多媒体视频信息处理技术

第5章多媒体视频信息处理

视觉是人类感知外部世界的一个最重要的途径。计算机视频技术是把我们带到近于真实世界的最强有力的工具。在多媒体技术中，视频信息的获取及处理无疑占有举足轻重的地位。视频处理技术在目前以至将来都是多媒体应用的一个核心技术。主要内容基础知识电视信号及其标准视频的数字化过程基于多媒体计算机的视频处理系统视频文件的类型视频数据连续数据产生方式实时数据－采集合成数据－创作处理方式模拟视频数字视频1、基础知识视频的定义

人类接受的信息70%来自视觉,其中活动图像是信息量最丰富、直观、生动、具体的一种承载信息的媒体。视频（Video）就其本质而言，实际上就是其内容随时间变化的一组动态图像(25或30帧/秒)，所以视频又叫作运动图像或活动图像。

从数学角度描述，视频指随时间变化的图像，或称为时变图像。时变图像是一种时-空亮度图案（spatial-temporalintensitypattern），可以表示为s(x,y,t)，其中(x,y)是空间变量，t是时间变量。视频信号的特点内容随时间而变化伴随有与画面动作同步的声音(伴音)图像与视频是两个既有联系又有区别的概念：静止的图片称为图像（Image），运动的图像称为视频（Video）。此外，两者的信源方式不同，图像的输入要靠扫描仪、数字照相机等设备；而视频的输入是电视接收机、摄象机、录象机、影碟机以及可以输出连续图像信号的设备。

视频的分类模拟视频（AnalogVideo）

模拟视频是一种用于传输图像和声音的并且随时间连续变化的电信号。早期视频的记录、存储和传输都是采用模拟方式。

模拟视频具有以下特点：

以模拟电信号的形式来记录

依靠模拟调幅的手段在空间传播

使用盒式磁带录象机将视频作为模拟信号存放在磁带上

传统的模拟信号处理设备

直接广播卫星（DBS））

模拟视频的不足：不适合网络传输，在传输效率方面先天不足；图像随时间和频道的衰减较大；不便于分类、检索和编辑。数字视频（DigitalVideo-DV）视频的数字化过程包括采样、量化和编码。数字视频克服模拟视频了的局限性，这是因为数字视频可以大大降低视频的传输和存贮费用、增加交互性（数字视频可通过光纤等介质高速随机读取）及精确再现真实情景的稳定图像。数字视频的应用已经非常广泛，并带来一个全新的应用局面。包括直接广播卫星（DBS）、有线电视、数字电视在内的各种通信应用均需要采用数字视频。近年出现的一些消费产品，如VCD和DVD，数字式便携摄像机，都是以MPEG视频压缩为基础的。数字视频的优点适合于网络应用

在网络环境中，视频信息可以很方便地实现资源的共享，通过网络线、光纤，数字信号可以很方便地从资源中心传到办公室和家中。视频数字信号可以长距离传输而不会产生任何不良影响，而模拟信号在传输过程中会有信号损失。再现性好

模拟信号由于是连续变化的，所以不管复制时采用的精确度多高，失真总是不可避免的，经过多次复制以后，误差就很大。数字视频可以不失真地进行无限次拷贝，其抗干扰能力是模拟图像无法比拟的。它不会因存储、传输和复制而产生图像质量的退化，从而能够准确地再现图像。便于计算机编辑处理

模拟信号只能简单调整亮度、对比度和颜色等，极大地限制了处理手段和应用范围。而数字视频信号可以传送到计算机内进行存储、处理，很容易进行创造性地编辑与合成，并进行动态交互。数字视频的缺陷是处理速度慢，所需的数据存储空间大，从而使数字图像的处理成本增高。通过对数字视频的压缩，这样可以节省大量的存储空间，光盘技术的应用也使得大量视频信息的存储成为可能。

