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採集卡主要是捕獲外界光電、視頻、音頻等模擬信號並將其數字化導入計算機進行數字處理的捕獲設備,主要用圖像採集卡、視頻採集卡、音頻採集卡(比如音效卡)、數據採集卡等。由於數據採集卡等工業採集卡並不常用,因此,一般採集卡默認為靜態圖像採集卡、動態視頻採集卡。所以採集卡又稱視頻捕捉卡,用它可以獲取數字化視頻信息,並將其存儲和播放出來。很多視頻採集卡能在捕捉視頻信息的同時獲得伴音,使音頻部分和視頻部分在數字化時同步保存、同步播放。 視頻採集卡,英文全稱為:「Video Capture Card」,其功能是將視頻信號採集到電腦中,以數據文件的形式保存在硬碟上。

1概念

視頻捕獲設備--視頻採集卡是我們進行視頻處理必不可少的硬體設備,通過它,我們就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體,對數字化的視頻信號進行後期編輯處理、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,最後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。

2分類

1、視頻採集卡從視頻信號源和採集卡的介面來分,視頻採集卡共分為兩大類:一類是模擬採集卡,另一類是數字採集卡。
模擬採集卡通過AV或S端子將模擬視頻信號採集到 PC中,使模擬信號轉化為數字信號,其視頻信號源可來自模擬攝像機、電視信號、模擬錄像機等。
數字採集卡通過IEEE1394數字介面,以數字對數字的形式,將數字視頻信號無損地採集到了PC中,其視頻信號源主要來自DV(數碼攝像機)及其它一些數字化設備。
模擬採集卡與數字採集卡的一個重要區別就是:使用數字採集卡,在採集過程中視頻信號沒有損失,可以保證得到與原始視頻源一模一樣的效果,而使用模擬採集卡則視頻信號會有一定程度的損失。有人曾形象地作了一個類比:模擬採集類似於利用錄像機翻錄影帶,翻錄的子帶總是不如母帶清晰,如果再利用子帶翻錄,效果會更差;而數字採集就像用電腦拷貝數據文件一樣,無論複製多少次,複製的文件與原文件都完全一樣的,沒有任何區別。 二合一採集卡,指的是數字模擬採集卡,AV+DV採集卡。數字輸入輸出,模擬介面輸入(DV/AV/S-video),全介面板卡。
2、採集卡按照其用途可以分為廣播級視頻採集卡,專業級視頻採集卡,民用級視頻採集卡。
區別主要是採集的圖像指標不同:
廣播級視頻採集卡的最高採集解析度一般為768X576(均方根值)PAL制,或720X576(CCIR-601值)
廣播級高清採集卡

  廣播級高清採集卡

PAL制25幀每秒,或640X480/720X480 NTSC制30幀每秒最小壓縮比一般在4:1以內。這一類產品的特點是採集的圖像解析度高,視頻信噪比高,缺點是視頻文件龐大,每分鐘數據量至少為200MB。廣播級模擬信號採集卡都帶分量輸入輸出介面,用來連接BetaCam攝/錄像機,此類設備是視頻採集卡中最高檔的,用於電視台製作節目。
專業級視頻採集卡的級別比廣播級視頻採集卡的性能稍微低一些,解析度兩者是相同的,但壓縮比稍微大一些,其最小壓縮比一般在6:1以內,輸入輸出介面為AV複合端子與S端子,此類產品適用於廣告公司、多媒體公司製作節目及多媒體軟體。
民用級視頻採集卡的動態解析度一般最大為384X288,PAL制25幀每秒。另外,有一類視頻捕捉卡是比較特殊的,這就是VCD製作卡,從用途上來說它是應該算在專業級,而從圖像指標上來說他只能算做民用級產品。

3原理

在視頻信號的傳輸處理時,就需要視頻採集卡來幫忙,因為一般攝像機的視頻信號都是模擬的、連續信號,而計算機只認識數字信號(離散信號),因為計算機是採用二進位編碼的,因此,就需要一個能將模擬視頻信號採集到計算機中,而且在採集的時候還有考慮視頻信號採集速度、模擬信號與數字信號之間的轉換、視頻信號的質量等問題。這個就需要視頻採集卡來幫忙了。
從視頻源得到的信號,經過視頻介面送到視頻採集卡,信號首先進過模數轉換。
採集卡 數模轉換

