数据采集卡用途以及原理
数据采集卡用途以及原理
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&&&&&&&& 在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。实际采集时，噪声也可能带来一些麻烦。数据采集时，有一些基本原理要注意，还有更多的实际的问题要解决。
&&&&&&&& 在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。实际采集时，噪声也可能带来一些麻烦。数据采集时，有一些基本原理要注意，还有更多的实际的问题要解决。
一、数据采集卡的定义：
&&&&&&&& 数据采集卡就是把模拟信号转换成数字信号的设备，其核心就是A/D芯片。
二、数据采集简介：
&&&&&&&& 在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。实际采集时，噪声也可能带来一些麻烦。数据采集时，有一些基本原理要注意，还有更多的实际的问题要解决。
&&&&&&&& 假设现在对一个模拟信号 x(t) 每隔&D t 时间采样一次。时间间隔&D t
被称为采样间隔或者采样周期。它的倒数 1/ &D t 被称为采样频率，单位是采样数 / 每秒。 t=0, &D t ,2 &D t ,3 &D t &&
等等， x(t) 的数值就被称为采样值。所有 x(0),x( &D t),x(2 &D t ) 都是采样值。这样信号 x(t)
可以用一组分散的采样值来表示：& 下图显示了一个模拟信号和它采样后的采样值。采样间隔是&D t ，注意，采样点在时域上是分散的。
图 1 模拟信号和采样显示
&&&&&&&& 如果对信号 x(t) 采集 N 个采样点，那么 x(t) 就可以用下面这个数列表示：&
&&&&&&&& 这个数列被称为信号 x(t)
的数字化显示或者采样显示。注意这个数列中仅仅用下标变量编制索引，而不含有任何关于采样率（或&D t
）的信息。所以如果只知道该信号的采样值，并不能知道它的采样率，缺少了时间尺度，也不可能知道信号 x(t) 的频率。
根据采样定理，最低采样频率必须是信号频率的两倍。反过来说，如果给定了采样频率，那么能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做恩奎斯特频率，它是采 样频率的一半。如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分，信号将在直流和恩奎斯特频率之间畸变。
图２显示了一个信号分别用合适的采样率和过低的采样率进行采样的结果。&
&&&&&&&& 采样率过低的结果是还原的信号的频率看上去与原始信号不同。这种信号畸变叫做混叠（ alias ）。 出现的混频偏差（ alias frequency ）是输入信号的频率和最靠近的采样率整数倍的差的绝对值。
图 2 不同采样率的采样结果
图３给出了一个例子。假设采样频率 fs 是 100HZ, ，信号中含有 25 、 70 、 160 、和 510 Hz 的成分。
图３ 说明混叠的例子
&&&&&&&& 采样的结果将会是低于奈奎斯特频率（ fs/2=50 Hz ）的信号可以被正确采样。而频率高于 50HZ 的信号成分采样时会发生畸变。分别产生了 30 、 40 和 10 Hz 的畸变频率 F2 、 F3 和 F4 。
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&&& 目前，处理器性能的主要衡量指标是时钟频率。绝大多数的集成电路 （IC） 设计都基于同说说：视频（采集）卡的组成及其工作原理_视频采集卡_百科问答
说说：视频（采集）卡的组成及其工作原理
说说：视频（采集）卡的组成及其工作原理
提问者:章阳农
