摘要：本文詳細的解析了AVI文件的存儲結構，介紹了微軟提供的用來操作AVI文件的一組API使用方法，并通過例子代碼，演示了如何將一組靜態Bmp圖片合成一個avi視頻文件以及如何將一個avi視頻文件解析保存為一系列的bmp圖像文件。
關鍵詞：avi文件 bmp圖像 vc
AVI是音頻視頻交錯(Audio Video Interleaved)的英文縮寫，它是Microsoft公司開發的一種符合RIFF文件規范的數字音頻與視頻文件格式，原先用于Microsoft Video for Windows (簡稱VFW)環境，現在已被Windows 95/98、OS/2等多數操作系統直接支持。AVI格式允許視頻和音頻交錯在一起同步播放，支持256色和RLE壓縮，但AVI文件并未限定壓縮標準，因此，AVI文件格式只是作為控制界面上的標準，不具有兼容性，用不同壓縮算法生成的AVI文件，必須使用相應的解壓縮算法才能播放出來。常用的AVI播放驅動程序，主要是Microsoft Video for Windows或Windows 95/98中的Video 1，以及Intel公司的Indeo Video。
在介紹AVI文件前，我們要先來看看RIFF文件結構。AVI文件采用的是RIFF文件結構方式，RIFF（Resource Interchange File Format，資源互換文件格式）是微軟公司定義的一種用于管理windows環境中多媒體數據的文件格式，波形音頻wave，MIDI和數字視頻AVI都采用這種格式存儲。構造RIFF文件的基本單元叫做數據塊（Chunk），每個數據塊包含3個部分，
1 4字節的數據塊標記（或者叫做數據塊的ID）
2 數據塊的大小
3 數據
整個RIFF文件可以看成一個數據塊，其數據塊ID為RIFF，稱為RIFF塊。一個RIFF文件中只允許存在一個RIFF塊。RIFF塊中包含一系列的子塊，其中有一種字塊的ID為“LIST”，稱為LIST，LIST塊中可以再包含一系列的子塊，但除了LIST塊外的其他所有的子塊都不能再包含子塊。
RIFF和LIST塊分別比普通的數據塊多一個被稱為形式類型（Form Type）和列表類型（List Type）的數據域，其組成如下：
1 4字節的數據塊標記（Chunk ID）
2 數據塊的大小
3 4字節的形式類型或者列表類型
4 數據
下面我們看看AVI文件的結構。AVI文件是目前使用的最復雜的RIFF文件，它能同時存儲同步表現的音頻視頻數據。AVI的RIFF塊的形式類型是AVI，它包含3個子塊，如下所述：
1信息塊，一個ID為”hdrl”的LIST塊，定義AVI文件的數據格式。
2數據塊，一個ID為 “movi”的LIST塊，包含AVI的音視頻序列數據
3索引塊，ID為 “idxl”的子塊，定義 “movi”LIST塊的索引數據，是可選塊。
AVI文件的結構如下圖所示，下面將具體介紹AVI文件的各子塊構造。
1信息塊，信息塊包含兩個子塊，即一個ID為 avih 的子塊和一個ID 為 strl 的LIST塊。
“avih”子塊的內容可由如下的結構定義：
typedef struct
{
DWORD dwMicroSecPerFrame ; //顯示每楨所需的時間ns，定義avi的顯示速率
DWORD dwMaxBytesPerSec; // 最大的數據傳輸率
DWORD dwPaddingGranularity; //記錄塊的長度需為此值的倍數，通常是2048
DWORD dwFlages; //AVI文件的特殊屬性，如是否包含索引塊，音視頻數據是否交叉存儲
DWORD dwTotalFrame; //文件中的總楨數
DWORD dwInitialFrames; //說明在開始播放前需要多少楨
DWORD dwStreams; //文件中包含的數據流種類
DWORD dwSuggestedBufferSize; //建議使用的緩沖區的大小，
//通常為存儲一楨圖像以及同步聲音所需要的數據之和
DWORD dwWidth; //圖像寬
DWORD dwHeight; //圖像高
DWORD dwReserved[4]; //保留值
}MainAVIHeader;
“strl” LIST塊用于記錄AVI數據流，每一種數據流都在該LIST塊中占有3個子塊，他們的ID分別是”strh”,”strf”, “strd”；
“strh”子塊由如下結構定義，
typedef struct
{
