1394视频采集卡

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视频源信号A/D变换 分量数字化方式

作者:九视视频网 来源:www.xiangb.com 发表时间: 2011-12-21

在视频源信号主要分为模拟信号和数字信号,不同的视频采集卡可以采集不同的视频信号,如DVI采集卡可以采集纯数字信号,VGA采集卡可以采集VGA模拟信号,HDMI采集卡可以采集数字HDMI音视频信号等。由于采集过来的视频信号体积都非常大,所以都需要进行视频的压缩。

  视频采集卡,简单的来说就是将摄像机输出的模拟信号输入到电脑,将视频源信号进行转化、传输到计算机主机中,并且能转变为计算机可以识别的信号格式。由于计算机显示器多只支持数字信号的输出,因此,摄像机输出的模拟视频图像信号必须进过视频采集卡的A/D转换,既模拟视频的数字化。

  模拟视频数字化 视频的数字化过程

  要让计算机处理视频信息,首先要解决的是视频数字化的问题。视频数字化是将模拟视频信号经模数转换和彩色空间变换转为计算机可处理的数字信号,与音频信号数字化类似,计算机也要对输入的模拟视频信息进行采样与量化,并经编码使其变成数字化图像

  视频采集卡模拟视频数字化原理

  视频信号源、摄像机、录像机或激光视盘的信号经过A/D变换,送到多制式数字解码器进行解码得到Y、U、V数据,然后由视频窗口控制器对其进行剪裁,改变比例后存入幀存储器。幀存储器的内容在窗口控制器的控制下,与VGA同步信号或视频编码器的同步信号,再送到D/A变换器模拟彩色空间变换矩阵,同时送到数字式视频编辑器进行视频编码,最后输出到VGA监视器及电视机或录像机。

  模拟视频的数字化包括不少技术问题,如电视信号具有不同的制式而且采用复合的YUV信号方式,而计算机工作在RGB空间;电视机是隔行扫描,计算机显示器大多逐行扫描;电视图像的分辨率与显示器的分辨率也不尽相同等等。因此,模拟视频的数字化主要包括色彩空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率的统一。

  模拟视频分量数字化方式

  模拟视频一般采用分量数字化方式,先把复合视频信号中的亮度和色度分离,得到YUV或YIQ分量,然后用三个模/数转换器对三个分量分别进行数字化,最后再转换成RGB空间。

  1、数字视频的采样格式

  根据电视信号的特征,亮度信号的带宽是色度信号带宽的两倍。因此其数字化时可采用幅色采样法,即对信号的色差分量的采样率低于对亮度分量的采样率。用Y:U:V来表示YUV三分量的采样比例,则数字视频的采样格式分别有4:1:1、4:2:2和4:4:4三种。电视图像既是空间的函数,也是时间的函数,而且又是隔行扫描式,所以其采样方式比扫描仪扫描图像的方式要复杂得多。分量采样时采到的是隔行样本点,要把隔行样本组合成逐行样本,然后进行样本点的量化,YUV到RGB色彩空间的转换等等,最后才能得到数字视频数据。

  2、数字视频标准

  为了在PAL、NTSC和 SECAM电视制式之间确定共同的数字化参数,国家无线电咨询委员会(CCIR)制定了广播级质量的数字电视编码标准,称为CCIR 601标准。在该标准中,对采样频率、采样结构、色彩空间转换等都作了严格的规定,主要有:

  1)采样频率为f s=13.5MHz

  2)分辨率与帧率

  电视制式 分辨率 帧 率

  NTSC 640×480 30

  PAL、SECAM 768×576 25

  3)根据f s的采样率,在不同的采样格式下计算出数字视频的数据量:

  采样格式(Y:U:V) 数据量(Mbyte / s)

  4:2:2 27

  4:4:4 40

  这种未压缩的数字视频数据量对于目前的计算机和网络来说无论是存储或传输都是不现实的,因此在多九九热中应用数字视频的关键问题是数字视频的压缩技术。

  所以数字化视频信号必须经过压缩才能进行传输和存储:第一,图像信号上存在大量的冗余度并且这种冗余度在编解码后可以无失真地恢复。第二、可以利用人的视觉特性,在图像变化不被觉察的条件下以一定的客观失真换取数据压缩。

  在视频源信号主要分为模拟信号和数字信号,不同的视频采集卡可以采集不同的视频信号,如DVI采集卡可以采集纯数字信号,VGA采集卡可以采集VGA模拟信号,HDMI采集卡可以采集数字HDMI音视频信号等。由于采集过来的视频信号体积都非常大,所以都需要进行视频的压缩。视频采集卡的主要功能是从动态视频中实时或非实时捕获图像并存储。它可以将摄像机、录像机和其它视频信号源的模拟视频信号转录到计算机内部,也可以用摄像机将现场的图像实时输入计算机。视频采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音,使音频部分和视频部分在数字化时同步保存、同步播放。

  现在,图像压缩编码已经成为数字电视、高清晰度电视、数字图像通信、多九九热通信中的一项关键技术。如九视高清VGA模拟信号采集卡,随卡附带有一款多功能的视频录播软件,可以对采集过来的视频进行高质量的压缩,不仅可以保存为以MPEG-4标准的压缩格式,还能保存为H.264标准的格式。




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