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采集�
閱讀�10386時間�2010-10-29 13:37:57

  采集卡又稱視頻采集卡,視頻采集卡作為一個PC的內(nèi)部硬件設備,以前除了人員�,使用視頻采集卡�電腦玩家也是屈指可數(shù)。但�(xiàn)在視頻會議的大力�(fā)�,對視頻會議的圖象質量有了高要求,因為其功能較USB攝像�的多樣�,現(xiàn)在越來越多的企業(yè)用戶也開始使用視頻采集卡。視頻采集卡是將模擬攝像��錄像�、LD視盤機、電視機輸出的視頻信號等輸出的視頻數(shù)�(jù)或者視頻音頻的混合�(shù)�(jù)輸入電腦,并轉換成電腦可辨別的數(shù)字數(shù)�(jù),存儲在電腦�,成為可編輯處理的視頻數(shù)�(jù)文件�

原理

  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�(shù)字信號,然后壓縮編碼成數(shù)字視�。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�(shù)�(jù)傳送到主機�。一般的PC視頻采集卡采用幀�(nèi)壓縮的算法把�(shù)字化的視頻存儲成AVI文件,一些的視頻采集卡還能直接把采集到的�(shù)字視頻數(shù)�(jù)實時壓縮成MPEG-1格式的文��

  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�(shù)�(jù)傳入PC系統(tǒng)。因此,實現(xiàn)實時采集的關鍵是每一幀所需的處理時�。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)�(shù)�(jù)的丟�,也即丟幀�(xiàn)�。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{關鍵詞}頻序列的獲取和壓縮是在一起完成的,免{關鍵詞}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�

種類

  按照其用途可分為廣播級視頻采集卡,級視頻采集卡,民用級視頻采集卡,它們檔次的高低主要是采集圖像的質量不同� 級視頻采集卡的檔次比廣播級的性能稍微低一�,分辨率兩者是相同的,但壓縮比稍微大一�,其最小的壓縮比一般在6�1以內(nèi),輸入輸出接口為AV復合端子與S端子。民用級視頻采集卡的動態(tài)分辨率一般較�,絕大多�(shù)不具有視頻輸出功��

主要功能和技術分�

  接口:現(xiàn)在市場上的視頻采集卡接口能分為幾�,視頻采集卡的接口包括視頻與PC機的接口和與模擬視頻設備的接�。目前PC視頻采集卡通常采用32位的PCI總線接口,它插到PC機主板的擴展槽中,以實現(xiàn)采集卡與PC機的通訊與數(shù)�(jù)傳輸。采集卡至少要具有一個復合視頻接口(VideoIn)以便與模擬視頻設備相�。高性能的采集卡一般具有一個復合視頻接口和一個S-Video接口。一般的采集卡都  支持PAL和NTSC兩種電視制式�

  需要注意的是視頻采集卡一般不具備電視天線接口和音頻輸入接�,不能用視頻采集卡直接采集電視射頻信號,同時也不能直接采集到模擬視頻中的伴音信號。要采集伴音,PC機上必需要裝有聲�,視頻采集卡通過PC機上的聲卡獲取數(shù)字化的伴音并把伴音與采集到的�(shù)字視頻同步到一��

  功能:視頻采集卡主要有什么功能呢?在PC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�,對該信號進行采集、量化成�(shù)字信�,然后壓縮編碼成�(shù)字視頻序�。大多數(shù)視頻采集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,然后才通過PCI接口把壓縮的視頻�(shù)�(jù)傳送到主機上。一般的PC視頻采集卡采用幀�(nèi)壓縮的算法把�(shù)字化的視頻存儲成AVI文件,一些的視頻采集卡還能直接把采集到的�(shù)字視頻數(shù)�(jù)實時壓縮成MPEG-1格式的文��

  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�(shù)�(jù)傳入PC系統(tǒng)。因此,實現(xiàn)實時采集的關鍵是每一幀所需的處理時�。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�,則要出�(xiàn)�(shù)�(jù)的丟失,也即丟幀�(xiàn)�。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�

  驅動和應用程序:視頻采集卡有的是需要驅動后才能正常使用�,視頻采集卡一般都配有硬件驅動程序以實�(xiàn)PC機對采集卡的控制和數(shù)�(jù)通訊。根�(jù)不同的采集卡所要求的操作系�(tǒng)�(huán)�,各有不同的驅動程序。只有把采集卡插入了PC機的主板擴展槽并正確安裝了驅動程序以后才能正常工�。采集卡一般都配有采集應用程序以控制和操作采集過程。也有一些通用的采集程�,數(shù)字視頻編輯軟件如AdobePremiere等也帶有采集功能,但這些應用軟件都必須與采集卡硬件配合使�。也即只有采集卡硬件正常安裝和驅動以后才能使��

  視頻采集卡的應用

  電子設備已經(jīng)從默默無聞從而走進了人們的日常生活,面對市場上日新月異的監(jiān)控產(chǎn)�,以及不斷更新的�(jiān)控卡報價,人們總是一頭霧水,所以我們只有不斷的去了解監(jiān)控市�,以及監(jiān)控技術才能立于不敗之地�

  隨著信息技術的不斷�(fā)�,計算機技術引入視頻采�、視頻處理領�,用計算機處理視頻信息和用數(shù)字傳輸視頻數(shù)�(jù)在很多領域已有廣泛的應用,在我們的飛機試飛中也被大量的應用。視頻圖像采集的方法較多,基本可分為2大類:數(shù)字信號采集和模擬信號采集�

  采用圖像采集芯片組完成圖像的采集、幀存儲器地址生成以及圖像�(shù)�(jù)的刷�;除了要對采集模式進行設定�,主處理器不參與采集過程,我們只要在相應的幀存儲器地址取出采集到的視頻�(shù)�(jù)即可得到相應的視頻數(shù)�(jù),這種方法,無論在功能、性能、可靠�、速度等各方面都得到了顯著的提高,但成本高。后者采用通用視頻A/D轉換器實�(xiàn)圖像的采�,其特點是數(shù)�(jù)采集占用CPU的時�,對處理器的速度要求�,成本低、易于實�(xiàn),能夠滿足某些圖像采集系�(tǒng)的需要�

  此系�(tǒng)要求每秒�25幀(設為可�(diào)�,客戶端實時顯示25幀(設為可�(diào)�,保存為MPEG4格式,畫面要求為分辯率為1024X768。多路視頻實時采集使用的是VisionRGB-PRO卡(英國Datapath公司),此卡可同時實時采集兩路視頻數(shù)�(jù),基本達到了本系�(tǒng)的要�,再用一臺VGA矩陣切換器將前端�(shù)�(jù)源的四路視頻�(shù)�(jù)進行人為切換采集�

  硬件�(huán)境的構建

  此采集系�(tǒng)主要實現(xiàn)對前端四路視頻數(shù)�(jù)的人為切換式實時采集,在服務器端可同時采集和儲存兩路視頻�(shù)�(jù)(在此只用一個視頻采集卡),也可以一次只采集一路視頻數(shù)�(jù),再�(jīng)�(wǎng)絡實時傳�?shù)娇蛻舳孙@�,服務器端也實時顯示所采集的視頻。在進行視頻切換方面可在服務器端或客戶端自行切換,在服務器端可通過串行口操作VGA矩陣切換進行相應的視頻輸入輸出口的切�,在客戶端可通過�(wǎng)�-服務器程序相應模�-串行�-VGA矩陣切換進行相應的視頻輸入輸出口的切��

  視頻�(shù)�(jù)量較�,這就要求視頻�(shù)�(jù)處理系統(tǒng)具有實時采集,大容量存儲和實時處理的特點。軟件要實現(xiàn)對視頻數(shù)�(jù)的實時采集(最多兩路)、控制視頻接�、把視頻�(shù)�(jù)實時編碼保存并發(fā)送到多個客戶端。在服務器端的實�(xiàn)是整個系�(tǒng)的關�,在此也承擔了大量的工作,因此對軟件和硬件方面要求也很高就成為必�。以上就是要在服務器上實�(xiàn)的主要功能�

  在采集方面最主要的是要有實時�,在此以事件驅動的方法從端口獲取�(shù)�(jù),采集到視頻�(shù)�(jù)流在桌面顯示的同時再編碼保存,視頻采集的�(shù)�(jù)要經(jīng)軟件的相應模塊將其設為位圖型式的視頻幀,以利于在服務器端的顯示和編碼保�,在此采用Divx編碼,Divx編碼后形成以幀為格式的MPEG4��

  服務器端的實�(xiàn)

  Divx解碼也是以幀的格式解壓,因此有利于向客戶端發(fā)送數(shù)�(jù)時以幀為單位發(fā)送視頻數(shù)�(jù)�。媒體流分為四個流:視頻流、音頻流、文本流、MIDI�,用視頻卡采集的是兩路視頻流,保存時每路視頻流多加了一個文本流,文本流主要應客戶要求加入的服務器時間和一些人為輸入的文本信息,在記錄兩個媒體流時一般有兩種記錄方法,在此采用的是將視頻流和文本流記到一個文件中的方�,這樣有利于文件以后的保存和查�。在采集軟件實現(xiàn)方面主要應用了相應的SDK(Softwaredevelopmentkit)和API(應用編程接口),還可用VFW(VideoforWindows�。但后一種方法實�(xiàn)簡單單路視頻采集卡可以,對于多路視頻的采集用種方法更加靈�,但實現(xiàn)比第二種復雜的多�

  在服務器端各方面�(xié)�(diào)工作是關�,程序啟動首先默認上次設定的視頻采集卡通道,如有視頻數(shù)�(jù)就顯�、保�,如果沒有視頻數(shù)�(jù)就等待,如果要調(diào)整視頻采集卡通道可用串口給VGA矩陣切換器發(fā)送相應的命令讓VGA矩陣切換器進行相應的輸入輸出通道切換。也可經(jīng)客戶端經(jīng)�(wǎng)絡到服務器串口到VGA矩陣切換器進行VGA矩陣切換器相應的輸入輸出通道切換(在后面介紹客戶端時再介紹)。每次切換后將自動保存原視頻文件,如切換后有視頻�(shù)�(jù)將自動重新生成一個新的視頻文件�

  用局域網(wǎng)實時傳輸視頻�(shù)�(jù)已在一些領域大量的應用,局域網(wǎng)以有線局域網(wǎng)居多,因為有線局域網(wǎng)技術成�、傳輸速度快,但是長時間傳輸大量視頻數(shù)�(jù)時也會引起傳輸速率不穩(wěn)�,引起數(shù)�(jù)堵塞,會導致視頻傳輸?shù)馁|量大幅度下降,容易引起畫面的重影、抖�、花�、延遲等�(xiàn)�。在服務器桌面顯示的畫面是沒�(jīng)任何編碼處理的,但網(wǎng)絡傳輸和保存的視頻數(shù)�(jù)是經(jīng)Divx編碼�,這樣有力的減輕了�(wǎng)絡間傳輸和服務器的負��

  為了在局域網(wǎng)上有效的、高質量的實時傳輸媒體流,需要多種技術的支持,包括網(wǎng)絡傳輸層�(xié)議的選擇、編(解)碼技�,網(wǎng)絡傳輸層質量控制技術等��

應用

  采集卡廣泛應用于安防�(jiān)�、教育課件錄�、大屏拼�、多媒體錄播錄像、會議錄�、虛擬演播室、虛擬現(xiàn)�、安檢X光機、雷達圖像信�、VDR紀錄儀、醫(yī)療X光機、CT�、胃腸機、陰道鏡、工�(yè)檢測、智能交�、醫(yī)學影�、工�(yè)�(jiān)�、儀器儀�、機器視覺等領域�

  由于采集卡的應用和作用等方面的因�,因�,常見采集卡又分為:圖像采集�、工�(yè)圖像采集�、高清VGA采集�、采集卡、圖像采集卡、圖象卡、圖像處理、視頻采集卡�1394視頻�、USB圖像采集�、HDMI采集�、外置采集卡、外置USB采集�、筆記本采集�、嵌入采集卡、RGB采集卡、分量采集卡、黑白高清圖像采集卡、工�(yè)圖像采集�、醫(yī)療專用圖像采集卡、交通專用圖像采集卡、圖像采集卡、工�(yè)檢測圖像采集�、機器視覺專用采集卡、流媒體采集卡�

行業(yè)�(fā)展趨�

  視頻采集卡行�(yè)到現(xiàn)在發(fā)展已�(jīng)有十多年的歷史了,早期國�(nèi)視頻采集卡設備不多,使用人群也少,那時候的視頻采集卡都是從國外引�。隨著中國的改革開放和經(jīng)濟的快速發(fā)�,帶動了視頻行業(yè)的日新月異。近年來國產(chǎn)視頻采集卡踴躍出�(xiàn),比如同三維品牌,是國內(nèi)級視頻采集卡中比較有�(yōu)勢的一種品�,并且在技術上和價格上在國�(nèi)外都具有很強的優(yōu)勀�

  早期視頻采集卡市場國�(nèi)只有代理,在加上軟壓縮產(chǎn)�,也就是我們現(xiàn)在常用的視頻采集卡,由于壓縮算法,主板兼容性問�,顯卡的兼容性、CPU性能問題等方面的限制,使得很多產(chǎn)品圖像質量出�(xiàn)很多問題,在采集的時候丟幀很厲�,而且也沒法進行軟件�(diào)色。但是隨著計算機技術的�(fā)�,特別是壓縮算法的發(fā)�,安裝簡單、運行穩(wěn)�、采用MPEG-4格式壓縮、性價比高、售后服務方面的國產(chǎn)采集卡開始出�(xiàn),并且吸取了國外�(chǎn)品的�(jīng)�,在很多技術上都改變了國外�(chǎn)品的缺陷,比喻視頻采集卡(軟壓�)工作�,采用Overlay顯示模式,即視頻圖像窗口是覆蓋在顯示器屏幕上�。早期的顯卡由于不支持該模式,使得很多國外的很多采集卡在看監(jiān)控畫面時“有聲音無圖像”或“畫面被壓扁”的�(xiàn)象。另�,在壓縮格式,采集卡驅動、視頻編輯軟件方面也有了很多新的�(chuàng)�,因此很多國外的專家曾這么說,“如果你給中國人看三分之一,那么他接下來能做出三分之二甚至跟多�,這也是全面開放經(jīng)濟改革所帶來的�

  視頻采集卡可以分為軟壓卡和硬壓卡,軟壓縮卡硬件比較簡單,軟壓縮卡很少有芯片商提供開發(fā)包的,一般都需要自己公司完全自主開�(fā),所以開�(fā)難度較大,擁有完全自主開�(fā)能力的軟壓縮卡研�(fā)商不�。硬壓縮卡廠商門大多是采用芯片廠商提供的驅動與SDK開發(fā)包,進行二次開發(fā),然后再整理出自己的開發(fā)�,又提供給下一級軟件開�(fā)商做三次開發(fā)。由于有芯片制造商提供了完善的開發(fā)�,所以開�(fā)難度相對較小,國�(nèi)出現(xiàn)了一大批硬壓縮廠�,同時由�7130芯片的停�(chǎn),在視頻采集卡行�(yè)進行了一次大洗牌,很多“山寨”視頻采集卡由此被市場淘�,當然經(jīng)過這次洗牌,視頻采集卡廠商都逐漸走向了自主開�(fā)之路。由于目前視頻采集卡一般都是基于VGA的顯示標準,所在為了使用監(jiān)控器、顯示器等視頻圖像顯示設備,很多視頻采集卡都是采用VGA接口,因此,目前主要的視頻采集卡還是指VGA采集�,當然還有很多其他接口的采集卡,比如1394采集�,和HDMI采集�,其�1394采集卡由于數(shù)�(jù)采集速率問題逐漸被市場所淘汰,而HDMI采集卡主要是為了本本和高清影視而準備的采集卡�

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