视频的应用用领域广播电视地面、卫星星电视广播播有线电视（（CATV:CommunityAntennaTV）数字视频广广播(DigitalVideoBroadcast）交互式电视视（ITV:InteractiveTV）高清晰度电电视（HDTV））通信可视电话（（Videophone）视频会议（（Videoconferencing）视频点播（（VOD:VideoOnDemand））视频数据库库个人娱乐录象节目VCD（VideoCompactDisk）DVD（DigitalVersatileDisk）电视购物家庭摄象视频游戏主要指标宽高比垂直分辨率率－细节水平分辨率率－细节信号格式帧频率－运运动连续性性闪烁2电视信信号及其标标准彩色电视信信号制式电视信号是是视频处理理的重要信信息源。电电视信号的的标准也称称为电视的的制式。目前各国的的电视制式式不尽相同同，不同制制式之间的的主要区别别在于不同同的刷新速速度、颜色色编码系统统和传送频频率等。目前世界上上常用的电电视制式有有中国、欧欧洲使用的的PAL制，美国、、日本使用用的NTSC制及法国等等国所使用用的SECAM制。NTSC制NTSC(NationalTelevisionStandardCommitte)是美国国家家电视系统统委员会在在1953年制定的的一种兼容容的彩色电电视制式，，在美国、、日本和其其他国家广广为使用。。定义义了了彩彩色色电电视视机机对对所所接接受受的的电电视视信信号号的的解解码码方方式式、、色色彩彩的的处处理理方方式式、、屏屏幕幕的的扫扫描描频频率率。。NTSC制规规定定水水平平扫扫描描线线有有525条，，以以每每秒秒30帧帧速速率率传传送送。。NTSC采用用隔隔行行扫扫描描方方式式，，每每一一帧帧画画面面由由两两次次扫扫描描完完成成，，每每一一次次扫扫描描画画出出一一个个场场需需要要1/60秒秒,两两个个场场构构成成一一帧帧。。PAL制PAL(PhaseAlternateLock)是联联邦邦德德国国1962年年制制定定的的一一种种兼兼容容电电视视制制式式。。PAL意指指““相相位位逐逐行行交交变变””，，我我国国和和大大部部分分西西欧欧国国家家都都使使用用这这种种制制式式。。PAL制规规定定水水平平扫扫描描625行行、、每每秒秒25帧帧、、隔隔行行扫扫描描、、每每场场需需要要1/50秒秒。。SECAM制SECAM(SEquentialColorAndMemory)称为为顺顺序序传传送送彩彩色色与与存存储储，，是是用用于于法法国国、、俄俄罗罗斯斯及及几几个个东东欧欧国国家家的的彩彩色色电电视视制制式式。。基本本技技术术及及广广播播方方式式与与NTSC和PAL有很很大大的的区区别别。。625行，，25Hz不同同制制式式的的电电视视机机只只能能接接收收和和处处理理其其对对应应制制式式的的电电视视信信号号。。多制制式式或或全全制制式式的的电电视视机机，，为为处处理理和和转转换换不不同同制制式式的的电电视视信信号号提提供供了了极极大大的的方方便便。。全全制制式式电电视视机机可可在在各各国国各各地地区区使使用用，，而而多多制制式式电电视视机机一一般般为为指指定定范范围围的的国国家家生生产产。。三种种彩彩色色电电视视制制式式的的主主要要技技术术指指标标TV制式NTSCPALSECAM帧频(Hz)302525行/帧525625625亮度带宽(MHz)4.26.06.0彩色幅载波(MHz)3.584.434.25声音载波(MHz)4.56.56.5高清清晰晰度度电电视视技技术术高清清晰晰度度电电视视的的特特点点分辨辨率率纵纵横横像像素素数数是是传传统统的的2倍。。纵横横比比W/H=16/9=1.777观看看距距离离比比传传统统距距离离近近才才能能看看到到细细节节采用用国国际际标标准准的的压压缩缩编编码码算算法法MPEG-II采用用打打包包数数据据结结构构，，图图像像和和声声音音分分成成不不同同分分量量，，数数据据包包的的大大小小随随意意，，传传输输次次序序随随机机。。