我們每天都在刷的各種短視頻(抖音、快手)、長視頻(優酷、愛奇藝、騰訊視頻、Bilibili等等)、直播平臺(斗魚、虎牙),卻根本沒人真正了解過這些音視頻技術,今天就讓博主用一篇文章教會(廢)大家一些基本的音視頻技術“常識”,
什么是視頻?
首先,作為還未入門視頻技術的萌新,最最重要的就是要搞懂一件事,那究竟什么是視頻?
很多同學第一個肯定想到什么“蒼-老-師、武-藤-老-師”之類的經典avi教學視頻,
儂腦子都想啥呢?沒看錯,當然是教學視頻,作為喜歡學習、愛好學習和興趣也是學習的三好同學,還能是啥?難道博主是這么膚淺的人嗎?
扯遠了,咱們還是回歸主題,
視頻的本質
其實視頻就是連續的影像畫面和連續的聲音片段,
視頻格式
只不過大多數時候,視頻都需要存盤到某些介質上,比如以前的磁帶,軟盤,光碟,藍光光碟,U盤,存滿各種老師精彩教學片段的硬碟等等,
視頻本身只是資料,要存盤視頻資料,就需要以一定的格式去存放,還要標上這個視頻名稱、視頻畫面的寬和高(也就是解析度),播放速度(也就是幀率)等等資訊,這個東西就是視頻格式,大家可以理解成是收納箱,把視頻存放起來,只不過這個視頻格式又很多,比如常見的”mp4“、”aiv“,”avi“,”flv“等等格式,
視頻編碼和音頻編碼
雖然上面大家已經知道”mp4“、”aiv“,”avi“,”flv“等等這些格式只是個存盤音視頻資料的容器而已,但是我們還是沒講,這些容器里面究竟存放是什么樣的音視頻資料,
市面上絕大部分視頻格式存放的都是經過壓縮過的音視頻資料,也就是所謂的h263、h264、h265(hevc)、vp8、vp9、av1視頻編碼以及mp3、aac、g711等音頻編碼,
除了部分早期視頻編碼mpeg和部分無損音頻編碼以外,大部分都是有損壓縮,也就是通過縮減資料量來達到減少音視頻體積的目的,
為什么要對視頻資料進行壓縮?
因為一個未經壓縮過的視頻體積過于巨大,
在詳細回答這個問題之前,我們先來了解一下視頻未經壓縮前是什么樣的資料,
影像像素格式和音頻采樣格式
視頻未經壓縮前的原始資料一般是rgb影像像素、yuv分量資料和pcm聲音采樣格式,
盡管影像和顯示設備都是以rgb作為基本色彩來混合生成其他顏色,但是視頻里又不得不提yuv分量資料,這是為什么呢?
這是為了兼容黑白電視,因為黑白電視只需要用到Y分量來控制亮度/灰階就可以播放畫面了,
從彩色電視就已經開始使用rgb像素資料來成像,但是誰讓彩色電視比黑白電視晚出現幾十年呢,所以不得不兼容老的黑白電視的格式,而且yuv比rgb資料占用資料更少,更適合傳輸和存盤,因此yuv也就成為視頻的主流像素格式了,
到這里,大家應該了解了,視頻未經壓縮前的原始資料大概是什么情況了,我們再次回到上面的問題,為什么要對視頻資料進行壓縮?
舉個簡單的例子:
咱們假設有一個視頻,它的解析度是1920x1080,幀率是25fps,那么問題來了,這個視頻一秒鐘需要傳輸多少資料呢?
答案是:51,840,000位元組/秒,約等于50,625kbps/s,約等于50M/s,
別急著往下翻,這只是1秒鐘的資料量而已,咱們平時看一部普通的電影,一般是100分鐘對吧,100分鐘就是6000秒鐘,那么這部普通的未經壓縮的電影視頻應該是多少呢?
300,000M,也就是約等于:29G
一部100分鐘電影未經壓縮就需要接近30G的空間,這顯然太大了,這得要多大的硬碟才能放得下老司機們的”老師們“,
現在可能大家家里普遍都裝了100兆位元以上寬帶了,但是以前連1兆位元的小水管都沒有,所以搞音視頻的前輩們就想出了一個”餿主意“,壓縮視頻,實在壓縮不了,就算降低畫質也要盡可能的壓縮,
為什么有些視頻就算壓縮也壓縮不了太多?
這是因為影像壓縮的本質,其實就是基于對多個相同或者相似像素點的壓縮,通過把相同或者相似的像素點提取出來作為”公因式“,唯一的像素點就沒辦法了,只能保留原樣,也就是說,如果視頻畫面里的每個像素點都是整個畫面唯一的顏色值,那么整個影像畫面就沒辦法壓縮,
后來又出現了基于像素運動估算的壓縮演算法,就是基于個畫面組進行像素運動估計,因為大部分時候畫面都是靜止的,只有少部分的動態畫面,所以就有人想出來這種方式,對靜態畫面進行壓縮,對于動態畫面少壓縮,盡可能保證動態畫面清晰,但是這樣也有個缺點,那就是動態畫面太多,視頻壓縮也不高就是了,
點播和直播
播放這些存盤起來的視頻就是點播,很多網站(油管、愛、優、騰、B站、抖yin等等)提供這種存盤了大量的電影電視劇,然后提供各種廣告和付費觀看服務,就是我們日常中刷的最多的也是最為常見的視頻點播服務,
而不需要存盤,直接實時轉發,能夠以較低延遲就能看到實時畫面和聲音的就是直播,比如常見的虎 牙、dou魚等等直播平臺,
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