FOURCC fccType; //4字節，表示數據流的種類 vids 表示視頻數據流
//auds 音頻數據流
FOURCC fccHandler;//4字節 ，表示數據流解壓縮的驅動程序代號
DWORD dwFlags; //數據流屬性
WORD wPriority; //此數據流的播放優先級
WORD wLanguage; //音頻的語言代號
DWORD dwInitalFrames;//說明在開始播放前需要多少楨
DWORD dwScale; //數據量，視頻每楨的大小或者音頻的采樣大小
DWORD dwRate; //dwScale /dwRate = 每秒的采樣數
DWORD dwStart; //數據流開始播放的位置，以dwScale為單位
DWORD dwLength; //數據流的數據量，以dwScale為單位
DWORD dwSuggestedBufferSize; //建議緩沖區的大小
DWORD dwQuality; //解壓縮質量參數，值越大，質量越好
DWORD dwSampleSize; //音頻的采樣大小
RECT rcFrame; //視頻圖像所占的矩形
}AVIStreamHeader;
“strf”子塊緊跟在”strh”子塊之后，其結構視”strh”子塊的類型而定，如下所述；
如果 strh子塊是視頻數據流，則 strf子塊的內容是一個與windows設備無關位圖的BIMAPINFO結構，如下
typedef struct tagBITMAPINFO
{
BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
RGBQUAD bmiColors[1]; //顏色表
}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子塊是音頻數據流，則strf子塊的內容是一個WAVEFORMAT結構，如下
typedef struct
{
WORD wFormatTag;
WORD nChannels; //聲道數
DWORD nSamplesPerSec; //采樣率
DWORD nAvgBytesPerSec; //WAVE聲音中每秒的數據量
WORD nBlockAlign; //數據塊的對齊標志
WORD biSize; //此結構的大小
}WAVEFORMAT
“strd”子塊緊跟在strf子塊后，存儲供壓縮驅動程序使用的參數，不一定存在，也沒有固定的結構。
“strl” LIST塊定義的AVI數據流依次將 “hdrl “ LIST 塊中的數據流頭結構與”movi” LIST塊中的數據聯系在一起，第一個數據流頭結構用于數據流0，第二個用于數據流1，依次類推。
數據塊中存儲視頻和音頻數據流，數據可直接存于 “movi” LIST塊中。數據塊中音視頻數據按不同的字塊存放，其結構如下所述，
音頻字塊
“##wb”
Wave 數據流
視頻子塊中存儲DIB數據，又分為壓縮或者未壓縮DIB，
“##db”
RGB數據流
“##dc”
壓縮的圖像數據流
看到了吧，avi文件的圖像數據可以是壓縮的，和非壓縮格式的。對于壓縮格式來說，也可采用不同的編碼，也許你曾經遇到有些avi沒法識別，就是因為編碼方式不一樣，如果沒有相應的解碼，你就沒法識別視頻數據。AVI的編碼方式有很多種，比較常見的有 mpeg2，mpeg4， divx等。
索引塊，索引快包含數據塊在文件中的位置索引，能提高avi文件的讀寫速度，其中存放著一組AVIINDEXENTRY結構數據。如下，這個塊并不是必需的，也許不存在。
typedef struct
{
DWORD ckid; //記錄數據塊中子塊的標記
DWORD dwFlags; //表示chid所指子塊的屬性
DWORD dwChunkOffset; //子塊的相對位置
DWORD dwChunkLength; //子塊長度
};
Ok，現在我相信你肯定會對AVI的文件結構已經很清楚了，在介紹完了AVI文件結構后，我們就來看看如何對avi文件進行讀寫了，為了對avi進行讀寫，微軟提供了一套API，總共50個函數，他們的用途主要有兩類，一個是avi文件的操作，一類是數據流streams的操作。
1 打開和關閉文件
AVIFileOpen ，AVIFileAddRef， AVIFileRelease
2從文件中讀取文件信息
通過AVIFileInfo可以獲取avi文件的一些信息，這個函數返回一個AVIFILEINFO結構