  採集卡 數模轉換

其實,視頻採集卡處理視頻信號的主要處理還在與數模轉換階段,為什麼要進行數模轉換大家都清楚了,在轉換的過程中肯定有信號損失,對於最終視頻質量肯定不是很好,因此,在視頻採集卡的設計方面,就要注意信號轉換的質量,視頻採集卡是將模擬攝像機、錄像機、LD視盤機、電視機輸出的視頻信號等輸出的視頻數據或者視頻音頻的混合數據輸入電腦,並轉換成電腦可辨別的數字數據,存儲在電腦中,成為可編輯處理的視頻數據文件。很多人都知道,如果做一件事,在追求速度的時候,質量就不可能很完美,那麼採集卡視頻採集和信號處理的速度和質量怎麼控制呢?  為了提高速度,需要將視頻信號壓縮,採用具體哪一種視頻壓縮演算法對視頻的根式、質量又有不同的影響,壓縮時用軟壓縮還是硬壓縮也會帶來不同的效果。
採集是圖象經過採樣、量化以後轉換為數字圖象並輸入、存儲到幀存儲器的過程。由於圖像信號的傳輸需要很高的傳輸速度,通用的傳輸介面不能滿足要求,因此需要採集卡。

4採集

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。
視頻採集就是將視頻源的模擬信號通過處理轉變成數字信號(即0和1),並將這些數字信息存儲在電腦硬碟上的過程。這種模擬/數字轉變是通過視頻採集卡上的採集晶元進行的。
數字視頻
採集數字視頻是指利用可連接DV視頻信號的IEEE1394介面,完成將數碼攝像機拍攝的DV信號採集到多媒體計算機系統的功能.首先建立一個硬體環境,包括無線傳輸系統。
安裝 IEEEl394(FireWire或i.Link)介面卡,並用連接電纜連接DV攝像機。注意,DV連接電纜的兩端介面不同,一端為4 針埠,用於連接數字攝像機,另一端為6針埠,用於連接IEEE1394卡。
選裝調節DV攝像機的聲音
輸出的音頻混頻器.
安裝外部揚聲器.
安裝視頻處理軟體.
針孔攝像機採集卡

  針孔攝像機採集卡

還需要安裝或選配其他軟硬體:
在電腦上通過視頻採集卡可以接收來自視頻輸入端的模擬視頻信號,對該信號進行採集、量化成數字信號,然後壓縮編碼成數字視頻。大多數視頻卡都具備硬體壓縮的功能,在採集視頻信號時首先在卡上對視頻信號進行壓縮,然後再通過PCI介面把壓縮的視頻數據傳送到主機上。一般的PC視頻採集卡採用幀內壓縮的演算法把數字化的視頻存儲成AVI文件,高檔一些的視頻採集卡還能直接把採集到的數字視頻數據實時壓縮成MPEG-1格式的文件。
由於模擬視頻輸入端可以提供不間斷的信息源,視頻採集卡要採集模擬視頻序列中的每幀圖像,並在採集下一幀圖像之前把這些數據傳入PC系統。因此,實現實時採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。採集卡都是把獲取的視頻序列先進行壓縮處理,然後再存入硬碟,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。不同檔次的採集卡具有不同質量的採集壓縮性能。

5應用

採集卡種類及應用

採集卡種類及應用
採集卡廣泛應用於安防監控、教育課件錄製、大屏拼接、多媒體錄播錄像、會議錄製、虛擬演播室、虛擬現實、安檢X光機、雷達圖像信號、VDR紀錄儀、醫療X光機、CT機、胃腸機、陰道鏡、工業檢測、智能交通、醫學影像、工業監控、儀器儀錶、機器視覺等領域。
由於採集卡的應用和作用等方面的因素,因此,常見採集卡又分為:圖像採集卡、工業圖像採集卡、高清VGA採集卡、採集卡、圖像採集卡、圖象卡、圖像處理、視頻採集卡、1394視頻卡、USB圖像採集卡、HDMI採集卡、外置採集卡、外置USB採集卡、筆記本採集卡、嵌入採集卡、RGB採集卡、分量採集卡、黑白高清圖像採集卡、工業圖像採集卡、醫療專用圖像採集卡、交通專用圖像採集卡、專業圖像採集卡、工業檢測圖像採集卡、機器視覺專用採集卡、流媒體採集卡。

6功能

在計算機上通過採集卡可以接收來自視頻輸入端的模擬視頻信號,對該信號進行採集、量化成數字信號,然
高清採集卡

  高清採集卡

后壓縮編碼成數字視頻序列。大多數視頻採集卡都具備硬體壓縮的功能,在採集視頻信號時首先在卡上對視頻信號進行壓縮,然後才通過PCI介面把壓縮的視頻數據傳送到主機上。
視頻採集卡數模信號轉換流程
將顯存內以數字格式存儲的圖像( 幀)信號在RAMDAC 里經過模擬調製成模擬高頻號,然後再輸出到等離子成像,這樣VGA信號在輸入端( 等離子內) ,就不必像其它視頻信號那樣還要經過矩陣解碼電路的換算。

