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的采集卡在采集攝像機(jī)輸出的VGA信號(hào)等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)錄到計(jì)算機(jī)內(nèi)部讓計(jì)算機(jī)處理視頻信息時(shí)首先有一個(gè)視頻信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換過。
視頻采集卡是從動(dòng)態(tài)視頻中實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)捕獲圖像并存儲(chǔ)。它可以將攝像機(jī)、錄像機(jī)和其它視頻信號(hào)源的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)錄到計(jì)算機(jī)內(nèi)部,也可以用攝像機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)的圖像實(shí)時(shí)輸入計(jì)算機(jī)。視頻采集卡能在捕捉視頻信息的同時(shí)獲得伴音,使音頻部分和視頻部分在數(shù)字化時(shí)同步保存、同步播放
視頻的數(shù)字化過程AD轉(zhuǎn)換
要讓計(jì)算機(jī)處理視頻信息,首先要解決的是視頻數(shù)字化的問題。視頻數(shù)字化是將模擬視頻信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和彩色空間變換轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)可處理的數(shù)字信號(hào),與音頻信號(hào)數(shù)字化類似,計(jì)算機(jī)也要對(duì)輸入的模擬視頻信息進(jìn)行采樣與量化,并經(jīng)編碼使其變成數(shù)字化圖像。
把模擬音頻轉(zhuǎn)成數(shù)字音頻的過程稱作采樣,簡(jiǎn)單地說就是通過波形采樣的方法記錄1秒鐘長(zhǎng)度的聲音,需要多少個(gè)數(shù)據(jù)。
在模擬視頻中,采樣率定義為幀頻和場(chǎng)頻,而不是概念上的像素時(shí)鐘。
采樣率和采樣大小(位/bit)
頻率對(duì)應(yīng)于時(shí)間軸線,振幅對(duì)應(yīng)于電平軸線。波是無限光滑的,弦線可以看成由無數(shù)點(diǎn)組成,由于存儲(chǔ)空間是相對(duì)有限的,數(shù)字編碼過程中,必須對(duì)弦線的點(diǎn)進(jìn)行采樣。
采樣的過程就是抽取某點(diǎn)的頻率值,很顯然,在一秒中內(nèi)抽取的點(diǎn)越多,獲取得頻率信息更豐富,為了復(fù)原波形,一次振動(dòng)中,必須有2個(gè)點(diǎn)的采樣,人耳能夠感覺到的頻率為20kHz,因此要滿足人耳的聽覺要求,則需要至少每秒進(jìn)行40k次采樣,用40kHz表達(dá),這個(gè)40kHz就是采樣率。采樣頻率一般共分為22.05KHz、44.1KHz、48KHz三個(gè)等級(jí)。
采樣率(也稱為采樣速度或者采樣頻率)定義了每秒從連續(xù)信號(hào)中提取并組成離散信號(hào)的采樣個(gè)數(shù),單位用赫茲(Hz)來表示。采樣頻率的倒數(shù)是采樣周期(也稱為采樣時(shí)間),它表示采樣之間的時(shí)間間隔。
采樣定理表明采樣頻率必須大于被采樣信號(hào)帶寬的2倍,另外一種等同的說法是奈奎斯特頻率必須大于被采樣信號(hào)的帶寬。
舉個(gè)例子,假定信號(hào)的帶寬是100Hz,那么為了避免出現(xiàn)混疊現(xiàn)象,采樣頻率必須大于200Hz。換句話說,采樣頻率必須至少是信號(hào)中頻率分量頻率的2倍,否則就不能從信號(hào)采樣中恢復(fù)原始信號(hào)。
根據(jù)奈魁斯特(NYQUIST)采樣定理,用2倍于一個(gè)正弦波的頻率進(jìn)行采樣就能真實(shí)地還原該波形,因此一個(gè)數(shù)碼錄音波的采樣頻率的取值直接關(guān)系到它的還原頻率指標(biāo)。
例如用44.1KHZ的采樣頻率(采樣頻率一般共分為22.05KHz、44.1KHz、48KHz三個(gè)等級(jí))進(jìn)行采樣,則可還原為22.05KHZ的頻率-----這個(gè)數(shù)值略高于人耳的聽覺極限44.1KHZ的還原頻率足已記示和真實(shí)再現(xiàn)世界上所有人再能辯的聲音,音頻信號(hào)的頻率一般達(dá)到20Hz,因此其采樣頻率一般需要40Hz。而人耳收聽的范圍只能到23Khz以下,所以CD的采樣率才是44.1Khz。22Khz×2=44Khz,考慮到一定的余量采用44.1Khz.