视频采集卡的工作原理及其特点是：从彩色摄象机、录象机或其他视频信号源得到的彩色全电视信号首先到视频模拟输入端口，首先需要解决行同步信号和场同步信号（包括奇数场同步信号和偶数场同步信号）的分离问题，即采用限幅的方法，将场同步和行同步信号与图象信号分开，然后用积分和微分的方法获得场同步信号和行同步信号，再根据奇数场同步信号在一行的开始和偶数场同步信号在一行的中间，得到奇数场同步信号和偶数场同步信号。然后送到具有钳位电路和自动增益的运算放大器，最后经过A/D变换器将彩色全电视信号转换成8位数字信号，送给彩色多制式数字解码器。经过多制式数字解码器解码后得到Y、U、V数据，然后由视频窗口控制器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器，帧存储器的内容在窗口控制器的控制下与VGA信号或视频编码器的同步信号同步，再送到D/A变换器，模拟彩空间变换矩阵，同时送到数字式视频编辑器进行视频编码，最后输出到VGA监视器及电视机或影像。视频采集卡具有信息丰富和表现力强特点。如何把模拟视频转化为数字视频：首先是提供模拟视频输出的设备，如录像机、电视机、电视卡等；然后是可以对模拟视频信号进行采集、量化和编码的设备，这一般都由专门的视频采集卡来完成；最后，由MPC接收和记录编码后的数字视频数据。在这一过程中起主要作用的是视频采集卡，它不仅提供接口以连接模拟视频设备和计算且具有把模拟信号转换成数字数据的功能。视频采集卡的技术标准及工作原理工作原理：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。通常在采集过程，对数字信息还进行一定形式的实时压缩处理，较高档的采集卡依靠特殊的处理芯片进行硬件实时数据压缩处理；而那些没实时硬件压缩功能的卡，也可通过电脑上的CPU进行被称为软件压缩的处理。另外，对于开始流行的数码摄像机这类数字视频源，通过它们上面的IEEE1394端口，不必再添加任何采集卡，就可以用电脑上的IEEE1394端口进行视频采集。　　视频采集卡种类繁多，但对那些非大量商业视频采集处理的业余爱好者来说，一张没硬件压缩功能的价廉的视频采集卡，或带有采集功能的电视卡和3D图像卡，就完全足以胜任。只要在软件方面下功夫，完全可以获得和那些高档昂贵的视频采集卡相当的处理结果，当然相比之下在后期影视文件的制作过程会花你更多的时间。随那些价廉或综合卡所带的视频采集软件通常由于过于简单，特别在文件实时存盘引擎方面，直接使用这些简单的采集软件进行视频采集处理的结果，通常让人很难满意。技术标准：根据不同的应用、不同的适用环境和不同的技术指标，目前有多种规格的视频采集卡。从Broadway视频采集卡的性能参数，可以归纳出以PC机为硬件环境的视频采集卡的主要功能和技术指标：　　一、接口：　　视频采集卡的接口包括视频与PC机的接口和与模拟视频设备的接口。目前PC视频采集卡通常采用32位的PCI总线接口，它插到PC机主板的扩展槽中，以实现采集卡与PC机的通讯与数据传输。采集卡至少要具有一个复合视频接口（VideoIn）以便与模拟视频设备相连。高性能的采集卡一般具有一个复合视频接口和一个S－Video接口。一般的采集卡都支持PAL和NTSC两种电视制式。　　需要注意的是视频采集卡一般不具备电视天线接口和音频输入接口，不能用视频采集卡直接采集电视射频信号，同时也不能直接采集到模拟视频中的伴音信号。要采集伴音，PC机上必需要装有声卡，视频采集卡通过PC机上的声卡获取数字化的伴音并把伴音与采集到的数字视频同步到一起。　　二、功能：　　在PC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序列。大多数视频采集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，然后才通过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。　　三、驱动和应用程序：　　视频采集卡一般都配有硬件驱动程序以实现PC机对采集卡的控制和数据通讯。根据不同的采集卡所要求的操作系统环境，各有不同的驱动程序。只有把采集卡插入了PC机的主板扩展槽并正确安装了驱动程序以后才能正常工作。采集卡一般都配有采集应用程序以控制和操作采集过程。也有一些通用的采集程序，数字视频编辑软件如AdobePremiere等也带有采集功能，但这些应用软件都必须与采集卡硬件配合使用。也即只有采集卡硬件正常安装和驱动以后才能使用。|||视频采集卡：说白了就是对前端摄像机采集的视频模拟图像进行压缩（H.264、MPEG4格式），成数字图像格式，然后再硬盘上进行存储。