視頻采集原理簡介

視頻(Video)是多幅靜止圖像(圖像幀)與連續(xù)的音頻信息在時間軸上同步運動的混合媒體，多幀圖像隨時間變化而產(chǎn)生運動感，因此視頻也被稱為運動圖像。按照視頻的存儲與處理方式不同，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通過處理轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號（0和1），并將這些數(shù)字信息存儲在電腦硬盤上的過程。這種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)變是通過視頻采集卡上的采集芯片進行的。 　　在電腦上通過視頻采集卡可以接收來自視頻輸入端的模擬視頻信號，對該信號進行采集、量化成數(shù)字信號，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，在采集視頻信號時首先在卡上對視頻信號進行壓縮，然后再通過PCI接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到主機上。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)實時壓縮成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，實現(xiàn)實時采集的關(guān)鍵是每一幀所需的處理時間。如果每幀視頻圖像的處理時間超過相鄰兩幀之間的相隔時間，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行壓縮處理，然后再存入硬盤，也就是說視頻序列的獲取和壓縮是在一起完成的，免除了再次進行壓縮處理的不便。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轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后傳至板卡自帶的臨時存儲器中，再由卡上自帶視頻壓縮芯片執(zhí)行壓縮算法，將龐大的視頻信號壓縮變小，最后這些壓縮后的直接或通過PCI橋芯片進入PCI，存儲到硬盤。后者采用通用視頻A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)圖像的采集，其特點是數(shù)據(jù)采集占用CPU的時間，對處理器的速度要求高，成本低、易于實現(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)上機器視覺系統(tǒng)應用，還是在教學上，都應用十分廣泛，它綜合許多計算機軟硬件技術(shù)，更涉及到圖像處理、人工智能等多個領(lǐng)域。而視頻圖像采集卡是機器視覺系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是對相機所輸出的視頻數(shù)據(jù)進行實時的采集，并提供與PC的高速接口。　　

視頻采集卡是我們進行視頻處理必不可少的硬件設備，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備。通過視頻采集卡，可以把攝像機拍攝的視頻信號從攝像帶上轉(zhuǎn)存到計算機中，利用相關(guān)的視頻編輯軟件，對數(shù)字化的視頻信號進行后期編輯處理，比如剪切畫面，添加濾鐿，字幕和音效，設置轉(zhuǎn)場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轉(zhuǎn)換成標準的VCD，DVD以及網(wǎng)上流媒體等格式，方便傳播和保存。