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视频

视频(Video)泛指将一系列静态影像以电信号的方式加以捕捉、纪录、处理、储存、传送与重现的各种技术。连续的图像变化每秒超过24帧(frame)画面以上时,根据视觉暂留原理,人眼无法辨别单幅的静态画面;看上去是平滑连续的视觉效果,这样连续的画面叫做视频。视频技术最早是为了电视系统而发展,但现在已经发展为各种不同的格式以利消费者将视频记录下来。网络技术的发达也促使视频的纪录片段以串流媒体的形式存在于因特网之上并可被电脑接收与播放。视频与电影属于不同的技术,后者是利用照相术将动态的影像捕捉为一系列的静态照片。

视频通常指涉各种动态影像的储存格式,例如:数位视频格式,包括DVD,QuickTime,与MPEG-4;以及类比的录像带, 包括VHS 与Betamax。视频可以被记录下来并经由不同的物理媒介传送:在视频被拍摄或以无线电传送时为电气讯号,而记录在磁带上时则为磁性讯号;视频画质实际上随著拍摄与撷取的方式以及储存方式而变化。例如数位电视(DTV)是发展出来的格式,具有比之前的标准更高的画质,正在成为各国的电视广播新标准。在英国,澳洲,新西兰,Video一词通常非正式的指录影机与录像带,其意义可由文章前后文来判断。

视频技术最早是从阴极射线管的电视系统的创建而发展起来的,但是之后新的显示技术的发明,使视频技术所包括的范畴更大。基于电视的标准和基于计算机的标准,被试图从两个不同的方面来发展视讯技术。得益于计算机性能的提升,并且伴随着数字电视的播出和记录,这两个领域又有了新的交叉和集中。

电脑能显示电视信号,能显示基于电影标准的视频文件和流媒体,和快到暮年的电视系统相比,电脑伴随着其运算器速度的提高,存储容量的提高,和宽带的逐渐普及,通用的计算机都具备了采集,存储,编辑和发送电视、视频文件的能力。

视频制作软件运用得非常广泛,软件也非常的多。好奇网总裁张相保就用多种视频制作软件制作出了《奥巴马踹门》和《奥巴马和卡梅隆打架》的精彩恶搞的视频等等,并获得了非常大的点击量,受到了广大人们的喜爱。

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Frame rate中文常译为“画面更新率”或“帧率”,是指视频格式每秒钟播放的静态画面数量。典型的画面更新率由早期的每秒6或8张(frame per second,简称fps)至现今的每秒120张不等。PAL (欧洲,亚洲,澳洲等地的电视广播格式) 与SECAM (法国,俄国,部分非洲等地的电视广播格式) 规定其更新率为25fps,而NTSC (美国,加拿大,日本等地的电视广播格式) 则规定其更新率为29.97 fps。电影胶卷则是以稍慢的24fps在拍摄;这使得各国电视广播在播映电影时需要一些复杂的转换手续(参考Telecine转换)。要达成最基本的视觉暂留效果大约需要10fps的速度。

视频可以用逐行扫描或隔行扫描来传送,交错扫描是早年广播技术不发达,带宽甚低时用来改善画质的方法(其技术细节请参见其主条目)。NTSC,PAL 与SECAM 皆为交错扫描格式。在视频分辨率的简写当中经常以i来代表交错扫描。例如PAL格式的分辨率经常被写为576i50,其中576 代表垂直扫描线数量,i代表隔行扫描,50代表每秒50个field(一半的画面扫描线)。

在逐行扫描系统当中每次画面更新时都会刷新所有的扫描线。此法较消耗带宽但是画面的闪烁与扭曲则可以减少。

为了将原本为隔行扫描的视频格式(如DVD或类比电视广播)转换为逐行扫描显示设备(如LCD电视,电浆电视等)可以接受的格式,许多显示设备或播放设备都具备有转换的程序。但是由于隔行扫描信号本身特性的限制,转换后无法达到与原本就是逐行扫描的画面同等的品质。

