這些年，跟著多媒體技能的飛速開展，運(yùn)用多媒體計(jì)算機(jī)處置視頻鏡像已變成實(shí)踐。本畢業(yè)規(guī)劃即是運(yùn)用視頻/圖象收集卡與CCD攝像機(jī)所構(gòu)成的實(shí)時(shí)視頻收集體系完成實(shí)時(shí)監(jiān)控的規(guī)劃。因而有必要先介紹一下有關(guān)視頻的基本知識和視頻/圖象收集卡的狀況。
有關(guān)視頻的基本知識
依據(jù)三基色原理，在視頻范疇運(yùn)用R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三色不一樣份額的混合來體現(xiàn)豐厚多采的實(shí)踐。經(jīng)過攝像機(jī)的光敏器材像CCD（電荷耦合器材），將光信號變換成RGB三路電信號；其次，在電視機(jī)或監(jiān)視器內(nèi)部也運(yùn)用RGB信號別離操控三支電子槍炮擊熒光屏以發(fā)生鏡像。這樣，因?yàn)閿z像機(jī)中原始信號和電視機(jī)、監(jiān)視器中的結(jié)尾信號都是RGB信號，因而直接運(yùn)用RGB信號作為視頻信號的傳輸和記載方法會(huì)取得極高的信號質(zhì)量。但這樣做會(huì)極大地加寬視頻帶寬然后添加設(shè)備本錢，且這也與現(xiàn)行黑白電視不兼容，因而，在實(shí)踐運(yùn)用中不這樣做，而是按亮度方程Y=0.39R+0.5G+0.11B（PAL制）RGB信號變換成亮度信號Y和兩個(gè)色差信號U（B-Y）、V（R-Y），構(gòu)成YUV重量信號。此種信號運(yùn)用人眼對亮度細(xì)節(jié)分辨率高而對色度細(xì)節(jié)分辨率低的特色，對U、V信號帶寬緊縮。U、V信號還可進(jìn)一步組成一個(gè)色度信號C，進(jìn)而構(gòu)成Y/C記載方法。因?yàn)橛涊d時(shí)對C信號采納降頻處置，因而也稱彩色降頻方法。Y和C又可進(jìn)一步構(gòu)成復(fù)合視頻（Composite），即五顏六色全電視信號，這種方法便于傳輸和電視信號的發(fā)射。將RGB信號變換成YUV信號、Y/C信號直至composite信號的進(jìn)程稱為編碼，逆進(jìn)程則為解碼。由此可看出，因?yàn)樽儞Q進(jìn)程的多少，視頻輸出質(zhì)量由YUV端口到Y(jié)/C端口到Composite端口順次下降。因而，在視頻捕捉或輸出時(shí)挑選適宜的輸入、輸出端口可進(jìn)步視頻質(zhì)量。別的，還應(yīng)供給同步信號以確保傳送圖象安穩(wěn)再現(xiàn)。
視頻影像是由一系列被稱為幀的單個(gè)停止畫面組成。通常幀率在24-30幀/秒時(shí)，視頻運(yùn)動(dòng)非常平滑，而低于15幀/秒時(shí)就會(huì)有停頓感。在PAL制中，規(guī)則25幀/秒，每幀水平625掃描行（分奇數(shù)行、偶數(shù)行，即奇、偶兩場，因選用隔行掃描方法）。在每一幀中，電子束由左上角隔行掃至右下角后再跳回至左上角有一個(gè)逆程期，約占整個(gè)掃描時(shí)刻的8%，因而625行中有用行只要576行，即筆直分辨率576點(diǎn)。按現(xiàn)行4:3電視規(guī)范，則水平分辨率為768點(diǎn)，這即是常見的一種分辨率768*576。別的，還有一種遵從CCIR601規(guī)范的PAL制，其分辨率為720*576。關(guān)于NTSC制，規(guī)則30幀/秒，525行/幀，隔行掃描，分奇、偶兩場，圖畫大小720*486。因?yàn)镻AL制與NTSC制處置方法不一樣，因而互不兼容。斷定視頻每一幀時(shí)刻方位及視頻片段持續(xù)時(shí)刻，運(yùn)用的是專門的規(guī)范時(shí)刻編碼格局SMPTE時(shí)刻碼，表明為“H：M：S：F”，即“時(shí)：分：秒：幀”。
