AVI 视频容器

AVI格式是音频视频交错(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 for Windows (简称VFW)环境,现在已被Windows 95/98、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Windows 95/98中的Video 1,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于管理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。构造RIFF文件的基本单元叫做数据块(Chunk),每个数据块包含3个部分,

1、4字节的数据块标记(或者叫做数据块的ID)

2、数据块的大小

3、数据

整个RIFF文件可以看成一个数据块,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,其中有一种字块的ID为"LIST",称为LIST,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一个被称为形式类型(Form Type)和列表类型(List Type)的数据域,其组成如下:

1、4字节的数据块标记(Chunk ID)

2、数据块的大小

3、4字节的形式类型或者列表类型

4、数据

下面我们看看AVI文件的结构。AVI文件是目前使用的最复杂的RIFF文件,它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:

1、信息块,一个ID为"hdrl"的LIST块,定义AVI文件的数据格式。

2、数据块,一个ID为 "movi"的LIST块,包含AVI的音视频序列数据。

3、索引块,ID为 "idxl"的子块,定义 "movi"LIST块的索引数据,是可选块。

AVI文件的结构如下图所示,下面将具体介绍AVI文件的各子块构造。

1、信息块,信息块包含两个子块,即一个ID为 avih 的子块和一个ID 为 strl 的LIST块。

AVI文件格式 - 加菲 -  .

 

AVI文件结构

"avih"子块的内容可由如下的结构定义:

AVI文件格式 - 加菲 -  .

 

"strl" LIST块用于记录AVI数据流,每一种数据流都在该LIST块中占有3个子块,他们的ID分别是"strh","strf", "strd";

"strh"子块由如下结构定义。

AVI文件格式 - 加菲 -  .

 

"strf"子块紧跟在"strh"子块之后,其结构视"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子块的内容是一个与windows设备无关位图的BIMAPINFO结构,如下:

AVI文件格式 - 加菲 -  .

 

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:

AVI文件格式 - 加菲 -  .

 

 "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。

数据块中存储视频和音频数据流,数据可直接存于 "movi" LIST块中。数据块中音视频数据按不同的字块存放,其结构如下所述,

音频字块

"##wb"

Wave 数据流

视频子块中存储DIB数据,又分为压缩或者未压缩DIB,

"##db"

RGB数据流

"##dc"

压缩的图像数据流

看到了吧,avi文件的图像数据可以是压缩的,和非压缩格式的。对于压缩格式来说,也可采用不同的编码,也许你曾经遇到有些avi没法识别,就是因为编码方式不一样,如果没有相应的解码,你就没法识别视频数据。AVI的编码方式有很多种,比较常见的有 mpeg2,mpeg4,divx等。

索引块,索引快包含数据块在文件中的位置索引,能提高avi文件的读写速度,其中存放着一组AVIINDEXENTRY结构数据。如下,这个块并不是必需的,也许不存在。

 

typedef struct 
{
 DWORD ckid; //记录数据块中子块的标记
 DWORD dwFlags; //表示chid所指子块的属性
 DWORD dwChunkOffset; //子块的相对位置
 DWORD dwChunkLength; //子块长度
};

 

现在我相信你肯定会对AVI的文件结构已经很清楚了,在介绍完了AVI文件结构后,我们就来看看如何对avi文件进行读写了,为了对avi进行读写,微软提供了一套API,总共50个函数,他们的用途主要有两类,一个是avi文件的操作,一类是数据流streams的操作。

  1、打开和关闭文件

  AVIFileOpen ,AVIFileAddRef, AVIFileRelease

  2、从文件中读取文件信息

   通过AVIFileInfo可以获取avi文件的一些信息,这个函数返回一个AVIFILEINFO结构,通过AVIFileReadData可以用来 获取AVIFileInfo函数得不到的信息。这些信息也许不包含在文件的头部,比如拥有file的公司和个人的名称。