高可可靠靠性性和和抗抗干干扰扰性性。。几个个HDTV系系统统EuropeanHighDefinitionMultipleAnalogueComponents(HD-MAC):DefinedinEurekaProjectEU95Cooperationof35Europeanindustryrepresentatives,television,researchentersSomecompatibilitytoexistingstandardsJapaneseMultipleSub-NyquistEncoding(MUSE):NotopentoTVstandardsVerticalresolution:1125lines,Framerate:60Hz1992:1hour/daybroadcastingusingMUSEstandardUSAGoal:compatibilitytoNTSCVerticalresolution:1050lines,Framerate:59.94电视视频信号号的扫描方式式电视摄像机的的作用就是将将视频图像转转换为电信号号。任何时刻，电电信号只有1个值（一维维）。但视频频图像通常是是二维的，将将二维视频图图像转换为一一维电信号是是通过光栅扫描实现的。扫描方式主要要有逐行扫描描和隔行扫描描两种。隔行扫描行的集合称为为场。因此，，一帧由两个个场组成。逐行扫描有以下优点：：图像垂直清清晰度高，空空间处理效果果好，有利于于电视转换和和制式转换，，能改善视频频压缩效率，，等等。其缺缺点是：数码码率高，行扫扫描频率增高高，硬件难度度加大。奇数场偶偶数场场一一帧目前的电视系系统大都采用用隔行扫描，，因为隔行扫扫描能节省频频带，且硬件件实现简单。。但逐行扫描能能获得更好的的图像质量和和更高的清晰晰度，不过是是以增加带宽宽和成本为代代价的。YUV与RGB彩色模型YUV模型在PAL彩色电视制式式中采用YUV模型来表示彩彩色图像。其其是Y表示亮度，U，V用来表示色差差，是构成彩彩色的两个分分量。在NTSC彩色电视制式式中使用YIQ模型，其中的的Y表示亮度，I，Q是两个彩色分分量。YUV表示法的重要要性是它的亮亮度信号(Y)和色度信号(U、V)是相互独立的的，也就是Y信号分量构成成的黑白灰度度图与用U、V信号构成的另另外两幅单色色图是相互独独立的。由于于Y、U、V是独立的，所所以可以对这这些单色图分分别进行编码码。采用YUV模型的优点之之一是亮度信信号和色差信信号是分离的的，使彩色电电视系统与黑黑白电视机亮亮度信号兼容容。PAL彩色电视制式式中采用YUV模型来表示彩彩色图像YUVRGB模型RGB分别代表红（（Red）、绿(Green)、蓝（Blue）三种基本颜色色。电视机和计算算机显示器使使用的阴极射射线管(CathodeRayTube，CRT)是一个有源物物体。CRT使用3个电子子枪分别产生生红、绿和蓝蓝三种波长的的光(RGB三种电子束)，并以各种种不同的相对对强度轰击CRT的荧光涂层屏屏幕以产生颜颜色。组合这三种光光波以产生特特定颜色称为为相加混色，，或称为RGB相加模型。相相加混色是计计算机应用中中定义颜色的的基本方法。。CRT显示器采用RGB彩色模型A-阴极B-导电涂层C-阳极D-荧光屏E-电子束F-荫罩板YUV与RGB彩色空间变换换由于所有的显显示器都采用用RGB值来驱动，这这就要求在显显示每个像素素之前，需要要把YUV彩色分量值转转换成RGB值。这种转换需要要花费一定的的计算时间，，设计软硬件件视频处理系系统时要综合合考虑。在考虑人的视视觉系统和阴阴极射线管(CRT)的非线性特性性之后，RGB和YUV的对应关系可可以近似地用用下面的方程程式表示：Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.169R-0.331G+0.5BV=0.500R-0.419G-0.081B写成矩阵的形形式:彩色电视的信信号类型电视频道传送送的电视信号号主要包括亮亮度信号、色色度信号、复复合同步信号号和伴音信号号，这些信号号或者可通过过频率域，或或者可通过时时间域相互分分离出来。