AVI詳解

AVI （Audio Video Interleaved的縮寫(xiě)）是一種RIFF（Resource Interchange File Format的縮寫(xiě)）文件格式，多用于音視頻捕捉、編輯、回放等應(yīng)用程序中。通常情況下，一個(gè)AVI文件可以包含多個(gè)不同類(lèi)型的媒體流（典型的情況下有一個(gè)音頻流和一個(gè)視頻流），不過(guò)含有單一音頻流或單一視頻流的AVI文件也是合法的。AVI可以算是Windows操作系統(tǒng)上最基本的、也是最常用的一種媒體文件格式。

先來(lái)介紹RIFF文件格式。RIFF文件使用四字符碼FOURCC（four-character code）來(lái)表征數(shù)據(jù)類(lèi)型，比如‘RIFF’、‘AVI ’、‘LIST’等。注意，Windows操作系統(tǒng)使用的字節(jié)順序是little-endian，因此一個(gè)四字符碼‘a(chǎn)bcd’實(shí)際的DWORD值應(yīng)為 0x64636261。另外，四字符碼中像‘AVI ’一樣含有空格也是合法的。

RIFF 文件首先含有一個(gè)文件頭結(jié)構(gòu)。其中，最開(kāi)始的4個(gè)字節(jié)是一個(gè)四字符碼‘RIFF’，表示這是一個(gè)RIFF文件；緊跟著后面用4個(gè)字節(jié)表示此RIFF文件的大小；然后又是一個(gè)四字符碼說(shuō)明文件的具體類(lèi)型（比如AVI、WAVE等）；最后就是實(shí)際的數(shù)據(jù)。注意文件大小值的計(jì)算方法為：實(shí)際數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 + 4（文件類(lèi)型域的大小）；也就是說(shuō)，文件大小的值不包括‘RIFF’域和“文件大小”域本身的大小。

RIFF 文件的實(shí)際數(shù)據(jù)中，通常還使用了列表（List）和塊（Chunk）的形式來(lái)組織。列表可以嵌套子列表和塊。其中，列表的結(jié)構(gòu)為：‘LIST’ listSize listType listData ——‘LIST’是一個(gè)四字符碼，表示這是一個(gè)列表；listSize占用4字節(jié)，記錄了整個(gè)列表的大小；listType也是一個(gè)四字符碼，表示本列表的具體類(lèi)型；listData就是實(shí)際的列表數(shù)據(jù)。注意listSize值的計(jì)算方法為：實(shí)際的列表數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 + 4（listType域的大小）；也就是說(shuō)listSize值不包括‘LIST’域和listSize域本身的大小。再來(lái)看塊的結(jié)構(gòu)：ckID ckSize ckData ——ckID是一個(gè)表示塊類(lèi)型的四字符碼；ckSize占用4字節(jié)，記錄了整個(gè)塊的大小；ckData為實(shí)際的塊數(shù)據(jù)。注意ckSize值指的是實(shí)際的塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，而不包括ckID域和ckSize域本身的大小。（注意：在下面的內(nèi)容中，將以L(fǎng)IST ( listType ( listData ) )的形式來(lái)表示一個(gè)列表，以ckID ( ckData )的形式來(lái)表示一個(gè)塊，如[ optional element ]中括號(hào)中的元素表示為可選項(xiàng)。）

接下來(lái)介紹AVI文件格式。AVI文件類(lèi)型用一個(gè)四字符碼‘AVI ’來(lái)表示。整個(gè)AVI文件的結(jié)構(gòu)為：一個(gè)RIFF頭 + 兩個(gè)列表（一個(gè)用于描述媒體流格式、一個(gè)用于保存媒體流數(shù)據(jù)） + 一個(gè)可選的索引塊。AVI文件的展開(kāi)結(jié)構(gòu)大致如下：

?

RIFF (‘AVI ’
????? LIST (‘hdrl’
??????????? ‘a(chǎn)vih’(主AVI信息頭數(shù)據(jù))
??????????? LIST (‘strl’
????????????????? ‘strh’ (流的頭信息數(shù)據(jù))
????????????????? ‘strf’ (流的格式信息數(shù)據(jù))
????????????????? [‘strd’ (可選的額外的頭信息數(shù)據(jù)) ]
????????????????? [‘strn’ (可選的流的名字) ]
????????????????? ...
???????????????? )
???????????? ...
?????????? )
????? LIST (‘movi’
??????????? { SubChunk | LIST (‘rec ’
????????????????????????????? SubChunk1
????????????????????????????? SubChunk2
????????????????????????????? ...
???????????????????????????? )
?????????????? ...
??????????? }
??????????? ...
?????????? )
????? [‘idx1’ (可選的AVI索引塊數(shù)據(jù)) ]
???? )

?

