什么是编解码器（例如 DivX？），它与文件格式（例如 MPG）有何不同？

Question

我很困惑......音频/视频编解码器（显然是“编码器/解码器”的简写，有点像“调制解调器”实际上是“调制器/解调器”）和音频/视频编解码器之间有什么区别？视频格式？
（我什至使用了正确的术语吗？）

即：说某事是“MPEG-4”和说某事使用“DivX”编解码器有什么区别？为什么 Windows Media Player 有时运行.mpg文件，有时不运行？

另外，以下哪些是编解码器，哪些是文件格式，哪些都不是？

• 快播电影
• MPEG (1, 2, 3, 4)
• WMV
• FFmpeg
• AVC
• 视频
• DivX（它与它的回文 Xvid 有何不同？）
• H.264

Answer 1

一些主要定义：

• 一个编解码器（例如，H.264、HEVC、VP9）只负责视频或音频部分，一个或多个编解码器可以合并到一个容器中。
• 容器（例如 MP4、MKV）负责将它们保存在一起，这也是您通常在选择的媒体播放器中打开的内容。
• 特定编码器（例如，x264、libvpx）负责将输入流转换为符合编解码器的比特流。一个特定的编解码器通常有多个编码器。

如您所见，我们必须在这里解释一些事情。

什么是编解码器？

甲编解码器是用于短编码器/解码器，它基本上只是意味着：由编码器产生的数据总是可以通过适当的解码器进行解码。这恰好对视频、音频有效，但您也可以考虑加密（编码器需要适当的解码器来显示加密消息）。

如今，当指定视频编解码器时，参与其中的机构通常只指定标准的语法。例如，他们会说：“比特流格式必须是这样的”、“0x810429AAB这里的将被翻译成那个”等。他们通常提供参考编码器和解码器，但是然后如何编写编码器以匹配这样的格式完全取决于制造商。

这就是为什么您会为相同的编解码器找到如此多的编码器，其中一些甚至是商用的。

案例示例 – H.264

在我们混淆术语之前，让我们举一个例子。考虑H.264的情况。该标准的名称是 H.264 – 这不是实际编码器的名称。Mainconcept是一个非常好的商业编码器，而x264是一个免费的开源编码器。当然，两者都声称提供良好的质量。

您可以优化编码这一事实本身就是一场竞争。两种编码器都将提供一个标准化的比特流，它始终可以由符合 H.264 的解码器进行解码。

总结一下

所以，总而言之，让我们说编码器将：

• 拍摄视频帧
• 产生一个有效的比特流

然后比特流被多路复用到一个容器中。

解码器将：

• 取那个有效的比特流
• 从中重建视频帧

它们都符合编解码器标准。就这样！

当前编解码器

如今，您可能只会找到使用我将在下面提到的编解码器编码的视频。有趣的是，几乎所有这些都是由电影专家组(MPEG) 创建的。但是还有一些其他的免版税的编解码器，例如由 Google 或开放媒体联盟创建的编解码器，它们是 MPEG 标准的竞争对手。

请注意，“MPEG”可以指编解码器和容器，如下所示。这增加了混乱，但只知道“MPEG”本身并不意味着什么，例如“我有一个 MPEG 格式的文件”是非常模糊的”。

MPEG-2

MPEG-2 已经很老了。它的第一个公开版本是从 1996 年开始的。MPEG-2 视频主要用于 DVD 和电视广播，例如 DVB-T 或卫星，以及兼容性很重要的传统应用程序。MPEG-2 视频大多位于.MPG容器中。

MPEG-4 第 2 部分

这可能是 2000 年代中期主要用于为网络编码视频的一种，但在此期间已被取代。它以实用的文件大小提供良好的质量，这意味着您可以将一整部 90 分钟长的电影刻录到 600 MB 的 CD 上（而使用 MPEG-2，您需要一张 DVD，请在此处查看我的答案）。它不再适用于 HD 或 4K 内容。

一些输出 MPEG-4 Part 2 视频的编码器是DivX、其开源的 ripoff XviD和Nero Digital。

MPEG-4 Part 2 视频大多出现在AVI容器中，但MP4也经常出现。

MPEG-4 第 10 部分 / AVC / H.264

这也称为MPEG-4 高级视频编码 (AVC)或H.264；它是当今最常用的编解码器。它以较小的文件大小提供良好的质量，因此非常适合用于 Internet 或移动设备的各种视频。从手机到摄像机，您几乎可以在所有现代应用程序中找到 H.264。在蓝光光盘上，视频现在以 H.264 编码。

它的一些编码器是：x264、NVENC（来自 NVIDIA）、Mainconcept。视频大多采用MP4、MKV或MOV容器。

HEVC / H.265

也称为 MPEG-H Part 2，这是 MPEG-4 Part 10 / AVC / H.264 的继任者。与 H.264 相比，它的目标是更高的分辨率（高达8K），并且可以提供高达 50% 的编码性能（在质量与比特率方面）（例如，参见本文）。

该标准于 2013 年发布，慢慢地，编解码器开始越来越多地使用，例如用于 IPTV 或在线视频传输。Apple 还使用 HEVC在 iOS 上存储视频和图像（使用HEIF）。然而，与 HEVC 相关的多个专利池这一事实使许多公司（几乎所有公司（除了苹果公司））转向免版税的替代方案。并非所有浏览器都原生支持HEVC ，因此无法用于网络流媒体。

