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視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的字符疊加設(shè)計(jì)
。睂(shí)現(xiàn)OSD功能的傳統(tǒng)方案視頻監(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(lái)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(guò)大規(guī)模視頻矩陣開(kāi)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(kāi)關(guān)的輸出端串入一個(gè)專用的OSD器件(見(jiàn)圖1)。由于傳統(tǒng)的OSD器件無(wú)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?gòu)?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。
。玻停幔椋硖峁┑模希樱姆桨
。玻币曨l矩陣開(kāi)關(guān)
。停幔椋砩a(chǎn)的MAX435832×16視頻矩陣開(kāi)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OSDFill輸入端,同時(shí)將適當(dāng)?shù)寞B加時(shí)序控制信號(hào)送至OSDKey輸入端,然后利用OSDKey控制信號(hào)控制復(fù)用器的切換。當(dāng)OSDKey為低電平時(shí),復(fù)用器即可將圖形/字符(OSDFill)信號(hào)切換到輸出;而在OSDKey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(kāi)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(guò)SPI/QSPITM接口配置矩陣開(kāi)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(kāi)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。
。玻玻希樱陌l(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(méi)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)椋罚保病粒矗福矗危裕樱茫ɑ颍罚保病粒担保玻校粒蹋┫袼,其余的312行、28列(NTSC)為空白區(qū)域。
圖3MAX4450及MAX4358的連接電路
。停粒兀矗矗担的軌蛴糜诳刂疲保叮臀唬樱模遥粒停ㄈ纾停裕矗福蹋茫保停保叮粒┐鎯(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、VISVG3617161DT-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。磦(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(guò)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(cè)器、場(chǎng)同步檢測(cè)器、場(chǎng)消隱檢測(cè)器、行計(jì)數(shù)器以及奇數(shù)場(chǎng)/偶數(shù)場(chǎng)計(jì)數(shù)器等。VIDIN_輸入級(jí)可檢測(cè)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(shuō)明的是:直接檢測(cè)MAX4358的輸出信號(hào)能夠盡量減少開(kāi)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。
。掣纳齐S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)(OSDFill)和復(fù)用器數(shù)字控制信號(hào)(OSDKey)。兩路信號(hào)可在納秒級(jí)保持同步,由于受MAX4358復(fù)用器開(kāi)關(guān)速度的限制,OSDFill信號(hào)與OSDKey相比略有延遲,這個(gè)小小的延遲會(huì)導(dǎo)致OSDFill圖形在顯示器上出現(xiàn)一條黑色(0IRE)軌跡,軌跡寬度與開(kāi)關(guān)延遲時(shí)間有關(guān)(參見(jiàn)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(kāi)關(guān)時(shí)間的方案,采用該電路可將開(kāi)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(kāi)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OSDFill,當(dāng)R。矗担肠笗r(shí),軌跡電平為100IRE。圖5給出的只是一個(gè)視頻通道的修正電路,而利用四片MAX4616則可以對(duì)MAX4455的八個(gè)輸出通道的插屏信號(hào)進(jìn)行修正。
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