实时视频图像采集效果与视频采集卡性能



2012-05-25 15:40　作者：九视电子　出处：www.360tsw.com

　　当前，九视电子视频图像采集卡多为软压缩视频采集卡，基于处理器的视频图像采集采用通用视频A／D转换器实现视频图像的采集，不能完成视频图像的自动采集，整个采集过程在CPU的控制下完成，由CPU启动A／D转换，读取A／D转换数据，将视频图像数据存入帧存储器，视频图像数据采集占用CPU的时间，相当于自动视频图像采集，此种视频图像采集方法对处理器的速度要求高，因此，视频采集卡性能、安装视频采集卡的计算机配置对视频采集卡采集效果有着很重要的影响。

　　视频包括了运动的图像和音效或伴音，它具有信息丰富、表现力强的特点，特别是现在的高清音视频采集，由于其数据量大和实时性，因而对处理数字视频数据的软、硬件平台要求更高。此外，由于数字视频源主要是模拟视频信号，因此在视频的模/数或数/模的转换过程中，数据的质量不仅取决于的软、硬件平台，还与模拟视频设备以及信号源的性能有关。

　　视频采集卡采集到的原始数字视频数据非常大，并且在采集数字视频时，计算机控制采集卡的实时工作，同时把采集卡获取的数据通过扩展槽总线接口实时输送到计算机并记录到硬盘上，因此视频序列的数据率越高，对计算机的数据传输率要求越高。因此，采集卡的性能越好，对计算机的要求也越高。

　　CPU处理速度和内存容量

　　视频采集时，采集卡要处理视频序列中的每帧图像，并在采集下一帧之前把这些数据传入PC系统。如果每帧视频图像的处理时间超过相邻两帧之间的间隔，则要丢失数据。选用较高CPU并有效地利用内存是采集视频的基本要求。

　　采集卡图像缓存技术

　　采集卡的很多关键性能需要板载缓存来提高。一般的视频采集与显示方案均需要使用2个DMA通道和2片SDRAM做缓存，合用来做图像处理。在视频采集中，首先在内核空间建立图像缓冲区，不断将采集到的图像存放到缓冲区中。当应用程序需要图像时，驱动程序并不做拷贝操作，由于不需要做额外的复制操作，效率大大提高了。九视电子T306E 六路音视频采集卡，采用高速PCI-Express 接口，高速大容量图像缓存技术(板载内存：128MB; DDR2 / 32bit / 166MHz)，有效避免了画面拉丝现象的产生。

　　传输带宽和DMA传输模式

　　九视电子T200AE高清VGA采集卡，经过近两年的不断更新和完善，其无论是硬件上还是软件功能上都已经相当的成熟，其采用了ADI高端技术，内置有ADCADC芯片，采集过路中不再像市面上其他VGA采集卡一样占用CPU，而且产品本身集成了大量的64宽度DDR储存功能。T200AE高清VGA采集卡采用了PCI-E高速插槽接口，采用256MB/64bit DDR2 内存芯片作为图像缓存，使其传输速率更快，存储带宽高达2GB/s，使其能完整的实时采集和显示播放。在设计上使用高效Master DMA传输模式，图像采集过程占用机器CPU率低。

　　采集视频的过程主要包括如下几个步骤：

　　设置音频和视频源，把视频源外设的视像输出与采集卡相连、音频输出与声卡相连。

　　准备好系统环境，如硬盘的优化、显示设置、关闭其他进程等。

　　启动采集程序，预览采集信号，设置采集参数。启动信号源，然后进行采集。

　　播放采集的数据，如果丢帧严重可修改采集参数或进一步优化采集环境，然后重新采集。

　　由于信号源是不间断地送往采集卡的视频输入端口的，可根据需要，对采集的原始数据进行简单的编辑。如剪切掉起始和结尾处无用的视频序列，剪切掉中间部分无用的视频序列等，以减少数据所占的硬盘空间。

　　视频采集卡需要以非常高的数据率把采集到的视频数据写入到PC机的硬盘中。数字视频的分辨率越高、质量越好，硬盘必须处理的数据传输率越大。因此用于视频采集的硬盘可从多种方面进行优化，以提高实际采集的效果。

　　目前视频处理、通信基础设施等嵌入式系统的需求主要集中在提高性能、降低功耗、减小面积、降低成本方面。除了降低功耗、减小面积，视频采集卡还要尽可能的降低系统CPU占用率，特别是现在的音视频流媒体采集卡，一般都是软压缩卡，采用通用视频A/D转换器实现视频图像的采集，不能完成视频图像的自动采集，整个采集过程在CPU的控制下完成，由CPU启动A/D转换，将数据存入帧存储器。其特点是数据采集占用CPU的时间，对处理器的速度要求高。九视电子专业音视频流媒体采集卡，耗用CPU时间的缩放和去隔行等图像处理在FPGA内完成，极大的减少了CPU的负担，同时高效率 DMA传输方式进一步解放了CPU的能力，从而让CPU专注与用户指定的工作。