最著名的编码器是x265。还有NVENC。视频通常放在MP4容器中。

VP9 和 AV1

VP9（VP8的继任者）是主要由Google开发的编解码器。它是开放的、免版税的，并在许多浏览器中实现。它的质量几乎和 HEVC 一样好，有时甚至更好（参见Netflix 的这篇论文）。VP9 是您在支持它的浏览器上观看 YouTube 时所获得的。

VP9 可以使用libvpx编码器进行编码，它通常出现在WebM或MKV容器中。

一些公司联合起来形成了 HEVC 更强大的竞争对手——但作为一种免版税的替代方案。AV1将是 VP9 的继任者，它基于应该成为 VP10 的内容。它得到了开放媒体联盟（由亚马逊、思科、谷歌、英特尔、微软、Mozilla 和 Netflix 创立）的支持。在此处阅读更多相关信息。

所述libaom编码器可以被用来生成位流AV1，但它仍然是实验性的。

什么是格式（容器）？

到目前为止，我们只解释了原始“比特流”，它基本上只是真正的原始视频数据。您实际上可以继续使用这种原始比特流观看视频。但在大多数情况下，这还不够或不切实际。

因此，您需要将视频包装在容器中。有几个原因：

• 也许你想要一些音频和视频
• 也许您想跳到视频中的某个部分（例如，“转到 1:32:20.12”）
• 音频和视频都应该完全同步
• 视频可能需要通过可靠的网络传输并在之前拆分为数据包
• 视频甚至可能通过有损网络（如 3G）发送并在此之前拆分为数据包

由于所有这些原因，发明了容器格式，一些简单，一些更高级。他们所做的就是将视频比特流“包装”到另一个比特流中。

容器将根据其演示时间戳(PTS)同步视频和音频帧，以确保它们完全同时显示。如有必要，它还将负责为流媒体服务器添加信息，以便流媒体服务器知道何时发送文件的哪个部分。

让我们来看看一些流行的容器。

流行容器

您会发现大部分视频都包装在以下容器中。还有其他不太受欢迎的，但正如我所说，主要是那些：

影音

音视频交错——这是最基本的容器，它只是用来交错音频和视频。它写于 1992 年，今天仍在使用，但被认为是遗留的，所以不要再使用它了。

MP4

也称为MPEG-4 Part 14，基于 QuickTime 文件格式。这是 H.264 视频的首选格式，但它也包含 HEVC、MPEG-4 Part 2 和 MPEG-2。

这个容器也可能只包装音频，这就是为什么你会发现这么多 .mp4 文件不是视频而是AAC 编码的音频，也在 .m4a 文件中（只是一个不同的扩展名）。扩展名 .m4v 通常用于视频比特流。

MKV和WebM

Matroska Video (MKV) 是一种开源且免费的文件格式，现在很常见，因为它基本上支持任何编解码器，从 H.264 到 VP9，当然还有许多音频编解码器。

WebM 基于 MKV，主要用于 VP9 视频和 Opus 音频——当使用这些编解码器时，它是网络流视频的首选容器。

奥格

Ogg 容器是 Theora 视频编解码器（和 Vorbis 音频编解码器）的首选容器，也是由 Xiph.Org 基金会创建的。它也是免费和开源的（就像编解码器一样）。

FLV

Flash 视频格式由 Adob​​e 创建，用于其流媒体应用程序。它不再使用那么多了，因为流媒体的完成方式在过去几年中发生了重大变化。

流行的编解码器和格式

另外，以下哪些是编解码器，哪些是文件格式，哪些都不是？

• Quicktime MOV : .mov是QuickTime File Format的文件扩展名，它是Apple 创建的容器。这个容器后来被改编成 MP4。它可以承载各种编解码器。Quicktime实际上是一个完整的媒体框架，就我而言，它并没有真正指定任何编解码器本身。
• MPEG (1, 2, 3, 4)：由电影专家组定义的标准。有关详细信息，请参阅我上面的帖子。
• WMV：Windows 媒体视频。它实际上是一个封装在高级系统格式容器中的编解码器，它再次使用.wmv扩展名。很奇怪，但事情就是这样。
• FFmpeg：这既不是编解码器也不是容器。它是一个视频工具库，还允许在不同的编解码器和容器之间进行转换。FFmpeg 分别依赖开源libavcodec和libavformat库来创建编解码器和容器。您今天找到的大多数视频工具都是基于它的。
• AVC：MPEG-4 Part 10 或 H.264 的同义词。
• DivX：MPEG-4 Part 2 视频的另一种编码器。
• Xvid：MPEG-4 Part 2 视频的一种编码器。它只是 DivX 的开源免费版本，这当然引起了一些争议。
• H.264：MPEG-4 Part 10 或 AVC 的同义词。

旁注：

我什至使用了正确的术语吗？

我想曾经更喜欢专门使用“编解码器”和“容器”而不是“格式”以避免误解。理论上，格式可以是任何东西，因为编解码器和容器都指定了一种格式（即数据应该如何表示）。

话虽如此，FFmpeg术语将使用“格式”作为容器。这也是因为以下之间的区别：

• libavcodec，用于编码/解码的库
• libavformat, 容器库