  3、写入文件信息

  可以通过AVIFileWriteData函数来写入文件的一些额外信息。

  4、打开和关闭一个流

  打开一个数据流就跟打开文件一样,你可以通过 AVIFileGetStream函数来打开一个数据流,这个函数创建了一个流的接口,然后在该接口中保存了一个句柄。

  如果你想操作文件的某一个单独的流,你可以采用AVIStreamOpenFromFile函数,这个函数综合了AVIFileOpen和AVIFileGetStream函数。

  如果你想操作文件中的多个数据流,你就要首先AVIFileOpen,然后AVIFileGetStream。

  可以通过AVIStreamAddRef来增加stream接口的引用。

  通过AVIStreamRelease函数来关闭数据流。这个函数用来减少streams的引用计数,当计数减少为0时,删除。

  5、从流中读取数据和信息

  AVIStreamInfo函数可以获取数据的一些信息,该函数返回一个AVISTREAMINFO结构,该结构包含了数据的类型压缩方法,建议的buffersize,回放的rate,以及一些description。

  如果数据流还有一些其它的额外的信息,你可以通过AVIStreamReadData函数来获取。应用程序分配一个
内存,传递给这个函数,然后这个函数会通过这个内存返回数据流的信息,额外的信息可能包括数据流的压缩和解压缩的方法,你可以通过AVIStreamDataSize宏来回去需要申请内存块的大小。

   可以通过AVIStreamReadFormat函数获取数据流的格式信息。这个函数通过指定的内存返回数据流的格式信息,比如对于视频流,这个 buffer包含了一个BIMAPINFO结构,对于音频流,内存块包含了WAVEFORMATEX或者PCMAVEFORMAT结构。你可以通过给 AVIStreamReadFormat传递一个空buffer就可以获取buffer的大小。也可以通过AVIStreamFormatSize宏。

   可以通过AVIStreamRead函数来返回多媒体的数据。这个函数将数据复制到应用程序提供的内存中,对于视频流,这个函数返回图像祯,对于音频 流,这个函数返回音频的sample数据。可以通过给AVIStreamRead传递一个NULL的buffer来获取需要的buffer的大小。也可以 通过AVIStreamSampleSize宏来获取buffer的大小。

  有些AVI数据流句柄可能需要在启动数据流的前要做一下准 备工作,此时,我们可以调用AVIStreamBeginStreaming函数来告知AVI数据流handle来申请分配它需要的一些资源。在完毕后, 调用AVIStreamEndStreamming函数来释放资源。

  6、操作压缩的视频数据

  如果你要演示一祯或者几祯压缩视频图像时,你可以调用AVIStreamRead函数,将获取的数据传递给DrawDib函数来显示图像。这些函数可以显示压缩和未压缩的图像。

   AVIFile也提供了一个函数AVIStreamGetFrameOpen,来获取未压缩的视频祯,这个函数创建了内存来获取未压缩的数据。也可以通 过AVIStreamGetFrame函数来解压缩一个单独的视频祯。这个函数可以解压缩某一祯图像,然后将数据以一个BIMAPINFOHEADER结 构返回。当你调用完AVIStreamGetFrame函数后,要调用AVIStreamGetFrameClose函数释放上一个函数申请的资源。

  7、根据已存在的数据流创建文件

  创建一个包含多个数据流的文件的方法就是整合多个数据流,将其写入一个新文件。这些数据流可以是内存中的数据,也可以是存在于另一个文件中。

   我们可以用AVISave这个函数来build一个文件。这个函数可以创建一个文件,并且将指定的多个数据流按照指定的顺序写入文件,你也可以通过 AVISaveV函数来创建一个新的文件,这个函数的功能和AVISave的功能一样,主要区别是AVISaveV采用的数据流数组,而AVISave是 单个的数据流,多次保存。