电视接收机能能够将所接收收到的高频电电视信号还原原成视频信号号和低频伴音音信号，并能能够在其荧光光屏上重现图图像，在其扬扬声器上重现现伴音。根据不同的信信号源，电视视接收机的输输入、输出信信号有三种类类型。高频或射频信信号为了能够在空空中传播电视视信号，必须须把视频全电电视信号调制制成高频或射射频（RF－RadioFrequency）信号，每个信信号占用一个个频道，这样样才能在空中中同时传播多多路电视节目目而不会导致致混乱。PAL制每个频道占占用8MHz的带宽；NTSC制每个频道的的带宽为6MHz。有线电视CATV（CableTelevision）的工作方式类类似，只是它它通过电缆而而不是通过空空中传播电视视信号。电视机在接收收受到某一频频道的高频信信号后，要把把全电视信号号从高频信号号中解调出来来，才能在屏屏幕上重现视视频图像。复合视频信号号为便于电视信信号远距传输输，必须把三三个分量信号号以及同步信信号复合成一一个信号，然然后才进行传传输。复合视频信号号定义为包括亮亮度和色度的的单路模拟信信号，也即从从全电视信号号中分离出伴伴音后的视频频信号，这时时的色度信号号是间插在亮亮度信号的高高端，在信号号重放时很难难恢复完全一一致的色彩。。这种信号一一般可通过电电缆输入或输输出到家用录录像机上，其其信号带宽较较窄，一般只只有240线线左右的水平平分解率。早期的电视机机都只有天线线输入端口，，较新型的电电视机才备有有复合视频输输入和输出端端（VideoIn，VideoOut），也即可以直接接输入和输出出解调后的视视频信号。视视频信号已不不包含高频分分量，处理起起来相对简单单一些，因此此计算机的视视频卡一般都都采用复合视视频输入端口口获取视频信信号。由于视频信号号中已不包含含伴音，故一一般与视频输输入、输出端端口配套的还还有音频输入入、输出端口口，以便同步传输输伴音。分量视频信号号与S－Video为保证视频信信号质量，近近距离时可用用分量视频信信号(componentvideosignal)传输,分量量信号是指每每个基色分量量(R,G,B或Y,U,V)作为独立的电电视信号传输输。计算机输输出的VGA视频信号，即即为分量形式的视视频信号。S－Video是一种两分量量的视频信号号，它把亮度度和色度信号号分成两路独独立的模拟信信号，用两路路导线分别传传输并可以分分别记录在模模拟磁带的两两路磁轨上。。这种信号不不仅其亮度和和色度都具有有较宽的带宽宽，而且由于于亮度和色度度分开传输，，可以减少其其互相干扰，，水平分解率率可达420线。与复合合视频信号相相比，S－Video可以更好地重重现色彩。兼有复合视频频接口和S-Video接口的视频卡卡复合视频插头头S-video电缆线及接口口3视频的数数字化过程要让计算机处处理视频信息息，首先要解解决的是视频频数字化的问问题。视频数字化是是将模拟视频频信号经模数数转换和彩色色空间变换转转为计算机可可处理的数字字信号。与音频信号数数字化类似，，计算机也要要对输入的模模拟视频信息息进行采样与量化，并经编码使其变成数字字化图像。视频信号的采采样对视频采样的的基本要求要满足采样定定理。对于PAL制电视信号,视频带宽为6MHz，按照CCIR601建议，亮度信信号的采样频频率为13.5MHz，色度信号为6.75MHz。采样频率必须须是行频的整整数倍。这样样可以保证每每行有整数个个取样点，同同时要使得每每行取样点数数目一样多，，便于数据处处理。要满足两种扫扫描制式。数字视频信号号的采样频率率和格式现行的扫描制制式主要有625行/50场和525行/60场两种，它它们的行频分分别为15625Hz和15734.265Hz。