MP4 格式（H.264/H.265）

MP4（MPEG-4 Part 14）格式是 MPEG 组织 2001 年制定的国际标准（ISO/IEC 14496-14），基于 QuickTime 格式改进。采用 MOOV 元数据头部结构，支持 H.264/H.265 编码、分段下载（DASH）和 DRM 保护，是流媒体（如 YouTube）、移动设备和数字发行的通用视频容器。

格式简介

MP4 是一种数字多媒体容器格式，用于存储视频、音频、字幕和元数据。MP4 格式基于 QuickTime 文件格式（MOV），但采用了更标准化的结构。MP4 是目前最流行的视频格式之一，被广泛用于视频分享、流媒体服务和移动设备。

MP4 文件扩展名为 .mp4，MIME 类型为 video/mp4。MP4 格式由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）共同制定，是开放标准。

技术特点

容器特性

• 多轨道支持：可以包含多个视频、音频、字幕轨道
• 元数据支持：支持丰富的元数据（标题、作者、封面等）
• 流媒体优化：支持分段下载和流式播放
• DRM 保护：支持数字版权管理
• 章节支持：支持章节标记和导航

视频编码

MP4 容器支持多种视频编码格式：

• H.264/AVC：最常用的编码格式，兼容性最好
• H.265/HEVC：新一代编码，压缩率更高
• VP9：Google 开发的开放编码格式
• AV1：新一代开放编码格式

音频编码

MP4 容器支持多种音频编码格式：

• AAC：最常用的音频编码
• MP3：兼容性编码
• AC-3：杜比数字音频
• Opus：开放音频编码

MP4 变体

• MP4：标准 MP4 格式
• M4V：Apple 的 MP4 变体，通常包含 DRM
• M4A：仅包含音频的 MP4 文件
• 3GP：移动设备优化的 MP4 变体

文件结构

MP4 文件采用基于盒（Box）的结构，每个盒包含类型、大小和数据：

[ftyp]                  # 文件类型盒
[moov]                  # 元数据盒（包含所有轨道信息）
  - mvhd               # 电影头
  - trak               # 轨道（视频/音频）
    - tkhd             # 轨道头
    - mdia             # 媒体信息
[mdat]                  # 媒体数据盒（实际音视频数据）

关键盒类型

• ftyp：文件类型，标识 MP4 版本和兼容性
• moov：元数据容器，包含所有轨道和媒体信息
• mdat：媒体数据，包含实际的音视频数据
• free：自由空间，用于优化文件结构

MOOV 位置

• 前置 MOOV：MOOV 盒在文件开头，适合流式播放
• 后置 MOOV：MOOV 盒在文件末尾，需要完整下载才能播放

使用场景

适用场景

• 视频分享：YouTube、Vimeo 等视频平台
• 流媒体服务：Netflix、Amazon Prime 等
• 移动设备：手机、平板电脑视频播放
• 数字发行：电影、电视剧的数字发行
• 视频编辑：视频编辑软件的中间格式

优缺点

优点：

• 广泛支持，几乎所有设备都支持
• 压缩效率高，文件体积相对较小
• 支持多种编码格式
• 支持流式播放和分段下载
• 支持丰富的元数据和字幕

缺点：

• 文件结构复杂，解析需要专业知识
• 某些编码格式需要授权费用
• 编辑 MP4 文件可能较慢（需要重建索引）

代码示例

Python 读取 MP4 元数据

from moviepy.editor import VideoFileClip

# 读取视频信息
clip = VideoFileClip('video.mp4')
print(f"时长: {clip.duration} 秒")
print(f"分辨率: {clip.size}")
print(f"帧率: {clip.fps}")

# 获取音频信息
if clip.audio:
    print(f"音频时长: {clip.audio.duration} 秒")

Python 使用 ffmpeg-python

import ffmpeg

# 获取视频信息
probe = ffmpeg.probe('video.mp4')
video_info = next(s for s in probe['streams'] if s['codec_type'] == 'video')
print(f"编码: {video_info['codec_name']}")
print(f"分辨率: {video_info['width']}x{video_info['height']}")
print(f"帧率: {video_info['r_frame_rate']}")

# 转换视频
ffmpeg.input('input.mp4').output('output.mp4', vcodec='libx264', crf=23).run()

JavaScript 处理 MP4

// 在浏览器中读取 MP4
const video = document.createElement('video');
video.src = 'video.mp4';

video.addEventListener('loadedmetadata', () => {
    console.log(`时长: ${video.duration} 秒`);
    console.log(`分辨率: ${video.videoWidth}x${video.videoHeight}`);
});

// 使用 MediaRecorder 录制 MP4
const stream = canvas.captureStream(30);
const recorder = new MediaRecorder(stream, {
    mimeType: 'video/mp4'
});

recorder.ondataavailable = (event) => {
    if (event.data.size > 0) {
        // 处理录制的视频数据
    }
};
recorder.start();

相关工具

• 播放器：
  • VLC Media Player：跨平台播放器
  • Windows Media Player：Windows 内置播放器
  • QuickTime Player：macOS 内置播放器
• 编辑工具：
  • FFmpeg：命令行视频处理工具
  • HandBrake：视频转换工具
  • Adobe Premiere Pro：专业视频编辑软件
• 编程库：
  • Python: moviepy、ffmpeg-python、opencv-python
  • JavaScript: ffmpeg.wasm、fluent-ffmpeg
  • C/C++: libavformat、libavcodec（FFmpeg）

相关链接

• MP4 标准 (ISO/IEC 14496-14)
• FFmpeg 官方网站
• MP4Box 工具

参考

• MP4 - Wikipedia
• MP4 文件格式详解
• FFmpeg 文档