  我们可以调用AVISaveOptions函数来显示一个对话框,可以让用户来选择压缩方式。

  我们可以在调用AVISave和AVISaveV函数时指定一个回调函数,用来显示avi文件的生成进度,可以让用户随时地取消生成avi文件。

  我们可以调用GetSaveFileNamePreview函数来显示保存的对话框让用户选择保存的文件名。

  通过AVIMakeFileFromStreams函数我们可以创建一个虚拟的文件句柄,其他的avi函数可以通过这个虚拟的文件句柄来操作文件中的数据流,操作完毕要记得调用AVIFileRelease释放。

 

8、向文件写入一个数据流

  我们可以通过AVIFileCreateStream函数来在一个新文件或者已经存在的文件中创建一个数据流。这个函数根据AVISTREAMINFO结构定义了新的数据流,并为新的数据流创建一个接口,返回接口的指针。

  在写入新的数据前,一定要指定流的格式信息,通过AVIStreamSetFormat函数,当设置一个视频流的时候,一定要使用BIMAPINFO结构来设置,音频就用WAVEFORMAT。

  然后我们就可以通过AVIStreamWrite函数将我们的多媒体数据写入数据流了。这个函数将应用程序提供的内存数据复制到指定的流。缺省的avi handler将数据写入流的最后。

  如果你有其他额外的信息需要写入流,你可以调用AVIFileWriteData或者AVIStreamWriteData,最后记得在完成数据写入后,要调用AVIStreamRelease。

  9、数据流中的祯的位置

  寻找起始祯:

   可以通过AVIStreamStart函数来获取第一祯包含的sample number。也可以通过AVIStreamInfo函数来获取这个信息,这个函数的AVISTREAMINFO结构中包含了dwStart,可以通过 AVIStreamStartTime宏来获取第一个sample。

  可以通过AVIStreamLength函数来获取流的长度。这个函数返回流中的sample的数目。也可以通过AVIStreamInfo函数来获取这些信息,可以通过AVIStreamLengthTime宏来获取流的长度,毫秒。

   在视频流中,一个sample对应着一祯图像,所以,有时这些sample中没有视频数据,如果你调用AVIStreamRead函数来数据,可能返回 NULL,也可以通过AVIStreamFindSample通过指定FIND_ANY标志来查找指定的sample。

  查找关键祯

  通过AVIStreamFindSample函数查找符合要寻找的sample,然后可以通过下面的宏判断是否关键祯。

  在time和sample间互相切换。

  AVIStreamSampleToTime这个函数可以将smaple转换成毫秒。对于视频,这个值代表的是这个祯开始播放的时间。

  在了解了上面的知识后,我们对avi的文件结构以及如何操作avi文件心里就明白了,下面我们可以开始我们的编程了。我们要做两件事情:

  1、如何将一组静态的bmp位图合成一个avi的视频文件;

  2、如何将一个未压缩的avi文件解析成一幅幅位图。

  示例程序界面如下:

AVI文件格式 - 加菲 -  .

 

 

 下面的函数演示了如何将一个文件夹下面的所有bmp文件都保存为一个avi文件,函数的第一个参数是要生成的AVI的文件名,第二个参数是存放bmp文件的文件夹名,这个函数会枚举该文件夹下的所有bmp文件,合成一个AVI文件。

void Cbmp2aviDlg::AVItoBmp(CString strAVIFileName, CString strBmpDir)
{
 // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码
 AVIFileInit();
 PAVIFILE avi;
 int res="AVIFileOpen"(&avi, strAVIFileName, OF_READ, NULL);
 int n = GetLastError();
 if (res!=AVIERR_OK)
 {
  //an error occures
  if (avi!=NULL)
   AVIFileRelease(avi);
  return ;
 }
 AVIFILEINFO avi_info;
 AVIFileInfo(avi, &avi_info, sizeof(AVIFILEINFO));
 PAVISTREAM pStream;
 res=AVIFileGetStream(avi, &pStream, streamtypeVIDEO /*video stream*/, 
   0 /*first stream*/);
 if (res!=AVIERR_OK)
 {
  if (pStream!=NULL)
   AVIStreamRelease(pStream);
   AVIFileExit();
  return ;
 }

