数字视频技术
视频信息实际上是由许多幅单个画面所构成的。电影、电视通过快速播放每帧画面，再加上人眼的视觉暂留效应便产生了连续运动的效果。如果再把音频信号加进去，便可实现视频、音频信号的同时播放。视频信号的数字化是指在一定时间内以一定的速度对单帧视频信号进行捕获、处理以生成数字信息的过程。数字视频具有模拟视频无法比拟的优点：
（1）数字视频可以无失真地进行无限次拷贝，而模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差积累，产生信号失真。
（2）可以用许多新方法对数字视频进行创造性的编辑，如字幕电视特技等。
（3）使用数字视频可以用较少的时间和费用创作出用于培训教育的交互节目，可以真正实现将视频融进计算机系统中以及可以实现用计算机播放电影节目等。
数字视频也存在数据量大的问题，为存储和传递数字视频带来一些困难。所以在存储与传输的过程中必须进行压缩编码。
图像数据压缩是完全可能的，这是因为原始信号数据具有冗余性，即在每一帧图像内存在着大量的多余信息，具有很大压缩潜力，同时在相邻的两帧图像之间也具有很大的相关性，因此整体上数据的冗余度很大。
另一方面，大多数图像含有的内容比视觉能分辨出来的要多，将图像中的一些象素点去掉，人眼是分辨不出的，也就是说，人的视觉特性允许图像在还原时有一定的误差，只要这些误差所造成的图像失真视觉上难以觉察出来即可。
多媒体微机中常用的压缩编码方法有两类：一类是无损压缩法，也称冗余压缩法、熵编码。无损压缩法由于不会产生失真，因此常用于文本、数据的压缩，它能保证完全地恢复原始数据。但这种方法压缩比较低，一般在2：1～5：1之间。另一类是有损压缩法，也称熵压缩法。无损压缩算法主要采用哈夫曼编码、算术编码、行程编码等；有损压缩算法主要包含预测编码、变换编码、子带编码、矢量量化编码、混合编码、小波编码等。有损压缩法由于允许一定程度的失真，可用于对图像、声音、动态视频图像等数据的压缩。其中动态视频图像数据的压缩比可达到100：1到200：1。
衡量数据压缩技术的优劣有三个重要指标：一是压缩比要大，即压缩前后所需的信息存储量之比要大；二是实现压缩的算法要简单，压缩／解压缩速度要快，尽可能地做到实时压缩／解压缩；三是恢复效果要好，要尽可能地恢复原始数据。
各种编码算法可用软件来实现，也可用硬件来实现，还可以用软、硬件相结合的方法来实现。在实际系统中，用户往往可根据具体要求灵活选择和控制图像压缩方法的有关参数，以求最佳效果。
显示卡的工作原理
显卡，即图形加速卡，它工作在CPU和显示器之间，基本作用就是控制电脑的图形输出。通常显示卡是以附加卡的形式安装在电脑主板的扩展槽中，或集成在主板上(多为品牌机使用)。
（1）显卡的基本原理
显示卡的主要作用是对图形函数进行加速。在早期的电脑中，CPU和标准的EGA或VGA显示卡以及帧缓存(用于存储图像)，可以对大多数图像进行处理，但它们只起一种传递作用，用户所看到的内容是CPU所提供的。这对早期操作系统环境（如DOS），以及文本文件的显示是足够的，但是这种组合对复杂的图形和高质量的图象进行处理就显得不够了，特别是在Windows操作环境下，CPU已经无法对众多的图形函数进行处理，而最根本的解决方法就是采用图形加速卡。图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存，专门用来执行图形加速任务，因此可以大大减少CPU所必须处理的图形函数。这样CPU就可以执行其他更多的任务，从而提高了计算机的整体性能，多媒体功能也就更容易实现。
实际上现在的显示卡都已经是图形加速卡，它们多多少少都可以执行一些图形函数。通常所说的加速卡的性能，是指加速卡上的芯片集能够提供的图形函数计算能力，这个芯片集通常也称为加速器或图形处理器。芯片集可以通过它们的数据传输带宽来划分，最近的芯片多为64位或128位，而早期的显卡芯片为32位或16位。更多的带宽可以使芯片在一个时钟周期中处理更多的信息。但是128位芯片不一定就比64位芯片快两倍，更大的带宽带来的是更高的解析度和色深，加速卡的速度很大程度上受所使用的显存类型以及驱动程序的影响。
（2）显存
显存（也称帧缓存）是图形加速卡的重要组成部分，通常用来存储显示芯片(组)所处理的数据信息。当显示芯片处理完数据后会将数据输送到显存中，然后由数字模拟转换器RAMDAC（Random
