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AVI文件格式详解

时间:2019-08-27 13:11:05来源:IT技术作者:seo实验室小编阅读:51次「手机版」
 

avi

 AVI是音频视频交错(Audio Video Interleaved)的英文缩写,它是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Microsoft Video windows(简称VFW)环境,现在已被Windows95/98,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RLE压缩,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,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,常用的avi播放驱动程序,主要是Microsoft Video for Windows或Windows98/98中的Video1,以及Intel公司的Indeo Video.

 在介绍AVI文件前,我们要先来看看RIFF文件结构。AVI文件采用的是RIFF文件结构方式,RIFF(Resource Interchange File Format,资源互换文件格式)是微软公司定义的一种用户管理Windows环境中多媒体数据的文件格式,波形音频wave,MIDI和数字视频AVI都采用这种格式存储。RIFF文件的实际数据中,使用了列表(List)和块(Chunk)的形式来组织。列表可以嵌套列表和块。整个RIFF文件可以看成一个数据库,其数据块ID为RIFF ,称为RIFF块。一个RIFF文件中只允许存在一个RIFF块。RIFF块中包含一系列的子块,其中有一种子块的ID为“List”,称为LIST块,LIST块中可以再包含一系列的子块,但除了LIST块外的其他所有的子块都不能再包含子块。

RIFF和LIST块分别比普通的数据块多了一个被称为形式类型(Form Type)或者列表类型(List Type)的数据域。

RIFF块(RIFF结构)

  1. “RIFF”表示字符串(Chunk ID)
  2. RIFF文件大小(数据块的大小)
  3. 形式类型或者列表类型“AVI”,”WAVE” …….

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      RIFF文件大小=实际数据长度+4(形式类型或者列表类型的大小)。

      也就是说RIFF文件大小不包括“RIFF”域和“文件大小”域本身的大小(共8个字节),如文件大小域数据为28 69 6B 00,则实际为0x006b6928,转换为十进制为7039272,实际在Windows系统下看到的文件大小为7039280,即换算成实际大小时要加上8。

LIST块(LIST结构)

  1. “LIST”表示字符串(Chunk ID)
  2. LIST块大小
  3. 形式类型或者列表类型
  4. LIST实际数据

    这里写图片描述

      LIST块大小域=实际的列表数据+4(形式类型或者列表类型域的大小)

      也就是说listSize值不包括“LIST”域和listSize域本身的大小。如该位置数据为5E 00 00 00 ,即0x0000005E,转换成十进制为94,实际总长为102bytes,即换算成列表总长度是要加上8。但是有一点要特别注意的是,当前List具体包括到哪里,可能会有List嵌套。如截图中,选中的部分为一个hdrl的List;其中包含两个strl的List,一个音频,一个视频;每个strl List又包含一个strh和一个strf。

Chunk块(Chunk结构,普通块)

  1. Chunk ID——表示块类型的四字符码
  2. Chunk 块大小——记录了整个块的大小
  3. Chunk数据

Chunk块大小=实际的块数据长度,而不包括ckID域和ckSize域本身的大小

这里写图片描述

  从00000000-000007F3为一个WindowsAVI文件的信息区部分:

  它是文件的第一个LIST块。在它的内部记录着整个文件的系统构成,如告诉播放软件“我是一个AVI文件”,“在我体内有几个数据流”,“每个数据流包含着什么数据——图像,声音或其他”,“如果是图像数据流,那么它的大小,颜色,压缩方式,播放速度等等是怎样规定的”,“如果是声音数据流,那么它的压缩方式,播放效果等等又将有何规定”……在这些信息区中还有多个附属的LIST块,也就是前面提到的“子块”,它们用来记录每个数据流的全部信息。而这些附属LIST块与数据流之间保持着一一对应的关系,即第一个附属LIST块对应与00号数据流;第二个附属LIST块对应01号数据流……要想解释数据流,我们必须先了解AVI文件中数据块是什么。在AVI文件中,数据块是被放置在数据区中的一个有起始标识(由“数据流识别码”和“数据块存储方式识别码”组成,请参见对数据区部分的说明),并指明大小和数据内容的数据段,那么,数据流就是那些相互之间具有练习的同种数据类型的数据块集合。

00000000-00000003、多媒体文件识别码:RIFF

00000004-00000007、文件大小(10EDICH字节)——8字节

00000008-0000000B、AVI文件识别码

0000000C-0000000F、第一个LIST块识别码

00000010-00000013、第一个LIST块的大小(168H字节)

