視頻采集原理簡介

視頻(Video)是多幅靜止圖像(圖像幀)與連續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變成數字信號（0和1），并將這些數字信息存儲在電腦硬盤上的過程。這種模擬/數字轉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、量化成數字信號，然后壓縮編碼成數字視頻。

大多數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據傳送到主機上。一般的PC視頻采集卡采用幀內壓縮的算法把數字化的視頻存儲成AVI文件，高檔一些的視頻采集卡還能直接把采集到的數字視頻數據實時壓縮成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據傳入PC系統。因此，實現實時采集的關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，則要出現數據的丟失，也即丟幀現象。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量的采集壓縮性能。 　　

由視頻采集芯片將模擬信號轉換成數字信號，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轉換器實現圖像的采集，其特點是數據采集占用CPU的時間，對處理器的速度要求高，成本低、易于實現，能夠滿足某些圖像采集系統的需要。 　　

在高清視頻采集錄制方面，VGA圖像采集卡是數字信息化行業快速發展，很多領域對VGA信號采集的要求提高而出現的一種高端產品。現在不論是在工業行業上機器視覺系統應用，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，更涉及到圖像處理、人工智能等多個領域。而視頻圖像采集卡是機器視覺系統的重要組成部分，其主要功能是對相機所輸出的視頻數據進行實時的采集，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，是視頻數字化合數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存到計算機中，利用相關的視頻編輯軟件，對數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換成標準的VCD，DVD以及網上流媒體等格式，方便傳播和保存。