多媒体视频信息处理技术

多媒体视频信息处理技术第一页，共七十六页，编辑于2023年，星期日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第二页，共七十六页，编辑于2023年，星期日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第三页，共七十六页，编辑于2023年，星期日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。第四页，共七十六页，编辑于2023年，星期日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。

第五页，共七十六页，编辑于2023年，星期日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

第六页，共七十六页，编辑于2023年，星期日

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。第七页，共七十六页，编辑于2023年，星期日数字视频（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。第八页，共七十六页，编辑于2023年，星期日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。第九页，共七十六页，编辑于2023年，星期日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。

第十页，共七十六页，编辑于2023年，星期日视频的应用领域广播电视地面、卫星电视广播有线电视（CATV:CommunityAntennaTV）数字视频广播(DigitalVideoBroadcast）交互式电视（ITV:InteractiveTV）高清晰度电视（HDTV）通信可视电话（Videophone）视频会议（Videoconferencing）视频点播（VOD:VideoOnDemand）视频数据库第十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期日个人娱乐录象节目VCD（VideoCompactDisk）DVD（DigitalVersatileDisk）电视购物家庭摄象视频游戏第十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期日主要指标宽高比垂直分辨率－细节水平分辨率－细节信号格式帧频率－运动连续性闪烁第十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期日2电视信号及其标准彩色电视信号制式电视信号是视频处理的重要信息源。电视信号的标准也称为电视的制式。目前各国的电视制式不尽相同，不同制式之间的主要区别在于不同的刷新速度、颜色编码系统和传送频率等。目前世界上常用的电视制式有中国、欧洲使用的PAL制，美国、日本使用的NTSC制及法国等国所使用的SECAM制。第十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期日NTSC制

NTSC(NationalTelevisionStandardCommitte)是美国国家电视系统委员会在1953年制定的一种兼容的彩色电视制式，在美国、日本和其他国家广为使用。定义了彩色电视机对所接受的电视信号的解码方式、色彩的处理方式、屏幕的扫描频率。NTSC制规定水平扫描线有525条，以每秒30帧速率传送。NTSC采用隔行扫描方式，每一帧画面由两次扫描完成，每一次扫描画出一个场需要1/60秒,两个场构成一帧。第十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期日PAL制PAL(PhaseAlternateLock)是联邦德国1962年制定的一种兼容电视制式。PAL意指“相位逐行交变”，我国和大部分西欧国家都使用这种制式。PAL制规定水平扫描625行、每秒25帧、隔行扫描、每场需要1/50秒。第十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期日SECAM制SECAM(SEquentialColorAndMemory)称为顺序传送彩色与存储，是用于法国、俄罗斯及几个东欧国家的彩色电视制式。基本技术及广播方式与NTSC和PAL有很大的区别。625行，25Hz不同制式的电视机只能接收和处理其对应制式的电视信号。多制式或全制式的电视机，为处理和转换不同制式的电视信号提供了极大的方便。全制式电视机可在各国各地区使用，而多制式电视机一般为指定范围的国家生产。第十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期日三种彩色电视制式的主要技术指标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第十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期日第十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期日高清晰度电视技术高清晰度电视的特点分辨率纵横像素数是传统的2倍。纵横比W/H=16/9=1.777观看距离比传统距离近才能看到细节采用国际标准的压缩编码算法MPEG-II采用打包数据结构，图像和声音分成不同分量，数据包的大小随意，传输次序随机。高可靠性和抗干扰性。第二十页，共七十六页，编辑于2023年，星期日几个HDTV系统EuropeanHighDefinitionMultipleAnalogueComponents(HD-MAC):DefinedinEurekaProjectEU95Cooperationof35Europeanindustryrepresentatives,television,researchentersSomecompatibilitytoexistingstandardsJapaneseMultipleSub-NyquistEncoding(MUSE):NotopentoTVstandardsVerticalresolution:1125lines,Framerate:60Hz1992:1hour/daybroadcastingusingMUSEstandardUSAGoal:compatibilitytoNTSCVerticalresolution:1050lines,Framerate:59.94第二十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期日电视视频信号的扫描方式电视摄像机的作用就是将视频图像转换为电信号。任何时刻，电信号只有1个值（一维）。但视频图像通常是二维的，将二维视频图像转换为一维电信号是通过光栅扫描实现的。扫描方式主要有逐行扫描和隔行扫描两种。隔行扫描行的集合称为场。因此，一帧由两个场组成。逐行扫描有以下优点：图像垂直清晰度高，空间处理效果好，有利于电视转换和制式转换，能改善视频压缩效率，等等。其缺点是：数码率高，行扫描频率增高，硬件难度加大。第二十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期日

