AVI文件格式及其应用研究

1、avi文件格式及其应用研究 摘要：av1文件是windows操作系统下最常用的流媒体文件格式之一，了解av1 文件格式是正确使用avi文件的基础，以一个具体的avi文件的二进制码为例， 详细解释和研究avi文件的各个字段的具体含义，并指出avi-1文件与avi-2文 件格式的区别，在此基础上，可以对avi文件进行各种编程操作。给出使用vfw(v ideoforwindows)用visualc编程语言从avi-2文件中获取视频帧,转换为bmp 图像,加以显示并存储为位图文件的编程方法。关键词：流媒体文件;vc;avi;vfw中图分类号:tp311. 1文献标识码：a文章编号:1004-373x(

2、2008)02-119- 04studyonavlfileformatandltsapplicationxudianwu(mechano-electsoniccollege, chinauniversityofpetroleum, beijing, 102 249,china)abstract： undcrwindowsenvironmcnt, aviisapopu1arstrcammediaformat toworkwithav1fi1e, itisthebasictoknowaboutavlfileformat inthispaper, th eexampleofavifilebinary

3、codeispresentedinbinarycode, toillustrateeveryc hunkinthefile.theformatofavifiles, andespeciallythedifferencebetweenav t1andavt2formati sdi scussed. programmingmethodforpickupvideosfromanav if ilea ndsqvciteisbmpf ilcsi nv isueilc isprcsc ntcd keywords: streammediumfile;vc;av1;vfw1引言口微软公司推出avi文件格式以來

4、,avi逐渐成为windows操作系统上最常 用的流媒体文件格式z 1。av1是视频数据和音频数据交叉编码(audiovi deolnterleaved)的一种riff文件，其多用于音视频捕捉、编辑、播放等，其文 件名后缀为.avio应用程序的开发者在编写多媒体处理软件吋,除要对avi文件 进行播放、编辑、制作外，也经常需要从一个avi文件中提取一视频帧并存储为 bmp图像文件,这些都需要对avi文件格式有深入了解，本文在对avi文件格式进 行解析的基础上，给出了从av1文件中获取位图的程序设计方法。这里介绍的av i文件格式不包-opendmlavim-jpeg文件格式分委员会制定的内容以及

5、navi (- 种改进的asf格式)的内容。2riff文件格式简介riffcresourcelnterchangefileformat)文件格式是一个信息交换框架1, avi文件格式是以riff为基础的,所以在很多文献屮,avi文件又被称为aviriff 文件2。riff文件组成的基木单元叫作“块” (chunk)，使用f0urcc码(fourch肛 actercode, 4字符码,windows屮的数据类型为f0urcc)来标识文件屮的每个块。 f0urcc是由4个ascii码组成的一个dword型数据，高字节在后，如4字符abed 的f0urcc码是0x6463626lo riff就是一个

6、f0urcc,表示这是一个riff块。在 一个riff文件中，除riff块和list块可以包含了块（subchunk）夕卜，其他任何 块均不可以包含子块。块的格式分为2种，可以包含子块的块（riff, list）的格式为：fourcc.块 长度（4字节,dword类型，长度不包括fourcc和块长度占用的8个字节）、块数 据类型、块数据。不可以包含子块的块的格式是：fourcc块长度、块数据，没 有块数据类型部分。3avi文件格式avi文件是一种最复杂的riff文件。现在常用的avi文件有2种：avt-1 和avi-2o在avi-2文件中，通常包含2个流，一个视频流和一个咅频流（被称为 标准a

7、v1格式），但只冇一个视频流或音频流也是合法的。在avi-1文件屮只包 含一个dv （digitalvideo）数据流（视频采集设备的输出数据，其中既有视频信 息也有音频信息），在文件屮以单个流的形式存在，其主要优点是占用较少的存储 空间，对avt-1的支持主要来自direct show中的dvmuxer和dvspl i tter筛选器 （filter） 2。虽然目前avi-2仍然是最常使用的格式，但avi-1由于其自身 的优点和受到微软最新技术的支持，将来可能会比av1-2更流行。虽然这2种av i文件不兼容，但他们都以riff格式为基础，除了实际的流数据格式不同以外，差 别主要存在于文件的

8、strh块和strf块。下面为avt文件的格式,左边小括号处省略了 4字节的文件大小或列表大小 或块大小，凡fourcc都用4个字母表示，除riff和list外,所有的4字符码都用 单引号括起来，方括号表示可选：riff （7 avio, jy/riff文件头，块的数据类型是avi,jyo表示空格。listc hdrr jy/列表,列表中的数据类型是hdrl,jy下而紧跟avih子块。'avih' （avi文件的全局信息,本行构成一个avimainheader结构，长度为6 4个字节）oist（ strv jy/strl列表，表示本列表是一个流的列表，jy其后紧跟strh 了块

