什麼是視訊編碼格式?| 視訊格式

視訊編碼格式是針對不同平台和裝置進行最佳化的數位視訊檔案的示意圖。每種視訊格式均由音訊轉碼器、視頻轉碼器和容器構成。

學習目標

閱讀本文後,您將能夠:

  • 瞭解什麼是視訊編碼格式
  • 瞭解失真和無失真壓縮如何影響視訊傳遞
  • 對比常見的視訊編碼格式

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什麼是視訊編碼格式?

視訊編碼格式也稱為視訊檔案格式,是針對不同平台、程式和裝置最佳化數位視訊檔案的方法。視訊編碼格式有許多種類,但每一種都包含兩個主要組成部分,即轉碼器和容器。轉碼器和容器指定了儲存、傳輸和觀看未壓縮視訊輸入的方式。在串流中有一點很重要,編碼格式應與盡可能廣泛的裝置相容,以便所有使用者都可以觀看串流影片。

正確選擇視訊格式取決於三個主要因素:儲存可用性、視訊輸出品質,以及與不同影片播放程式或程式的相容性。

例如,假設 Bob 想要將專業視訊作品集上傳到自己的網站。他需要考慮上傳頻寬限制和視訊本身的整體品質。他可以選擇 WebM,這是受到 Android 裝置、大多數 Web 瀏覽器和 HTML5 視訊串流網站(例如 YouTube)支援的免版稅檔案格式。使用 WebM,他可以壓縮自己的視訊檔案,使其能流暢地播放而不明顯損失視訊品質。

另一方面,Alice 將要將數小時的家庭影片轉換成廣泛使用的數位視訊格式來妥善保管。她打算將大多數視訊檔案儲存在硬碟上。她可以選擇 MPEG-4 Part 14 (MP4),這種格式不僅可以在壓縮後保留視訊品質,而且很可能在未來幾年內保持與大多數程式和裝置的相容。

視訊編碼如何運作?

視訊編碼是將未壓縮的視訊輸入轉換成可由各種裝置儲存和播放的形式的過程。視訊編碼包含兩個主要過程:壓縮和轉碼。

壓縮(或丟棄多餘的資料)可大幅減小視訊檔案的大小,從而使其更易於管理。若無適當的壓縮,大多數檔案會過於巨大,無法輕鬆上傳、快速載入或在使用者裝置上流暢播放。

轉碼是指從一種視訊格式到另一種格式的音訊與視訊整體轉換過程。它可確保視訊檔案與其使用的影片播放程式和/或平台相容。若無轉碼,使用者將根本無法觀看視訊檔案。

隨選資料流視訊經過編碼,以便透過網際網路傳送並在各種使用者裝置上播放。在即時串流期間,視訊資料流被即時分段、壓縮和編碼。

使用者可以使用不同的影片播放程式在不同的裝置上接收編碼後的即時資料流。裝置對分段的影片進行解碼和解壓縮,然後播放影片。

什麼是轉碼器?

轉碼器(編碼器/解碼器)是一種用於壓縮和解壓縮資料的方法,以便於不同的應用程式可以輕鬆傳輸和接收資料。音訊和視訊檔案分別使用不同的轉碼器來壓縮,但它們通常以相同的方式運作。

轉碼器使用失真壓縮或無失真壓縮對檔案進行編碼。失真壓縮可簡化視訊檔案中的資料,並且僅保留基本部分。這就是為什麼使用失真壓縮的視訊可能看起來像素化或「模糊」的原因。譬如,Frank 決定向妹妹傳送他的玫瑰園的視訊:失真壓縮可準確顯示每一朵玫瑰,但可能為花朵選擇單一的粉色陰影,而不是描繪每個花瓣中粉色的細微變化。

無失真壓縮透過精確複製每段資料來保留原始視訊檔案的高品質。Frank 或許更願意向妹妹傳送花園的高畫質視訊,捕捉每一瑰花蕾上每種粉色的陰影,但最終的檔案可能過大,無法透過簡訊或電子郵件傳送。

失真壓縮和無失真壓縮都各有優缺點。失真壓縮提供較小的檔案大小和較低的視訊品質,無失真壓縮則提供檔案較大的高品質檔案複本。

什麼是容器?