ITU(国际电信联盟盟）建议的分量编码标准准的亮度抽样频频率为13.5兆赫，这这恰好是上述述两种行频的的整数倍。按按照国际现行行电视制式，，亮度信号最最大带宽是6MHz。根据奈奎斯特特抽样定理，，抽样频率至至少要大于2×6＝12MHz，因此取13.5MHz也是合适的。。数字视频的采采样格式根据电视信号号的特征，亮亮度信号的带带宽是色度信信号带宽的两两倍。因此其其数字化时对对信号的色差差分量的采样样率低于对亮亮度分量的采采样率。如果果用Y：U：V来表示YUV三分量的采样样比例，则数数字视频的采采样格式分别别有4:1:1、4:2:2和4:4:4三种种。电视图像既是是空间的函数数，也是时间间的函数，而而且又是隔行行扫描式，所所以其采样方方式比扫描仪仪扫描图像的的方式要复杂杂得多。分量量采样时采到到的是隔行样样本点，要把把隔行样本组组合成逐行样样本，然后进进行样本点的的量化，YUV到RGB色彩空间的转转换等等，最最后才能得到到数字视频数数据。4:2:2采采样格式模拟视频的数数字化包括不不少技术问题题，如电视信信号具有不同同的制式而且且采用复合的的YUV信号方式，而而计算机工作作在RGB空间；电视机机是隔行扫描描，计算机显显示器大多逐逐行扫描；电电视图像的分分辨率与显示示器的分辨率率也不尽相同同等等。因此此，模拟视频频的数字化主主要包括色彩彩空间的转换换、光栅扫描描的转换以及及分辨率的统统一。模拟视频一般般采用分量数字化方方式，先把复合视视频信号中的的亮度和色度度分离，得到到YUV或YIQ分量，然后用用三个模／数数转换器对三三个分量分别别进行数字化化，最后再转转换成RGB空间。为了在PAL、NTSC和SECAM电视制式之间间确定共同的的数字化参数数，国家无线线电咨询委员员会（CCIR）制定了广播级级质量的数字字电视编码标标准，称为CCIR601标准(现在的的ITU-R标准)。在该标准中，，对采样频率率、采样结构构、色彩空间间转换等都作作了严格的规规定。根据实实验，人眼对对颜色的敏感感程度远不如如对亮度信号号那么灵敏，，所以色度信信号的取样频频率可以比亮亮度信号的取取样频率低，，以减少数字字视频的数据据量。ITU-R建议使用了4:2:2采采样结构。4:2:2是是指色度信号号取亮度信号号取样频率的的一半。当以4：2：：2格式采样样时，每4个连续的采采样点中取4个亮度Y、2个色差U、2个色差V的样本值，共共8个样本值值。根据ITU推荐的采样率率，可计算出出在不同的采采样格式下数数字视频的数数据量:未压缩的数字字视频数据量量十分巨大，，对于目前的的计算机和网网络存储或传传输都是不现现实的，因此此在多媒体中中应用数字视视频的关键问问题是数字视视频的压缩技技术。采样格式(Y:U:V）数据量(Mb/s）4:2:23244:4:4216公用中分辨率率格式CIF(CommonIntermediateFormat)量化采样是把模拟拟信号变成了了时间上离散散的脉冲信号号，量化则是是进行幅度上上的离散化处处理。量化后的信号号电平与原模模拟信号电平平之间在大多多数情况下总总是存在有一一定的误差，，量化所引入入的误差是不不可避免的同同时也是不可可逆的，由于于信号的随机机性这种误差差大小也是随随机的，这种种表现类似于于随机噪声效效果，具有相相当宽度的频频谱，因此我我们又把量化化误差称为量量化噪声。但但量化误差与与噪声是有本本质的区别的的。当二个原来不不同的数值用用同一个二进进制值来表示示时，实际数数值与记录数数值之差就成成为量化噪声声。所以，比比特率决定了了整个系统的的理想状态下下的最小噪声声、动态范围围和信噪比，，模拟信号在在理想状态是是没有这种限限制的。量化比特率愈愈高，层次就就分得愈细，，但数据量也也成倍上升。。每增加一个个比特，数据据量就翻一翻翻。量化的过程是是不可逆的，，这是因为量量化本身给信信号带来的损损伤是不可弥弥补的。量化化时比特数选选取过小则不不足以反映出出图像的细节节，比特数选选取过大则会会产生庞大的的数码率，从从而占用大量量的频带，给给传输带来困困难。