数字视频格式及其处理方法

（一）视频格式相关概念

视频数字化的过程主要是采样、量化和压缩，这个过程的千差万别就产生了不同的视频格式，数字视频制作过程中离不开对视频格式的处理。不同设备拍摄的视频有不同的格式，视频编辑完成后，根据不同的需要也可以选择不同的格式进行输出。视频格式是一个比较复杂的系统，首先让我们了解以下几个关键概念。

1.封装格式

封装格式就是将已经编码压缩好的视频和音频放到一个文件中，这个文件的后缀就是封装格式，实际上，我们常常用封装格式来代表视频格式。比如，我们比较熟悉的视频封装格式有AVI，这是微软在20世纪90年代初创立的封装标准；还有FLV，这是针对H.263编码的格式；还有MKV，这是一个万能封装器，有良好的兼容性和跨平台性；还有MOV，这是Quicktime的封装格式；另外就是我们非常熟悉的MP4，主要应用于mpeg4和H.264编码的封装。还有RM、RMVB、WMV等格式。封装格式本身是不影响视频画质的，它像一个容器，只负责把内部的视频轨和音频轨集成在一起，只起到一个文件夹或者压缩包的作用。

2.编码方式

编码方式就是视频在压缩或者解压过程中采用的一种算法，它直接关系视频的质量。比如MPEG-1/2/3/4以及我们最常用的H.264，就是一种编码方式。其实，视频封装格式和编码方式就好比酒瓶跟酒的关系、饺子皮和饺子馅儿的关系，真正决定品质的是酒和饺子馅儿。比如，H.264就是一种编码方式，它的数据压缩率比MPEG-4编码还要高1.5～2倍，这种编码方式指定使用的标准封装格式也是mp4。

3.码率

视频码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，一般我们用的单位是kbps，即千位/秒。通俗一点的理解就是取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理的文件就越接近原始文件，但是文件体积与码率是成正比的，同时，高码率的视频在网上观看更容易卡顿，也就是缓冲。所以，码率的高低不是绝对的，几乎所有的编码格式重视的都是如何用最低的码率达到最少的失真。

4.分辨率

分辨率是用于度量图像内数据量多少的一个参数，我们习惯上说的分辨率是指图像的高、宽像素值，严格意义上的分辨率是指单位长度内的有效像素值ppi，即每英寸所拥有的像素数量。图像的高、宽像素值的确和尺寸没有关系，但单位长度内的有效像素值就和尺寸有关了。在图像的高、宽像素值一定的情况下，图像窗口越大，画面越模糊，这是为什么呢？因为图像尺寸越大，有效像素ppi值下降了，也就是图像在放大时有效像素间的距离拉大了，所以画面就变得没有原来清晰了。

我们常见的分辨率有标清的720×576，高、宽比是4∶3，高清的1920×1280，画幅是16∶9，现在，4K、6K、8K分辨率已经成为未来视频质量的趋势，4K分辨率可以达到4096×2160的超精细画面。

分辨率的这些数值代表什么意义，又是如何计算的呢？我们知道，在数字技术领域，通常采用二进制运算，而且用构成图像的像素来描述数字图像的大小。由于构成数字图像的像素数量巨大，通常以K（表示“千”）来表示。210＝1024，因此，1K就是210＝1024，2K就是211＝2048，4K就是212＝4096，依此类推。在数字电影应用中，通常2K图像是由2048×1152个像素构成的，是221万像素的画面；在4K影院里，能看到885万像素的高清晰画面。我们的高清电视的分辨率是1920×1080，像素约为207万。

5.帧速率

人眼在观看多张快速显示的静止图像时会出现拖影，并自动连结为活动影像，这种现象叫作视觉暂留，这也是我们能够看见视频的原因。视频中每一张静止图像被称为一帧，帧速率就是这一系列单图在屏幕上显示的速度，也可以简单地理解为每秒显示多少张图像。那么帧速率该如何选择呢？实际上，当帧速率达到12帧/秒以上的时候，人眼在观看时就已经非常流畅了，帧速率高低对视频的影响取决于我们在播放时使用了多少帧速率。简单来说，如果你想要模拟电影效果，就选帧速率24帧/秒；如果是在国内广电平台播出，则选帧速率25帧/秒，网络视频的帧速率一般为30帧/秒。(www.xing528.com)

6.扫描方式

扫描方式关系到视频显示器成像的原理，这里我们就不去深究了。我们在用单反相机、摄像机拍摄时，或者用非编软件剪辑时，会看到一些关于视频格式的选项，常见的几种选项有高清720P，也就是1280×720的分辨率，且是逐行扫描；全高清1080i和1080P，也就是1920×1080的分辨率，其中“P”是指逐行扫描、“i”是指隔行扫描，一般来说，逐行扫描质量比隔行扫描质量好，因为隔行扫描相当于把一帧画面分为两个扫描场，第一次只扫描奇数行，完成后再从头开始扫描偶数行，就像我们读书时，不是逐行阅览的。

7.视频制式

视频制式来源于电视系统，与各地区的电网频率有关，一般有PAL和NTSC两种制式可选。PAL制式是欧洲等国家的视频标准，他们将25帧/秒作为广电标准帧。我国的广电标准也是PAL制式。NTSC制式是美国、日本等国家的视频标准，黑白电视信号将30帧/秒作为广电标准帧，但是由于彩色电视信号颜色失真等问题，帧速率微调29.97帧/秒，数字电视和数字视频也是沿用这个标准，也就是我们在非线性编辑软件中看到的帧速率标准。实际上，我们在制作视频时，真正需要在意的不是这些标准，而是需要保持视频制作中帧速率的一致性，否则会影像播放的流畅度。

（二）视频格式的转换和生成

视频格式是可以进行转换的，一些专业的格式转换软件可以完成这一工作，一般视频播放软件也具备格式转换功能。比如，有一个视频文件的格式是MOV，这种格式有些非线性编辑软件不能直接读取，可以安装Quicktime播放器，也可以将视频转换成可支持的格式。打开格式工厂，在视频格式里面选择要转换成的MP4格式，这时，为了使视频质量在转换的过程中不会降低，当然也不会升高，我们需要对输出配置进行一些设置，比如分辨率、帧速率、画幅比例等，如图1-4、图1-5所示。

图1-4　格式工厂

图1-5　格式工厂视频格式设置

导入非线性编辑系统的视频，通过查看属性，就可以看到该视频的封装格式；视频编辑完成后，导出时需要对视频格式进行选择。比如，我们选择的H264编码，它的格式是MP4，从图1-6的参数我们看到输出的视频文件的分辨率是1920×1080，帧速率是30fps，逐行扫描，码率是10Mbps，还有音频的参数。

图1-6　非线性编辑软件中视频格式的设置