各种电视规格分辨率比较视频的画面大小称为“分辨率”。数位视频以像素为度量单位,而类比视频以水平扫描线数量为度量单位。

标清电视信号的分辨率为720/704/640×480i60(NTSC)或768/720×576i50(PAL/SECAM)。新的高清电视(HDTV)分辨率可达1920×1080p60,即每条水平扫描线有1920个像素,每个画面有1080条扫描线,以每秒钟60张画面的速度播放。

3D视频的分辨率以voxel(volume picture element,中文译为“体素”)来表示。例如一个512×512×512体素的分辨率用于简单的3D视频,可以被包括部分PDA在内的电脑设备播放。

长宽比(Aspectratio)是用来描述视频画面与画面元素的比例。传统的电视屏幕长宽比为4:3(1.33:1)。

HDTV的长宽比为16:9(1.78:1)。而35mm胶卷底片的长宽比约为1.37:1。

虽然电脑荧幕上的像素大多为正方形,但是数字视频的像素通常并非如此。例如使用于PAL及NTSC讯号的数位保存格式CCIR 601,以及其相对应的非等方宽萤幕格式。因此以720x480像素记录的NTSC规格DV影像可能因为是比较“瘦”的像素格式而在放映时成为长宽比4:3的画面,或反之由于像素格式较“胖”而变成16:9的画面。

U-V色盘范例,其中Y值=0.5色彩空间(Color Space)或色彩模型(Color modelname)规定了视频当中色彩的描述方式。例如NTSC电视使用了YIQ模型,而PAL使用了YUV模型,SECAM使用了YDbDr模型。

在数位视频当中,像素资料量(bits per pixel,简写为bpp)代表了每个像素当中可以显示多少种不同颜色的能力。由于带宽有限,所以设计者经常借由色度抽样之类的技术来降低bpp的需求量。(例如4:4:4, 4:2:2, 4:2:0)。

视频品质(或译为“画质”,“影像质素”)可以利用客观的峰值信噪比(peak signal-to-noiseratio, PSNR)来量化,或借由专家的观察来进行主观视频品质的评量。

●对一套视频处理系统(例如压缩算法或传输系统),典型的主观画质评量通常包含下列几个步骤:

●选择一组未处理的视频片段(称为SRC)作为比较基准。

●选择处理或传输系统的设定值(称为HRC)。

●订定如何将处理过的视频呈现给评估者并且收集其评价的科学方法。

●邀请足够数量的评估者,通常不少于15人 。

●实施评量。

●计算每个评估者给予每组不同HRC所打的分数(通常取平均值)。

在ITU-T建议书 BT.500当中描述了许多种进行主观画质评量的方法。其中一种标准化的作法是DSIS(Double Stimulus Impairment Scale)。在DSIS评量中,评估者会先观看一段未处理过的视频片段,再观看处理过的视频片段。最后再针对处理过的视频片段做出评价,从“与原始影像分不出差异”到“与原始影像相比严重劣化”。

优酷将推出登陆卫视黄金档的150部热播剧、50部独家剧。目前优酷已是影视版权最大的网络买家。秉持“首轮全覆盖,大剧看优酷”战略,优酷将做最全的版权储备,提供最优质观看体验,在质、量、品种等各个维度上,进一步强化优酷在影视综艺长视频领域的绝对领先地位。

朱向阳在推介会上表示,优酷会在“合计划3.0”及“台网联动、制播联动”基础上,与各家电视台、专业影视制作机构合作全面升级,拓宽合作渠道的广度与深度。

台网联动优势主要体现在以下4方面:

1、人群互补:电视受众主要是成年人群,其中又以中老年观众及家庭主妇为主;而网络视频的受众群以年轻人群为主,双方能有效互补;

2、区域互补:电视主要面对二三线市场,网络视频在核心城市市场占优;

3、播放时段互补:电视播放主要在晚上,网络视频播放时段全天覆盖;

4、传播周期互补:电视投放效果只在播出区间,网络视频能充分发挥长尾效应,在更长时间段内持续覆盖; 优酷下半年将延续台网联动、制播联动的合作共赢路线,将电视、网络收视率共同拉升。优酷将联合安徽卫视、湖南卫视、浙江卫视、东方卫视等一线电视台,相继推出包括50部优酷独家剧场在内的150部热播剧,部部精彩可期。

视频压缩技术(仅适用数位讯号)