降低量化误差差的方法最直直接的就是增增加量化级数数减小最小量量化间隔，但但由此带来码码率的增加从从而要求更大大的处理带宽宽，一般现在在的视频信号号均采用8比比特、10比比特，在信号号质量要求较较高的情况下下采用12比比特量化。正如模拟音频频信号传输过过程中采用不不均匀量化一一样。在视频频信号的量化化过程中也可可以采用不均均匀量化方式式，即将模拟拟信号先进行行对数变换，，其目的是让让变化量大的的地方变化小小，让变化量量小的地方变变化大，然后后，再进行普普通的8比特特量化，经传传输后再恢复复出来的模拟拟信号可以通通过指数变换换予以还原，，此时，信号号传输的效果果类似于12比特量化的的效果。视频信号的压压缩与编码抽样、量化后后的信号转换换成数字符号号才能进行传传输，这一过过程称为编码码。视频压缩缩编码的理论论基础是信息息论。信息压压缩就是从时时间域、空间间域两方面去去除冗余信息息，将可推知知的确定信息息去掉。在通信理论中中，编码分为为信源编码和和信道编码两两大类。所谓谓信源编码是指将信号源源中多余的信信息除去，形形成一个适合合传输的信号号。为了抑制制信道噪声对对信号的干扰扰，往往还需需要对信号进进行再编码，，使接收端能能够检测或纠纠正数据在信信道传输过程程引起的错误误，这称为信道编码。视频编码技术术主要包括MPEG与H.261标准，编码技技术主要分成成帧内编码和和帧间编码。。前者用于去去掉图像的空空间冗余信息息，后者用于于去除图像的的时间冗余信信息。数字视频DV格式数字视频（DigitalVideo-DV）是定义压缩图图像和声音数数据记录及回回放过程的标标准。DV格式是一种国国际通用的数数字视频标准准，是由10余家公司共共同制定的标标准。DV格式具有如下下视频特点：：高清晰度，水水平分辨率可可达500线线；宽色度带宽，，还原色彩绚绚丽的图像；；当前有有三种种常用用DV格式：：miniDV、、DVCPro和DVCam。miniDV最常见见，通通常是是家用用摄像像机使使用的格格式。。DVCPro和DVCam为专业业格式式。DV格式数数字摄摄像机机对视视频采采用4:1:1数数字分分量采样样标准准，8比特特量化化，基基于离离散余余弦变变量DCT的5:1帧帧内压压缩，，数据据传输输率为为24.948Mbps。4基基于多多媒体体计算算机的的视频频处理理系统统在多媒媒体计计算机机系统统中，，视频频处理理一般般是借借助于于一些些相关关的硬硬件和和软件件，在在计算算机上上对输输入的的视频频信号号进行行接收收、采采集、、传输输、压压缩、、存储储、编编辑、、显示示、回回放等等多种种处理理。视频信信号主主要是是指来来自电电视机机、录录/放放像机机、摄摄像机机等视视频设设备的的信号号，也也可以以是来来自影影碟机机的影影视节节目。。数字视视频系系统的的组成成从硬件件平台台的角角度分分析，，一个个视频频采集集系统统要包包括视视频采采集设设备、、视频频信号号源设设备、、大容容量存存储设设备、、以及及配置置有相相应视视频处处理软软件的的高性性能计计算机机系统统。提供模模拟视视频输输出的的设备备有录录像机机、电电视机机、、影碟碟机等等；对模拟拟视频频信号号进行行采集集、量量化和和编码码的设设备由由视频频采集集卡来来完成成；计算机机接收收和记记录编编码后后的数数字视视频数数据。。视频采采集卡卡不仅仅提供供接口口以连连接模模拟视视频设设备和和计算算机，，而且且具有有把模模拟信信号转转换成成数字字数据据的功功能。。视频采采集卡卡的工工作原原理视频采采集卡卡是一一个安安装在在计算算机扩扩展槽槽上的的一个个硬卡卡。它它可以以汇集集多种种视频频源的的信息息，如如电视视、影影碟、、录像像机和和摄像像机的的视频频信息息，对对被捕捕捉和和采集集到的的画面面进行行数字字化、、冻结结、存存储、、输出出及其其他处处理操操作，，如编编辑、、修整整、裁裁剪、、按比比例绘绘制、、像素素显示示调整整、缩缩放功功能等等。