 //do some task with the stream
 int iNumFrames;
 int iFirstFrame;
 iFirstFrame=AVIStreamStart(pStream);
 if (iFirstFrame==-1)
 {
  //Error getteing the frame inside the stream
  if (pStream!=NULL)
   AVIStreamRelease(pStream);
  AVIFileExit();
  return ;
 }
 iNumFrames=AVIStreamLength(pStream);
 if (iNumFrames==-1)
 {
  //Error getteing the number of frames inside the stream
  if (pStream!=NULL)
   AVIStreamRelease(pStream);
  AVIFileExit();
  return ;
 }

 //getting bitmap from frame
 BITMAPINFOHEADER bih;
 ZeroMemory(&bih, sizeof(BITMAPINFOHEADER));

 bih.biBitCount=24; //24 bit per pixel
 bih.biClrImportant=0;
 bih.biClrUsed = 0;
 bih.biCompression = BI_RGB;
 bih.biPlanes = 1;
 bih.biSize = 40;
 bih.biXPelsPerMeter = 0;
 bih.biYPelsPerMeter = 0;
 //calculate total size of RGBQUAD scanlines (DWORD aligned)
 bih.biSizeImage = (((bih.biWidth * 3) + 3) & 0xFFFC) * bih.biHeight ;

 PGETFRAME pFrame;
 pFrame=AVIStreamGetFrameOpen(pStream, NULL );

 AVISTREAMINFO streaminfo;
 AVIStreamInfo(pStream,&streaminfo,sizeof(AVISTREAMINFO));

 //Get the first frame
 BITMAPINFOHEADER bih2;
 long lsize = sizeof(bih2);
 int index="0";
 for (int i="iFirstFrame"; i<iNumFrames; i++)
 {
  index= i-iFirstFrame;
  BYTE* pDIB = (BYTE*) AVIStreamGetFrame(pFrame, index); //
  AVIStreamReadFormat(pStream,index,&bih2,&lsize);
  BITMAPFILEHEADER stFileHdr;

  BYTE* Bits="new" BYTE[bih2.biSizeImage];
  AVIStreamRead(pStream,index,1,Bits,bih2.biSizeImage,NULL,NULL);
  //RtlMoveMemory(Bits, pDIB + sizeof(BITMAPINFOHEADER), bih2.biSizeImage);

  bih2.biClrUsed =0;
  stFileHdr.bfOffBits=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);
  stFileHdr.bfSize=sizeof(BITMAPFILEHEADER);
  stFileHdr.bfType=0x4d42; 

  CString FileName;
  FileName.Format("Frame-%05d.bmp", index);
  CString strtemp = strBmpDir;
  strtemp += "\\";
  strtemp += FileName;
  FILE* fp=_tfopen(strtemp ,_T("wb"));
  fwrite(&stFileHdr,1,sizeof(BITMAPFILEHEADER),fp);
  fwrite(&bih2,1,sizeof(BITMAPINFOHEADER),fp);
  int ff = fwrite(Bits,1,bih2.biSizeImage,fp);
  int e = GetLastError();
  fclose(fp);
  /////
  delete Bits;
  //CreateFromPackedDIBPointer(pDIB, index);
 }

 AVIStreamGetFrameClose(pFrame);

 //close the stream after finishing the task
 if (pStream!=NULL)
  AVIStreamRelease(pStream);
 AVIFileExit();
}


  下面的这个函数演示了如何将AVI文件中的每一桢图像单独取出来,保存为bmp文件。函数的头一个参数是avi文件名,第二个参数是存放bmp文件的文件夹。

//生成avi
void Cbmp2aviDlg::BMPtoAVI(CString szAVIName, CString strBmpDir)
{
 CFileFind finder;
 strBmpDir += _T("\\*.*"); 
 AVIFileInit(); 
 AVISTREAMINFO strhdr;
 PAVIFILE pfile;
 PAVISTREAM ps; 
 int nFrames =0; 
 HRESULT hr; 