00000014-00000017、hdrl部分识别码,代表后面的数据记录着此文件的格式

00000018-0000001B、hdrl部分所包含的avih块识别码,此模块记录着本文件的初始化信息

0000001C-0000001F、avi块大小(38H字节)

00000020-00000023、每帧画面显示所维持多少个百万分之一秒,本例为1046h,即6667百万分之一秒约0.07秒。所以在播放此文件时,你看到的画面约每秒15帧

AVI layout(AVI文件层次划分)

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1. 信息块——包括文件的通用信息,定义数据格式,所用的压缩算法等参数

2. 数据块——包含实际数据流,即图像和声音序列数据。这是文件的主体,也是决定文件容量的主要部分。视频文件的大小等于该文件的数据率乘以该视频播放的时间长度

3. 索引块——索引块包含数据块列表好它们在文件中的位置,以提供文件内数据随机存取能力。

AVI文件时目前使用的最复杂的RIFF文件,他能同时存储同步表现的音频视频数据。AVI的RIFF块的形式类型是AVI,它包含3个子块,如下所述。


一. 信息块:ID为“hdrl”的LIST块,定义AVI文件的数据格式

“hdrl”LIST块包含两个子块,一个是ID为“avih”的子块和一个是ID为”strl”的LIST块。

“avih”块结构:用于记录AVI文件的全局信息,比如流的数量,视频图像的宽和高等:

typedef struct
{
 Dword ChunID;                // 必须为'avih'
 dword ChunkSize;             //本数据结构的大小,不包括最初的8個位元組(ID和Size兩個域)
 DWORD dwMicroSecPerFrame ;   //显示每帧所需的时间ns,定义avi的显示速率
 DWORD dwMaxBytesPerSec;      //最大的数据传输率
 DWORD dwPaddingGranularity;  //记录块的长度需为此值的倍数,通常是2048
 DWORD dwFlages;              //AVI文件的特殊属性,如是否包含索引块,音视频数据是否交叉存储
 DWORD dwTotalFrame;          //文件中的总帧数
 DWORD dwInitialFrames;       //说明在开始播放前需要多少桢
 DWORD dwStreams;             //文件中包含的数据流个数
 DWORD dwSuggestedBufferSize; //建议使用的缓冲区的大小,
                              //通常为存储一桢图像以及同步声音所需要的数据之和
 DWORD dwWidth;               //图像宽
 DWORD dwHeight;              //图像高
 DWORD dwReserved[4];         //保留值
}MainAVIHeader;

接着就是”avih”块的数据部分:一个或多个“strl”子列表

1. 文件中有多少个流,这里就对应有多少个“strl”子列表)。

2. 每个“strl”字列表至少包含一个“strh”块和一个“strf”块,

3. “strd”块(保存编解码器需要的一些配置信息)和“strn”块(保存流的名字)是可选的。

4. 注意:“strl”子列表出现的顺序与媒体流的编号是对应的,比如第一个“strl”字列表说明的是第一个流(Stream 0),第二个“strl”字列表说明的是第二个流(Stream 1),以此类推

“strh”块结构:用于说明这个“strl”LIST块对应的数据流的头信息:

typedef struct 
{
 FOURCC fccType;       //4字节,表示数据流的种类,vids 表示视频数据流,auds 音频数据流
 FOURCC fcchandler;    //4字节 ,表示数据流解压缩的驱动程序代号
 DWORD dwFlags;        //数据流属性
 WORD wpriority;       //此数据流的播放优先级
 WORD wLanguage;       //音频的语言代号
 DWORD dwInitalFrames; //说明在开始播放前需要多少桢
 DWORD dwscale;        //数据量,视频每桢的大小或者音频的采样大小
 DWORD dwRate;         //dwScale /dwRate = 每秒的采样数
 DWORD dwStart;        //数据流开始播放的位置,以dwScale为单位
 DWORD dwLength;       //数据流的数据量,以dwScale为单位
 DWORD dwSuggestedBufferSize; //建议缓冲区的大小
 DWORD dwQuality;     //解压缩质量参数,值越大,质量越好
 DWORD dwSampleSize;  //音频的采样大小
 RECT rcFrame;        //视频图像所占的矩形
}AVIStreamHeader;

“strf” 块结构:“strf”子块紧跟在“strh”子块之后,其结构是“strh”子块的类型而定,如下所述:

  • 如果strh子块是视频数据流,则strf子块的内容是一个BITMAPINFO结构,如下。
typedef struct tagBITMAPINFO
{
 BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
 RGBQUAD bmicolors[1]; //颜色表
}BITMAPINFO;