7介面

視頻採集卡的介面包括視頻與PC機的介面和與模擬視頻設備的介面。PC視頻採集卡通常採用32位的PCI匯流排介面,它插到PC機主板的擴展槽中,以實現採集卡與PC機的通訊與數據傳輸。採集卡至少要具有一個複合視頻介面(VideoIn)以便與模擬視頻設備相連。高性能的採集卡一般具有一個複合視頻介面和一個S-Video介面。一般的採集卡都支持PAL和NTSC兩種電視制式。
採集卡介面標準方面,有PCI、PCI-E、IEEE 1394、USB2.0/USB3.0等,因此視頻採集卡基本上可以分為pci 介面數據採集卡、DV(IEEE 1394)採集卡、USB高速數據採集卡和PCI-E數據採集卡,當然還有採用其他視頻輸入輸出介面的視頻採集卡,比如常見的VGA視頻採集卡、高清HDMI採集卡等等。  在視頻採集卡晶元方面,視頻採集卡晶元,國內的硬壓卡主要採用板載的DSP晶元,市場上存在的視頻採集卡晶元主要有6800、7130、7134、7113、6820、等幾種,其中6800、7130晶元先後停產,對以前在安防市場隨處可見7130晶元的DVR卡,在選購的時候就要注意了。
需要注意的是視頻採集卡一般不具備電視天線介面和音頻輸入介面,不能用視頻採集卡直接採集電視射頻信號,同時也不能直接採集到模擬視頻中的伴音信號。要採集伴音,PC機上必需要裝有音效卡,視頻採集卡通過PC機上的音效卡獲取數字化的伴音並把伴音與採集到的數字視頻同步到一起。

8系統要求

視頻採集卡是視頻採集和壓縮同步進行,也就是說視頻流在進入電腦的同時就被壓縮成MPG格式文件,這個過程就要求電腦有高速的CPU、足夠大的內存、高速的硬碟、通暢的系統匯流排……
CPU的運算能力足以對付我們所要求的,主板建議選擇帶有RAID級聯功能的控制晶元的,因為這樣可以大大加快硬碟的存儲數據的速度。
不過多核和超大容量硬碟對視頻採集基本上都足夠了。
內存的價格已經基本狂跌到底層,購買一個品牌內存就可以提供足夠的內存帶寬和容量大小,對捕捉圖像和轉換數據足以應付。硬碟是這套配置的關鍵,它不僅需要大容量的,而且存儲速度要快。緩存最低需要2M,一般的硬碟都可以達到這個緩存,容量當然是越大越好。
顯卡在視頻採集中顯得並不是那麼重要,選擇一般的32M以上的AGP卡即可。音效卡一般買一個普通家庭用也夠了,別的,不過一般沒那個必要。

9安裝

常見的視頻採集卡的安裝過程(不一定都需要安裝)
首先 關閉計算機電源,打開機箱,將視頻採集卡安裝在一個空的PCI插槽上。
從視頻採集卡包裝盒中取出螺絲,將視頻採集卡固定在機箱上。
將攝像頭的信號線連接到視頻採集卡上。
完成了視頻採集卡的硬體安裝。此外,還需要進行軟體安裝。安裝視頻採集卡使用的驅動程序、MPEG編碼器、解碼器等。
具體步驟如下:
安裝DirectX 9.0或以上版本。許多視頻採集卡都要求安裝DirectX才能夠使用視頻採集卡。
安裝並註冊MPEG編碼器、解碼器。
將視頻採集卡的安裝盤放入光碟機。
選擇視頻採集卡驅動。
依次選擇「安裝驅動程序」、「安裝SDK開發包」、「安裝應用程序客戶端伺服器端」。
重新啟動計算機,完成軟體的安裝。
解析度調節
行數相同的解析度無法區分調節:如以下解析度1024x768、1280x768、1360x768、1368x768,它們的行數均為768,自動調節可能都會識別成1024x768,這時點擊「自動調節」,會彈出如下圖所示列表,用戶可以選擇正確的解析度。
【畫面剪裁】:通過調節畫面寬度、畫面高度、水平位置、垂直位置達到所需要求。增加減少畫面寬度都是先從右邊開始調整,增加減少畫面高度都是先從下面開始調整。
1) 把縮放設置為「完全充滿畫面,不保持原圖比例」,以方便確認剪裁調整是否到位。
2) 切除畫面左邊:先左移水平位置,再減小畫面寬度。
3) 切除畫面右邊:減小畫面寬度即可。
4) 切除畫面上邊:先上移垂直位置,再減小畫面高度。
5) 切除畫面下邊:減小畫面高度即可。
圖像調節完成後,如果希望保存當前的調整,可以單擊「保存預設」、「應用預設」,單擊「刪除預設」,可以刪除之前保存的預設。