视频采采集卡卡一般般具有有多种种视频频接口口，可可接收收来自自摄像像机、、录录像机机、VCD机等多多种视视频信信号，，通过过视频频软件件可选选择所所需的的视频频源。。视频卡卡的工工作原原理框框图视频采采集卡卡的性性能指指标接口视频采采集卡卡的接接口包包括视视频与与PC机的接接口和和与模模拟视视频设设备的的接口口。目目前PC视频采采集卡卡通常常采用用32位的的PCI总线接接口，，它插插到PC机主板板的扩扩展槽槽中，，以实实现采采集卡卡与PC机的通通信与与数据据传输输。视频采采集卡卡至少少要具具有一一个复复合视视频接接口（（VideoIn））以便与与模拟拟视频频设备备相连连。高高性能能的采采集卡卡一般般具有有一个个复合合视频频接口口和一一个S－Video接口。。一般般的采采集卡卡都支支持PAL和NTSC两种电电视制制式。。视频采采集卡卡如果果不具具备电电视天天线接接口和和音频频输入入接口口，就就不能能用视视频采采集卡卡直接接采集集电视视射频频信号号，同同时也也不能能直接接采集集到模模拟视视频中中的伴伴音信信号。。要采采集伴伴音，，PC机上必必需要要装有有声卡卡，视视频采采集卡卡通过过PC机上的的声卡卡获取取数字字化的的伴音音并把把伴音音与采采集到到的数数字视视频同同步到到一起起。一般而而言,视视频采采集卡卡有单工卡卡和双工卡卡两种。。单工工卡只只提供供视频频输入入接口口,双双工卡卡还提提供输输出接接口。。如果果只需需在PC机上编编辑数数字化化视频频,单单工卡卡就可可以了了。若若想把把数字字化编编辑过过后的的影像像拷贝贝到录录像带带上,就需需要双双工卡卡。具有多多种接接口的的视频频采集集卡与与视频频源的的连接接实缩压压缩功功能视频采采集卡卡要采采集模模拟视视频序序列中中的每每帧图图像，，并在在采集集下一一帧图图像之之前把把这些些数据据传入入PC系统。。因此此，实实现实实时采采集的的关键键是每每一帧帧所需需的处处理时时间。。如果每每帧视视频图图像的的处理理时间间超过过相邻邻两帧帧之间间的相相隔时时间，，则要要出现现数据据的丢丢失，，也即即丢帧帧现象象。采集卡卡都是是把获获取的的视频频序列列先进进行压压缩处处理，，然后后再存存入硬硬盘，，也就就是说说视频频序列列的获获取和和压缩缩是在在一起起完成成的，，免除除了再再次进进行压压缩处处理的的不便便。不不同档档次的的采集集卡具具有不不同质质量的的采集集压缩缩性能能。大多数数视频频采集集卡都都具备备硬件件压缩缩的功功能，，在采采集视视频信信号时时首先先在卡卡上对对视频频信号号进行行压缩缩，然然后再再通过过接口口把压压缩的的视频频数据据传送送到主主机上上。采集分辨率率及帧频视频采集卡卡按照其用用途可以分分为广播级级视频采集集卡，专业业级视频采采集卡，民民用级视频频采集卡。。广播级视频频采集卡属属高档设备备，主要用用于电视台台制作节目目。最高采采集分辨率率一般720576(CCIR推荐值),PAL制,每秒25帧；；或分辨率率为640480，NTSC制，每秒30帧。最最小压缩比比一般在4:1以内内。这一类类产品的特特点是采集集的图像分分辨率高，，视频信噪噪比高，缺缺点是视频频文件庞大大，每分钟钟数据量至至少为200MB。专业级视频频采集卡比比广播级视视频采集卡卡的性能稍稍微低一些些，分辨率率两者是相相同的，，但压缩比比稍微大一一些，其最最小压缩比比一般在6:1以内内，输入输输出接口为为AV复合端子与与S端子，此类类产品适用用于广告、、多媒体节节目制作及及多媒体软软件开发。。民用级的视频采集卡卡的动态分分辨率一般般最大为384288，PAL制式，帧频频为每秒25帧。驱动和应用用程序视频采集卡卡一般都配配有硬件驱驱动程序以以实现PC机对采集卡卡的控制和和数据通信信。根据不不同的采集集卡所要求求的操作系系统环境，，各有不同同的驱动程程序。采集集卡只有在在正确安装装了驱动程程序以后才才能正常工工作。