通過AVIFileReadData可以用來獲取AVIFileInfo函數得不到的信息。這些信息也許不包含在文件的頭部，比如擁有file的公司和個人的名稱。
3寫入文件信息
可以通過AVIFileWriteData函數來寫入文件的一些額外信息。
4打開和關閉一個流
打開一個數據流就跟打開文件一樣，你可以通過 AVIFileGetStream函數來打開一個數據流，這個函數創建了一個流的接口，然后在該接口中保存了一個句柄。
如果你想操作文件的某一個單獨的流，你可以采用AVIStreamOpenFromFile函數，這個函數綜合了AVIFileOpen和AVIFileGetStream函數。
如果你想操作文件中的多個數據流，你就要首先AVIFileOpen，然后AVIFileGetStream。
可以通過AVIStreamAddRef來增加stream接口的引用。
通過AVIStreamRelease函數來關閉數據流。這個函數用來減少streams的引用計數，當計數減少為0時，刪除。
5從流中讀取數據和信息
AVIStreamInfo函數可以獲取數據的一些信息，該函數返回一個AVISTREAMINFO結構，該結構包含了數據的類型壓縮方法，建議的buffersize，回放的rate，以及一些description。
如果數據流還有一些其它的額外的信息，你可以通過AVIStreamReadData函數來獲取。應用程序分配一個內存，傳遞給這個函數，然后這個函數會通過這個內存返回數據流的信息，額外的信息可能包括數據流的壓縮和解壓縮的方法，你可以通過AVIStreamDataSize宏來回去需要申請內存塊的大小。
可以通過AVIStreamReadFormat函數獲取數據流的格式信息。這個函數通過指定的內存返回數據流的格式信息，比如對于視頻流，這個buffer包含了一個BIMAPINFO結構，對于音頻流，內存塊包含了WAVEFORMATEX或者PCMAVEFORMAT結構。你可以通過給AVIStreamReadFormat傳遞一個空buffer就可以獲取buffer的大小。也可以通過AVIStreamFormatSize宏。
可以通過AVIStreamRead函數來返回多媒體的數據。這個函數將數據復制到應用程序提供的內存中，對于視頻流，這個函數返回圖像禎，對于音頻流，這個函數返回音頻的sample數據。可以通過給AVIStreamRead傳遞一個NULL的buffer來獲取需要的buffer的大小。也可以通過AVIStreamSampleSize宏來獲取buffer的大小。
有些AVI數據流句柄可能需要在啟動數據流的前要做一下準備工作，此時，我們可以調用AVIStreamBeginStreaming函數來告知AVI數據流handle來申請分配它需要的一些資源。在完畢后，調用AVIStreamEndStreamming函數來釋放資源。
6操作壓縮的視頻數據
如果你要演示一禎或者幾禎壓縮視頻圖像時，你可以調用AVIStreamRead函數，將獲取的數據傳遞給DrawDib函數來顯示圖像。這些函數可以顯示壓縮和未壓縮的圖像。
AVIFile也提供了一個函數AVIStreamGetFrameOpen，來獲取未壓縮的視頻禎，這個函數創建了內存來獲取未壓縮的數據。也可以通過AVIStreamGetFrame函數來解壓縮一個單獨的視頻禎。這個函數可以解壓縮某一禎圖像，然后將數據以一個BIMAPINFOHEADER結構返回。當你調用完AVIStreamGetFrame函數后，要調用AVIStreamGetFrameClose函數釋放上一個函數申請的資源。
7根據已存在的數據流創建文件
創建一個包含多個數據流的文件的方法就是整合多個數據流，將其寫入一個新文件。這些數據流可以是內存中的數據，也可以是存在于另一個文件中。
我們可以用AVISave這個函數來build一個文件。這個函數可以創建一個文件，并且將指定的多個數據流按照指定的順序寫入文件，你也可以通過AVISaveV函數來創建一個新的文件，這個函數的功能和AVISave的功能一樣，主要區別是AVISaveV采用的數據流數組，而AVISave是單個的數據流，多次保存。
我們可以調用AVISaveOptions函數來顯示一個對話框，可以讓用戶來選擇壓縮方式。
我們可以在調用AVISave和AVISaveV函數時指定一個回調函數，用來顯示avi文件的生成進度，可以讓用戶隨時地取消生成avi文件。