 BOOL bFind = finder.FindFile(strBmpDir);
 while(bFind)
 {
  bFind = finder.FindNextFile();
  if(!finder.IsDots() && !finder.IsDirectory())
  {
   CString str = finder.GetFilePath();
   FILE *fp = fopen(str,"rb");
   BITMAPFILEHEADER bmpFileHdr;
   BITMAPINFOHEADER bmpInfoHdr;
   fseek( fp,0,SEEK_SET);
   fread(&bmpFileHdr,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1, fp);
   fread(&bmpInfoHdr,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1, fp);

   BYTE *tmp_buf = NULL;
   if(nFrames ==0 )
   {
    AVIFileOpen(&pfile,szAviName,OF_WRITE | OF_CREATE,NULL);
    _fmemset(&strhdr, 0, sizeof(strhdr));
    strhdr.fccType = streamtypeVIDEO;// stream type
    strhdr.fccHandler = 0;
    strhdr.dwScale = 1;
    strhdr.dwRate = 15; // 15 fps
    strhdr.dwSuggestedBufferSize = bmpInfoHdr.biSizeImage ;
    SetRect(&strhdr.rcFrame, 0, 0, bmpInfoHdr.biWidth, bmpInfoHdr.biHeight);

    // And create the stream;
    hr = AVIFileCreateStream(pfile,&ps,&strhdr); 
    // hr = AVIStreamSetFormat(ps,nFrames,&bmpInfoHdr,sizeof(bmpInfoHdr));
   }
   tmp_buf = new BYTE[bmpInfoHdr.biWidth * bmpInfoHdr.biHeight * 3];
   fread(tmp_buf, 1, bmpInfoHdr.biWidth * bmpInfoHdr.biHeight * 3, fp);
   hr = AVIStreamSetFormat(ps,nFrames,&bmpInfoHdr,sizeof(bmpInfoHdr));
   hr = AVIStreamWrite(ps, // stream pointer
      nFrames , // time of this frame
      1, // number to write
      (LPBYTE) tmp_buf,
      bmpInfoHdr.biSizeImage , // size of this frame
      AVIIF_KEYFRAME, // flags....
      NULL,
      NULL);

   nFrames ++; 
   fclose(fp);
  }
 }

 AVIStreamClose(ps);

 if(pfile != NULL)
  AVIFileRelease(pfile);
 AVIFileExit();
}


  结束语:

   以上代码在 vc 6.0 和windows xp平台调试通过。这两个函数你可以直接在你的程序中使用,更详细的代码可以参见随着本文附上的示例源码。这里我要指出的是,这个AVI文件和bmp互相 转换过程中,avi中的视频数据都是存放的是没有压缩的数据,如果你要分解AVI文件是经过压缩编码,比如,DVSD,MPEG4编码,首先你要采用相应 的解码器对视频数据解码,然后将解码过的数据保存为bmp文件。好了,关于avi文件的介绍就到这里结束了.


 

typedef struct {

    DWORD fccType;      

    DWORD fccHandler;

    DWORD dwFlags;

    DWORD dwCaps;

    WORD wPriority;

    WORD wLanguage;

    DWORD dwScale;

    DWORD dwRate;

    DWORD dwStart;

    DWORD dwLength;

    DWORD dwInitialFrames;

    DWORD dwSuggestedBufferSize;

    DWORD dwQuality;

    DWORD dwSampleSize;

    RECT rcFrame;

    DWORD dwEditCount;

    DWORD dwFormatChangeCount;

    TCHAR szName[64];

} AVISTREAMINFO;

 

AVISTREAMINFO结构的详细介绍:

http://wmnmtm.blog.163.com/blog/static/38245714201184112652448/
 


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