Access Memory Digital-to-Analog Converter,它的作用就是将数字信号转换为模拟信号使显示器能够显示图像，并提供显卡能够达到的刷新率，也影响着显卡所输出的图像质量）从显存中读取数据并将数字信号转换为模拟信号，最后将信号输出到显示屏。所以显存的速度以及带宽直接影响着一块加速卡的速度。屏幕上所显现出的每一个像素，都由4至32位数据来控制它的颜色和亮度，加速芯片和CPU对这些数据进行控制，RAMDAC读入这些数据并把它们输出到显示器。有一些高级加速卡不仅将图形数据存储在显存中，而且还利用显存进行计算，特别是具有3D加速功能的显卡更是需要显存进行3D函数的运算。进行数据交换时，只有当芯片集完成对显存的写操作后，RAMDAC才能从显存中得到数据。在高解析度和色深的环境下，这会影响加速卡的速度，因为此时的数据量越大，所要等待的时间就越多。目前的加速卡是通过提高显存的带宽来增大数据交换速度以便减少等待时间。
数据传输带宽指的是显存一次可以读入的数据量，这是影响显示卡性能的关键，它决定着显示卡可以支持更高的分辨率、更大的色深和合理的刷新率。这意味着一块采用新型显存的加速卡可以支持到1024x768
24位色和85Hz刷新率，而用老显存就无法作到。
（3）刷新频率
刷新频率是指RAMDAC向显示器传送信号，使其每秒重绘屏幕的次数，它的标准单位是Hertz
(Hz)。现在RAMDAC所提供的刷新率最高可达到250Hz，但是影响所实现的刷新率有两个方面，一是显卡每秒可以产生的图像数目，其二是显示器每秒能够接收并显示的图像数目。刷新率可以分为从56,
60 到110 和 120 Hz.数个档次。过低的刷新率会使用户感到屏幕严重的闪烁，时间一长就会使眼睛感到疲劳， 所以刷新率应该大于72Hz。分辨率指的是在屏幕上所显现出来的像素数目，它有两部分来计算，分别是水平行的点数和垂直行的点数。举个例子，如果分辨率为800X600，那就是说这幅图象由800个水平点和600个垂直点组成。通常分辨率分为640x480,
800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024, 和1600x1200或更高。更高的分辨率可以在屏幕上显示更多的东西。如果使用1024X768的分辨率，可以在写作时看到更多的文字，可以在制表时一屏显示更多的单元格，更可以在桌面上放更多的图标。色深可以看作一个调色板，它决定屏幕上每个像素由多少种颜色控制。每一个像素都用红、绿、蓝三种基本颜色组成，像素的亮度也是由它们控制。通常色深可以设定为4位、8位、16位和24位色，当然色深的位数越高，所能够得到的颜色就越多，屏幕上的图像质量就越好。但是当色深增加时，它也增大了显卡所要处理的数据量，而随之带来的是速度的降低或是屏幕刷新率的降低。
显卡上BIOS的功能与主板上的一样，它可以执行一些基本的函数，并在打开计算机时对显卡进行初始化设定。现在很多显卡上都使用flash
BIOS，可以通过软件对BIOS进行升级。驱动程序对于显卡来说是极其重要的，它告诉芯片集怎样对每个绘图函数进行加速，不断更新的驱动程序使显卡日趋完美。
（4）接口技术
随着图形应用软件的发展，在显卡和CPU及内存中的数据交换量越来越大，而显卡的接口则是一种连接显卡和CPU的通道。图形速度的提高(特别是3D图形)要求与CPU和内存间有极宽的带宽进行数据交换，而局部总线已经无法满足要求，它已经成为影响图形速度的瓶颈，因此出现一种廉价的解决方案，即AGP总线，AGP是第一个为图形卡所设计的接口。(实际上AGP不能算是总线，因为总线可以支持多种设备，它只是一种端口。)PCI显卡以PCI总线速度的一半即33MHZ工作，可以达到的峰值传送率为133MHz。而AGP以66MHz的速度工作，AGP
1X的峰值传送率可达266MHz，AGP 2X的传输率可以达到532MHz，因为"2X"可以在一个时钟周期中传输两次数据(上升沿和下降沿各一次)，而一般的工作状态只能进行一次传输，而AGP
4X的理论传输率为1.066GB/s。66MHz总线的最大传输率为532MHz，在这种环境下AGP 4X无法发挥作用。而使用100MHz总线时，内存的最大数据交换率可以达到800MHZ/s，这可能会使"4X"发挥一些威力，但也是远远不够的。
（5）API
当某一个应用程序提出一个制图请求时，这个请求首先要被送到操作系统中(这里我们以Windows操作系统为例)，然后通过图形设备接口(GDI)和显示控制接口(DCI)对所要使用的函数进行选择。而现在这些工作基本由DirectX来进行，它远远超过DCI的控制功能，而且还加入了3D图形应用程序接口(API)和Direct3D。显卡驱动程序判断有哪些函数是可以被显卡芯片集运算，可以进行的将被送到显卡进行加速。如果某些函数无法被芯片进行运算，这些工作就交给CPU进行(当然这会影响速度)。运算后的数字信号写入帧缓存中，最后送入RAMDAC，在转换为模拟信号后输出到显示器。