容器在單個視訊檔案中組合編碼的音訊資料流(音訊轉碼器)、編碼的視訊資料流(視訊轉碼器)和中繼資料。中繼資料告訴影片播放程式如何協調不同的音訊和視訊轉碼器,還可能提供其他元素,例如字幕或備選音訊資料流。

每種容器支援不同範圍的視訊轉碼器。某些容器只能與一種轉碼器和影片播放程式搭配,極大地限制了播放選項。其他容器則與許多類型的視訊轉碼器和播放程式相容。

通常,視訊檔案副檔名是使用它們所用的容器來命名的,而不是它們所包含的音訊和視訊轉碼器。(例如,MP4 視訊檔案實際上是 MP4 容器。)只有轉碼器和容器都與影片播放程式相容,視訊檔案才能正常播放。

最常見的視訊編碼格式有哪些?

視訊編碼格式多達十幾種,並非都與相同的平台、瀏覽器和裝置相容。以下是五種最常見的視訊格式:

MP4:MPEG-4 Part 14 (MP4) 是由運動圖像專家組開發的視訊檔案格式。它將音訊和視訊分別壓縮,從而使 MP4 檔案在壓縮後保留較高的視訊品質。大多數瀏覽器和 iOS/Android 裝置都與 MP4 檔案相容。

MOV:QuickTime Movie (MOV) 是 Apple 開發的視訊檔案格式。儘管它可以在 Mac OS 和Windows OS 上執行,但僅與 QuickTime 影片播放程式相容。它可以保留視訊品質,但檔案壓縮程度不能與其他常見視訊格式(例如 MP4)媲美。

AVI:音訊視訊交錯 (AVI) 是 Microsoft 開發的視訊檔案格式。它是年代最久的視訊檔案容器規範之一。AVI 與許多不同的轉碼器搭配使用,這可能會影響不同作業系統和瀏覽器對它的支援程度。它優先考慮視訊品質而不是壓縮程度,這意味著視訊檔案更大,但總體品質更好。

FLV:Flash 視訊格式 (FLV) 是 Adobe Flash 開發的視訊檔案格式。FLV 的明顯優勢在於它能在不嚴重降低視訊品質的前提下壓縮視訊檔案。但與其他檔案格式相比,它在裝置和作業系統相容性方面要差得多:儘管大多數瀏覽器和 Android 裝置都支援它,但它不能用於在 iPhone 或 iPad 等 iOS 裝置上播放任何視訊檔案。瀏覽器已放棄對 Adobe Flash 的支援,因為它被認為是不安全的,並且 Adobe 自 2020 年 12 月 31 日起不再支援 Flash。

WebM:WebM 是 Google 開發的一種視訊檔案格式。它是開放標準 Matroska 視訊容器 (MKV) 格式的子集,此格式可以高度適應大多數視訊和音訊轉碼器,而且與廣泛的平台和裝置相容。WebM 是 MP4 的 Web 友好型開放原始碼替代品,可在壓縮後保持高視訊品質。HTML5 支援 MP4 和 WebM。

Cloudflare 對不同視訊格式的支援情況如何?

Cloudflare Stream 支持許多視訊編碼格式,如 MP4、MKV、MOV、AVI、FLV、MPEG-2 TS、MPEG-2 PS、MXF、LXF、GXF、3GP、WebM、MPG 和 QuickTime 等。Cloudflare Stream 由覆蓋全球 310 座城市的資料中心網路提供支援,不僅提供速度快、品質高的視訊播放,更結合了視訊儲存、編碼和可自訂的影片播放程式。