奇数场偶数场一帧

目前的电视系统大都采用隔行扫描，因为隔行扫描能节省频带，且硬件实现简单。但逐行扫描能获得更好的图像质量和更高的清晰度，不过是以增加带宽和成本为代价的。第二十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期日YUV与RGB彩色模型YUV模型在PAL彩色电视制式中采用YUV模型来表示彩色图像。其是Y表示亮度，U，V用来表示色差，是构成彩色的两个分量。在NTSC彩色电视制式中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I，Q是两个彩色分量。YUV表示法的重要性是它的亮度信号(Y)和色度信号(U、V)是相互独立的，也就是Y信号分量构成的黑白灰度图与用U、V信号构成的另外两幅单色图是相互独立的。由于Y、U、V是独立的，所以可以对这些单色图分别进行编码。采用YUV模型的优点之一是亮度信号和色差信号是分离的，使彩色电视系统与黑白电视机亮度信号兼容。第二十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期日PAL彩色电视制式中采用YUV模型来表示彩色图像YUV第二十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期日RGB模型RGB分别代表红（Red）、绿(Green)、蓝（Blue）三种基本颜色。电视机和计算机显示器使用的阴极射线管(CathodeRayTube，CRT)是一个有源物体。CRT使用3个电子枪分别产生红、绿和蓝三种波长的光(RGB三种电子束)，并以各种不同的相对强度轰击CRT的荧光涂层屏幕以产生颜色。组合这三种光波以产生特定颜色称为相加混色，或称为RGB相加模型。相加混色是计算机应用中定义颜色的基本方法。第二十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期日

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-荫罩板第二十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期日YUV与RGB彩色空间变换由于所有的显示器都采用RGB值来驱动，这就要求在显示每个像素之前，需要把YUV彩色分量值转换成RGB值。这种转换需要花费一定的计算时间，设计软硬件视频处理系统时要综合考虑。在考虑人的视觉系统和阴极射线管(CRT)的非线性特性之后，RGB和YUV的对应关系可以近似地用下面的方程式表示：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

U=-0.169R-0.331G+0.5B

V=0.500R-0.419G-0.081B

第二十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期日写成矩阵的形式:

第二十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期日彩色电视的信号类型电视频道传送的电视信号主要包括亮度信号、色度信号、复合同步信号和伴音信号，这些信号或者可通过频率域，或者可通过时间域相互分离出来。电视接收机能够将所接收到的高频电视信号还原成视频信号和低频伴音信号，并能够在其荧光屏上重现图像，在其扬声器上重现伴音。根据不同的信号源，电视接收机的输入、输出信号有三种类型。第三十页，共七十六页，编辑于2023年，星期日高频或射频信号为了能够在空中传播电视信号，必须把视频全电视信号调制成高频或射频（RF－RadioFrequency）信号，每个信号占用一个频道，这样才能在空中同时传播多路电视节目而不会导致混乱。PAL制每个频道占用8MHz的带宽；NTSC制每个频道的带宽为6MHz。有线电视CATV（CableTelevision）的工作方式类似，只是它通过电缆而不是通过空中传播电视信号。电视机在接收受到某一频道的高频信号后，要把全电视信号从高频信号中解调出来，才能在屏幕上重现视频图像。第三十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期日复合视频信号为便于电视信号远距传输，必须把三个分量信号以及同步信号复合成一个信号，然后才进行传输。复合视频信号定义为包括亮度和色度的单路模拟信号，也即从全电视信号中分离出伴音后的视频信号，这时的色度信号是间插在亮度信号的高端，在信号重放时很难恢复完全一致的色彩。这种信号一般可通过电缆输入或输出到家用录像机上，其信号带宽较窄，一般只有240线左右的水平分解率。早期的电视机都只有天线输入端口，较新型的电视机才备有复合视频输入和输出端（VideoIn，VideoOut），也即可以直接输入和输出解调后的视频信号。视频信号已不包含高频分量，处理起来相对简单一些，因此计算机的视频卡一般都采用复合视频输入端口获取视频信号。由于视频信号中已不包含伴音，故一般与视频输入、输出端口配套的还有音频输入、输出端口，以便同步传输伴音。第三十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期日分量视频信号与S－Video为保证视频信号质量，近距离时可用分量视频信号(componentvideosignal)传输,分量信号是指每个基色分量(R,G,B或Y,U,V)作为独立的电视信号传输。计算机输出的VGA视频信号，即为分量形式的视频信号。S－Video

是一种两分量的视频信号，它把亮度和色度信号分成两路独立的模拟信号，用两路导线分别传输并可以分别记录在模拟磁带的两路磁轨上。这种信号不仅其亮度和色度都具有较宽的带宽，而且由于亮度和色度分开传输，可以减少其互相干扰，水平分解率可达420线。与复合视频信号相比，S－Video可以更好地重现色彩。第三十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期日兼有复合视频接口和S-Video接口的视频卡复合视频插头S-video电缆线及接口第三十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期日3视频的数字化过程要让计算机处理视频信息，首先要解决的是视频数字化的问题。视频数字化是将模拟视频信号经模数转换和彩色空间变换转为计算机可处理的数字信号。与音频信号数字化类似，计算机也要对输入的模拟视频信息进行采样与量化，并经编码使其变成数字化图像。

第三十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期日视频信号的采样对视频采样的基本要求要满足采样定理。对于PAL制电视信号,视频带宽为6MHz，按照CCIR601建议，亮度信号的采样频率为13.5MHz，色度信号为6.75MHz。采样频率必须是行频的整数倍。这样可以保证每行有整数个取样点，同时要使得每行取样点数目一样多，便于数据处理。要满足两种扫描制式。第三十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期日数字视频信号的采样频率和格式现行的扫描制式主要有625行/50场和525行/60场两种，它们的行频分别为15625Hz和15734.265Hz。ITU(国际电信联盟）建议的分量编码标准的亮度抽样频率为13.5兆赫，这恰好是上述两种行频的整数倍。按照国际现行电视制式，亮度信号最大带宽是6MHz。根据奈奎斯特抽样定理，抽样频率至少要大于2×6＝12MHz，因此取13.5MHz也是合适的。第三十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期日数字视频的采样格式根据电视信号的特征，亮度信号的带宽是色度信号带宽的两倍。因此其数字化时对信号的色差分量的采样率低于对亮度分量的采样率。如果用Y：U：V来表示YUV三分量的采样比例，则数字视频的采样格式分别有4:1:1、4:2:2和4:4:4三种。电视图像既是空间的函数，也是时间的函数，而且又是隔行扫描式，所以其采样方式比扫描仪扫描图像的方式要复杂得多。分量采样时采到的是隔行样本点，要把隔行样本组合成逐行样本，然后进行样本点的量化，YUV到RGB色彩空间的转换等等，最后才能得到数字视频数据。第三十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期日4:2:2采样格式模拟视频的数字化包括不少技术问题，如电视信号具有不同的制式而且采用复合的YUV信号方式，而计算机工作在RGB空间；电视机是隔行扫描，计算机显示器大多逐行扫描；电视图像的分辨率与显示器的分辨率也不尽相同等等。因此，模拟视频的数字化主要包括色彩空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率的统一。模拟视频一般采用分量数字化方式，先把复合视频信号中的亮度和色度分离，得到YUV或YIQ分量，然后用三个模／数转换器对三个分量分别进行数字化，最后再转换成RGB空间。第三十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期日为了在PAL、NTSC和SECAM电视制式之间确定共同的数字化参数，国家无线电咨询委员会（CCIR）制定了广播级质量的数字电视编码标准，称为CCIR601标准(现在的ITU-R标准)。在该标准中，对采样频率、采样结构、色彩空间转换等都作了严格的规定。根据实验，人眼对颜色的敏感程度远不如对亮度信号那么灵敏，所以色度信号的取样频率可以比亮度信号的取样频率低，以减少数字视频的数据量。ITU-R建议使用了4:2:2采样结构。第四十页，共七十六页，编辑于2023年，星期日4:2:2是指色度信号取亮度信号取样频率的一半。当以4：2：2格式采样时，每4个连续的采样点中取4个亮度Y、2个色差U、2个色差V的样本值，共8个样本值。第四十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期日第四十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期日第四十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期日第四十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期日根据ITU推荐的采样率，可计算出在不同的采样格式下数字视频的数据量:

未压缩的数字视频数据量十分巨大，对于目前的计算机和网络存储或传输都是不现实的，因此在多媒体中应用数字视频的关键问题是数字视频的压缩技术。

采样格式(Y:U:V）数据量(Mb/s）4:2:23244:4:4216第四十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期日公用中分辨率格式CIF(CommonIntermediateFormat)第四十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期日第四十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期日量化采样是把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，量化则是进行幅度上的离散化处理。量化后的信号电平与原模拟信号电平之间在大多数情况下总是存在有一定的误差，量化所引入的误差是不可避免的同时也是不可逆的，由于信号的随机性这种误差大小也是随机的，这种表现类似于随机噪声效果，具有相当宽度的频谱，因此我们又把量化误差称为量化噪声。但量化误差与噪声是有本质的区别的。当二个原来不同的数值用同一个二进制值来表示时，实际数值与记录数值之差就成为量化噪声。所以，比特率决定了整个系统的理想状态下的最小噪声、动态范围和信噪比，模拟信号在理想状态是没有这种限制的。第四十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期日量化比特率愈高，层次就分得愈细，但数据量也成倍上升。每增加一个比特，数据量就翻一翻。量化的过程是不可逆的，这是因为量化本身给信号带来的损伤是不可弥补的。量化时比特数选取过小则不足以反映出图像的细节，比特数选取过大则会产生庞大的数码率，从而占用大量的频带，给传输带来困难。降低量化误差的方法最直接的就是增加量化级数减小最小量化间隔，但由此带来码率的增加从而要求更大的处理带宽，一般现在的视频信号均采用8比特、10比特，在信号质量要求较高的情况下采用12比特量化。

第四十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期日正如模拟音频信号传输过程中采用不均匀量化一样。在视频信号的量化过程中也可以采用不均匀量化方式，即将模拟信号先进行对数变换，其目的是让变化量大的地方变化小，让变化量小的地方变化大，然后，再进行普通的8比特量化，经传输后再恢复出来的模拟信号可以通过指数变换予以还原，此时，信号传输的效果类似于12比特量化的效果。

第五十页，共七十六页，编辑于2023年，星期日视频信号的压缩与编码抽样、量化后的信号转换成数字符号才能进行传输，这一过程称为编码。视频压缩编码的理论基础是信息论。信息压缩就是从时间域、空间域两方面去除冗余信息，将可推知的确定信息去掉。在通信理论中，编码分为信源编码和信道编码两大类。所谓信源编码是指将信号源中多余的信息除去，形成一个适合传输的信号。为了抑制信道噪声对信号的干扰，往往还需要对信号进行再编码，使接收端能够检测或纠正数据在信道传输过程引起的错误，这称为信道编码。视频编码技术主要包括MPEG与H.261标准，编码技术主要分成帧内编码和帧间编码。前者用于去掉图像的空间冗余信息，后者用于去除图像的时间冗余信息。第五十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期日数字视频DV格式数字视频（DigitalVideo-DV）是定义压缩图像和声音数据记录及回放过程的标准。DV格式是一种国际通用的数字视频标准，是由10余家公司共同制定的标准。

