視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的字符疊加設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的字符疊加設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常存在多個(gè)被監(jiān)控點(diǎn)，最終送入監(jiān)視器的信號(hào)可能來自幾十路、甚至幾百路視頻信號(hào)源。在監(jiān)控端，這些視頻信號(hào)可通過大規(guī)模視頻矩陣開關(guān)切換到有限的監(jiān)視器上。這樣，在對(duì)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視時(shí)一般需要在視頻通道疊加一些相關(guān)信息，如：公司標(biāo)志、攝像機(jī)的位置、時(shí)間、日期、報(bào)警信息等，實(shí)現(xiàn)這一功能的器件通常稱作隨屏顯示（ＯＳＤ）器件。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中一般是在視頻矩陣開關(guān)的輸出端串入一個(gè)專用的ＯＳＤ器件（見圖１）。由于傳統(tǒng)的ＯＳＤ器件無法直接驅(qū)動(dòng)視頻電纜，因而需要為每路輸出配置額外的高速復(fù)用器和緩沖器，這樣將使系統(tǒng)成本升高、電路變得比較復(fù)雜。

２　Ｍａｘｉｍ提供的ＯＳＤ方案

２．１ 視頻矩陣開關(guān)

Ｍａｘｉｍ生產(chǎn)的ＭＡＸ４３５８ ３２×１６視頻矩陣開關(guān)內(nèi)部集成有圖形或字符疊加電路（圖２），其１６路輸出級(jí)分別帶有一路高速２：１模擬復(fù)用器。這樣，需要疊加的圖形／字符模擬視頻信號(hào)可送入ＯＳＤ Ｆｉｌｌ輸入端，同時(shí)將適當(dāng)?shù)寞B加時(shí)序控制信號(hào)送至ＯＳＤ Ｋｅｙ輸入端，然后利用ＯＳＤ Ｋｅｙ控制信號(hào)控制復(fù)用器的切換。當(dāng)ＯＳＤ Ｋｅｙ為低電平時(shí)，復(fù)用器即可將圖形／字符（ＯＳＤ Ｆｉｌｌ）信號(hào)切換到輸出；而在ＯＳＤ Ｋｅｙ為高電平時(shí)，則將視頻輸入信號(hào)切換到輸出端。復(fù)用器的開關(guān)時(shí)間典型值為４０ｎｓ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一個(gè)像素的時(shí)間寬度。ＭＡＸ４３５８輸出緩沖器的增益可設(shè)置為＋１Ｖ／Ｖ或＋２Ｖ／Ｖ，這為近距離視頻信號(hào)切換或驅(qū)動(dòng)視頻信號(hào)傳輸提供了一定的靈活性。通過ＳＰＩ／ＱＳＰＩＴＭ接口配置矩陣開關(guān)的狀態(tài)和輸出緩沖級(jí)增益，同時(shí)利用ＭＡＸ４３５８在視頻矩陣開關(guān)之前插入ＯＳＤ信息，不僅省去了后續(xù)的復(fù)用器和輸出緩沖器，同時(shí)也改善了視頻信號(hào)的質(zhì)量。

２．２ ＯＳＤ發(fā)生器

圖２中的ＯＳＤ器件可選用ＭＡＸ４４５５， 其連接電路如圖３所示。由于ＭＡＸ４４５５內(nèi)部集成有八通道的ＯＳＤ發(fā)生器，故而在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中能夠?yàn)榘寺藩?dú)立的復(fù)合視頻通路同時(shí)提供４位灰度級(jí)的圖形／字符視頻信號(hào)，其中代碼１（０００１）接近于黑色、代碼１５?１１１１?為最白，每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的代碼介于１至１５，代碼０（００００）表示沒有ＯＳＤ信號(hào)。ＭＡＸ４４５５的位映射結(jié)構(gòu)允許在攝像機(jī)視頻信號(hào)中插入任意的信息或圖形。另外，ＭＡＸ４４５５提供給各個(gè)通道的圖形模板是按邏輯排列的１０２４×５１２個(gè)像素，這種存儲(chǔ)方式有利于主機(jī)的行／列尋址。實(shí)際顯示區(qū)域?yàn)椋罚保?×４８４ ＮＴＳＣ（或７１２×５１２ ＰＡＬ）像素，其余的３１２行、２８列（ＮＴＳＣ）為空白區(qū)域。

