第5章 多媒体数据格式及流媒体技术

第5章 多媒体数据格式及流媒体技术
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）。 nAVI 为了追求压缩率和图像质量， 改善了原始的 ASF 格式的一些不足， 让 nAVI 可以拥 有更高的帧率（frame rate）。 当然， 这是以牺牲 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， 也可以被 视为是非网络版本的ASF。
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在电脑上看到的“*.cda文件”都是44字节长。 注意： 不能直接地复制CD格式的*.cda文件到硬盘上播放， 需要使用像EAC这样的抓音轨软件把CD格式的文件转 换成WAV， 如果光盘驱动器质量过关而且EAC的参数 设置得当的话， 这个转换过程可以做到基本上无损。
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10． TIF文件格式（Tagged Image File Format） TIF文件格式是Microsoft和Aldus公司针对桌面印
刷（DTP）和桌面型扫描仪的应用而开发出来的， 有
时也称为TIFF文件格式。 TIF可支持高达24位全彩色 的图像， 而且移植性高， 很容易在PC和Macintosh机
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1. GIF文件格式（*.GIF） GIF是图形交换格式(Graphics Interchange Format) 的英文缩写， 是由CompuServe公司于20世纪80年代推 出的一种高压缩比的彩色图像文件格式， 它支持的图 像颜色可以多达256色， 采用无损数据压缩方法中压缩
存取单色或256色的图像以供Windows环境下的多媒体
工具使用。
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7. PCX文件格式（PC Paintbrush）
PCX文件格式是Zsoft公司为Paintbrush这套绘图软 件开发出来的。 Paintbrush所提供的图像文件扩展名为 PCC， 其格式即为PCX的文件格式。 8. TGA文件格式（TARGA） TGA文件格式是True Vision公司为其TARGA视频 卡开发出来的， 许多在全彩色的色彩类型下工作的专 业图像处理系统常采用此种格式。 它有 8、 16、 24、 32、 64位几种， 3DS 生成的TGA文件为24位图像。 TGA图像以其逼真的记录方式深受人们的喜爱。 压缩 TGA文件的产生， 使TGA 格式逐渐成为一种标准的 R.G.B型真彩色图像格式。
Specification）
IGS又称IGES， 是由一个工业委员会开发的， 作为 传送CAD的一个广泛标准。
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5.2 声音文件格式
1. CD格式（*.CDA） CD是当今世界上音质最好的音频格式， 标准CD 格式音频的采样频率是44.1 kHz， 16位量化位数。 虽然CD音频是采用有损压缩， 但其音质可以说是近似 无损的， 因此， 它的声音基本上是忠于原声的。 CD 光盘可以在CD唱机中播放， 也能用电脑里的各种播放 软件来重放。 一个CD音频文件是一个*.cda文件， 这 只是一个索引信息， 并不是真正的包含声音信息， 所 以不论CD音乐的长短，
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2. Flic文件格式（*.FLI/*.FLC）
Flic文件是Autodesk公司在其出品的Autodesk Animator/Animator Pro/3D Studio等2D/3D动画制作 软件中采用的彩色动画文件格式。 其中， *.FLI是最初 的基于320×200分辨率的动画文件格式， 而*.FLC则 是*.FLI的进一步扩展， 采用了更高效的数据压缩技术， 其分辨率也不再局限于320×200。 Flic文件采用游程 编码算法和Delta算法进行无损的数据压缩， 首先压缩 并保存整个动画序列中的第一幅图像， 然后逐帧计算 前后两幅相邻图像的差异或改变部分， 并对这部分数 据进行游程编码压缩。 由于动画序列中前后相邻图像 的差别通常不大， 因此采用行程编码可以得到相当高 的数据压缩率。
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6. BMP文件格式（Windows Bitmap） BMP格式为Windows下的标准位图格式， 最大色
深为24 bit， 可以不压缩存储， 也可以用游程长度无
损压缩方案存储。 Windows的应用程序“调色板”就 是以这种格式存取图像文件的。 我们可以用这种格式
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5. WMV文件格式（*.WMV） WMV(Windows Media Video)是Microsoft公司出品 的视频格式文件， 公司希望用其取代QuickTime之类 的技术标准以及WAV、 AVI之类的文件扩展名。 WMV的主要优点包括： 本地或网络回放、 可扩充的 媒体类型、 部件下载、 可伸缩的媒体类型、 流的优先 级化、 多语言支持、 环境独立性、 丰富的流间关系以 及扩展性等。
JPG格式属于 R.G.B型真彩色图像格式， 可以人为地控制
图像压缩程度， 在保持质量不变的情况下， 有很高的压 缩率。 一般压缩图像为原来图像体积的1/5， 从而节省磁
盘空间。
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12. DXF文件格式（Drawing Interchange Format）
DXF是由Autodesk公司所开发的， 作为Auto CAD中 的ASCII绘图交换文件格式， 这一格式现在也为许多计 算机辅助设计人员所使用。 13. IGS文件格式（Initial Graphics exchange
MPEG的平均压缩比为50∶1， 最高可达 200∶1， 压 缩效率非常高， 同时图像和音响的质量也非常好， 并
且在微机上有统一的标准格式， 兼容性相当好。
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DIVX 视频编码技术由 Microsoft பைடு நூலகம்PEG4v3 修改