DV格式具有如下视频特点：高清晰度，水平分辨率可达500线；宽色度带宽，还原色彩绚丽的图像；第五十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期日当前有三种常用DV格式：miniDV、DVCPro和DVCam。miniDV最常见，通常是家用摄像机使用的格式。DVCPro和DVCam为专业格式。DV格式数字摄像机对视频采用4:1:1数字分量采样标准，8比特量化，基于离散余弦变量DCT的5:1帧内压缩，数据传输率为24.948Mbps。

第五十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期日4基于多媒体计算机的视频处理系统在多媒体计算机系统中，视频处理一般是借助于一些相关的硬件和软件，在计算机上对输入的视频信号进行接收、采集、传输、压缩、存储、编辑、显示、回放等多种处理。视频信号主要是指来自电视机、录/放像机、摄像机等视频设备的信号，也可以是来自影碟机的影视节目。第五十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期日数字视频系统的组成从硬件平台的角度分析，一个视频采集系统要包括视频采集设备、视频信号源设备、大容量存储设备、以及配置有相应视频处理软件的高性能计算机系统。提供模拟视频输出的设备有录像机、电视机、影碟机等；对模拟视频信号进行采集、量化和编码的设备由视频采集卡来完成；计算机接收和记录编码后的数字视频数据。视频采集卡不仅提供接口以连接模拟视频设备和计算机，而且具有把模拟信号转换成数字数据的功能。第五十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期日视频采集卡的工作原理视频采集卡是一个安装在计算机扩展槽上的一个硬卡。它可以汇集多种视频源的信息，如电视、影碟、录像机和摄像机的视频信息，对被捕捉和采集到的画面进行数字化、冻结、存储、输出及其他处理操作，如编辑、修整、裁剪、按比例绘制、像素显示调整、缩放功能等。视频采集卡一般具有多种视频接口，可接收来自摄像机、录像机、VCD机等多种视频信号，通过视频软件可选择所需的视频源。第五十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期日视频卡的工作原理框图

第五十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期日视频采集卡的性能指标接口

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机的通信与数据传输。

视频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。第五十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期日

视频采集卡如果不具备电视天线接口和音频输入接口，就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。

一般而言,视频采集卡有单工卡和双工卡两种。单工卡只提供视频输入接口,双工卡还提供输出接口。如果只需在PC机上编辑数字化视频,单工卡就可以了。若想把数字化编辑过后的影像拷贝到录像带上,就需要双工卡。

第五十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期日具有多种接口的视频采集卡与视频源的连接第六十页，共七十六页，编辑于2023年，星期日实缩压缩功能

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。

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，然后再通过接口把压缩的视频数据传送到主机上。第六十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期日采集分辨率及帧频

视频采集卡按照其用途可以分为广播级视频采集卡，专业级视频采集卡，民用级视频采集卡。广播级视频采集卡属高档设备，主要用于电视台制作节目。最高采集分辨率一般720576(CCIR推荐值),PAL制,每秒25帧；或分辨率为640480，NTSC制，每秒30帧。最小压缩比一般在4:1以内。这一类产品的特点是采集的图像分辨率高，视频信噪比高，缺点是视频文件庞大，每分钟数据量至少为200MB。