9、。7 strh7 （jy/流的头信息,本行构成一个avi streamheaderjy结构，氏度为64字节）'stif （jy/流的格式信息子块，描述流中数据的格式。）strd，（jy/附加的流头数据,一般为jy编解码器驱动程序所定义）stn?（以0结束的字符串，流的名字） ） ）jy/hdrl列表块到此结束list（, movi, jy/movi列表块，包含了流的实际数据，jy数据可以是子块,也可以将子块组织成rec列表，jy 个rec列表屮的数据应该一次性地从磁盘读出。subchunk|list(' rec'subchunklsubchunk2）/movi歹！j表块

10、到此结束z idxv （索引块）ncwpagc） /riff块到此结束，这就是一个完整的aviriff文件从上而的格式可以看岀，一个av1r1ff文件由3大部分组成：riff文件头;h drl列表;movi列表。其中hdrl列表包含avih子块和strl子列表，文件中有多 少个流,hdrl歹!j表中就有多少个strl子列表,strl子列表在hdrl中的次序就是 流的序号（隐含）。strl t 列表由 strh t 块、strf t 块、st rd t 块（可选）、strn t 块（可 选）构成。movi列表屮存储的是流的实际数据,movi列表屮数据子块的种类冇： #db, #dc, #pc,

11、#wb,其中#表示数据所属的流的序号，如oodb, 01dco db表示 未压缩的视频帧；de表示压缩的视频帧;wb表示音频数据;pc表示调色板变化，其 后的数据是一个avtpalchange结构，此时strh中的dwflages字段必须置为avt sf_video_palchangesomovi列表最后可以冇一个可选的索引块（idxl）,他指出流的数据在文件屮 的位置，以便于对数据进行随机访问。一个aviriff文件如果有索引块，则将avi mainheader结构中的dwflags字段置为avif_hasindexo avi文件中的junk块 为数据对齐而存在，应用程序应该忽略junk奠的

12、内容。avi-1 中只有一个流（dvdatastrcam）,其 avistreamiieader（strh 块）中的 f cctype 字段是 4 字符码，iavs7 , fcchandler 字段是，dvsd' , ' dvhdz , ' dvs r三者之一（分别对应3种dv格式）,strl子列表中的strf块是dvinfo结构 （32字节）o avi-2中一般有2个流，视频流的avistreamheader （strh块）中 的 fcctype 字段是 4 字符码'vids'（也口j以是'dvsd'， dvhd' , '

13、; dvslf 三 者z）2,咅频流的4字符码是'suds',其视频流的strl 了列表中的strf 块是b1tmap1nfoheader结构（40字节），其后可以跟随dv1nf0结构。av1-2中 音频流的strf块是waveformatex结构。aviriff文件格式只规定了文件的组成方式，即各种数据如何在文件屮排列 等，对于文件中的数据并没冇做出编码格式的约束，如mpeg-l、divx等都可以作 为文件中数据的编码格式。数据也可以未经压缩。avi文件可以看成是一个数据 容器,av1格式只规定了将数据装入这个容器的方法，但对数据本身的编码格式 并不涉及。要操作一个avi文件

14、（播放、抓图、编辑），必须在系统中安装与该 avi文件屮的编码器对应的解码器，才能进行正确的工作。4avi-2文件格式的例下面以avi文件bfh. avi （风景介绍片）为例，将该avi文件打开，逐字节解 释其屮的数据（见图1）:52494646是riff的ascii码；7e443400是文件长度，高位字节在后，(003 4447e)16, (3425406)10； 41564920 是 av1的 ascii 码，表示空格；表示riff块(文件)的数据类型是avi。4c495354是list的ascii码,表示这 是一个列表。10h开始的4字节表示木列表长度，(132)16, (306)10。

15、接着6864726c是hdrl的asch码，表明这是hdrl列表,61766968是avih的as cii码，表明这是hdrl列表中的avih块，第二行最后4字节是16进制的3&十进 制的56；表示avih块的长度是56个字节(加上8正好是av1ma1nheader结构 的长度)，接下来的56个字节就是avih的内容，描述avi文件的整体信息,avim ainheader结构屮各个字段的内容不再分析,avih块到057h结束。从0058h开始的4c495354是ijst的asctt码，其后4字节(74)16,即(116)10是木列表的大小。60h开始的7374726c是strl的asc

16、ii码，表示这是strl (流)列表，从64h到a3h的64个字节是一个avi streamheader结构; 64h开始的73747268是strh的ascii码，表示这是strl列表中strh块(流的 头信息)；下面的4字节是strh块的大小(38)16,1-进制的56, 76696473是vids的ascii码，是流的类型，表示这是一个视频流，从上面对avi的2种格式 的分析可知，这是一个avi-2文件,如果是avi-1文件，此处应该是iavs的ascii 码。70h开始的4字节是'msvc'(已经注册的解码器的4字符码)的ascii码 4d535643, avi str

