视频文件格式有哪些

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导读

视频的世界五彩斑斓，背后有着复杂多样的文件格式体系。简单来说，这些格式主要用于定义视频数据（编码方式）和相关音频数据如何在文件中组织、存储以及如何被设备和软件播放。理解不同的视频格式对于选择、播放和处理视频内容至关重要。

常见的视频文件格式有哪些：

市面上接触到最多的视频格式主要是容器格式和编码格式的组合。

• 容器格式： 负责盛装“货物”，就像一个包裹需要挑选盒子。它们定义了如何组织视频流、音频流、字幕流以及文件头信息。常见的透明盒子类型有：

  • MP4 (MOV): 如同通用的胶卷盒，兼容性强，广泛用于网络流媒体、手机视频（如“竖屏小视频”）、高清视频存储、各种编辑后期软件。它是MPEG-4 Part 14或15的常用代表。
  • AVI: 较老的盒子类型，虽然兼容性尚可，但通常文件体积较大。它可以包含多种视频和音频格式，但有速率限制，在现代快速处理器和网络环境下不太常用。
  • MKV: 类似一个非常耐放且灵活的书皮，本身不包含视频或音频解码信息，但可以非常自由地将不同、多种编码的视频、音频甚至字幕（文本、图片、图像）流放入一个文件中，结构紧凑，兼容性广，常用于高清影视。
  • MPG/MOVIE (MPEG-1 Video, MPEG-2 Video Extension): 早期的格式，主要用于VCD、SVCD、DVD以及早期网络流。MPG通常指MPEG-1或MPEG-2传输流经过分段组成的文件。.
  • WMV: 微软的经典格式，最初偏向于网络流式传输，文件通常较小，但跨平台支持不如MP4。
  • WebM: 开放源格式，由Google主导，特别优化了网络传输，常用于Google的YouTube等平台。
  • FLV: 主要用于网络流媒体（如直播、在线视频点播），特别适合Flash Player播放，虽然Flash player衰落，但视频直播领域仍有影响力。
  • M2TS: 主要用于蓝光光盘（BD-ROM/BD-RE）中，遵循MPEG-4标准。

• 编码格式： 是指视频和音频内容本身是如何被压缩和解压缩的技术。是内容的“灵魂”。

  • 视频编码：
    • H.264/AVC (Advanced Video Coding): 目前最主流、广泛应用的视频编码。它在压缩率、图像质量、计算复杂度之间取得了很好的平衡，安全选择，被用于几乎所有现代视频设备和平台（MP4，MKV等常见容器内部）。
    • H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding): 承接H.264而来的新一代编码，压缩效率更高（同等质量下文件体积更小约50%），但解码所需计算资源也相应增加。广泛用于超高清4K视频、流媒体和需要高压缩的场景。
    • VP9: Google大力推广的开放视频编码格式，压缩效率与HEVC有竞争力，尤其适合网络传输，是WebM视频编码基础。
    • AV1:下一代开放免版税视频编码，压缩效率非常高，尤其在低比特率下视觉效果好，目前在逐渐增长的应用中可见，但对设备解码能力要求较高。
    • MPEG-4 Part 2: 比较老的编码标准，安全性极高，但效率不如新标准。可能出现在一些旧设备或特定场景中。
    • MJPEG (Moving Picture Experts Group Phase I motion JPEG): 非常简单古老的逐帧压缩技术，类似连续拍多张静态照片。用于需要透明操作或不压缩在视频层面的场景，如网络摄像头部分监控录像，在复杂视频压缩平台中效率低下。
  • 音频编码： 虽然容器包含音频，但音轨本身的编码也很重要。
    • AAC (Advanced Audio Coding): 如今最常见的高质量音频编码，用于MP3文件、MP4容器中的音轨，计算复杂度低，音质较好。
    • MP3: 最经典的有损音频格式，兼容性极佳，虽然音质已被更高效编码超越，但因其普及度和方便性仍然广泛使用。
    • AC3 (Dolby Digital): 音效强大的多声道音频编码，广泛用于电影院、DVD、高清蓝光光盘。由于其文件较大且对硬件解码有一定要求，并且在部分操作系统（如macOS Sierra及之后版本）的默认播放器中无法直接播放，有时需要转码。
    • DTS: Dolby Digital的竞争对手，提供无损或超高压缩但感觉接近无损的音频体验，常用于电影发行和蓝光光盘。
    • WMA: 微软的音频格式，形状各异，有损也有无损版本。
    • Opus: 一种非常高效的开放网络音频视讯格式，由MPEG LA为专利等持有者共同所有推出了Optimized Speech Format...。常用于WebM容器中的网络流媒体。

