什么是视频采集卡

什么是视频采集卡

什么是视频采集卡？所谓视频采集卡就是能将视频信号采集到电脑中，以数据文件的形式保存在硬盘上。用视频采集卡可以获取数字化视频信息，并将其存储和播放出来。很多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。


图1 硬压缩视频采集卡

视频采集卡采集原理
　　
视频（Video)是多幅静止图像(图像帧）与连续的音频信息在时间轴上同步运动的混合媒体，多帧图像随时间变化而产生运动感，因此视频也被称为运动图像。按照视频的存储与处理方式不同，可分为模拟视频和数字视频两种. 　　

视频采集就是将视频源的模拟信号通过处理转变成数字信号（即0和1），并将这些数字信息存储在电脑硬盘上的过程。这种模拟/数字转变是通过视频采集卡上的采集芯片进行的。 　　

在电脑上通过视频采集卡可以接收来自视频输入端的模拟视频信号，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。大多数视频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，然后再通过PCI接口把压缩的视频数据传送到主机上。一般的PC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。 　　

由于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PC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。采集卡都是把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，免除了再次进行压缩处理的不便。不同档次的采集卡具有不同质量的采集压缩性能。 　　

由视频采集芯片将模拟信号转换成数字信号，然后传至板卡自带的临时存储器中，再由卡上自带视频压缩芯片执行压缩算法，将庞大的视频信号压缩变小，最后这些压缩后的直接或通过PCI桥芯片进入PCI，存储到硬盘。后者采用通用视频A/D转换器实现图像的采集，其特点是数据采集占用CPU的时间，对处理器的速度要求高，成本低、易于实现，能够满足某些图像采集系统的需要。 　　

在高清视频采集录制方面，VGA图像采集卡是数字信息化行业快速发展，很多领域对VGA信号采集的要求提高出现的一种高端产品。现在不论是在工业行业上机器视觉系统应用，还是在教学上，都应用十分广泛，它综合许多计算机软硬件技术，更涉及到图像处理、人工智能等多个领域。而视频图像采集卡是机器视觉系统的重要组成部分，其主要功能是对相机所输出的视频数据进行实时的采集，并提供与PC的高速接口. 　　

视频采集卡是我们进行视频处理必不可少的硬件设备，是视频数字化合数字化视频编辑后期制作中必不可少的硬件设备。 　　

通过视频采集卡，我们就可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中，利用相关的视频编辑软件，对数字化的视频信号进行后期编辑处理，比如剪切画面，添加滤镱，字幕和音效，设置转场效果以及加入各种视频特效等等，最后将编辑完成的视频信号转换成标准的VCD,DVD以及网上流媒体等格式，方便传播和保存。

图2   视频采集卡 数模A/D转换流程

视频采集卡分类
　　
视频采集卡按照视频信号源，可以分为数字采集卡（使用数字接口）和模拟采集卡。
　　
视频采集卡按照安装链接方式，可以分为外置采集卡（盒）和内置式板卡。 　
　
视频采集卡按照视频压缩方式，可以分为软压卡（消耗CPU资源）和硬压卡。
　　
视频采集卡按照视频信号输入输出接口，可以分为1394采集卡、USB采集卡、HDMI采集卡、VGA视频采集卡、PCI视频卡、PCI-E视频采集卡。
　　
视频采集卡按照其性能作用，可以分为电视卡、图像采集卡、DV采集卡、电脑视频卡、监控采集卡、多屏卡、流媒体采集卡、分量采集卡、高清采集卡、笔记本采集卡、DVR卡、VCD卡、非线性编辑卡（简称非编卡）。 　　

视频采集卡按照其用途可分为广播级视频采集卡，专业级视频采集卡，民用级视频采集卡，它们档次的高低主要是采集图像的质量不同。他们的区别主要是采集的图像指标不同。 　　

视频图像采集的方法较多，基本可分为2大类：数字信号采集和模拟信号采集。因此常见的图像采集卡也有数字采集卡和模拟采集卡、AV+DV二合一采集卡几种类型。 　　

广播级视频采集卡的最高采集分辨率一般为768X576（均方根值）PAL制，或720X576(CCIR-601值）PAL制25帧每秒，或640X480/720X480 NTSC制30帧每秒最小压缩比一般在4：1以内。这一类产品的特点是采集的图像分辨率高，视频信噪比高，缺点是视频文件庞大，每分钟数据量至少为200MB。 　　专业级视频采集卡的级别比广播级视频采集卡的性能稍微低一些，分辨率两者是相同的，但压缩比稍微大一些，其最小压缩比一般在6：1以内，输入输出接口为AV复合端子与S端子。 　　

民用级视频采集卡的动态分辨率一般最大为384X288，PAL制25帧每秒。

视频采集卡系统要求
　　
目前的视频采集卡是视频采集和压缩同步进行，也就是说视频流在进入电脑的同时就被压缩成MPG格式文件，这个过程就要求电脑有高速的CPU、足够大的内存、高速的硬盘、通畅的系统总线…… 　　

CPU的运算能力足以对付我们所要求的，主板建议选择带有RAID级联功能的控制芯片的，因为这样可以大大加快硬盘的存储数据的速度。不过现在的多核和超大容量硬盘对视频采集基本上都足够了。 　　

内存现在的价格已经基本狂跌到底层，购买一个品牌内存就可以提供足够的内存带宽和容量大小，对捕捉图像和转换数据足以应付。硬盘是这套配置的关键，它不仅需要大容量的，而且存储速度要快。缓存最低需要2M，一般的硬盘都可以达到这个缓存，容量当然是越大越好。显卡在视频采集中显得并不是那么重要，选择一般的32M以上的AGP卡即可。声卡一般买一个普通家庭用也够了，别的，不过一般没那个必要。