也可以采用用通用的软软件，例如如数字视频频编辑软件件AdobePremiere。其他功能的的视频卡视频输出卡卡-TVCoder经过计算机机加工处理理的视频数数据以视频频文件的格格式进行存存储和交流流，但不能能以录像带带的形式进进行传播或或者直接在在电视机上上收看。视视频输出卡卡的功能是是将计算机机显示卡输输出的VGA信号转换为为标准的视视频信号，，以PAL和NTSC两种制式输输出，从而而可在电视视上观看计计算机显示示器上的画画面，或将将其通过录录像机录制制到录像带带上。MPEG卡MPEG压缩卡用于于将视频影影像压缩成成MPEG的格式。它它首先将模模拟音视频频信号数字字化，然后后按MPEG标准的压缩缩算法分别别对数字音音视频信号号进行压缩缩编码，产产生一个码码率约为1.5Mb/s的MPEG复合音视频频码流，最最后再转变变为.mpg格式的文件件储存在硬硬盘上。MPEG解压卡是采采用硬件方方式将压缩缩后的VCD影碟数据解解压后进行行回放。当当计算机将将CD-ROM内的数据传传送到MPEG卡上时，通通过卡上的的MPEG解码器，将将已压缩的的数据进行行解压。MPEG编码卡电视接收卡卡电视卡（TVTUNER)从工作原理理上看相当当于一台数数字式电视视机。它首首先将从天天线接收下下来的射频频信号变换换成视频信信号，然后后经A/D转换器变为为数字信号号，再经变变换电路变变为RGB模拟信号，，最后通过过D/A转换变为模模拟RGB信号送显示示器上显示示。因为电视卡卡采用逐行行扫描方式式，加上计计算机显示示点距小，，分辨率高高，所以整整个电视图图像看上去去清晰稳定定，完全可可以与电视视机媲美。。外置式(左左)与内置置式（右））电视卡5视频文件的的类型AVI文件AVI（AudioVideoInterleave）是一种音频频视像交插插记录的数数字视频文文件格式。。1992年初微软软公司推出出了AVI技术及其应应用软件VFW（VideoforWindows）。在AVI文件中，运运动图像和和伴音数据据是以交织织的方式存存储，并独独立于硬件件设备,在读取视频频数据流时时能更有效效地从存储储媒介得到到连续的信信息。AVI文件结构不不仅解决了了音频和视视频的同步步问题，而而且具有通通用和开放放的特点。。它可以以在任何Windows环境下工作作，而且还还具有扩展展环境的功功能。用户户可以开发发自己的AVI视频文件格格式，在Windows环境下可随随时调用。。可以用一般般的视频编编辑软件如如AdobePremiere进行编辑和和处理。MOV文件Apple公司在其生生产的Macintosh机也推出了了相应的视视频格式，，即Moviedigitalvideo的文件格式式，其文件件以MOV为后缀，相相应的视频频应用软件件为Apple'sQuickTimeforMacintosh。随着大量原原本运行在在Macintosh上的多媒体体软件向PC/Windows环境的移植植，导致了了QuickTime视频文件的的流行。Apple公司也推出出了适用于于PC机的视频应应用软件Apple'sQuickTimeforWindows，因此在PC机上也可以以播放MOV视频文件。。MOV格式的视频频文件可以以采用不压压缩或压缩缩的方式QuickTime还采用了一一种称为QuickTimeVR的虚拟现实实（VR，VirtualReality）技术，用用户只需通通过鼠标或或键盘，就就可以观察察某一地点点周围360度的景景象，或者者从空间任任何角度观观察某一物物体。MEPG文件-MPEG/MPG/DAT格式将MPEG算法用于压压缩全运动动视频图像像，就可以以生成全屏屏幕活动视视频标准文文件：MPG文件。MPG格式文件在在1024786的分分辩率下可可以用每秒秒25帧（（或30帧帧）的速率率同步播放放全运动视视频图像和和CD音乐伴音，，并且其文文件大小仅仅为AVI文件的六分分之一。MPEG-2压缩技术采采用可变速速率（VBR-VariableBitRate）技术，能