2024年3月9日发(作者：)

数字视频格式简介

MPEG格式

MPEG是Motion Picture Experts Group的缩写，它包括了MPEG-1、MPEG-2

和MPEG-3。后又增加了MPEG4、MPEG7，不同版本表示了不同用途和质量，对多媒体

通信的发展起到了革命性的推动作用。

MPEG-1（标准代号ISO/IEC11172）制定于1991年底，处理的是标准图像交换

格式（standard interchange format，SIF）或者称为源输入格式（Source Input Format，

SIF）的电视，是针对1.5Mbps以下数据传输率的数字存储媒质运动图像及其伴音编码的

国际标准，这个标准主要是针对当时具有这种数据传输率的CD-ROM和网络开发的，用

于在CD-ROM上存储数字影视和在网络上传输识字影视。MPEG-1编码时首先把PAL或

NTSC数字电视转换成公用中分辨率格式（CIF）的数字电视，这种格式的图像质量相当于

家用录象系统（VHS），其分辨率与家用录象系统分辨率相同，只有广播电视空间分辨率的

四分之一，即PAL制为352*288（25帧/S），NTSC制为352*240（30帧/S），图像子采

样格式为4∶2∶0，此时视像数据传输率减少到30Mbps（PAL和NTSC），然后再将视像

数据传输率压缩至1.15Mbps,其视像压缩率为26∶1。MPEG-1的声音部分称为MPEG-1

Audio（标准代号ISO/IEC 11172-3），其压缩的主要依据是人的耳朵的听觉特性,使用"心

理学模型"来取消更多的冗余数据,支持两个声道,采样精度为16位,提供了32KHz、

44.1KHz、48KHz三种采样频率，经MPEG编码器编码后相应的数据传输率从32Kbps

到348Kbps。MPEG1现已成为常规视频标准的一个子集，该子集称为CPB流。MPEG-1

相信是大家接触得最多的了，因为它被广泛的应用在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MPEG-1格式压缩的，（注意VCD2.0并不、是

说明VCD是用MPEG-2压缩的）使用MPEG-1的压缩算法，可以把一部120分钟长的电

影（未压缩视频文件）压缩到1.2GB左右大小。

MPEG-2（标准代号IOS/IEC13818）标准是从1990年开始研究，1994年发布国

际标准草案（DIS），该标准可以说是MPEG1的扩充，因为两者的基本编码算法相同，只

是扩充了一些功能，如：增加了隔行扫描电视的编码，提供了位速率的可变性能

（scalability）。它追求的是CCIR601（国际无线电咨询委员会制订的彩色电视图像数字化

标准）建议的图象质量DVB、HDTV和DVD等制定的4Mbps～9Mbps、最高15Mbps

的运动图象及其伴音的编码标准。该标准最初的目的是在与MPEG-1兼容的基础上，实现

低码率和多声道扩展。该标准的图像播放质量相当与PAL或NTSC广播电视的质量，即

576*720（50帧/S），MPEG2起初采用4:2:0子采样格式，由于人们认为图像质量还不够

好，因此在1996年的标准中增加了4:2:2子采样格式的图像(分辨率不变,色彩更细

腻)。 MPEG-2定义了两种声音数据压缩格式，一种成为MPEG-2 Audio，或成为

MPEG-2多通道声音，因为它与MPEG-1 Audio是兼容的，所以又称为MPEG-2 BC

（Backward Compatible）；另一种称为MPEG-2 AAC（Advanced Audio Coding），因

为它与MPEG-1声音格式不兼容，因此通常称为非后向兼容MPEG-2 NBC

（Non-Backward-Compatible）标准。MPEG-2 Audio（ISO/IEC 13818-3）和MPEG-1

Audio标准都使用系统种类的编码、译码器，MPEG-2 Audio相对于MPEG-1 Audio作

了如下扩充：一是增加了16KHz、22.05KHz采样频率;二是扩展了编码器的输出书率范围,

由32-384Kbps扩展到了8-640Kbps;三是增加了声道数,支持5.1声道和7.1声道的环绕

声;四是换支持Liner PCM和Dolby AC-3(Audio Code Number)编码。MPEG-2 AAC是

1994开始致力于定义一个可以获得更高质量声音的标准，完成于1997年，该标准不与

MPEG1的声音标准兼容，定名为MPEG2 AAC(标准名为ISO/IEC13818-7),主要使用听觉

系统的掩蔽特性来减少声音的数据量，并通过把量化噪声分散到各个子代中，用全局信号

把噪声掩蔽掉，AAC标准可支持48个住声道、16个低频音效（LFE）加强提到、16个配

音声道和16个数据流。经BBC（U.K.）和NHK（Japan）使用、测试表明已达到最优化

ITU-R601推荐的分辨率。AAC对于低位速率的多声道编码能提供相当高的声音质量。由

于它不向后兼容，故具有更高的压缩效果。据测试它以320Kbps传送的音频信号比

MPEG-2 Audio以640Kbps传送的音质还略好些。AAC标准的发展标志着标准化工作向

着模块化方向演变的趋势。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（未压缩视频文件）可以到压缩到4到

8GB的大小（当然，其图象质量等性能方面的指标远胜过MPEG-1）。

MPEG-3是ISO/IEC最初为HDTV开发的编码和压缩标准。但由于MPEG2的高

速发展，MPEG3的功能已被淘汰，其原来的工作由MPEG-2小组承担。

MPEG-4于1998年11月公布，原预计1999年1月投入,是为视听(audio-visual)

