Основные форматы видео файлов и их характеристики

Формат видео файла определяет структуру видео файла, - то, как хранится файл на носителе информации (CD, DVD, жестком диске или канале связи). Обычно разные форматы имеют различные расширения файла (*.avi, *.mpg, *.mov и др.).
Компьютерное цифровое видео представляет собой последовательность цифровых изображений и связанный с ними звук. Элементы видео хранятся в цифровом формате.
Существует множество способов захвата, хранения и воспроизведения видео на компьютере.

С появлением компьютерного цифрового видео стихийно стали возникать самые разнообразные форматы представления видеоданных, что поначалу привело к некоторой путанице и вызвало проблемы совместимости.

Однако, благодаря усилиям Международной организации по стандартизации (ISO -International Standards Organisation) выработаны единые стандарты на форматы видеоданных, которые мы и рассмотрим.
AVI (Audio/Video Interleaved) - стандарт видео файла, разработанный Microsoft, в котором аудио и видео данные чередуются между собой и при воспроизведении участок звуковой дорожки синхронизируется с видеофрагментом. Широкое распространение формат AVI получил после выхода Video for Windows для Windows 3.1 в ноябре 1992 года. AVI является специальным случаем формата RIFF. Аудио и видео последовательности в AVI файле не содержат временных меток и не создают индексы. Данные упорядочиваются во времени последовательно, согласно их порядку в AVI файле. Приложение (видеоплеер) должно отображать кадры видеопоследовательности и аудиопоток согласно частоте кадров и частоте дискретизации соответственно, указанных в заголовке файла.
AVI часто ошибочно принимают за "формат" видео файла. На самом деле, представляет собой контейнер, в котором может быть что угодно, начиная от MPEG1 и заканчивая MPEG4. AVI - это формат видео контейнера, в котором определена структура размещения аудио и видео потоков.
Сам AVI не определяет, чем именно должны быть закодированы видеоданные (точно так же как потоковом формате ASF), что позволяет сохранять аудио и видео данные различными способами. Обычно AVI контейнер используют такие кодеки как М-JPEG, Indeo, DivX и др. Тип кодека, использованного для кодирования видеоданных, указывается посредством FourCC кода находящегося в заголовке AVI файла.
ASF (Advanced Streaming Format) - формат Windows Media, потоковый формат от Майкрософта. Как правило, качество видеоматериала, содержащееся в нем, ужасное. Но это проблема не формата, а того, кто записывал. Перекодируется в AVI с помощью GraphEdit или Virtual Dub 1.3c. Основан на MPEG-4, оптимизирован для передачи видео с низким и средним битрейтом в интернет.

MPEG - это аббревиатура от Moving Picture Experts Group - Экспертная Группа по Подвижным Изображениям, занимающаяся разработкой форматов MPEG. Эта группа определяет стандарты в цифровом видео, среди которых MPEG-1 - стандарт, используемый в Видео компакт-дисках, MPEG-2 стандарт, используемый на DVD и SVCD, DVB (цифровое телевидение), MPEG-4 стандарт, используемый в потоковом видео и лежащий в основе таких технологий как DivX, XviD и 3ivx. Как формат, по сравнению с M-JPEG, этот стандарт обеспечивает сокращение общего объёма данных на 75-80% без потери визуального качества. Эта экспертная группа работает под совместным руководством двух организаций - ISO (Организация по международным стандартам) и IEC (Международная электротехническая комиссия). Официальное название группы - ISO/IEC JTC1 SC29 WG11. Ее задача - разработка единых норм кодирования аудио- и видеосигналов. Стандарты MPEG используются в технологиях CD-i и CD-Video, являются частью стандарта DVD, активно применяются в цифровом радиовещании, в кабельном и спутниковом ТВ, Интернет-радио, мультимедийных компьютерных продуктах, в коммуникациях по каналам ISDN и многих других электронных информационных системах.