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
{
 DWORD biSize;
 LONG biWidth;
 LONG biHeight;
 WORD biPlanes;
 WORD biBitCount;
 DWORD biCompression;
 DWORD biSizeImage;
 LONG biXPelsPerMeter;
 LONG biYPelsPerMeter;
 DWORD biClrUsed;
 DWORD biClrimportant;
}BITMAPINFOHEADER;
  • 如果strh子块是音频数据流,则strf子块的内容是一个WAVEFORMAT结构,如下:
typedef struct 
{
 WORD wFormatTag; 
 WORD nChannels;        //声道数
 DWORD nSamplesPerSec;  //采样率
 DWORD nAvgBytesPerSec; //WAVE声音中每秒的数据量
 WORD nBlockAlign;      //数据块的对齐标志
 WORD biSize;           //此结构的大小
}WAVEFORMAT

“strd”块结构:“strd”子块紧跟在strf子块后,存储供压缩驱动程序使用的参数,不一定存在,也没有固定的结构

“strl”List块定义的AVI数据流依次将“hdrl”LIST块中的数据流头结构与“movi”LIST块中的数据联系在一起,第一个数据流头结构用于数据流0,第二个用于数据流1,依次类推。



二. 数据块:ID为“movi”的LIST块,包含AVI的音视频序列数据

用于保存真正的媒体流数据(视频图像帧数据或音频采样数据等)。保存方式为:

1. 将数据块直接嵌套在“movi”列表里面

2. 将几个数据块分组成一个“rec”列表后再编排进“movi”列表

(注意:在读取AVI文件内容时,建议将一个“rec”列表中的所有数据块一次性读出)

但是,当文件中包含有多个流的时候,数据块与数据块之间如何来区别呢?于是数据块使用了一个四字符吗来表征它的类型,这个四字符码由2个字节的类型吗和2个字节的流编号组成。

  1. “db”——非压缩视频
  2. “dc”——压缩视频
  3. “pc”——改用新的调色板
  4. “wb”——音缩视频

比如:

第一个流(Stream 0)是音频,则表征音频数据块的四字符码为“00wb”;

第二个流(Steam 1)是视频,则表征视频数据块的四字符码为“01db”或“01dc”。

对于视频数据来说,在AVI数据序列中间还可以定义一个新的调色板,每个改变的调色板数据块永“xxpc”来表征,新的调色板使用一个数据结构AVIPALCHANGE来定义。(注意:如果一个流的调色板中途改变,则应在这个流格式的描述中,也及时AVISTREMAHEADER结构的dwFlags中包含一个AVISF_VIDEO_PALCHANGES标记)另外,文字数据块可以使用随意的类型码表征。



三. 索引块:ID为“idxl”的子块,定义“movi”LIST块的索引数据,是可选块。

最后紧跟在“hdr”列表块和“movi”列表块之后的,就是AVI文件可选的索引块。这个索引块为AVI文件中每一个媒体数据块进行索引,并且记录它们在文件中的偏移(可能相对于“movi”列表,也可能相对于AVI文件开头)。索引块使用一个四字符码“idxl”来表征,索引信息使用一个数据结构AVIOLDINDEXl来定义。

typedef struct _avioldindex {
  FOURCC fcc;                  // 必须为‘idx1’
  DWORD cb;                   // 本数据结构的大小,不包括最初的8个字节(fcc和cb两个域)
  struct _avioldindex_entry {
  DWORD dwChunkId;            // 表征本数据块的四字符码
  DWORD dwFlags;              // 说明本数据块是不是关键帧、是不是‘rec ’列表等信息
  DWORD dwoffset;             // 本数据块在文件中的偏移量
  DWORD dwSize;               // 本数据块的大小
  } aIndex[];                // 这是一个数组!为每个媒体数据块都定义一个索引信息
} AVIOLDINDEX;

注意:如果一个AVI文件包含有索引块,则应在AVI信息头的描述中,也及时AVIMAINHEADER结构的dwFlags中包含一个AVI_HASINDEX标记

还有一种特殊的数据块,用一个四字符码“JUNK”来表征,它用于内部数据的对齐(填充),应用程序应该忽略这些数据块的实际意义。


AVI函数

一.使用AVI函数库的配置(VC6.0)

Project——>settings——>Link——>object/library modules里加上 vfw32.lib Winmm.lib (注意空格),然后在使用的头文件里加上#include<Vfw.h>