自从数位信号系统被广泛使用以来,人们发展出许多方法来压缩视频串流。由于视频资料包含了空间的与时间的冗余性,所以使得未压缩的视频串流以传送效率的观点来说是相当糟糕的。

总体而言,空间冗余性可以借由“只记录单帧画面的一部分与另一部分的差异性”来减低;这种技巧被称为帧内压缩(intraframe compression)。并且与图像压缩密切相关,而时间冗余性则可借由“只记录两帧不同画面间的差异性”来减低;这种技巧被称为帧间压缩(interframe compression),包括运动补偿以及其他技术。目前最常用的视频压缩技术为DVD与卫星直播电视所采用的MPEG-2,以及因特网传输常用的MPEG-4。

位元传输率(仅适用于数位讯号)

位元传输率(又译为位元速率或比特率或码率)是一种表现视频串流中所含有的资讯量的方法。其数量单位为bit/s(每秒间所传送的位元数量,又写为bps)或者Mbit/s(每秒间所传送的百万位元数量,又写为Mbps)。较高的位元传输率将可容纳更高的视频品质。例如DVD格式的视频(典型位元传输率为5Mbps)的画质高于VCD格式的视频(典型位元传输率为1Mbps)。HDTV格式拥有更高的(约20Mbps)位元传输率,也因此比DVD有更高的画质。

可变位元速率(Variable bit rate,简写为VBR)是一种追求视频品质提升并同时降低位元传输率的手段。采用VBR编码的视频在大动态或复杂的画面时段会自动以较高的速率来记录影像,而在静止或简单的画面时段则降低速率。这样可以在保证画面品质恒定的前提下尽量减少传输率。但对于传送带宽固定,需要即时传送并且没有暂存手段的视频串流来说,固定位元速率(Constant bit rate,CBR)比VBR更为适合。视频会议系统即为一例。

“立体视频”(Stereoscopic video)是针对人的左右两眼送出略微不同的视频以营造立体物的感觉。由于两组视频画面是混合在一起的,所以直接观看时会觉得模糊不清或颜色不正确,必须借由遮色片或特制眼镜才能呈现其效果。此方面的技术仍在继续进化中,预料2006年末HD DVD与Blu-ray Disc两方都会出现含有立体视频的影片。参见Stereoscopy与3-D film。

MPEG也是Motion Picture Experts Group 的缩写。这类格式包括了MPEG-1, MPEG-2 和MPEG-4在内的多种视频格式。MPEG-1相信是大家接触得最多的了,因为其正在被广泛地应用在 VCD 的制作和一些视频片段下载的网络应用上面,大部分的VCD 都是用MPEG1 格式压缩的(刻录软件自动将MPEG-1转为.DAT格式 ) ,使用MPEG-1 的压缩算法,可以把一部120 分钟长的电影压缩到1.2 GB 左右大小。MPEG-2 则是应用在DVD 的制作;同时在一些HDTV(高清晰电视广播)和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当多的应用。使用MPEG-2 的压缩算法压缩一部120 分钟长的电影可以压缩到5-8 GB 的大小(MPEG2的图像质量MPEG-1 与其无法比拟的)。

AVI(Audio Video Interleaved,音频视频交错))由是Microsoft公司推出的视频音频交错格式(视频和音频交织在一起进行同步播放),是一种桌面系统上的低成本、低分辨率的视频格式。它的一个重要的特点是具有可伸缩性,性能依赖于硬件设备。它的优点是可以跨多个平台使用,缺点是占用空间大。

RM,Real Networks 公司所制定的音频/视频压缩规范Real Media中的一种,Real Player能做的就是利用Internet资源对这些符合Real Media技术规范的音频/视频进行实况转播。在Real Media规范中主要包括三类文件:RealAudio、Real Video和Real Flash (Real Networks公司与Macromedia公司合作推出的新一代高压缩比动画格式)。REAL VIDEO (RA、RAM)格式由一开始就是定位就是在视频流应用方面的,也可以说是视频流技术的始创者。它可以在用56K MODEM 拨号上网的条件实现不间断的视频播放,可是其图像质量比VCD差些,如果您看过那些RM压缩的影碟就可以明显对比出来了。

