视频信号数字化及视频采集卡的工作原理

获取数字视频信息主要有两种方式:一种是利用数码摄像机进行拍摄,从而直接获得无失真的数字视频;另一种是通过使用视频采集卡把模拟视频转换成数字视频,并按数字视频文件的格式保存下来。下面介绍数字视频的采集方法。

1. 数字视频的采集

一个数字视频采集系统一般由三部分组成:一台配置较高的数字媒体计算机系统,一块视频采集卡和视频信号源,如图:

视频信号数字化及视频采集卡的工作原理

计算机上通过视频采集卡可以接收来自视频输入端(录像机、摄像机和其他视频信号源)的模拟视频信号,对该信号进行采集、量化成数字信号,然后压缩编码成数字视频序列。大多数视频采集卡都具备硬件压缩的功能,在采集视频信号时,首先在卡上对视频信号进行压缩,然后才通过PCI接口把压缩的视频数据传送到主机上。一般的视频采集卡采用帧内压缩的算法把数字化的视频存储成AVI文件,高档一些的视频采集卡还能直接把采集到的数字视频数据实时压缩成MPEG-1格式的文件。

模拟视频输入端可以提供不间断的信息源,视频采集卡要采集模拟视频序列中的每帧图像,并在采集下一帧图像之前把这些数据传入计算机系统。因此,实现实时采集的关键是每一帧所需的处理时间。如果每帧视频图像的处理时间超过相邻两帧之间的相隔时间,则要出现数据的丢失,也即丢帧现象。采集卡都是对获取的视频序列先进行压缩处理,然后再存入硬盘,也就是说视频序列的获取和压缩是在一起完成的,避免了再次进行压缩处理的不便。

2. 视频采集卡的工作原理

视频采集卡的结构如图:

视频信号数字化及视频采集卡的工作原理

多通道的视频输入用来接收视频输入信号,视频源信号首先经A/D(模/数)转换器将模拟信号转换成数字信号,然后由视频采集控制器对其进行剪裁、改变比例后压缩存入帧存储器。输出模拟视频时,帧存储器的内容经D/A(数/模)转换器把数字信号转换成模拟信号输出到电视机或录像机中。

        需要说明的是,视频采集卡一般不具备电视天线接口和音频输入接口,不能用视频采集卡直接采集电视视频信号,也不能直接采集模拟视频中的伴音信号。如果要采集伴音,计算机必须装有声卡,视频采集卡通过计算机上的声卡获取数字化的伴音并把伴音与采集到的数字视频同步到一起。