|||视频采集卡的工作原理及其特点是：从彩色摄象机、录象机或其他视频信号源得到的彩色全电视信号首先到视频模拟输入端口，首先需要解决行同步信号和场同步信号（包括奇数场同步信号和偶数场同步信号）的分离问题，即采用限幅的方法，将场同步和行同步信号与图象信号分开，然后用积分和微分的方法获得场同步信号和行同步信号，再根据奇数场同步信号在一行的开始和偶数场同步信号在一行的中间，得到奇数场同步信号和偶数场同步信号。然后送到具有钳位电路和自动增益的运算放大器，最后经过A/D变换器将彩色全电视信号转换成8位数字信号，送给彩色多制式数字解码器。经过多制式数字解码器解码后得到Y、U、V数据，然后由视频窗口控制器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器，帧存储器的内容在窗口控制器的控制下与VGA信号或视频编码器的同步信号同步，再送到D/A变换器，模拟彩空间变换矩阵，同时送到数字式视频编辑器进行视频编码，最后输出到VGA监视器及电视机或影像。视频采集卡具有信息丰富和表现力强特点。如何把模拟视频转化为数字视频：首先是提供模拟视频输出的设备，如录像机、电视机、电视卡等；然后是可以对模拟视频信号进行采集、量化和编码的设备，这一般都由专门的视频采集卡来完成；最后，由MPC接收和记录编码后的数字视频数据。在这一过程中起主要作用的是视频采集卡，它不仅提供接口以连接模拟视频设备和计算且具有把模拟信号转换成数字数据的功能。视频采集卡的技术标准及工作原理工作原理：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。通常在采集过程，对数字信息还进行一定形式的实时压缩处理，较高档的采集卡依靠特殊的处理芯片进行硬件实时数据压缩处理；而那些没实时硬件压缩功能的卡，也可通过电脑上的CPU进行被称为软件压缩的处理。另外，对于开始流行的数码摄像机这类数字视频源，通过它们上面的IEEE1394端口，不必再添加任何采集卡，就可以用电脑上的IEEE1394端口进行视频采集。　　视频采集卡种类繁多，但对那些非大量商业视频采集处理的业余爱好者来说，一张没硬件压缩功能的价廉的视频采集卡，或带有采集功能的电视卡和3D图像卡，就完全足以胜任。只要在软件方面下功夫，完全可以获得和那些高档昂贵的视频采集卡相当的处理结果，当然相比之下在后期影视文件的制作过程会花你更多的时间。随那些价廉或综合卡所带的视频采集软件通常由于过于简单，特别在文件实时存盘引擎方面，直接使用这些简单的采集软件进行视频采集处理的结果，通常让人很难满意。技术标准：根据不同的应用、不同的适用环境和不同的技术指标，目前有多种规格的视频采集卡。从Broadway视频采集卡的性能参数，可以归纳出以PC机为硬件环境的视频采集卡的主要功能和技术指标：　　一、接口：　　视频采集卡的接口包括视频与PC机的接口和与模拟视频设备的接口。目前PC视频采集卡通常采用32位的PCI总线接口，它插到PC机主板的扩展槽中，以实现采集卡与PC机的通讯与数据传输。采集卡至少要具有一个复合视频接口（VideoIn）以便与模拟视频设备相连。高性能的采集卡一般具有一个复合视频接口和一个S－Video接口。一般的采集卡都支持PAL和NTSC两种电视制式。　　需要注意的是视频采集卡一般不具备电视天线接口和音频输入接口，不能用视频采集卡直接采集电视射频信号，同时也不能直接采集到模拟视频中的伴音信号。要采集伴音，PC机上必需要装有声卡，视频采集卡通过PC机上的声卡获取数字化的伴音并把伴音与采集到的数字视频同步到一起。　　二、功能：　　在PC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序列。大多数视频采集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，然后才通过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。　　三、驱动和应用程序：　　视频采集卡一般都配有硬件驱动程序以实现PC机对采集卡的控制和数据通讯。根据不同的采集卡所要求的操作系统环境，各有不同的驱动程序。