视频采集模拟信号数字化A/D转换



2012-06-13 10:29　作者：九视电子　出处：www.360tsw.com

　　要让计算机处理视频信号，必须是数字信号才可以，我们知道计算机只能识别和处理二进制数字信号，因此对于模拟视频信号必须先将其数字化处理，视频采集卡的第一个作用就是将视频源输出的视频信号进行A/D转换数字化处理。比如VGA信号采集卡，九视电子VGA高清采集卡工作原理是由RGB模拟信号经过A/D采样后转换为数字信号，通过FPGA写入SDRAM作为缓存，再经FPGA从SDRAM中将采集压缩的数据读出通过PCI总线传输到上位机，由上位机对数据进行传输等处理。VGA采集卡的基本功能是将本机或其他计算机屏幕显示的内容采集进本机，九视电子PCI-E高清VGA采集卡的特点是数模转换损失非常少，画面异常清晰，既可保存在本地，也可以在网上直播，也可以在本机上实时显示。

　　从上的视频采集可知，当前的计算机系统在处理连续变化的模拟量时，一般先分两步进行：先是对模拟量采样，得到与此模拟量相对应的离散序列，然后用A/D转换器将离散信号转换为离散的数字信号，从而完成模拟量到数字量的转换。

　　A/D转换器和D/A转换器在实时控制系统中各部分作用如下：

　　1)传感器。传感器是把物理量转换成电量信号的器件。例如，测量温度的有热电偶、热敏电阻传感器等，测量机械力的有压力传感器、应变片等，测量机械位移的有感应式位移传感器等。

　　2)运算放大器。通常从传感器得到的是小信号，必须经过运算放大，得到A/D转换所需要的、幅度足够的模拟信号。此外，运算放大器还起到阻抗变换作用，隔离后面的负载对传感器的影响。

　　3)信号调理器。信号调理器的作用有：①完成信号的电平、极性等转换;②抑制干扰，提高信噪比;③对信号预先进行防混叠滤波，防止混叠现象。

　　4)采样保持器。完成在指定时刻对输入信号的采样，并在A/D转换期间，保持输入信号不变。

　　5)功率放大器。D/A转换器输出的模拟信号通常不足以驱动执行部件，所以要在D/A转换器和执行部件之间加上功率放大器。

　　在视频语音通信应用中，传统的PCI音视频信号采集卡，采用采用流水线式操作。系统中各个模块同时进行处理，部分信号在DSP中进行算法处理，其它音频模拟信号可以分帧进入高精度音频信号ADC，等待处理。模拟音频信号(如乐音)经过高精度、高速ADC转换后得到一串数字信号，分帧输入到波形输入缓冲区RAM。然后运行一种或几种处理算法对音频信号进行高速运算。经过处理的音频信号，经过波形输出缓冲区进入到高精度、高速的DAC转换器中，还原成模拟的声音信号，经音箱功率放大电路放大输出。

　　自2008年高清视频娱乐应用火爆之后，当前输入信号采样率多样化的情况有较大的局限性，针对多媒体视频各种信号源IO设备的多样性需求，九视电子在2011年继续保持了较快的新品推出步伐，九视电子针对专业用户需求，推出了高清两路DVI/VGA/HDMI音视频采集卡。

　　随着现场可编程门阵列(FPGA)与数模转换器(DAC)的接口技术的应用，在FPGA上设计DA数模转换电路，在FPGA的芯片上实现DA转换功能，已经成为成本低、可靠性高新型高清音视频信号采集方案，不同与ASIC，FPGA的灵活性极大程度的保护了用户的资产价值，九视电子高清两路DVI/VGA/HDMI音视频采集卡。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。：

　　无同步丢失：系统采用高级MPEG4视频软件压缩和存储技术。即使长时间运行，也不会出现视频丢失现象，应用高效Master DMA模式，采集过程中不占用主机CPU。

　　多通道实时性：系统采用实时并行处理技术，实现了对VGA信号和模拟视频信号的实时压缩存储处理，每路视频信号均采用MPEG4算法压缩，在标准CIF(320*240NTSC/352*288PAL)图像格式下。每个通道均可独立操作互不干扰。

　　高采集、高传输、高存储：连接主机接口采用PCI-E X1总线接口，传输带宽是PCI接口的两倍以上，并使用最高档次的处理芯片，集成256MB/64bit DDR2 内存芯片作为图像缓存。使得存储带宽高达2GB/S，使得视频采集实时性更强、采样频率更高。

　　对于流媒体视频应用具有很大的优势，比如九视电子T680E 多路高清音视频采集卡，其可同时采集2路高清视频信号，4路标清视频信号，2路模拟双声道音频信号。支持DVI视频、VGA视频、Y/Pb/Pr视频、HDMI音视频、CVBS视频、音频信号等多种信号源。并且能同时高清信号进行采集，最大分辨率能达到2048x1536，支持自动输入视频格式侦测，自动视频有效区域侦测，自动VGA采集相位调节，支持垂直滤波和运动自适应去隔行功能。支持一机多卡，各卡同时采集，并具有独立的设置选项。九视电子T680 高清多路音视频采集卡可以说是目前国内市场上少有的多功能、多用途、稳定性强、采集视频格式多等优点。