而来， 使用 MPEG-4 压缩算法， 可以说它是为了打破 ASF的种种协定而发展出来的。 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（视频文件）压缩到 300 MB左右的视频 流， 供网上观看。 其他的 DIVX 格式也可以压缩到 600 MB左右， 但其图像质量比 ASF 要好很多。 DIVX 视频播放对机器的要求也不高， CPU 只要是 300 MHz 以上、 配上 64 MB的内存和一个 8 MB显存的显卡 就可以流畅地播放了， 这个要求是目前出厂的任何一 款计算机都能达到的。
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4. MPEG文件格式(*.MPEG/*.MPG/*.DAT) 有关MPEG的视频、 音频的相关知识我们在前两
章中只作较为详细介绍， 为了使本章节具有系统性，
这里只作简单介绍。 MPEG文件格式是运动图像压缩 算法的国际标准， 它采用有损压缩方法减少运动图像
中的冗余信息， 同时保证30帧/s的图像动态刷新率，
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9. EPS文件格式（Encapsulated PostScript）
Post Script打印机的特性在于， 使用者并非直接传 送数据到打印机， 而是以Postscript语言（一个强大的 程序语言， 其编辑器在打印机中）编写一个程序， 描 述希望打印的东西。 所以EPS文件中的内容不是图形 或图像数据本身， 而只是一段程序， 描述希望打印的 图形或图像。 有很多知名的排版系统如北大方正支持 EPS格式。
效率较高的LZW(Lempel Ziv ＆ Welch)算法， 主要用
于图像文件的网络传输。 考虑到网络传输中的实际情 况， GIF图像格式除了一般的逐行显示方式之外， 还
增加了渐显方式， 也就是说， 在图像传输过程中，
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大致轮廓， 然后随着传输过程的继续而逐渐看清 图像的细节部分， 从而适应用户的观赏心理， 这种方 式以后也被其他图像格式所采用， 如JPEG/JPG等。 最 初， GIF只是用来存储单幅静止图像， 称GIF87a， 后 来， 又进一步发展成为GIF89a， 可以同时存储若干幅 静止图像并进而形成连续的动画。 目前Internet上大量 采用的彩色动画文件多为这种格式的GIF文件。
已被几乎所有的计算机平台共同支持。 MPEG标准包 括MPEG视频、 MPEG音频和MPEG系统(视频、 音频
同步)三个部分， 而Video CD (VCD)、 Super VCD
(SVCD)、 DVD (Digital Versatile Disk)则是全面采用 MPEG技术所产生出来的新型消费类电子产品。
不具有兼容性， 用不同压缩算法生成的AVI文件， 必 须使用相应的解压缩算法才能播放出来。 AVI可在 160×120的视窗中以15帧/s回放视频， 并可带有8位的 声音， 也可以在VGA或超级VGA监视器上回放。 AVI 很重要的一个特点是可伸缩性， 使用AVI算法时的性 能依赖于与它一起使用的基础硬件。
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MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的， 其基 本方法是： 在单位时间内采集并保存第一帧信息， 然 后只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分， 从而达 到压缩的目的。 它主要采用两个基本压缩技术： 运动 补偿技术(预测编码和插补码)实现时间上的压缩， 变
换域(离散余弦变换DCT)压缩技术实现空间上的压缩。
Microsoft Video for Windows (简称VFW)环境， 现在已
被Windows、 OS/2等多数操作系统直接支持。 AVI格 式允许视频和音频交错在一起同步播放， 支持256色和
游程长度编码， 但AVI文件并未限定压缩标准， 因此，
AVI文件格式只是作为控制界面上的标准，
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5.1 图像文件格式 5.2 声音文件格式 5.3 流媒体技术 练习与思考题
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5.1 图像文件格式
在图像数据文件中， 通常包含图像尺寸（宽度和 高度）、 颜色信息（彩色模型、 深度和调色板等）、 组织结构（色彩平面或图像平面）、 压缩编码方式、 位和字节顺序（低位在前或高位在前）等信息。 常见 的图像文件格式有以下13种。
器之间交互使用。 TIF格式分黑白和彩色两种， 记录
方式原始， 占用空间大， 但是图像质量好。
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11． JPEG文件格式（JPEG File Interchange Format） JPEG是一个名为Joint Photographic Experts Group的 组织针对图像文件空间的压缩问题开发出来的， JPG文件 格式可以提高压缩率。 当磁盘空间有限或图像很大时， 可以考虑采用JPG格式（它的最大压缩率可达100∶1）。
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2. Wave文件格式（*.WAV） WAV是微软公司开发的一种声音文件格式， 它符 合 PIFF Resource Interchange File Format 文件规范， 用 于保存Windows平台的音频信息资源， 被Windows平 台及其应用程序所支持。 “*.WAV”格式支持
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3. AVI及n AVI文件格式（*.AVI） AVI是音频视频交错(Audio Video Interleaved)的英
文缩写， 是一种桌面系统上的低成本、 低分辨率的视
频格式。 AVI是Microsoft公司开发的一种符合RIFF文 件规范的数字音频与视频文件格式， 原先用于
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GIF和Flic文件通常用来表示由计算机生成的动画
序列， 其图像相对比较简单， 因此可以得到比较高的 无损压缩率， 文件尺寸也不大。 然而， 对于来自外部 世界的真实而复杂的影像信息而言， 无损压缩便显得 无能为力， 而且， 即使采用了高效的有损压缩算法， 影像文件的尺寸也仍然相当庞大。