視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的字符疊加設(shè)計

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／字符模擬視頻信號可送入ＯＳＤ Ｆｉｌｌ輸入端，同時將適當?shù)寞B加時序控制信號送至ＯＳＤ Ｋｅｙ輸入端，然后利用ＯＳＤ Ｋｅｙ控制信號控制復(fù)用器的切換。當ＯＳＤ Ｋｅｙ為低電平時，復(fù)用器即可將圖形／字符（ＯＳＤ Ｆｉｌｌ）信號切換到輸出；而在ＯＳＤ Ｋｅｙ為高電平時，則將視頻輸入信號切換到輸出端。復(fù)用器的開關(guān)時間典型值為４０ｎｓ，遠遠低于一個像素的時間寬度。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切換或驅(qū)動視頻信號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)和輸出緩沖級增益，同時利用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，同時也改善了視頻信號的質(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)中能夠為八路獨立的復(fù)合視頻通路同時提供４位灰度級的圖形／字符視頻信號，其中代碼１（０００１）接近于黑色、代碼１５?１１１１?為最白，每個像素對應(yīng)的代碼介于１至１５，代碼０（００００）表示沒有ＯＳＤ信號。ＭＡＸ４４５５的位映射結(jié)構(gòu)允許在攝像機視頻信號中插入任意的信息或圖形。另外，ＭＡＸ４４５５提供給各個通道的圖形模板是按邏輯排列的１０２４×５１２個像素，這種存儲方式有利于主機的行／列尋址。實際顯示區(qū)域為７１２ ×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）存儲所需要疊加的數(shù)據(jù)視頻信號，它支持ＳＤＲＡＭ的所有功能，其中包括：刷新、ＲＡＳ／ＣＡＳ定時、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。由于ＳＤＲＡＭ是按照１６位×１Ｍ的格式排列的，因此，每個ＳＤＲＡＭ存儲單元存儲４個像素的內(nèi)容（基于每像素４位灰度），且主機每次也存儲／讀取４個像素的數(shù)據(jù)。主機將以位映射方式填充ＯＳＤ幀存儲器，同時控制疊加圖形的位置和亮度。ＭＡＸ４４５５的八路通道共用同一存儲資源，但其邏輯控制相互獨立，因此，任意通道的讀／寫操作不會擾亂其余通道的圖像操作。另外，ＭＡＸ４４５５還具有一個存儲共享功能，通過將信息寫入一個設(shè)計好的源通道內(nèi)可同時更新奇數(shù)或偶數(shù)通道。存儲共享功能減少了主機對存儲器的寫操作，這對于快速更新各視頻通道的公共疊加信息（如時間等）非常有用。ＭＡＸ４４５５的八路ＶＩＤＩＮ＿輸入級帶有視頻時基電路，包括行同步檢測器、場同步檢測器、場消隱檢測器、行計數(shù)器以及奇數(shù)場／偶數(shù)場計數(shù)器等。ＶＩＤＩＮ＿輸入級可檢測ＭＡＸ４３５８輸出的標準１Ｖｐ－ｐ視頻信號，以便建立相應(yīng)的視頻光柵時基，然后利用這個光柵時基產(chǎn)生ＯＳＤ圖像信號，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的輸出信號能夠盡量減少開關(guān)／復(fù)用器延遲時間對時基的影響，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：模擬視頻填充信號（ＯＳＤ Ｆｉｌｌ）和復(fù)用器數(shù)字控制信號（ＯＳＤ Ｋｅｙ）。兩路信號可在納秒級保持同步，由于受ＭＡＸ４３５８復(fù)用器開關(guān)速度的限制，ＯＳＤ Ｆｉｌｌ信號與ＯＳＤ Ｋｅｙ相比略有延遲，這個小小的延遲會導(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，白色字符與黑色軌跡之間較強的對比度會令人難以接受。

圖5 改善的設(shè)計方案

    圖５給出了一個解決有限開關(guān)時間的方案，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，理想狀況下將其設(shè)置為ＯＳＤ Ｆｉｌｌ，當Ｒ?。矗担肠笗r，軌跡電平為１００ＩＲＥ。圖５給出的只是一個視頻通道的修正電路，而利用四片ＭＡＸ４６１６則可以對ＭＡＸ４４５５的八個輸出通道的插屏信號進行修正。