PAL制與NTSC制通常都是模仿信號，視頻捕捉卡可完成對它的A/D變換。視頻捕捉卡先對輸入視頻信號以4:2:2格局進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行量化，通常對YUV（也即對RGB）各8bit量化，因而發(fā)生24位真彩。因?yàn)橐粠瑘D象數(shù)字化后數(shù)據(jù)量很大，為節(jié)約存儲空間，還要對其進(jìn)行緊縮處置。緊縮處置可分為有損緊縮和無損緊縮，而前者是以獻(xiàn)身圖象細(xì)節(jié)為價(jià)值的。緊縮可由軟、硬件完成，后者可實(shí)實(shí)踐時(shí)緊縮，而前者通常要在分辨率、色彩深度、幀率等方面做出一些獻(xiàn)身。挑選緊縮比時(shí)，緊縮比越高，圖象質(zhì)量越差。經(jīng)過上述進(jìn)程，模仿視頻即變成數(shù)字視頻，而這一進(jìn)程的逆進(jìn)程即可完成數(shù)字視頻的解緊縮與回放。別的，運(yùn)用某些視頻捕捉卡的輸入、輸出設(shè)置，能簡略地完成PAL制與NTSC制的變換。 數(shù)字視頻經(jīng)解緊縮后，可送入顯現(xiàn)卡并在計(jì)算機(jī)的顯現(xiàn)器上顯現(xiàn)出來。為在計(jì)算機(jī)的顯現(xiàn)器上準(zhǔn)確顯現(xiàn)數(shù)字視頻，有必要使視頻顯現(xiàn)方式與數(shù)字視頻的類型相匹配。因?yàn)轱@象管存在著顯現(xiàn)亮度信號的非線形，因而送入的圖象信號有必要預(yù)先抵償，這即是^ 校對，它只對中心色彩發(fā)生影響。計(jì)算機(jī)顯現(xiàn)器的^ 通常為1.8，而PAL制圖象的^ 值大概也是1.8，影響不大；但NTSC制圖象的^ 值為2.2，若是不經(jīng)調(diào)整，顯現(xiàn)圖象就會(huì)發(fā)白。
視頻/圖象處置硬件的開展、分類與特色
視頻/圖象處置硬件的開展前史
圖象與視頻是兩個(gè)既有聯(lián)絡(luò)又有差異的概念：停止的圖像稱為圖象（Image），運(yùn)動(dòng)的圖象稱為視頻（Video）。圖象的輸入要靠掃描儀、數(shù)字照相機(jī)或攝象機(jī)；而視頻的輸入只能是攝象機(jī)、錄象機(jī)、影碟機(jī)以及電視接納機(jī)等能夠輸出接連圖象信號的設(shè)備。
圖象與視頻處置體系包括：圖象與視頻的輸入、輸出設(shè)備，通用的計(jì)算機(jī)和附加的 專用處置硬件卡。不一樣的運(yùn)用環(huán)境，所需求的硬件設(shè)備、軟件環(huán)境也不一樣。
數(shù)字圖象處置技能與圖象處置體系是七十年代晚期構(gòu)成的一個(gè)獨(dú)立學(xué)科，其時(shí)只能 處置停止圖象，首要用于軍事、科研醫(yī)學(xué)等范疇。圖象處置體系是為了加速處置速度而 規(guī)劃的專用體系，在中小型計(jì)算機(jī)操控下運(yùn)轉(zhuǎn)。這些體系的規(guī)劃大，價(jià)格昂貴。