首先，RIFF (‘AVI ’…)表征了AVI文件類(lèi)型。然后就是AVI文件必需的第一個(gè)列表——‘hdrl’列表，用于描述AVI文件中各個(gè)流的格式信息（AVI文件中的每一路媒體數(shù)據(jù)都稱(chēng)為一個(gè)流）。‘hdrl’列表嵌套了一系列塊和子列表——首先是一個(gè)‘a(chǎn)vih’塊，用于記錄AVI文件的全局信息，比如流的數(shù)量、視頻圖像的寬和高等，可以使用一個(gè)AVIMAINHEADER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)操作：

?

typedef struct _avimainheader {
??? FOURCC fcc;?? // 必須為‘a(chǎn)vih’
??? DWORD? cb;??? // 本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小，不包括最初的8個(gè)字節(jié)（fcc和cb兩個(gè)域）
??? DWORD? dwMicroSecPerFrame;?? // 視頻幀間隔時(shí)間（以毫秒為單位）
??? DWORD? dwMaxBytesPerSec;???? // 這個(gè)AVI文件的最大數(shù)據(jù)率
??? DWORD? dwPaddingGranularity; // 數(shù)據(jù)填充的粒度
??? DWORD? dwFlags;???????? // AVI文件的全局標(biāo)記，比如是否含有索引塊等
??? DWORD? dwTotalFrames;?? // 總幀數(shù)
??? DWORD? dwInitialFrames; // 為交互格式指定初始幀數(shù)（非交互格式應(yīng)該指定為0）
??? DWORD? dwStreams;?????? // 本文件包含的流的個(gè)數(shù)
??? DWORD? dwSuggestedBufferSize; // 建議讀取本文件的緩存大小（應(yīng)能容納最大的塊）
??? DWORD? dwWidth;???????? // 視頻圖像的寬（以像素為單位）
??? DWORD? dwHeight;??????? // 視頻圖像的高（以像素為單位）
??? DWORD? dwReserved[4];?? // 保留
} AVIMAINHEADER;

?

然后，就是一個(gè)或多個(gè)‘strl’子列表。（文件中有多少個(gè)流，這里就對(duì)應(yīng)有多少個(gè)‘strl’子列表。）每個(gè)‘strl’子列表至少包含一個(gè)‘strh’ 塊和一個(gè)‘strf’塊，而‘strd’塊（保存編解碼器需要的一些配置信息）和‘strn’塊（保存流的名字）是可選的。首先是‘strh’塊，用于說(shuō)明這個(gè)流的頭信息，可以使用一個(gè)AVISTREAMHEADER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)操作：

?

typedef struct _avistreamheader {
???? FOURCC fcc;? // 必須為‘strh’
???? DWORD? cb;?? // 本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小，不包括最初的8個(gè)字節(jié)（fcc和cb兩個(gè)域）
FOURCC fccType;??? // 流的類(lèi)型：‘a(chǎn)uds’（音頻流）、‘vids’（視頻流）、
?????????????????? //‘mids’（MIDI流）、‘txts’（文字流）
???? FOURCC fccHandler; // 指定流的處理者，對(duì)于音視頻來(lái)說(shuō)就是解碼器
???? DWORD? dwFlags;??? // 標(biāo)記：是否允許這個(gè)流輸出？調(diào)色板是否變化？
???? WORD?? wPriority;? // 流的優(yōu)先級(jí)（當(dāng)有多個(gè)相同類(lèi)型的流時(shí)優(yōu)先級(jí)最高的為默認(rèn)流）
???? WORD?? wLanguage;
???? DWORD? dwInitialFrames; // 為交互格式指定初始幀數(shù)
???? DWORD? dwScale;?? // 這個(gè)流使用的時(shí)間尺度
???? DWORD? dwRate;
???? DWORD? dwStart;?? // 流的開(kāi)始時(shí)間
???? DWORD? dwLength;? // 流的長(zhǎng)度（單位與dwScale和dwRate的定義有關(guān)）
???? DWORD? dwSuggestedBufferSize; // 讀取這個(gè)流數(shù)據(jù)建議使用的緩存大小
???? DWORD? dwQuality;??? // 流數(shù)據(jù)的質(zhì)量指標(biāo)（0 ~ 10,000）
???? DWORD? dwSampleSize; // Sample的大小
???? struct {
???????? short int left;
???????? short int top;
???????? short int right;
???????? short int bottom;
}? rcFrame;? // 指定這個(gè)流（視頻流或文字流）在視頻主窗口中的顯示位置
???????????? // 視頻主窗口由AVIMAINHEADER結(jié)構(gòu)中的dwWidth和dwHeight決定
} AVISTREAMHEADER;

?