只有把采集卡插入了PC机的主板扩展槽并正确安装了驱动程序以后才能正常工作。采集卡一般都配有采集应用程序以控制和操作采集过程。也有一些通用的采集程序，数字视频编辑软件如AdobePremiere等也带有采集功能，但这些应用软件都必须与采集卡硬件配合使用。也即只有采集卡硬件正常安装和驱动以后才能使用。|||PCI视频采集卡的WDM设备驱动程序设计黄超唐虹黄民主西北工业大学机电学院西安710072核心期刊论文发表！（点击进入）国家级期刊快速发表（点击进入）摘要：基于WDM模型的PCI卡驱动程序设计是Windows操作系统下建立视频采集系统需解决的关键问题。在详细介绍WDM模型组成及其工作原理的基础上,讨论了一般PCI设备驱动程序开发中的主要问题。结合SDI视频采集卡,开发了其设备驱动程序,并应用于演播室系统中。经调试其性能稳定,符合系统对图像实时采集的要求。格式：PDF页数：4页页码范围：71-73页学科分类：工业技术&自动化技术、计算机技术&计算技术、计算机技术&计算机软件&操作系统工业技术&自动化技术、计算机技术&计算技术、计算机技术&计算机软件&程序设计、软件工程&程序设计关键词：PCI视频采集卡WDM设备驱动程序来源期刊：《机电一体化》2009年第6期收录数据库：中文科技期刊数据库|||视频采集卡的工作原理及其特点是：从彩色摄象机、录象机或其他视频信号源得到的彩色全电视信号首先到视频模拟输入端口，首先需要解决行同步信号和场同步信号（包括奇数场同步信号和偶数场同步信号）的分离问题，即采用限幅的方法，将场同步和行同步信号与图象信号分开，然后用积分和微分的方法获得场同步信号和行同步信号，再根据奇数场同步信号在一行的开始和偶数场同步信号在一行的中间，得到奇数场同步信号和偶数场同步信号。然后送到具有钳位电路和自动增益的运算放大器，最后经过A/D变换器将彩色全电视信号转换成8位数字信号，送给彩色多制式数字解码器。经过多制式数字解码器解码后得到Y、U、V数据，然后由视频窗口控制器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器，帧存储器的内容在窗口控制器的控制下与VGA信号或视频编码器的同步信号同步，再送到D/A变换器，模拟彩空间变换矩阵，同时送到数字式视频编辑器进行视频编码，最后输出到VGA监视器及电视机或影像。视频采集卡具有信息丰富和表现力强特点。|||视频采集卡的工作原理及其特点是：从彩色摄象机、录象机或其他视频信号源得到的彩色全电视信号首先到视频模拟输入端口，首先需要解决行同步信号和场同步信号（包括奇数场同步信号和偶数场同步信号）的分离问题，即采用限幅的方法，将场同步和行同步信号与图象信号分开，然后用积分和微分的方法获得场同步信号和行同步信号，再根据奇数场同步信号在一行的开始和偶数场同步信号在一行的中间，得到奇数场同步信号和偶数场同步信号。然后送到具有钳位电路和自动增益的运算放大器，最后经过A/D变换器将彩色全电视信号转换成8位数字信号，送给彩色多制式数字解码器。经过多制式数字解码器解码后得到Y、U、V数据，然后由视频窗口控制器对其进行剪裁，改变比例后存入帧存储器，帧存储器的内容在窗口控制器的控制下与VGA信号或视频编码器的同步信号同步，再送到D/A变换器，模拟彩空间变换矩阵，同时送到数字式视频编辑器进行视频编码，最后输出到VGA监视器及电视机或影像。视频采集卡具有信息丰富和表现力强特点。
回答者:苏霏东
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详解关于视频采集卡的原理与特点
08:24:04来源：太平洋安防网已被
内容摘要：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..，下面将为大家详细介绍“详解关于视频采集卡的原理与特点”的相关内容。
【太平洋安防网讯】
&&& 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。
&&& 视频采集卡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。
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