17、eamheader结构其他字段不再罗列，90h这一行最后4个字节， 表示显示窗口左上角 x, y,其值为0, 0。aoh开始的2字节是窗口显示的右下 角x坐标,值为十进制的12&以象索为单位，再2字节是右下角y 坐标, 十进制的112,至此,avistreamiieader结束。a4h开始的4字节是strf的ascii码73747266,后跟的4字节(28)16,(40)10是strf块的氏度，前面说过，在avi-2中，如果是视频流，strf就是一个bitmapinfoheader结构，而该结构的长度是40字节，再后的4字节(28) 16,就是bttmaptnfoheader的第一个字

18、段，指明该结构的长度，所以冇2个(28) 16相连。从boh开始，就是bitmapinfoiieader其余的内容，(80)16是图像的宽度，120象素。(70)16是图像的高度，112象素,这些都与前而的信息相符合。0001两字节是位平面数，(0018)16是每彖素比特数(24位)。接下来4字节44495633是'div3f (压缩编码格式的四字符码)的ascii码，是b ttmaptnfoheader的bicompression域的值，指压缩方式，这是和普通的bmp文件 不同的。后面的字段不再分析。值得指出的是，这里可以后跟一个dvinfo结构(可 选)，如果是av1-1文件,这里

19、用dv1nf0结构取代bitmapinfoheader结构。接下 来的4c495344是list的ascii码，表明下面乂是一个列表，列表大小是6ah, doh 行最后4字节是strl的ascii码,表明这是-个“流”列表。后面的数据不再分 析。5从avi文件屮捉取位图windows提供的vfw和directshow 3都可以处理和操作avi文件,考虑到 vfw为人多数程序员所熟悉以及avt-2仍然是最常使用的avi文件格式,下面给 出使用vfw从avi-2文件中提取视频帧加以显示并存储为bmp位图文件的程序。vfw提供的avif订e动态链接库使用ole技术实现，在avif订e中的api函 数

20、将avi文件中的数据当作“流”来处理，而不必逐一地寻找其屮的块(chunk) o 使用该库要首先调用函数avif订cinit来初始化，使用完毕调用函数avif订cexi t后释放。首先使用mfcappwizard创建一个名为avi的单文档项目，然后重载c document类的虚函数onopendocument,在此函数中打开avi文件,读出其中的视 频帧,存储为bmp文件并在屏幕上加以显示(在vc 6.0屮调试通过):newpageboolcavidoc:0n0pcndocument(lpctstrlpszpathname)i f(!cdocument:onopendocument(ipszp

21、athname) returnfalse;avifil einit();jy/初始化avif订eopen (&pavifile, ipszpathname, of_share_deny_write, 01);jy/ 打开avi文件avifilcgetstrcam(pavifilc, &pavistrcam, strcamtypcvideo, 0l);jy/ 打开流avistreamlnfo(pavistream, feavistrlnfo, sizeof(avistreaminfo);jy/ /获取流的信息longlstreamsize; jy/流格式长度pbmpinfoii=

22、ncwbitmapinfoheader; jy/pbmpinfoii 是文档类的成员变量avistreamformatsize(pavistream, 0, &istreamsize) ; jy/获取流的格式 信息的长度avtstreamreadformat(pavistream, 0l, pbmptnfoh，&istreamsize); pgetpgf;pgf=av!streamgetopen(pavistream, null) ; jy/为解压帧做准备 jy/解压读出笫0帧，紧缩dib的数据以返冋值pdata为起始地址 pdata= (lpbyte)avistreamget

23、 (pgf, 0l) ; jy/文档类的成员变量，类型为lpbytepbmp inf ol i->b i comprc ssi on 二 0;bitmapfileheaderbmpfh; jy/位图文件头bmpfh. bftype二0x4d42;bmpfh.bfsize=bmpinfoh. biwidth*bmpinfoh. biheight*3 54;bmpfh.bfreserved1=0;bmpfh. bfreserved2=0;bmpfil bfoffbits二54;cfil edialogdig (false) ; jy/获取用户要存储成的位图文件名和路径 if (idok=dlg. domodal () str. format (s，dig. getpathname (); cfilebmp(str, c:modewrite|c:modecreate);bmp.write(&bmpfh, sizeof (bttmapftleheader) ;jy/写入位图文件头 bmp. writciiugc(pdata, bmpfil bfsizc-14) ; jy/写入紧缩 dib bmp. close() ;avifileexit ();updateal