面向PC機(jī)的圖象處置體系是八十年代中后期開端呈現(xiàn)的。它價(jià)格便宜，易于擴(kuò)大， 軟件豐厚，因而很快得到推行，帶動(dòng)了圖象處置技能的遍及。這些年多媒體技能又使視 頻處置有了新的用武之地。因?yàn)楝F(xiàn)代的視頻處置體系也具有圖象處置功用，因而有時(shí)就 不再嚴(yán)厲區(qū)別視頻與圖象處置硬件了。
歸納起來，面向PC機(jī)的圖象、視頻處置體系的開展前史已閱歷了三個(gè)期間：
一代商品（1990年之前）：專用圖象處置體系。
八十年代中期，PC機(jī)上開端有圖象卡。但因?yàn)槠鋾r(shí)主機(jī)和總線主頻低，磁盤速度、容量有限，因而約束了圖象卡的開展。這一時(shí)期的圖象卡功用單一，基本上只要圖象收集和簡略的處置功用。首要用于科學(xué)和試驗(yàn)研討。
這一代圖象體系的杰出特色是必定要有一個(gè)專用的圖象顯現(xiàn)器與圖象卡相連，用于顯現(xiàn)圖象，而圖形是經(jīng)過顯現(xiàn)卡輸出到圖形顯現(xiàn)器的，因而不方便完成圖形/圖象的同屏顯現(xiàn)。
這一時(shí)期圖象處置硬件價(jià)格昂貴，功用又不能滿意多媒體體系的需求（首要是沒有 緊縮功用），因而不能為多媒體體系所用。
第二代商品（1991—1995年）：圖形/圖象顯現(xiàn)合一的多媒體體系。
在理論上，從位圖視點(diǎn)看，圖形與圖象是一致的，完全能夠選用同一個(gè)顯現(xiàn)器；而在多媒體中包括視頻媒體也是多媒體體系規(guī)劃的開始方針。
在技能上，推進(jìn)這一進(jìn)程的動(dòng)力有兩個(gè)：一方面因?yàn)楦鞣N增強(qiáng)型VGA顯現(xiàn)操控器 和顯現(xiàn)卡的功用進(jìn)步，使得PC機(jī)有了較高顯現(xiàn)分辨率，能夠直接處置視頻信息了；同 時(shí)，顯現(xiàn)存儲器容量添加，價(jià)格下降，使得高分辨率圖形顯現(xiàn)卡敏捷遍及。另一方面是各種可編程的視頻操控芯片使視頻信號與圖形疊加變得十分簡略。這些芯片有用地處置 了多制式五顏六色全電視信號的數(shù)字式鎖相和解碼技能，以及視頻信號與圖形信號的窗口控 制，然后使視頻信號的輸入/輸出變得簡略，規(guī)劃和調(diào)試變得簡略。運(yùn)用這些芯片推出的視頻卡，完成了VGA圖形與視頻信號的疊加。別的，這類卡上通常都有聲響輸入/輸出功用，沒必要再獨(dú)自裝備聲卡了。
這一時(shí)期是多媒體視頻硬件開展敏捷的期間，圖形與圖象疊加疑問的處置使圖象 體系真正為多媒體體系所用。各種收集卡、字幕疊加卡、緊縮/解緊縮卡、影片卡、電視卡層出不窮，敏捷遍及；各類規(guī)范如Video for Windows、MPEG-1、VCD1.1和VCD2.0的出臺，使得在PC機(jī)上看影音文件乃至影片變成實(shí)踐；還有經(jīng)過計(jì)算機(jī)收看電視節(jié)意圖電視調(diào)諧卡（TV Tuner）、將VGA輸出信號編碼為電視信號的TV Coder等。