二.常用函数

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AVIFileInit函数:初始化AVIFile函数库

AVIFileOpen函数:打开AVI文件

AVIFileGetStream函数:获得AVI文件中某数据流的信息

AVIStreamStart函数:获得起始帧数

AVIStreamlength函数:获得视频流长度

AVIStreamGetFrameOpen函数:在视频流中打开帧

AVIStreamGetFrame函数:解压当前帧

AVIStreamGetFrameClose函数:是否资源

AVIFileRelease函数:关闭AVI文件

AVIFileExit函数:关闭AVI函数库

三. 从AVI文件中读取DIB位图数据

(1)主要步骤:

1. 初始化AVI函数库,AVIFileInit()

2. 打开AVI文件,AVIFileOpen()

3. 获取视频流,AVIFileGetStream()

4. 从指定的视频流中解压视频帧,AVIStreamGetFrameOpen()

5. 获取流中指定帧的数据,AVIStreamGetFrame(pFrame,i),获取第i帧DIB图像

6. AVIStreamGetFrameClose(pFrame),释放资源

7. AVIFileExit(),退出AVI函数库

(2)关键

AVIStreamGetFrame函数每次返回一个DIB对象,即包括BITMAPINFO和位图数据的对象,由于是24位图位图,没有调色板,因而要得到真正的位图数据,可由以下代码得到:

lpDIB=(BYTE*)AVIStreamGetFrame(pFrame,i)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);

stretchdibits函数所要求的BITMAPINFO*对象,可由以下代码得到:

LPBITMAPINFOHEADER bih;
bih=(LPBITMAPINFOHEADER)AVIStreamGetFrame(pFrame,0);
BITMAPINFO* lpBitmapInfo=(BITMAPINFO*)bih;

(3)整体代码:

PAVIFILE pfile;
PAVISTREAM ppavi;
BYTE* lpDIB=NULL;
CDC* pSubDC=m_avi.GetDC();
HDC hSubDC=pSubDC->m_hDC;
AVIFILEINFO* pfinfo=new AVIFILEINFO;
LONG lSize=sizeof(AVIFILEINFO);
CString szFile=lpszPath;
//初始化AVI函数库
AVIFileInit();
//打开AVI文件
AVIFileOpen(&pfile,szFile,OF_READ,NULL);
//获取视频信息
AVIFileInfo(pfile,pfinfo,lSize);
//获得视频流
AVIFileGetStream(pfile,&ppavi,streamtypeVIDEO,0);
//从视频流中获取帧
PGETFRAME pFrame;
LONG StartFrame=AVIStreamStart(ppavi);
LONG FrameNum=AVIStreamLength(ppavi);
pFrame=AVIStreamGetFrameOpen(ppavi,NULL);
//获取BMP文件信息头
LPBITAMPINFOHEADER bih;
bih=(LPBITMAPINFOHEADER)AVIStreamGetFrame(pFrame,0);
LONG nHeight=bih->biHeight;
LONG nWidth=bih->biWidth;
int nBitCount=bih->biBitCount;
LONG LineBytes=(nWidth*nBitCount/8+3)/4*4;
//for循环读取位图数据
for(int i=StartFrame;i<FrameNum;i++)
{
    lpDIB=(BYTE*)AVIStreamGetFrame(pFrame,i)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);
    //将DIB显示到屏幕上
    stretchDIBBits(hSubDC,0,0,nWidth,nHeight,0,0,nWidht,nHeight,lpDIB,(BITMAPINFO*)bih,DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
    Sleep(20);
}
delete pfinfo;
AVIStreamGetFrameClose(pFrame);
AVIFileExit();


AVI函数使用常见问题

(1)问题:现在我想直接获取指定帧的数据,比如第10帧,但是获取到的是一片黑色,好像是第1帧的图像。

如果我循环从0开始

for(int i=0; i<11; i++) …. 这样全部帧就出来了

答:原因么大概是压缩时隔一段时间指定一张关键帧,其它的帧就保存的与这张关键帧不同的地方,你要取的那帧如果不正好是关键帧,就无法解析成完整图像,需要与之前最近的那张关键帧组合在一起才行。你要是想取某一帧,首先需要对视频做解码操作。单独的对视频做抽帧操作拿到是某一帧的数据,这个数据需要和关键帧做相关的计算才能拿到完整的图像。

(2)AVIStreamGetFrameOpen(ps,NULL)返回NULL

答:http://www.glimix.com/archives/700

http://blog.csdn.net/sx5486510/article/details/17525859

(注意:博主问题也尚未解决)


参考:

http://www.cnblogs.com/GoodGoodWorkDayDayUp/archive/2011/03/31/2000700.html

https://wenku.baidu.com/view/e9f73c784b73f242336c5fdf.html

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