专业级视频采集卡比广播级视频采集卡的性能稍微低一些，分辨率两者是相同的，但压缩比稍微大一些，其最小压缩比一般在6:1以内，输入输出接口为AV复合端子与S端子，此类产品适用于广告、多媒体节目制作及多媒体软件开发。民用级的视频采集卡的动态分辨率一般最大为384288，PAL制式，帧频为每秒25帧。第六十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期日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信。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。采集卡只有在正确安装了驱动程序以后才能正常工作。也可以采用通用的软件，例如数字视频编辑软件AdobePremiere。第六十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期日其他功能的视频卡视频输出卡-TVCoder

经过计算机加工处理的视频数据以视频文件的格式进行存储和交流，但不能以录像带的形式进行传播或者直接在电视机上收看。视频输出卡的功能是将计算机显示卡输出的VGA信号转换为标准的视频信号，以PAL和NTSC两种制式输出，从而可在电视上观看计算机显示器上的画面，或将其通过录像机录制到录像带上。第六十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期日MPEG卡MPEG压缩卡用于将视频影像压缩成MPEG的格式。它首先将模拟音视频信号数字化，然后按MPEG标准的压缩算法分别对数字音视频信号进行压缩编码，产生一个码率约为1.5Mb/s的MPEG复合音视频码流，最后再转变为.mpg格式的文件储存在硬盘上。

MPEG解压卡是采用硬件方式将压缩后的VCD影碟数据解压后进行回放。当计算机将CD-ROM内的数据传送到MPEG卡上时，通过卡上的MPEG解码器，将已压缩的数据进行解压。第六十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期日

MPEG编码卡

第六十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期日电视接收卡

电视卡（TVTUNER)从工作原理上看相当于一台数字式电视机。它首先将从天线接收下来的射频信号变换成视频信号，然后经A/D转换器变为数字信号，再经变换电路变为RGB模拟信号，最后通过D/A转换变为模拟RGB信号送显示器上显示。因为电视卡采用逐行扫描方式，加上计算机显示点距小，分辨率高，所以整个电视图像看上去清晰稳定，完全可以与电视机媲美。第六十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期日外置式(左)与内置式（右）电视卡第六十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期日5视频文件的类型AVI文件

AVI（AudioVideoInterleave）是一种音频视像交插记录的数字视频文件格式。1992年初微软公司推出了AVI技术及其应用软件VFW（VideoforWindows）。在AVI文件中，运动图像和伴音数据是以交织的方式存储，并独立于硬件设备,在读取视频数据流时能更有效地从存储媒介得到连续的信息。AVI文件结构不仅解决了音频和视频的同步问题，而且具有通用和开放的特点。它可以在任何Windows环境下工作，而且还具有扩展环境的功能。用户可以开发自己的AVI视频文件格式，在Windows环境下可随时调用。可以用一般的视频编辑软件如AdobePremiere进行编辑和处理。第六十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期日MOV文件

Apple公司在其生产的Macintosh机也推出了相应的视频格式，即Moviedigitalvideo的文件格式，其文件以MOV为后缀，相应的视频应用软件为Apple'sQuickTimeforMacintosh。随着大量原本运行在Macintosh上的多媒体软件向PC/Windows环境的移植，导致了QuickTime视频文件的流行。Apple公司也推出了适用于PC机的视频应用软件Apple'sQuickTimeforWindows，因此在PC机上也可以播放MOV视频文件。

第七十页，共七十六页，编辑于2023年，星期日MOV格式的视频文件可以采用不压缩或压缩的方式QuickTime还采用了一种称为QuickTimeVR的虚拟现实（VR，VirtualReality）技术，用户只需通过鼠标或键盘，就可以观察某一地点周围360度的景象，或者从空间任何角度观察某一物体。第七十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期日MEPG文件-MPEG/MPG/DAT格式将MPEG算法用于压缩全运动视频图像，就可以生成全屏幕活动视频标准文件：MPG文件。MPG格式文件在1024786的分辩率下可以用每秒25帧（或30帧）的速率同步播放全运动视频图像和CD音乐伴音，并且其文件大小仅为AVI文件的六分之一。MPEG-2压缩技术采用可变速率（VBR-VariableBitRate）技术，能够根据动态画面的复杂程度，适时