视频容器格式和编码格式的区别：

将视频文件视为盒子和里面的货物来理解会非常清晰。

• 容器格式（盒子）： 定义了.mp4, .mov, .mkv 等文件扩展名。它确定了视频、音频、字幕等数据如何被打包、组织、寻址在一个文件之内。它本身不处理压缩，只是负责管理。好的容器格式应该兼容性强，能装下各种编码的媒体，同时提供可靠的播放功能（如播放进度、暂停、快进等）。例如：AVI、MKV、MP4（Apple自己对MP4的应用之一用MOV封装）都可以看作是容器格式，它们共同规定了内部数据的读取方式。
• 编码格式（货物）： 是指视频本身（如.mp4, H.264, VP9, AV1）或音频（如混音、AD-B 的 AAC）压缩/解压缩的技术标准。它决定了媒体内容（视频或音频）被压缩的效率、视频播放流畅度、图像质量、文件体积以及对处理它所需要的设备/解码器的要求等。例如：H.264是一种视频编码标准，它定义了如何压缩视频帧（图像），而 AAC是一种音频编码标准，它定义了如何压缩音频。

两者紧密相关但功能不同。一个完整的视频文件，你可以理解为一个容纳了H.264编码视频和AAC编码音频的数据的MP4容器文件。你也可能将同样的H.264视频放在一个AVI容器里（但通常不推荐），或者在MOV容器里加入AAC音轨（Apple生态常见）。

不同视频格式的用途：

视频格式的选择通常取决于多种因素，如发布平台、用途、设备兼容性、文件大小、传输效率等。

• MP4/MOV： 高度通用，是网页、社交媒体、通用播放器、手机设备、编辑工作的主要选择。安全保障。
• MKV: 直接植入字幕很方便（可支持文本、图片、嵌入式字幕），兼容多种编码流，是私下最终输出或分发高质量影视内容的首选（尤其使用HEVC或AV1时）。注意：在部分操作系统默认播放器里兼容性不如MP4。
• AVI： 在许多老设备或尚未更新的编辑软件项目中仍会遇到，文件通常体积较大，能找到许多免费软件转化它。
• MPG/MOVIE： MG 格式主要用于VCD、SVCD和早期DVD的时代，而MOVIE是扩展名，通常应用于兼容MPEG-1或MPEG-2标准但未经标准封装的文件。现在，仅在老设备或特定场景下才会遇到。
• WMV： 在微软生态下（如Windows自带播放器）曾经流行，文件相对小，但跨平台能力较弱。
• WebM： 特别适合网页和内嵌在HTML页面的视频播放（如
• FLV： 在基于flash技术的在线流媒体平台中仍然发挥着重要作用，尤其在直播或早期网络视频点播中非常常见。现在，这种需求逐渐萎缩，但仍有其用武之地。
• VP9/AV1： AAC 由Google主导，需要浏览器支持，通常用于YouTube等平台，也广泛用于谷歌浏览器；和HEVC类似，但对解码器的要求不同，AV1甚至更高，它本身是属于编码格式，而非轻易地转换容器的格式而已。
• 蓝光光盘： 无论蓝光光盘使用的，蓝光光盘主要承载的封装格式是 ‘BDMV’. STREAM 文件夹中的 BDAV 或 MAT会文件（这些都是基于M2TS格式，即以前提到的M2TS扩展名）。其目的是为了满足特定质量和格式标准。

视频格式的发展历史：

视频压缩和支持格式的历史就像是一辆快速前行的技术列车。

• 诞生期: 最初是未经压缩或压缩很低的视频光盘，像VHS的数字版，但由于数据量山大，不现实。MPEG-1 出现了，带来了可负担的视频压缩，产生了VCD。东西方各有一套自己的发展路径，西方是MPEG-2工程，东方面向手机等产品的3GP工程也在逐渐发展年间。
• 普及期: 紧接着，MPPE G-4格式的爆发，推动了DVD、蓝光光盘的高清时代，好莱坞紧随其后。在DVD和高清都PTMP4时代则在设备上逐渐占据主导。
• 移动互联网引擎: 随着智能手机和移动应用在近几年的爆炸式增长，内容创作者生产的设备普及度进一步提高，云端、网络服务充分利用网络提供更好的用户体验，全变成高清无压力、流畅播放才是关键。于是乎诞生了HEVC编码器，它使高清视频不依赖性能过载的CPU也能支持相关的辅增加JPEG传输图像质量。
• 开源/开放模式: 随着伴随两者产品的普及，AV1和WebM等完全是开源开放格式的权重越来越重，影响迅速度在云计算、网络视频、开源工具中得到体现。同时，设备支持方面也取得长足进步，节省存储空间并提高了带宽效率
• **AI在视频编解码中：“AI在视频编解码中的侵淫目前还处于初级阶段”，研究方向是高效压缩、自适应编码、去马赛克甚至未来的合成编码。会显著提升压缩效率，改善视觉效果，甚至骗过人眼，提升产品质量本身，但距离大规模商业化还有一段路要走。

总的来说，视频格式的进化从未停止，从过去的简单到现在的复杂，它总是驱动并响应着那日新月异的多媒体网络应用时代。不断地演进，是为了在有限的存储空间和有限的带宽中，享受更真实、更高清、更顺畅的视觉体验。