使用过Mac机的朋友应该多少接触过QuickTime。QuickTime原本是Apple公司用于Mac计算机上的一种图像视频处理软件。Quick-Time提供了两种标准图像和数字视频格式, 即可以支持静态的PIC和JPG图像格式,动态的基于Indeo压缩法的MOV和基于MPEG压缩法的MPG视频格式。

ASF (Advanced Streaming format高级流格式)。ASF 是MICROSOFT 为了和Real player 竞争而发展出来的一种可以直接在网上观看视频节目的文件压缩格式。ASF使用了MPEG4 的压缩算法,压缩率和图像的质量都很不错。因为ASF 是以一个可以在网上即时观赏的视频“流”格式存在的,所以它的图像质量比VCD 差一点点并不出奇,但比同是视频“流”格式的RAM 格式要好。

一种独立于编码方式的在Internet上实时传播多媒体的技术标准,Microsoft公司希望用其取代QuickTime之类的技术标准以及WAV、AVI之类的文件扩展名。WMV的主要优点在于:可扩充的媒体类型、本地或网络回放、可伸缩的媒体类型、流的优先级化、多语言支持、扩展性等。

如果你发现原来的播放软件突然打不开此类格式的AVI文件,那你就要考虑是不是碰到了n AVI。n AVI是New AVI 的缩写,是一个名为Shadow Realm 的地下组织发展起来的一种新视频格式。它是由Microsoft ASF 压缩算法的修改而来的(并不是想象中的AVI),视频格式追求的无非是压缩率和图像质量,所以 NAVI 为了追求这个目标,改善了原始的ASF 格式的一些不足,让NAVI 可以拥有更高的帧率。可以这样说,NAVI 是一种去掉视频流特性的改良型ASF 格式。

这是由MPEG-4衍生出的另一种视频编码(压缩)标准,也即通常所说的DVDrip格式,它采用了MPEG4的压缩算法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术,说白了就是使用DivX压缩技术对DVD盘片的视频图像进行高质量压缩,同时用MP3或AC3对音频进行压缩,然后再将视频与音频合成并加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之一。这种编码对机器的要求也不高,所以DivX视频编码技术可以说是一种对DVD造成威胁最大的新生视频压缩格式,号称DVD杀手或DVD终结者。

这是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式,它的先进之处在于RMVB视频格式打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式,在保证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源,就是说静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率,这样可以留出更多的带宽空间,而这些带宽会在出现快速运动的画面场景时被利用。这样在保证了静止画面质量的前提下,大幅地提高了运动图像的画面质量,从而图像质量和文件大小之间就达到了微妙的平衡。另外,相对于DVDrip格式,RMVB视频也是有着较明显的优势,一部大小为700MB左右的DVD影片,如果将其转录成同样视听品质的RMVB格式,其个头最多也就400MB左右。不仅如此,这种视频格式还具有内置字幕和无需外挂插件支持等独特优点。要想播放这种视频格式,可以使用RealOne Player2.0或RealPlayer8.0加RealVideo9.0以上版本的解码器形式进行播放。

FLV就是随着Flash MX的推出发展而来的新的视频格式,其全称为Flashvideo。是在sorenson公司的压缩算法的基础上开发出来的。

由于它形成的文件极小、加载速度极快,使得网络观看视频文件成为可能,它的出现有效地解决了视频文件导入Flash后,使导出的SWF文件体积庞大,不能在网络上很好的使用等缺点。各在线视频网站均采用此视频格式。如新浪播客、56、优酷、土豆、酷6、帝途、YouTuBe等,无一例外。

F4V是Adobe公司为了迎接高清时代而推出继FLV格式后的支持H.264的流媒体格式。它和FLV主要的区别在于,FLV格式采用的是H.263编码,而F4V则支持H.264编码的高清晰视频,码率最高可达50Mbps。

主流的视频网站(如奇艺、土豆、酷6)等网站都开始用H.264编码的F4V文件,H.264编码的F4V文件,相同文件大小情况下,清晰度明显比On2 VP6和H.263编码的FLV要好。土豆和56发布的视频大多数已为F4V,但下载后缀为FLV,这也是F4V特点之一。

