第7章視頻采集卡和數(shù)字攝像頭

1、1/177.4 視頻卡視頻卡 多媒體視頻設(shè)備根據(jù)其自身用途的不同大體多媒體視頻設(shè)備根據(jù)其自身用途的不同大體可以分為：采集卡、可以分為：采集卡、DV卡、便攜式簡報器、電視卡、便攜式簡報器、電視盒、電視卡、電視錄像機、多媒體影音中心、非線盒、電視卡、電視錄像機、多媒體影音中心、非線性編輯卡、視頻監(jiān)控卡、視頻信號轉(zhuǎn)換器、視頻壓性編輯卡、視頻監(jiān)控卡、視頻信號轉(zhuǎn)換器、視頻壓縮盒、視頻壓縮卡、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機和字幕卡等。縮盒、視頻壓縮卡、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機和字幕卡等。 視頻卡也叫視頻采集卡，按照其用途可以分為視頻卡也叫視頻采集卡，按照其用途可以分為廣播級視頻采集卡，專業(yè)級視頻采集卡，民用級視廣播級視頻采集卡，專

2、業(yè)級視頻采集卡，民用級視頻采集卡。他們的區(qū)別主要是采集的圖象指標(biāo)不同。頻采集卡。他們的區(qū)別主要是采集的圖象指標(biāo)不同。2/177.4.1視頻卡的工作原理視頻卡的工作原理 視頻卡接收來自視頻輸入端的模擬視頻信號，對該信號視頻卡接收來自視頻輸入端的模擬視頻信號，對該信號進行采集、量化成數(shù)字信號，然后壓縮編碼成數(shù)字視頻序列。進行采集、量化成數(shù)字信號，然后壓縮編碼成數(shù)字視頻序列。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，然后才通過先在卡上對視頻信號進行壓縮，然后才通過PCIPCI接口把壓縮接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到

3、主機上。一般的的視頻數(shù)據(jù)傳送到主機上。一般的PCPC視頻采集卡采用幀內(nèi)壓視頻采集卡采用幀內(nèi)壓縮的算法把數(shù)字化的視頻存儲成縮的算法把數(shù)字化的視頻存儲成AVIAVI文件，高檔一些的視頻文件，高檔一些的視頻采集卡還能直接把采集到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)實時壓縮成采集卡還能直接把采集到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)實時壓縮成MPEG-1MPEG-1格式的文件。格式的文件。 不同檔次的視頻采集卡具有不同質(zhì)量的采集壓縮性能。不同檔次的視頻采集卡具有不同質(zhì)量的采集壓縮性能。 視頻信息的回放，可在任何多媒體計算機上通過現(xiàn)有的視頻信息的回放，可在任何多媒體計算機上通過現(xiàn)有的顯示卡、顯示器和播放器實現(xiàn)。顯示卡、顯示器和播放器實現(xiàn)。 1PC

4、I電視卡工作原理2USB電視盒工作原理3VGA電視盒工作原理4/177.4.2 視頻卡的基本類型視頻卡的基本類型 電腦視頻卡按其連接方式來劃分，可以分為外置式的電視電腦視頻卡按其連接方式來劃分，可以分為外置式的電視接收盒和內(nèi)置式的接收盒和內(nèi)置式的PCI接口視頻接收卡。接口視頻接收卡。內(nèi)置式的特點為：內(nèi)置式的特點為：安裝麻煩、價格比較低、適合于低端用戶、安裝麻煩、價格比較低、適合于低端用戶、不占桌面空間、不需要外接電源、可以在不占桌面空間、不需要外接電源、可以在Windows下實現(xiàn)多任下實現(xiàn)多任務(wù)、易受內(nèi)部元件的電磁干擾、只能在打開電腦的情況下使用。務(wù)、易受內(nèi)部元件的電磁干擾、只能在打開電腦的情

5、況下使用。外置式的特點為：外置式的特點為：安裝簡單、性能穩(wěn)定、可以直接收看電視節(jié)安裝簡單、性能穩(wěn)定、可以直接收看電視節(jié)目、價格相對較高、占空間、需要外接電源、只能在全屏狀態(tài)目、價格相對較高、占空間、需要外接電源、只能在全屏狀態(tài)下進行視頻與下進行視頻與Windows桌面的切換。桌面的切換。接口類型接口類型即視頻采集卡與即視頻采集卡與電腦電腦系統(tǒng)采用何種方式進行連接。目系統(tǒng)采用何種方式進行連接。目前視頻采集設(shè)備與電腦相連的接口類型主要有：復(fù)合端口、前視頻采集設(shè)備與電腦相連的接口類型主要有：復(fù)合端口、S-VIDEO端口、色差分量接口端口、色差分量接口YUV和和IEEE1394接口。接口。 品尼高品尼

