視頻采集原理簡(jiǎn)介

視頻(Video)是多幅靜止圖像(圖像幀)與連續(xù)的音頻信息在時(shí)間軸上同步運(yùn)動(dòng)的混合媒體，多幀圖像隨時(shí)間變化而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感，因此視頻也被稱為運(yùn)動(dòng)圖像。按照視頻的存儲(chǔ)與處理方式不同，可分為模擬視頻和數(shù)字視頻兩種。

視頻采集就是將視頻源的模擬信號(hào)通過(guò)處理轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)（0和1），并將這些數(shù)字信息存儲(chǔ)在電腦硬盤(pán)上的過(guò)程。這種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)變是通過(guò)視頻采集卡上的采集芯片進(jìn)行的。 　　在電腦上通過(guò)視頻采集卡可以接收來(lái)自視頻輸入端的模擬視頻信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采集、量化成數(shù)字信號(hào)，然后壓縮編碼成數(shù)字視頻。

大多數(shù)視頻卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號(hào)時(shí)首先在卡上對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，然后再通過(guò)PCI接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)上。一般的PC視頻采集卡采用幀內(nèi)壓縮的算法把數(shù)字化的視頻存儲(chǔ)成AVI文件，高檔一些的視頻采集卡還能直接把采集到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮成MPEG-1格式的文件。 　　

由于模擬視頻輸入端可以提供不間斷的信息源，視頻采集卡要采集模擬視頻序列中的每幀圖像，并在采集下一幀圖像之前把這些數(shù)據(jù)傳入PC系統(tǒng)。因此，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集的關(guān)鍵是每一幀所需的處理時(shí)間。如果每幀視頻圖像的處理時(shí)間超過(guò)相鄰兩幀之間的相隔時(shí)間，則要出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失，也即丟幀現(xiàn)象。采集卡都是把獲取的視頻序列先進(jìn)行壓縮處理，然后再存入硬盤(pán)，也就是說(shuō)視頻序列的獲取和壓縮是在一起完成的，免除了再次進(jìn)行壓縮處理的不便。不同檔次的采集卡具有不同質(zhì)量的采集壓縮性能。 　　

由視頻采集芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后傳至板卡自帶的臨時(shí)存儲(chǔ)器中，再由卡上自帶視頻壓縮芯片執(zhí)行壓縮算法，將龐大的視頻信號(hào)壓縮變小，最后這些壓縮后的直接或通過(guò)PCI橋芯片進(jìn)入PCI，存儲(chǔ)到硬盤(pán)。后者采用通用視頻A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)圖像的采集，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集占用CPU的時(shí)間，對(duì)處理器的速度要求高，成本低、易于實(shí)現(xiàn)，能夠滿足某些圖像采集系統(tǒng)的需要。 　　

在高清視頻采集錄制方面，VGA圖像采集卡是數(shù)字信息化行業(yè)快速發(fā)展，很多領(lǐng)域?qū)GA信號(hào)采集的要求提高而出現(xiàn)的一種高端產(chǎn)品。現(xiàn)在不論是在工業(yè)行業(yè)上機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用，還是在教學(xué)上，都應(yīng)用十分廣泛，它綜合許多計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，更涉及到圖像處理、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。而視頻圖像采集卡是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是對(duì)相機(jī)所輸出的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集，并提供與PC的高速接口。　　

視頻采集卡是我們進(jìn)行視頻處理必不可少的硬件設(shè)備，是視頻數(shù)字化合數(shù)字化視頻編輯后期制作中必不可少的硬件設(shè)備。通過(guò)視頻采集卡，可以把攝像機(jī)拍攝的視頻信號(hào)從攝像帶上轉(zhuǎn)存到計(jì)算機(jī)中，利用相關(guān)的視頻編輯軟件，對(duì)數(shù)字化的視頻信號(hào)進(jìn)行后期編輯處理，比如剪切畫(huà)面，添加濾鐿，字幕和音效，設(shè)置轉(zhuǎn)場(chǎng)效果以及加入各種視頻特效等等，最后將編輯完成的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的VCD，DVD以及網(wǎng)上流媒體等格式，方便傳播和保存。