圖3 MAX4450及MAX4358的連接電路

ＭＡＸ４４５５能夠用于控制１６Ｍ位ＳＤＲＡＭ（如ＭＴ４８ＬＣ１Ｍ１６Ａ）存儲(chǔ)所需要疊加的數(shù)據(jù)視頻信號(hào)，它支持ＳＤＲＡＭ的所有功能，其中包括：刷新、ＲＡＳ／ＣＡＳ定時(shí)、視頻尋址以及支持主處理器讀／寫操作的ＣＰＵ存取周期等。配合ＭＡＸ４４５５工作的ＳＤＲＡＭ可選擇ＭＴ４８ＬＣ１Ｍ１６Ａ１－８、ＶＩＳ ＶＧ３６１７１６１ＤＴ－８或速度更高的相關(guān)產(chǎn)品，也可選擇ＨＹ５７Ｖ１６１６０Ｄ、ＨＹ５７Ｖ１６１６０Ｃ、Ｍ２Ｖ６４Ｓ４０ＤＴＰ等型號(hào)。由于ＳＤＲＡＭ是按照１６位×１Ｍ的格式排列的，因此，每個(gè)ＳＤＲＡＭ存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)４個(gè)像素的內(nèi)容（基于每像素４位灰度），且主機(jī)每次也存儲(chǔ)／讀取４個(gè)像素的數(shù)據(jù)。主機(jī)將以位映射方式填充ＯＳＤ幀存儲(chǔ)器，同時(shí)控制疊加圖形的位置和亮度。ＭＡＸ４４５５的八路通道共用同一存儲(chǔ)資源，但其邏輯控制相互獨(dú)立，因此，任意通道的讀／寫操作不會(huì)擾亂其余通道的圖像操作。另外，ＭＡＸ４４５５還具有一個(gè)存儲(chǔ)共享功能，通過將信息寫入一個(gè)設(shè)計(jì)好的源通道內(nèi)可同時(shí)更新奇數(shù)或偶數(shù)通道。存儲(chǔ)共享功能減少了主機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器的寫操作，這對(duì)于快速更新各視頻通道的公共疊加信息（如時(shí)間等）非常有用。ＭＡＸ４４５５的八路ＶＩＤＩＮ＿輸入級(jí)帶有視頻時(shí)基電路，包括行同步檢測器、場同步檢測器、場消隱檢測器、行計(jì)數(shù)器以及奇數(shù)場／偶數(shù)場計(jì)數(shù)器等。ＶＩＤＩＮ＿輸入級(jí)可檢測ＭＡＸ４３５８輸出的標(biāo)準(zhǔn)１Ｖｐ－ｐ視頻信號(hào)，以便建立相應(yīng)的視頻光柵時(shí)基，然后利用這個(gè)光柵時(shí)基產(chǎn)生ＯＳＤ圖像信號(hào)，并在ＯＳ-ＤＫＥＹ控制下疊加到ＭＡＸ４３５８的視頻通道。需要說明的是：直接檢測ＭＡＸ４３５８的輸出信號(hào)能夠盡量減少開關(guān)／復(fù)用器延遲時(shí)間對(duì)時(shí)基的影響，但輸入端應(yīng)采用０．１μＦ交流耦合方式。

３　改善隨屏顯示系統(tǒng)的性能

在ＭＡＸ４４５５／ＭＡＸ４３５８芯片組構(gòu)成的字符／圖形疊加系統(tǒng)中，ＭＡＸ４４５５可提供兩路輸出信號(hào)：模擬視頻填充信號(hào)（ＯＳＤ Ｆｉｌｌ）和復(fù)用器數(shù)字控制信號(hào)（ＯＳＤ Ｋｅｙ）。兩路信號(hào)可在納秒級(jí)保持同步，由于受ＭＡＸ４３５８復(fù)用器開關(guān)速度的限制，ＯＳＤ Ｆｉｌｌ信號(hào)與ＯＳＤ Ｋｅｙ相比略有延遲，這個(gè)小小的延遲會(huì)導(dǎo)致ＯＳＤ Ｆｉｌｌ圖形在顯示器上出現(xiàn)一條黑色（０ ＩＲＥ）軌跡，軌跡寬度與開關(guān)延遲時(shí)間有關(guān)（參見圖４）。這種現(xiàn)象在一些應(yīng)用中是不允許的，特別是在顯示白色字符（或淺色背景）時(shí)，白色字符與黑色軌跡之間較強(qiáng)的對(duì)比度會(huì)令人難以接受。

圖5 改善的設(shè)計(jì)方案

圖５給出了一個(gè)解決有限開關(guān)時(shí)間的方案，采用該電路可將開關(guān)延遲造成的黑色軌跡用白色軌跡取代，如果使白色軌跡與ＯＳＤＦｉｌｌ的電平相同，則可完全消除軌跡效應(yīng)，從而抑制開關(guān)延遲的影響。圖中的Ｒ１４、Ｒ用于設(shè)置軌跡的亮度，理

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