10高清卡

標清的採集卡已經逐漸的不在符合每個領域的要求,高清採集卡採用率逐漸普及,一般高清採集卡都會具備色差、AV、S端子等輸入有些還有有HDMI等數字介面,最高解析度達到1920×1080,大大滿足各種高清攝像機的需求。可採集從高清 720P,1080i到標清480i/480P多種解析度訊源,好的高清採集卡可以得到全解析度高清無壓縮視頻採集,可以確保從高清素材輸出生成的高清節目完全保留了原始的圖像質量
在軟體兼容性及編解碼質量和系統穩定性方面也是測試一塊高清採集卡是否好的標誌。另外還有是否支持標準的DIRECT SHOW API進行開發的第三方軟體及開發工具,是否提供SDK二次開發包,兼容於多種常見的非編軟體,如Adobe Premiere pro等。很多採集卡廠商如圓剛等老牌的採集卡廠家家都紛紛出了高性價比的高清採集卡,極大降低了全解析度實 況高清製作的門檻,在日見興起的高清採集領域如教育錄播,網路視頻會議及遠程培訓,高清醫療,特技展台等多媒體高清視頻採集方面被廣泛應用
教育錄播
配合高清攝像機適用於精品課件的錄製,音視頻完全同步,通過支持基於微軟Directshow構架第三方軟體,可以將老師教學視頻聲音,學生問答視頻等實時錄製成國家精品課程要求的標準流媒體格式,上傳到學校任意伺服器,同步實現在校園網或internet上視頻直播或點播,實現遠程互動教學和校園班班通的作用。
網路會議
視頻會議大力發展,對視頻會議的圖象質量有了更高要求,因為視頻採集卡功能比USB攝像頭的更為多樣性,越來越多的企業用戶也開始使用視頻採集卡。高清採集卡在普通的採集卡的基礎上增加了HDMI和色差的輸入,可採集1080i的高清訊源。通過模擬攝像機,圓剛C727高清採集卡可以接收來自視頻輸入端的高清或標清視頻信號,通過支持基於微軟Directshow構架第三方軟體實時錄製成你所需要的音視頻格式。實現遠程「零距離」溝通。
非編特技採集
有的高清採集卡亦可作為非編I/O卡,兼容於多款市場上最為流行的非編軟體,搭配Adobe Premiere pro、會聲會影等非編軟體,讓用戶可以通過HDMI等介面輕鬆地輸入採集

如何選擇

在高清視頻採集卡中,VGA採集卡是最受歡迎的,其不僅可以採集電腦屏幕信號,還能採集高清VGA攝像機信號、醫療VGA設備儀器信號等。其應用範圍非常廣泛,尤其是在視頻會議、網路直播、遠程教學、投影融合中廣泛應用。不過市面上的圖像採集卡是非常多的,要如何正確地進行VGA採集卡的選擇呢?
1.首先購買VGA採集卡前,應該明確需求目的,如需要達到的解析度及軟壓縮模式還是硬壓縮模式,支持的軟體等。市面上的VGA採集卡有許多型號,它們可能是由不同的生產廠商生產製造的,而且每個型號的VGA採集卡都是側重於某個具體功能的,因此我們在選購VGA採集卡之前最好能明確購買採集卡的目的。
2.其次內置視頻採集卡中主要分為PCI-E和PCI兩種插槽介面,而PCI-E插槽的帶寬傳輸速度是PCI的兩倍,所以絕大多數的高清視頻採集卡都採用的是PCI-E插槽介面,這就要求您使用的主板上帶有這類的插槽。
3.最後視頻解析度對於視頻應用是非常重要的,如網路視頻直播、互聯網視頻等都對視頻解析度有一定的要求,而高清標準對於宣傳和效果都是非常有好處的。如維視圖像推出的高清視頻採集卡都支持高清1920x1440的解析度,並且在其解析度下能自動識別和自動適應。
4.另外,專業的VGA採集卡價格上都比較昂貴,與一般視頻採集卡不能相比,性能比較突出。在購買VGA採集卡時,需要從自身或用戶的角度考慮,既要滿足需求又要節約成本
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