第三代商品（1996年之后）：多種功用集成化的多媒體體系。 體系集成是現(xiàn)代技能的首要趨勢，多媒體自身即是技能集成的產(chǎn)品。這些年，多媒 體視頻硬件首要在兩個(gè)范疇開展。一是與網(wǎng)絡(luò)通訊技能聯(lián)系，由視頻收集卡附加網(wǎng)絡(luò) 通訊卡構(gòu)成的多媒體視頻會(huì)議、S可視電話、視頻郵件、多媒體通訊終端等。到本世紀(jì)末和下世紀(jì)初，根據(jù)寬帶多媒體通訊網(wǎng)絡(luò)的交互式電視（ITV）、點(diǎn)播電視（VOD）以及長途教育體系、長途診斷體系、長途電子圖書館等新技能將付諸實(shí)施，經(jīng)過交互電視的機(jī)頂盒（STB）完成網(wǎng)絡(luò)閱讀、電視購物、收看VOD節(jié)目等，結(jié)尾走向電視、電腦與電信的三電合一的意圖。第二方面是與影視制造技能聯(lián)系，構(gòu)成集緊縮/解緊縮、組成輸出、特技作用為一體的影視制造非線形修改體系。視頻處置硬件結(jié)尾將從體系的選件轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)體系的組件。
視頻/圖象處置硬件的分類與特色
收集功用是各種視頻卡的基本功用，對它進(jìn)行擴(kuò)大，可構(gòu)成各種層次的視頻處置卡：從簡略視頻收集卡到專業(yè)圖象收集卡以及非線形修改體系。 視頻收集卡 模仿圖象經(jīng)過采樣、量化今后變換為數(shù)字圖象并輸入、存儲到幀存儲器的進(jìn)程，叫做收集、數(shù)字化、獲取、捕獲、捕捉、抓取、抓幀等，因而視頻收集卡也稱捕獲卡、獲取卡、視頻輸入卡等。視頻收集的模仿視頻信號源能夠是錄象機(jī)、攝象機(jī)、攝錄機(jī)、影碟機(jī)等，經(jīng)過視頻收集卡可將錄象帶、激光視盤等上的圖象或現(xiàn)場的圖象輸入計(jì)算機(jī)。
視頻收集卡的工作方法能夠是單幀收集或接連收集；可將收集的圖象序列放在內(nèi)存或磁盤上；可對圖象進(jìn)行緊縮或不緊縮。
視頻輸出卡
對計(jì)算機(jī)的VGA顯現(xiàn)卡輸出的以RGB方式表明的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，將其變換成可供錄象機(jī)和電視機(jī)輸入和顯現(xiàn)的組合視頻信號的接口卡叫視頻輸出卡或編碼卡（TVCoder）。
視頻輸出卡有三種：
外置式VGA到TV視頻信號變換器：其典型實(shí)例即為臺灣圓智Grand系列商品；
內(nèi)置式視頻信號編碼輸出卡：這類卡現(xiàn)已很少見；
將編碼輸出與收集功用集成在一塊板上，構(gòu)成具有頻輸入/輸出功用的多功用卡：這類卡是當(dāng)時(shí)的干流，首要用于各種非線性修改體系。
緊縮/解緊縮卡 解壓卡： 解壓卡首要指能看VCD的MPEG解壓卡，俗稱“影片卡”。這種卡大都有音/視頻輸出端，具有動(dòng)態(tài)視頻交互功用。
緊縮卡：緊縮卡首要是為制造影視節(jié)目和電子出版物用的。前者選用Motion-JPEG規(guī)范，緊縮比為5:1到7:1；后者選用MPEG緊縮，緊縮比為150:1到200:1。此外還有對于五顏六色或黑白靜止圖象緊縮的JPEG卡。
電視接納卡 電視卡有兩種：將高頻接納/調(diào)諧電路和視頻收集卡的功用集成在一塊板上，板上有外接天線插孔，插上天線就可收看電視；在視頻收集卡視頻輸入端接一個(gè)“高頻頭”。
視頻卡（非線性修改卡）
這種卡集成了視頻輸入/輸出、特技、緊縮及修改加工等多種功用，首要用于影視節(jié)目后期制造的非線性修改體系。
