聲道,標準格式的WAV文件和CD格式一樣,也是44.1K的採樣頻率,速率88K/秒,16位量化位數,看到了吧,WAV格式的聲音文件質量和CD相差無幾,也是目前PC機上廣為流行的聲音文件格式,幾乎所有的音頻編輯軟體都「認識」WAV格式。
這裡順便提一下由蘋果公司開發的AIFF(Audio Interchange File Format)格式和為UNIX系統開發的AU格式,它們都和和WAV非常相像,在大多數的音頻編輯軟體中也都支持它們這幾種常見的音樂格式。
MP3:流行的風尚
MP3格式誕生於八十年代的德國,所謂的MP3也就是指的是MPEG標準中的音頻部分,也就是MPEG音頻層。根據壓縮質量和編碼處理的不同分為3層,分別對應「*.mp1"/「*.mp2」/「*.mp3」這3種聲音文件。需要提醒大家注意的地方是:MPEG音頻文件的壓縮是一種有損壓縮,MPEG3音頻編碼具有10:1~12:1的高壓縮率,同時基本保持低音頻部分不失真,但是犧牲了聲音文件中12KHz到16KHz高音頻這部分的質量來換取文件的尺寸,相同長度的音樂文件,用*.mp3格式來儲存,一般只有*.wav文件的1/10,而音質要次於CD格式或WAV格式的聲音文件。由於其文件尺寸小,音質好;所以在它問世之初還沒有什麼別的音頻格式可以與之匹敵,因而為*.mp3格式的發展提供了良好的條件。直到現在,這種格式還是風靡一時,作為主流音頻格式的地位難以被撼動。但是樹大招風,MP3音樂的版權問題也一直是找不到辦法解決,因為MP3沒有版權保護技術,說白了也就是誰都可以用。
MP3格式壓縮音樂的採樣頻率有很多種,可以用64Kbps或更低的採樣頻率節省空間,也可以用320Kbps的標準達到極高的音質。我們用裝有Fraunhofer IIS Mpeg Lyaer3的 MP3編碼器(現在效果最好的編碼器)MusicMatch Jukebox 6.0在128Kbps的頻率下編碼一首3分鐘的歌曲,得到2.82MB的MP3文件。採用預設的CBR(固定採樣頻率)技術可以以固定的頻率採樣一首歌曲,而VBR(可變採樣頻率)則可以在音樂「忙」的時候加大採樣的頻率獲取更高的音質,不過產生的MP3文件可能在某些播放器上無法播放。我們把VBR的級別設定成為與前面的CBR文件的音質基本一樣,生成的VBR MP3文件為2.9MB。
MIDI:作曲家的最愛
經常玩音樂的人應該常聽到MIDI(Musical Instrument Digital Interface)這個詞,MIDI允許數字合成器和其他設備交換數據。MID文件格式由MIDI繼承而來。MID文件並不是一段錄製好的聲音,而是記錄聲音的信息,然後在告訴音效卡如何再現音樂的一組指令。這樣一個MIDI文件每存1分鐘的音樂只用大約5~10KB。今天,MID文件主要用於原始樂器作品,流行歌曲的業餘表演,遊戲音軌以及電子賀卡等。*.mid文件重放的效果完全依賴音效卡的檔次。*.mid格式的最大用處是在電腦作曲領域。*.mid文件可以用作曲軟體寫出,也可以通過音效卡的MIDI口把外接音序器演奏的樂曲輸入電腦裡,製成*.mid文件。
WMA:最具實力的敵人
WMA (Windows Media Audio) 格式是來自於微軟的重量級選手,後臺強硬,音質要強於MP3格式,更遠勝於RA格式,它和日本YAMAHA公司開發的VQF格式一樣,是以減少數據流量但保持音質的方法來達到比MP3壓縮率更高的目的,WMA的壓縮率一般都可以達到1:18左右,WMA的另一個優點是內容提供商可以通過DRM(Digital Rights Management)方案如Windows Media Rights Manager 7加入防拷貝保護。這種內置了版權保護技術可以限制播放時間和播放次數甚至於播放的機器等等,這對被盜版攪得焦頭亂額的音樂公司來說可是一個福音,另外WMA還支持音頻流(Stream)技術,適合在網絡上在線播放,作為微軟搶佔網絡音樂的開路先鋒可以說是技術領先、風頭強勁,更方便的是不用象MP3那樣需要安裝額外的播放器,而Windows作業系統和Windows Media Player的無縫捆綁讓你只要安裝了windows作業系統就可以直接播放WMA音樂,新版本的Windows Media Player7.0更是增加了直接把CD光碟轉換為WMA聲音格式的功能,在新出品的作業系統Windows XP中,WMA是默認的編碼格式,大家知道Netscape的遭遇,現在「狼」又來了。WMA這種格式在錄製時可以對音質進行調節。同一格式,音質好的可與CD媲美,壓縮率較高的可用於網絡廣播。雖然現在網絡上還不是很流行,但是在微軟的大規模推廣下已經是得到了越來越多站點的承認和大力支持,在網絡音樂領域中直逼*.mp3,在網絡廣播方面,也正在瓜分Real打下的天下。因此,幾乎所有的音頻格式都感受到了WMA格式的壓力。
RealAudio流動的旋律
RealAudio主要適用於在網絡上的在線音樂欣賞,現在大多數的用戶仍然在使用56Kbps或更低速率的Modem,所以典型的回放並非最好的音質。有的下載站點會提示你根據你的Modem速率選擇最佳的Real文件。現在real的的文件格式主要有這麼幾種:有RA(RealAudio)、RM(RealMedia,RealAudio G2)、RMX(RealAudio Secured),還有更多。這些格式的特點是可以隨網絡帶寬的不同而改變聲音的質量,在保證大多數人聽到流暢聲音的前提下,令帶寬較富裕的聽眾獲得較好的音質。
近來隨著網絡帶寬的普遍改善,Real公司正推出用於網絡廣播的、達到CD音質的格式。如果你的RealPlayer軟體不能處理這種格式,它就會提醒你下載一個免費的升級包。許多音樂網站如http://www.audioapp.cn 提供了歌曲的Real格式的試聽版本。現在最新的版本是RealPlayer 9.0,第39期《電腦報》也對RealPlayer 9.0作了詳細的介紹,這裡不再贅述。
VQF:末日黃花
山葉公司另一種格式是*.vqf,它的核心是減少數據流量但保持音質的方法來達到更高的壓縮比,可以說技術上也是很先進的,但是由於宣傳不力,這種格式難有用武之地。*.vqf可以用山葉的播放器播放。同時山葉也提供從*.wav文件轉換到*.vqf文件的軟體
音頻,視頻的格式及區別
http://www.audioapp.cn/thread-128190-1-1.html
(出處: 音頻應用)
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