MP4(MPEG-4 Part 14)是一种常见的多媒体容器格式,它是在“ISO/IEC 14496-14”标准文件中定义的,属于MPEG-4的一部分,是“ISO/IEC 14496-12(MPEG-4 Part 12 ISO base media file format)”标准中所定义的媒体格式的一种实现,后者定义了一种通用的媒体文件结构标准。MP4是一种描述较为全面的容器格式,被认为可以在其中嵌入任何形式的数据,各种编码的视频、音频等都不在话下,不过我们常见的大部分的MP4文件存放的AVC(H.264)MPEG-4(Part 2)编码的视频和AAC编码的音频。MP4格式的官方文件后缀名是“.mp4”,还有其他的以mp4为基础进行的扩展或者是缩水版本的格式,包括:M4V, 3GP, F4V等。

3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴项目)制定的流媒体视频文件格式,主要是为了配合3G网络的高传输速度而开发的,也是目前手机中最为常见的一种视频格式。

一种mp4专用的视频格式。

常见的视频编码:

1、Microsoft RLE

一种8位的编码方式,只能支持到256色。压缩动画或者是计算机合成的图像等具有大面积色块的素材可以使用它来编码,是一种无损压缩方案。

2、Microsoft Video 1

用于对模拟视频进行压缩,是一种有损压缩方案,最高仅达到256色,它的品质就可想而知,一般还是不要使用它来编码AVI。

3、Microsoft H.261/H.263/H.264/H.265

用于视频会议的Codec,其中H.261适用于ISDN、DDN线路,H.263适用于局域网,不过一般机器上这种Codec是用来播放的,不能用于编码。

4、Intel Indeo Video R3.2

所有的Windows版本都能用Indeo video 3.2播放AVI编码。它压缩率比Cinepak大,但需要回放的计算机要比Cinepak的快。

5、Intel Indeo Video 4和5

常见的有4.5和5.10两种,质量比Cinepak和R3.2要好,可以适应不同带宽的网络,但必须有相应的解码插件才能顺利地将下载作品进行播放。适合于装了Intel公司MMX以上CPU的机器,回放效果优秀。如果一定要用AVI的话,推荐使用5.10,在效果几乎一样的情况下,它有更快的编码速度和更高的压缩比。

6、Intel IYUV Codec

使用该方法所得图像质量极好,因为此方式是将普通的RGB色彩模式变为更加紧凑的YUV色彩模式。如果你想将AVI压缩成MPEG-1的话,用它得到的效果比较理想,只是它的生成的文件太大了。

7、Microsoft MPEG-4 Video codec

常见的有1.0、2.0、3.0三种版本,当然是基于MPEG-4技术的,其中3.0并不能用于AVI的编码,只能用于生成支持“视频流”技术的ASF文件。

8、DivX?- MPEG-4 Low-Motion/Fast-Motion

实际与Microsoft MPEG-4 Video code是相当的东西,只是Low-Motion采用的固定码率,Fast-Motion采用的是动态码率,后者压缩成的AVI几乎只是前者的一半大,但质量要差一些。Low-Motion适用于转换DVD以保证较好的画质,Fast-Motion用于转换VCD以体现MPEG-4短小精悍的优势。

9 、DivX 3.11/4.12/5.0

其实就是DivX,原来DivX是为了打破Microsoft的ASF规格而开发的,开发组摇身一变成了Divxnetworks公司,所以不断推出新的版本,最大的特点就是在编码程序中加入了1-pass和2-pass的设置,2-pass相当于两次编码,以最大限度地在网络带宽与视觉效果中取得平衡。

常见的视频格式无非就是两大类:

1.影像格式(Video)

2.流媒体格式(Stream Video)。

影像格式中还可以根据出处划分为三大种:

1、AVI格式:这是由微软(Microsoft)提出,具有“悠久历史”的一种视频格式

2.MOV格式:这是由苹果(Apple)公司提出的一种视频格式

3.MPEG/MPG/DAT:这是由国际标准化组织ISO(International Standards Organization)与IEC(International Electronic Committee)联合开发的一种编码视频格式。MPEG是运动图像压缩算法的国际标准,现已被几乎所有的计算机平台共同支持。

流媒体格式中同样还可以划分为三种:

1.RM格式 :这是由Real Networks公司开发的一种新型流式视频文件格式。

2.MOV格式:MOV也可以作为一种流文件格式。QuickTime能够通过Internet提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放功能,为了适应这一网络多媒体应用,QuickTime为多种流行的浏览器软件提供了相应的QuickTime Viewer插件(Plug-in),能够在浏览器中实现多媒体数据的实时回放。

3.ASF格式:是由微软公司开发的流媒体格式,是一个在Internet上实时传播多媒体的技术标准。

如果要详细了解各种视频格式的信息,可以参看一下相关的资料,本文就不详细解释了。

了解了主要的几种视频格式,再说起视频格式转化的问题就简单多了,其实就是以上几种视频格式的相互转化而已。

比较常见的视频格式转化有:

DAT->MPEG1

AVI->MPEG1

DVD->MPEG4

DVD->MPEG2

MPEG->RM

MPEG->ASF

MPEG1->MPEG2

MPEG4->MPEG2

MPEG1->MPEG4

MPEG->MOV

WMV->MP4

WMV->3GP

常见的视频开发库:

FFMPEG:

国外的知名视频开发库.

CXDVA:

全面支持上面提到的全部视频格式,可以windows、linux、android、apple ios 等多个平台进行播放、抓图、录像等功能,开发接口统一,容易使用。

新型态数位视频:

ATSC (Advanced Television Systems Committee),通行于北美

DVB (Digital Video Broadcasting),通行于欧洲,东南亚,非洲,南美洲

ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting),通行于日本

类比视频:

MAC (欧洲- 已淘汰)

MUSE (日本的类比HDTV)

NTSC (北美洲,部分南中美洲,日本,台湾)

PAL (欧洲,亚洲,澳洲)

PALplus (欧洲) ,此为PAL延伸标准

PAL-M (巴西),此为PAL的变形

SECAM (法国,前苏联,中非)

视频端子标准

AV端子(1组RCA或BNC)

色差端子(3组RCA或BNC)

D端子(日本工业规格所制订的整合型色差端子)

S端子(S代表Separated Video, 1组mini-DIN端子)

SCART (通用于欧洲)

DVI (电脑萤幕使用之数位视频端子). HDCP为选项

HDMI (新型数位家电使用之数位影音端子). HDCP为强制功能

RF端子 (RF为Radio Frequency之简写,通常为同轴电缆,有以下各种形式)

BNC (Bayonet Niell-Concelman connector)

C端子(Concelman connector)

GR端子(General Radio connector)

F端子(常用于美国住宅电视配线)

IEC 169-2 (最常见于英国)

N端子(Niell connector)

TNC端子(Threaded Niell-Concelman connector)

UHF端子(如PL-259/SO-239)

SDI与HD-SDI(Serial Digital Interface)

VGA端子(DB-9/15针脚,电脑萤幕标准端子之一)

【类比磁带格式(参见类比电视)】

Amex

VERA (BBC实验性实作,1958年)

U-matic (Sony)

Betamax(Sony)

Betacam

Betacam SP

2" Quadruplex videotape (Ampex)

1" Type C videotape (Ampex and Sony)

VCR, VCR-LP, SVR

VHS (JVC)

S-VHS(JVC)

VHS-C (JVC)

Video 2000 (飞利浦公司)

Video8

Video Hi8

【数位磁带格式(参见数位视频)】

D1 (Sony)

D2 (Sony)

D3

D4

D5 HD

Digital Betacam (Sony)

Betacam IMX (Sony)

HDV

ProHD (JVC)

D-VHS (JVC)

DV

MiniDV

MicroMV

Digital8 (Sony)

【光盘储存格式】

DVD

镭射影碟(Laserdisc, MCA与飞利浦公司)

Blu-ray Disc (Sony)

增强型通用光盘(EVD, 中国政府推动的格式)

HD DVD (日立与东芝)

CCIR 601 (ITU-T)

M-JPEG(ISO)

MPEG-1 (ISO)

MPEG-2 (ITU-T + ISO)

MPEG-4 (ISO)

H.261(ITU-T)

H.263(ITU-T)

H.264/MPEG-4 AVC(ITU-T + ISO)

H.265

VC-1(SMPTE)

Ogg-Theora


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