6、高 PCTV 55e 品尼高品尼高 V9 AVDV全能王全能王5/177.4.3 視頻卡的選購視頻卡的選購購買視頻卡，應(yīng)注意以下一些選購要點：購買視頻卡，應(yīng)注意以下一些選購要點：1、明確用途（專業(yè)級、明確用途（專業(yè)級/游戲）游戲）2、選擇制式（內(nèi)置、選擇制式（內(nèi)置/外置）及接口外置）及接口 3、捕捉效果、捕捉效果 7、購買價格、購買價格 4、播放分辨率、播放分辨率 8、品牌與價格、品牌與價格5、視頻格式、視頻格式 9、注重售后服務(wù)、注重售后服務(wù) 6、選擇功能、選擇功能 10、注意其他細節(jié)、注意其他細節(jié) 6/177.5 數(shù)字攝像頭數(shù)字攝像頭 攝像頭（攝像頭（CAMERA）利用光電技術(shù)采集影像，）

7、利用光電技術(shù)采集影像，然后通過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換成能夠被計算機所處理的數(shù)字然后通過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換成能夠被計算機所處理的數(shù)字信號。它作為一種視頻輸入設(shè)備，在過去被廣泛的運信號。它作為一種視頻輸入設(shè)備，在過去被廣泛的運用于視頻會議、遠程醫(yī)療及實時監(jiān)控等方面。近年以用于視頻會議、遠程醫(yī)療及實時監(jiān)控等方面。近年以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并大量用于攝像頭的再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并大量用于攝像頭的制造上，這使得它的價格降到普通人可以承受的水平。制造上，這使得它的價格降到普通人可以承受的水平。普通的人也可以彼此通過

8、攝像頭在網(wǎng)絡(luò)進行有影像、普通的人也可以彼此通過攝像頭在網(wǎng)絡(luò)進行有影像、有聲音的交談和溝通，另外，人們還可以將其用于當(dāng)有聲音的交談和溝通，另外，人們還可以將其用于當(dāng)前各種流行的數(shù)碼影像、影音處理。前各種流行的數(shù)碼影像、影音處理。7/177.5.1 攝像頭的分類攝像頭的分類攝像頭分為數(shù)字攝像頭和模擬攝像頭兩大類攝像頭分為數(shù)字攝像頭和模擬攝像頭兩大類。模擬攝像頭模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經(jīng)過特定捕捉到的視頻信號必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以的視頻捕捉卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計算機上運用。壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計算機上運用。數(shù)字攝像頭數(shù)字攝像頭可以

9、直接捕捉影像，然后通過可以直接捕捉影像，然后通過USB接口傳到計算機里。接口傳到計算機里。現(xiàn)在電腦市場上的攝像頭基本以數(shù)字攝像頭現(xiàn)在電腦市場上的攝像頭基本以數(shù)字攝像頭為主。為主。8/177.5.2 攝像頭的工作原理攝像頭的工作原理攝像頭的工作原理大致為：景物通過攝像頭的工作原理大致為：景物通過鏡頭鏡頭（LENS）生成的光學(xué)圖像投射到）生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器圖像傳感器表面上，表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過然后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換后變?yōu)椋?shù)轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號，再送到數(shù)字圖像信號，再送到數(shù)字信號處理芯片數(shù)字信號處理芯片（DSP）中）中加工處理，再通過加工處理，再通

10、過USB接口接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過傳輸?shù)诫娔X中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。顯示器就可以看到圖像了。 一般根據(jù)所用圖像傳感器件的不同有一般根據(jù)所用圖像傳感器件的不同有CCD，CMOS兩類之分。兩類之分。 9/177.5.3 攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件從攝像頭的工作原理就可以列出攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和從攝像頭的工作原理就可以列出攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件：組件： 1、 鏡頭（鏡頭（LENS） 透鏡結(jié)構(gòu)，由幾片透鏡組成透鏡結(jié)構(gòu)，由幾片透鏡組成,有有塑膠透鏡塑膠透鏡（plastic）或）或玻璃玻璃透鏡透鏡（glass）之分。）之分。 2、圖像傳感器（、圖像傳感器（SENSOR） 可