WMV (Windows Media Video) - цифровой видео формат, созданный и контролируемый компанией Microsoft©. WMV - видео файл, записанный в формате Windows Media. WMV - это универсальное название комплексного технологического решения, начавшегося с версии 7 (WMV7), в котором Microsoft использовала собственный формат кодирования MPEG-4 видео (и как это не удивительно не совместимого с другими MPEG-4 технологиями). Один из конкурентов форматов RealMedia, QuickTime (кодек Sorenson), XviD и DivX (первоначально основанный на взломанном WMV кодеке). Аудио данные кодируются в формат WMA.
VCD- VideoCD. Формат записи видеоданных на CD. Существует в трех версиях - 1.0 (практически не встречается), 1.1 и 2.0. Позволяет записать на диск до 80 минут видео. Качество сопоставимо с VHS. Видео файлы на VCD используют MPEG1 с битрейтом до 1150Кб\с. Аудио может быть стерео или моно. В случае моно звука допускаются две звуковые дорожки - по одной на каждый канал. Разрешение VCD - 352x288 (PAL), 352x240 (NTSC). Возможна также запись караоке-трека.
DAT - файл, скопированный с VCD\SVCD диска. Содержит в себе MPEG1\2 видеопоток. Смотреть его можно и так, но желательно убрать лишнюю информацию с помощью VCDGear.
MOV - формат Apple Quicktime. Может содержать любой кодек, CBR или VBR. Обычно у них расширение.QT или.MOV. Формат файлов с расширением MOV был разработан компанией Apple для компьютеров Macintosh и позже перенесен на платформу PC. С 1993 по 1995 г. этот формат был доминирующим. Последняя его версия за номером 4.1 позволяет передавать данные в потоковом режиме. Это значит, что нет необходимости полностью загружать файл, чтобы начать просмотр видеоролика. Однако с появлением спецификаций MPEG данный формат постепенно теряет популярность. Основная его проблема заключается в том, что стандарт QuickTime - закрытый. Способы, с помощью которых кодируется видео, Apple держит в секрете. Следовательно, сторонние программисты не могут написать программ, сжимающих видео в этот формат.
VID - переименованный AVI. Также содержит измененный заголовок файла с FourCC = COL1. После замены на FourCC на DIV3, играется с помощью кодека DivX 4.
DVD- Digital Versatile Disc Иногда расшифровывается как Digital Video Disc. Диск такого же физического размера, как и CD, но обладающий намного большим объемом записи. Благодаря этому, на диск можно записать видео с меньшим коэфиициентом сжатия и, соотвественно, большим битрейтом. Видео файлы на DVD используют MPEG2 с битрейтом до 3000-8000Кб\с. Аудио может быть многоканальное (АС3, например). Разрешение DVD - 720x480 (NTSC), 720x576 (PAL). Для воспроизведения на компьютере надо иметь DVD-дисковод и программу воспроизведения DVD-дисков (например, PowerDVD).
SWF - ShockWare Flash. Файлы SWF создаются с помощью программного продукта Macromedia Flash. SWF называют также форматом Flash Player. Формат предназначен для хранения векторной графики и анимационных клипов, которые могут содержать звук. Для его просмотра используется проигрыватель Flash Player, а также современные Web-браузеры. Редактировать SWF-файлы нельзя.
FLV (Flash Video) - формат файлов, используемый для передачи видео через Интернет. Используется такими сервисами, как YouTube, Google Video, RuTube, Tube.BY, Муви, Obivu и другими. Хотя описание формата контейнера было открыто, кодеки защищены патентами, и остаются собственническими.
Файлы в формате FLV можно просматривать в большинстве операционных систем, поскольку он использует широко распространённый Adobe Flash и плагины к большинству браузеров, а также поддерживается многими программами для воспроизведения видео, например, MPlayer, VLC media player, Media Player Classic) и другими программами, работающими с помощью DirectShow.
JPEG (Joint Photographic Experts Group) - алгоритм сжатия неподвижного изображения. Формат JPEG изначально предусматривает контролируемое, но необратимое ухудшение качества. Основная идея этого алгоритма сжатия заключается в том, что вся "картинка" разбивается на квадраты 8x8 точек, а изображение в каждом квадрате раскладывается на гармоники (преобразование Фурье). Сохраняются только основные гармоники, а значения остальных грубо округляются. Особенностью формата сжатия JPEG является действительно быстрая (полный кадр за 1/50 секунды) и высокая компрессия (в 10 … 100 раз).
Традиционно формат JPEG применяется для компрессии полноцветных изображений и изображений в градациях серого без резких переходов яркости, обеспечивая, пожалуй, наилучшее цифровое сжатие. Переход от монохромного изображения к цветному RGB увеличивает объем картинки всего в полтора раза, а не в три.
Формат JPEG используют web-камеры и web-видеосерверы, - видеонаблюдение в этом случае возможно вести в окне стандартного браузера. Необходимо иметь в виду, что "живая" полноформатная картинка в формате JPEG может передаваться по каналам связи не менее 64К.
При сжатии видео по алгоритму JPEG теряется часть информации, но достигаются большие коэффициенты компрессии.
На сегодняшний день JPEG является лучшим форматом для фотографий и изображений с большим числом цветов. Удобен для использования в Интернете или пересылке по электронной почте.