然后是‘strf’塊，用于說(shuō)明流的具體格式。如果是視頻流，則使用一個(gè)BITMAPINFO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述；如果是音頻流，則使用一個(gè)WAVEFORMATEX數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述。

當(dāng)AVI 文件中的所有流都使用一個(gè)‘strl’子列表說(shuō)明了以后（注意：‘strl’子列表出現(xiàn)的順序與媒體流的編號(hào)是對(duì)應(yīng)的，比如第一個(gè)‘strl’子列表說(shuō)明的是第一個(gè)流（Stream 0），第二個(gè)‘strl’子列表說(shuō)明的是第二個(gè)流（Stream 1），以此類(lèi)推），‘hdrl’列表的任務(wù)也就完成了，隨后跟著的就是AVI文件必需的第二個(gè)列表——‘movi’列表，用于保存真正的媒體流數(shù)據(jù)（視頻圖像幀數(shù)據(jù)或音頻采樣數(shù)據(jù)等）。那么，怎么來(lái)組織這些數(shù)據(jù)呢？可以將數(shù)據(jù)塊直接嵌在‘movi’列表里面，也可以將幾個(gè)數(shù)據(jù)塊分組成一個(gè)‘rec ’列表后再編排進(jìn)‘movi’列表。（注意：在讀取AVI文件內(nèi)容時(shí)，建議將一個(gè)‘rec ’列表中的所有數(shù)據(jù)塊一次性讀出。）但是，當(dāng)AVI文件中包含有多個(gè)流的時(shí)候，數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)塊之間如何來(lái)區(qū)別呢？于是數(shù)據(jù)塊使用了一個(gè)四字符碼來(lái)表征它的類(lèi)型，這個(gè)四字符碼由2個(gè)字節(jié)的類(lèi)型碼和2個(gè)字節(jié)的流編號(hào)組成。標(biāo)準(zhǔn)的類(lèi)型碼定義如下：‘db’（非壓縮視頻幀）、‘dc’（壓縮視頻幀）、‘pc’（改用新的調(diào)色板）、‘wb’（音縮視頻）。比如第一個(gè)流（Stream 0）是音頻，則表征音頻數(shù)據(jù)塊的四字符碼為‘00wb’；第二個(gè)流（Stream 1）是視頻，則表征視頻數(shù)據(jù)塊的四字符碼為‘00db’或‘00dc’。對(duì)于視頻數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，在A(yíng)VI數(shù)據(jù)序列中間還可以定義一個(gè)新的調(diào)色板，每個(gè)改變的調(diào)色板數(shù)據(jù)塊用‘xxpc’來(lái)表征，新的調(diào)色板使用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)AVIPALCHANGE來(lái)定義。（注意：如果一個(gè)流的調(diào)色辦中途可能改變，則應(yīng)在這個(gè)流格式的描述中，也就是AVISTREAMHEADER結(jié)構(gòu)的dwFlags中包含一個(gè)AVISF_VIDEO_PALCHANGES標(biāo)記。）另外，文字流數(shù)據(jù)塊可以使用隨意的類(lèi)型碼表征。

最后，緊跟在‘hdrl’列表和‘movi’列表之后的，就是AVI文件可選的索引塊。這個(gè)索引塊為AVI文件中每一個(gè)媒體數(shù)據(jù)塊進(jìn)行索引，并且記錄它們?cè)谖募械钠?#xff08;可能相對(duì)于‘movi’列表，也可能相對(duì)于A(yíng)VI文件開(kāi)頭）。索引塊使用一個(gè)四字符碼‘idx1’來(lái)表征，索引信息使用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái) AVIOLDINDEX定義。

?

typedef struct _avioldindex {
?? FOURCC? fcc;? // 必須為‘idx1’
?? DWORD?? cb;?? // 本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小，不包括最初的8個(gè)字節(jié)（fcc和cb兩個(gè)域）
?? struct _avioldindex_entry {
????? DWORD?? dwChunkId;?? // 表征本數(shù)據(jù)塊的四字符碼
????? DWORD?? dwFlags;???? // 說(shuō)明本數(shù)據(jù)塊是不是關(guān)鍵幀、是不是‘rec ’列表等信息
????? DWORD?? dwOffset;??? // 本數(shù)據(jù)塊在文件中的偏移量
????? DWORD?? dwSize;????? // 本數(shù)據(jù)塊的大小
? } aIndex[]; // 這是一個(gè)數(shù)組！為每個(gè)媒體數(shù)據(jù)塊都定義一個(gè)索引信息
} AVIOLDINDEX;

?

注意：如果一個(gè)AVI文件包含有索引塊，則應(yīng)在主AVI信息頭的描述中，也就是AVIMAINHEADER結(jié)構(gòu)的dwFlags中包含一個(gè)AVIF_HASINDEX標(biāo)記。

還有一種特殊的數(shù)據(jù)塊，用一個(gè)四字符碼‘JUNK’來(lái)表征，它用于內(nèi)部數(shù)據(jù)的隊(duì)齊（填充），應(yīng)用程序應(yīng)該忽略這些數(shù)據(jù)塊的實(shí)際意義。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的avi 文件头分析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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