11、以分為兩類：可以分為兩類： CCD（charge couple device） ：電荷耦合器件：電荷耦合器件 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互補：互補金屬氧化物半導(dǎo)體金屬氧化物半導(dǎo)體 3、 數(shù)字信號處理芯片（數(shù)字信號處理芯片（DSP） DSP生產(chǎn)廠商較多，市面上較為流行的有：生產(chǎn)廠商較多，市面上較為流行的有：(松翰松翰)SONIX、VIMICRO（中星微）等（中星微）等 4、電源、電源 攝像頭內(nèi)部需要兩種工作電壓：攝像頭內(nèi)部需要兩種工作電壓：3.3V和和2.5V，因此好的攝，因此好的攝像頭內(nèi)部電源也是保證攝像頭穩(wěn)定工作的一個因素。像

12、頭內(nèi)部電源也是保證攝像頭穩(wěn)定工作的一個因素。 10/177.5.4 攝像頭的技術(shù)指標(biāo)攝像頭的技術(shù)指標(biāo)1、圖像分辨率：、圖像分辨率： SXGA（1280 x1024）又稱）又稱130萬像素萬像素 XGA（1024 x768）又稱又稱80萬像素萬像素 SVGA（800 x600）又稱）又稱50萬像素萬像素 VGA（640 x480）又稱）又稱30萬像素（萬像素（35萬是指萬是指648X488）。）。 2、圖像格式：、圖像格式： RGB24,I420是目前最常用的兩種圖像格式。是目前最常用的兩種圖像格式。 RGB24：表示：表示R、G、B三種顏色各三種顏色各8bit，最多可表現(xiàn)，最多可表現(xiàn)256級濃

13、淡，從而可以級濃淡，從而可以再現(xiàn)再現(xiàn)256*256*256種顏色。種顏色。I420：YUV格式之一。格式之一。 3、動白平衡調(diào)整：、動白平衡調(diào)整：要求在不同色溫環(huán)境下，照白色的物體，屏幕中的圖像應(yīng)要求在不同色溫環(huán)境下，照白色的物體，屏幕中的圖像應(yīng)也是白色的。色溫表示光譜成份，色溫低表示長波光成分多。當(dāng)色溫改變時，也是白色的。色溫表示光譜成份，色溫低表示長波光成分多。當(dāng)色溫改變時，光源中三基色的比例會發(fā)生變化，需要調(diào)節(jié)三基色的比例來達到彩色的平衡，光源中三基色的比例會發(fā)生變化，需要調(diào)節(jié)三基色的比例來達到彩色的平衡，這就是白平衡調(diào)整。這就是白平衡調(diào)整。 4、圖像壓縮方式：、圖像壓縮方式：JPEG（

14、靜態(tài)圖像壓縮方式）。一種有損圖像的壓縮方式。（靜態(tài)圖像壓縮方式）。一種有損圖像的壓縮方式。壓縮比越大，圖像質(zhì)量也就越差。當(dāng)圖像精度要求不高存儲空間有限時，可以壓縮比越大，圖像質(zhì)量也就越差。當(dāng)圖像精度要求不高存儲空間有限時，可以選擇這種格式。目前大部分數(shù)碼相機都使用選擇這種格式。目前大部分數(shù)碼相機都使用JPEG格式。格式。 5、彩色深度：、彩色深度：反映對色彩的識別能力和成像的色彩表現(xiàn)能力反映對色彩的識別能力和成像的色彩表現(xiàn)能力 ，實際就是，實際就是A/D轉(zhuǎn)換器的量化精度，常用色彩位數(shù)（轉(zhuǎn)換器的量化精度，常用色彩位數(shù)（bit）表示。彩色深度越高，獲得的影像色）表示。彩色深度越高，獲得的影像色彩就