所以CD音頻的采樣規(guī)格定義為16bit。常見的 CD,采樣率為44.1kHz,
當(dāng)然,即使在的環(huán)境下用現(xiàn)實(shí)生活中幾乎不可能制造的高精密電子元器件真實(shí)地實(shí)現(xiàn)了16bit的錄音,仍然還是會(huì)受到濾波和聲特定位等問題帶來的干擾。人們從中還是能察覺出一些微小的失真,正因如此,很多專業(yè)數(shù)碼音頻系統(tǒng)目前已經(jīng)開始使用18bit甚至24bit的采樣規(guī)格進(jìn)行錄音和回放了。
在模擬視頻中,采樣率定義為幀頻和場(chǎng)頻,而不是概念上的像素時(shí)鐘。圖像采樣頻率是傳感器積分周期的循環(huán)速度。由于積分周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于重復(fù)所需時(shí)間,采樣頻率可能與采樣時(shí)間的倒數(shù)不同。
* 50 Hz - PAL 視頻
* 60 / 1.001 Hz - NTSC 視頻
當(dāng)模擬視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻的時(shí)候,出現(xiàn)另外一種不同的采樣過程,這次是使用像素頻率.
采樣率和采樣大小的值越大,記錄的波形更接近原始信號(hào)。
比特率是指將數(shù)字聲音由模擬格式轉(zhuǎn)化成數(shù)字格式的采樣率,采樣率越高,還原后的音質(zhì)就越好。比特率是指每秒傳送的比特(bit)數(shù)。單位為 bps(Bit Per Second),比特率越高,傳送的數(shù)據(jù)越大。也就是說越高文件越大,但是越加的清晰
采樣率值×采樣大小值×聲道數(shù)bps
音頻采樣率、采樣精度與每分鐘記錄波形文件大小的關(guān)系
采樣率 16bit 24bit
11kHz單聲道 1.3MB/min 1.9MB/min
11kHz立體聲 2.5MB/min 3.8MB/min
22kHz單聲道 2.8MB/min 3.8MB/min
22kHz立體聲 5.0MB/min 7.6MB/min
44kHz單聲道 5.0MB/min 7.6MB/min
44kHz立體聲 10.1MB/min 15.1MB/min
48kHz單聲道 5.5MB/min 7.6MB/min
48kHz立體聲 11.0MB/min 16.5MB/min
96kHz單聲道 11.2MB/min 16.5MB/min
96kHz立體聲 22.0MB/min 33.0MB/min
192kHz單聲道 22.0MB/min 33.0MB/min
192kHz立體聲 44MB/min 66.0MB/min
一個(gè)采樣率為44.1KHz,采樣大小為16bit,雙聲道的 PCM編碼的WAV文件,它的數(shù)據(jù)速率則為 44.1K×16×2 =1411.2 Kbps。我們常說128K的MP3,對(duì)應(yīng)的WAV的參數(shù),就是這個(gè)1411.2 Kbps,這個(gè)參數(shù)也被稱為數(shù)據(jù)帶寬,它和ADSL中的帶寬是一個(gè)概念。
位速是指在一個(gè)數(shù)據(jù)流中每秒鐘能通過的信息量;Kbps表示“每秒千字節(jié)數(shù)”,因此數(shù)值越大表示數(shù)據(jù)越多,位速越高,信息量越大!
將碼率除以8,就可以得到這個(gè)WAV的數(shù)據(jù)速率,即176.4KB/s。這表示存儲(chǔ)一秒鐘采樣率為44.1KHz,采樣大小為16bit,雙聲道的PCM編碼的音頻信號(hào),需要176.4KB的空間,1分鐘則約為10.34M.
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