数据的编码和交互播放的开发提供的算法和编码,是一个数据率很低的多媒体通信标准,旨

在异构网络环境下能够高度可靠地工作,并具有很强的交互能力。它不仅是针对一定位速率

下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG4试图达到两个目

标：一是低比特率下的多媒体通信；二是多工业的多媒体通信的综合。据此目标，MPEG4

引入AV对象（Audio/VisaulObjects），用来表达视听对象（AVO），使得更多的交互操

作成为可能。MPEG-4是一种新的压缩算法，使用这种算法的ASF格式可以把一部120

分钟长的电影（未视频文件）压缩到300M左右的视频流，可供在网上观看。其它的DIVX

格式也可以压缩到600M左右，但其图象质量比ASF要好很多。

MPEG-7的工作启动于1996年，名称为多媒体内容描述接口（Multimedia

Content Description Interface），旨在制定一套描述符标准，用来描述各种类型的多媒体

信息及它们之间的关系，以便能更快更有效地检索信息，这些媒体材料可包括静态图像、

图形、3D模型、声音、视像以及在多媒体演示中它们之间的组合关系。该项工作预计于

2001年初最终完成并公布，MPEG-7将对各种不同类型的多媒体信息作出标准化的描述，

并将该描述与所描述的内容相联系，这是实现快速有效搜索所必须的。该标准不包括对描

述特征的自动提取，它也没有规定利用描述进行搜索的工具或任何程序。MPEG-7可独立

于其它MPEG标准使用，但MPEG-4中所定义的对音、视频对象的描述适用于MPEG-7，

这种描述是分类的基础。另外我们可以利用MPEG-7的描述来增强其它MPEG标准的功

能。MPEG-7的应用范围很广泛，既可应用于存储（在线或离线），也可用于流式应用（如

广播、将模型加入Internet等）。它可以在实时或非实时环境下应用。如：数字图书馆（图

象目录，音乐字典等）；多媒体目录服务（如黄页）；广播媒体选择（无线电信道，TV信道

等）；多媒体编辑（个人电子新闻业务，媒体写作）等。另外，MPEG-7在教育、新闻、导

游信息、娱乐、研究业务、地理信息系统、医学、购物、建筑等各方面均有较深的应用潜

力。

与同样是音频压缩标准的杜比公司的AC系列标准相比，MPEG标准系列由于存在

专利权的问题，所以更适合于我国国情。MPEG-1使得VCD取代了传统的录象带，而

MPEG-2将使数字电视最终完全取代现有的模拟电视，而高画质和音质的DVD也将取代

现有的VCD。随着MPEG-4和MPEG-7新标准的不断推出，数据压缩和传输的技术必将

趋向更加规范化。

DIVX

DIVX 视频编码技术可以说是一种对 DVD 造成威胁的新生视频压缩格式（有人说它

是 DVD 杀手），它由 Microsoft mpeg-4v3 修改而来，使用 MPEG-4 压缩算法。同时

它也可以说是为了打破 ASF 的种种协定而发展出来的。而使用这种据说是美国禁止出口

的编码技术----MPEG-4 压缩一部 DVD 只需要 2 张 CD-ROM！这样就意味着，你不

需要买 DVD ROM 也可以得到和它差不多的视频质量了，而这一切只需要你有

CD-ROM 哦！况且播放这种编码，对机器的要求也不高，CPU 只要是300MHZ 以上（不

管你的计算机是什么CPU）在配上 64 兆的内存和一个 8兆 显存的显卡就可以流畅的播

放了。这绝对是一个了不起的技术，前途不可限量！

AVI格式

AVI 是 Audio Video Interleave 的缩写，这个微软由 WIN3.1 时代就发表的旧视

频格式已经为我们服务了好几个年头了。此格式的优点是是兼容好、调用方便、图象质量

好，但缺点也是人所共知的：体积太大！就是因为这点，我们现在才可以看到由 MPEG1 的

诞生到现在 MPEG4 的出台。本栏目有此格式的详细介绍。

REAL VIDEO格式

REAL VIDEO（RA、RAM）格式由Real Networks公司开发的，一开始就定位在

视频流应用方面的，也可以说是视频流技术的始创者。它可以在用 56K MODEM 拨号上

网的条件实现不间断的视频播放，当然，其图象质量和MPEG2、DIVX等比是不敢恭维的

啦。毕竟要实现在网上传输不间断的视频是需要很大的频宽的！

ASF格式

ASF是 Advanced Streaming format的缩写，由字面（高级流格式）意思就应该

看出这个格式的用处了吧。说穿了ASF就是MICROSOFT为了和现在的Real Networks

的RA、RAM格式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！

由于它使用了MPEG4的压缩算法，所以压缩率和图像的质量都很不错。因为ASF是以一

个可以在网上即时观赏的视频"流"格式存在的，所以它的图象质量比VCD差一点，但比同

是视频"流"格式的RAM格式要好。不过如果你不考虑在网上传播，选最好的质量来压缩

文件的话，其生成的视频文件比VCD（MPEG1）好，但这样的话，就失去了ASF本来的

发展初衷，还不如干脆用NAVI或者DIVX 。微软的"子第"就是有它特有的优势，最明显

的是各类软件对它的支持方面就无人能敌。

n AVI格式

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n AVI为了追求这个目标，改善了原始的ASF

格式的一些不足，让n AVI可以拥有更高的帧率（frame rate）。当然，这是牺牲ASF的

视频流特性作为代价的。概括来说，NAVI就是一种去掉视频流特性的改良型ASF格式！

再简单点就是非网络版本的ASF。

QuickTime

QuickTime（MOV）是 Apple（苹果）公司创立的一种视频格式，在很长的一段时

间里，它都是只在苹果公司的 MAC 机上存在。后来才发展到支持 WINDOWS 平台的，

但平心而论，它无论是在本地播放还是作为视频流格式在网上传播，都是一种优良的视频

编码格式。到目前为止，它共有 4 个版本，其中以 4.0 版本的压缩率最好！