15、越艷麗動人。彩就越艷麗動人。 6、圖像噪音：、圖像噪音：指的是圖像中的雜點干撓。表現(xiàn)為圖像中有固定的彩色雜點。指的是圖像中的雜點干撓。表現(xiàn)為圖像中有固定的彩色雜點。 7、視角、視角：與人的眼睛成像是相成原理，簡單說就是成像范圍。：與人的眼睛成像是相成原理，簡單說就是成像范圍。 8、輸出、輸出/輸入接口：輸入接口：串行接口傳輸速率可達串行接口傳輸速率可達115kbit/s ；并行接口速率可以達到；并行接口速率可以達到1Mbit/s；紅外接口（；紅外接口（IrDA）速率為）速率為115kbit/s；一般筆記本電腦有此接口，；一般筆記本電腦有此接口， USB接口：接口：USB1.1速率可達速率可達1

16、2Mbit/s, USB2.0可達可達480Mbit/s 。11/177.5.5 攝像頭的選購攝像頭的選購1、鏡頭材料及透鏡組數(shù)：、鏡頭材料及透鏡組數(shù)： 透鏡越多，成本越高；玻璃鏡頭成像效果就相透鏡越多，成本越高；玻璃鏡頭成像效果就相對塑膠鏡頭會好，但玻璃透鏡比塑膠貴?，F(xiàn)在市場上的大多攝像頭產(chǎn)品為對塑膠鏡頭會好，但玻璃透鏡比塑膠貴。現(xiàn)在市場上的大多攝像頭產(chǎn)品為了降低成本，一般會采用塑膠鏡頭或半塑膠半玻璃鏡頭了降低成本，一般會采用塑膠鏡頭或半塑膠半玻璃鏡頭 。2、圖像傳感器：、圖像傳感器：分為兩類：分為兩類：CCD電荷耦合器件、電荷耦合器件、 CMOS互補金屬氧化物互補金屬氧化物半導(dǎo)體半導(dǎo)體 。

17、CCD的優(yōu)點是靈敏度高，噪音小，信噪比大。但是生產(chǎn)工藝復(fù)的優(yōu)點是靈敏度高，噪音小，信噪比大。但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、功耗高。雜、成本高、功耗高。 CMOS的優(yōu)點是集成度高、功耗低（不到的優(yōu)點是集成度高、功耗低（不到CCD的的1/3）、成本低。但是噪）、成本低。但是噪音比較大、靈敏度較低、對光源要求高。在相同像素下音比較大、靈敏度較低、對光源要求高。在相同像素下CCD的成像往往的成像往往通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確。選擇通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確。選擇CMOS為感光元器件的攝像頭，注意攝像頭的自動增益補強技術(shù)，自動亮度、白為感光元器件的攝像頭，

18、注意攝像頭的自動增益補強技術(shù)，自動亮度、白平衡控制技術(shù)，色飽和度、對比度、邊緣增強以及伽馬矯正等的效果要好。平衡控制技術(shù)，色飽和度、對比度、邊緣增強以及伽馬矯正等的效果要好。注意選擇要求最小照明度小的產(chǎn)品。注意選擇要求最小照明度小的產(chǎn)品。3、圖像的分辨率：、圖像的分辨率：也就是我們常說的多少萬像素值，像素越高，拍攝出也就是我們常說的多少萬像素值，像素越高，拍攝出來的圖像品質(zhì)就越好，但另一方面，高像素產(chǎn)品它的解析圖像的能力也越來的圖像品質(zhì)就越好，但另一方面，高像素產(chǎn)品它的解析圖像的能力也越強，它記錄的數(shù)據(jù)量也會很大，對存儲設(shè)備的要求也就高得多，因而宜選強，它記錄的數(shù)據(jù)量也會很大，對存儲設(shè)備的要求也就高得多，因而宜選擇當(dāng)前的主流產(chǎn)品。擇當(dāng)前的主流產(chǎn)品。4、最大傳輸幀數(shù)：、最大傳輸幀數(shù)：與分辨率、與分辨率、USB接口速度、圖像所采用的格式有關(guān)。接口速度、圖像所采用的格式有關(guān)。一般選擇一般選擇1030幀幀/秒，能滿足使用即可。秒，能滿足使用即可。12/177.5.6 攝像頭常使用注意事項攝像頭常使用注意事項日常使用攝像頭時，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：日常使用攝像頭時，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點： 1、不要將攝像頭直接指向陽光、不要將攝像頭直接指向陽光，以免損害攝像頭的圖像感，以免損害攝像頭的圖像感應(yīng)器件。應(yīng)器件。 2、避免