我們可以調用GetSaveFileNamePreview函數來顯示保存的對話框讓用戶選擇保存的文件名。
通過AVIMakeFileFromStreams函數我們可以創建一個虛擬的文件句柄，其他的avi函數可以通過這個虛擬的文件句柄來操作文件中的數據流，操作完畢要記得調用AVIFileRelease釋放。
8向文件寫入一個數據流
我們可以通過AVIFileCreateStream函數來在一個新文件或者已經存在的文件中創建一個數據流。這個函數根據AVISTREAMINFO結構定義了新的數據流，并為新的數據流創建一個接口，返回接口的指針。
在寫入新的數據前，一定要指定流的格式信息，通過AVIStreamSetFormat函數，當設置一個視頻流的時候，一定要使用BIMAPINFO結構來設置，音頻就用WAVEFORMAT。
然后我們就可以通過AVIStreamWrite函數將我們的多媒體數據寫入數據流了。這個函數將應用程序提供的內存數據復制到指定的流。缺省的avi handler將數據寫入流的最后。
如果你有其他額外的信息需要寫入流，你可以調用AVIFileWriteData或者AVIStreamWriteData，
最后記得在完成數據寫入后，要調用AVIStreamRelease。
9數據流中的禎的位置
尋找起始禎：
可以通過AVIStreamStart函數來獲取第一禎包含的sample number。也可以通過AVIStreamInfo函數來獲取這個信息，這個函數的AVISTREAMINFO結構中包含了dwStart，可以通過AVIStreamStartTime宏來獲取第一個sample。
可以通過AVIStreamLength函數來獲取流的長度。這個函數返回流中的sample的數目。也可以通過AVIStreamInfo函數來獲取這些信息，可以通過AVIStreamLengthTime宏來獲取流的長度，毫秒。
在視頻流中，一個sample對應著一禎圖像，所以，有時這些sample中沒有視頻數據，如果你調用AVIStreamRead函數來數據，可能返回NULL，也可以通過AVIStreamFindSample通過指定FIND_ANY標志來查找指定的sample。
查找關鍵禎
通過AVIStreamFindSample函數查找符合要尋找的sample，然后可以通過下面的宏判斷是否關鍵禎。
在time和sample間互相切換
AVIStreamSampleToTime這個函數可以將smaple轉換成毫秒。對于視頻，這個值代表的是這個禎開始播放的時間。
在了解了上面的知識后，我們對avi的文件結構以及如何操作avi文件心里就明白了，下面我們可以開始我們的編程了。我們要做兩件事情，1如何將一組靜態的bmp位圖合成一個avi的視頻文件，2 如何將一個未壓縮的avi文件解析成一幅幅位圖。
示例程序界面如下：
下面的函數演示了如何將一個文件夾下面的所有bmp文件都保存為一個avi文件，函數的第一個參數是要生成的AVI的文件名，第二個參數是存放bmp文件的文件夾名，這個函數會枚舉該文件夾下的所有bmp文件，合成一個AVI文件。
void Cbmp2aviDlg::AVItoBmp(CString strAVIFileName, CString strBmpDir)
{
// TODO: 在此添加控件通知處理程序代碼
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();
}
下面的這個函數演示了如何將AVI文件中的每一楨圖像單獨取出來，保存為bmp文件。函數的頭一個參數是avi文件名，第二個參數是存放bmp文件的文件夾。
//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();
}
結束語：
以上代碼在 vc 6.0 和windows xp平臺調試通過。這兩個函數你可以直接在你的程序中使用，更詳細的代碼可以參見隨著本文附上的示例源碼。這里我要指出的是，這個AVI文件和bmp互相轉換過程中，avi中的視頻數據都是存放的是沒有壓縮的數據，如果你要分解AVI文件是經過壓縮編碼，比如，DVSD，MPEG4編碼，首先你要采用相應的解碼器對視頻數據解碼，然后將解碼過的數據保存為bmp文件。好了，關于avi文件的介紹就到這里結束了
posted on 2007-10-24 10:22
石正 閱讀(695)
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