视频监控系统中的字符叠加设计

１　实现ＯＳＤ功能的传统方案

　　视频监控系统通常存在多个被监控点，最终送入监视器的信号可能来自几十路、甚至几百路视频信号源。在监控端，这些视频信号可通过大规模视频矩阵开关切换到有限的监视器上。这样，在对监控点进行监视时一般需要在视频通道叠加一些相关信息，如：公司标志、摄像机的位置、时间、日期、报警信息等，实现这一功能的器件通常称作随屏显示（ＯＳＤ）器件。传统设计中一般是在视频矩阵开关的输出端串入一个专用的ＯＳＤ器件（见图１）。由于传统的ＯＳＤ器件无法直接驱动视频电缆，因而需要为每路输出配置额外的高速复用器和缓冲器，这样将使系统成本升高、电路变得比较复杂。 

２　Ｍａｘｉｍ提供的ＯＳＤ方案

２．１ 视频矩阵开关

　　Ｍａｘｉｍ生产的ＭＡＸ４３５８ ３２×１６视频矩阵开关内部集成有图形或字符叠加电路（图２），其１６路输出级分别带有一路高速２：１模拟复用器。这样，需要叠加的图形／字符模拟视频信号可送入ＯＳＤ Ｆｉｌｌ输入端，同时将适当的叠加时序控制信号送至ＯＳＤ Ｋｅｙ输入端，然后利用ＯＳＤ Ｋｅｙ控制信号控制复用器的切换。当ＯＳＤ Ｋｅｙ为低电平时，复用器即可将图形／字符（ＯＳＤ Ｆｉｌｌ）信号切换到输出；而在ＯＳＤ Ｋｅｙ为高电平时，则将视频输入信号切换到输出端。复用器的开关时间典型值为４０ｎｓ，远远低于一个像素的时间宽度。ＭＡＸ４３５８输出缓冲器的增益可设置为＋１Ｖ／Ｖ或＋２Ｖ／Ｖ，这为近距离视频信号切换或驱动视频信号传输提供了一定的灵活性。通过ＳＰＩ／ＱＳＰＩＴＭ接口配置矩阵开关的状态和输出缓冲级增益，同时利用ＭＡＸ４３５８在视频矩阵开关之前插入ＯＳＤ信息，不仅省去了后续的复用器和输出缓冲器，同时也改善了视频信号的质量。 

２．２ ＯＳＤ发生器

　　图２中的ＯＳＤ器件可选用ＭＡＸ４４５５， 其连接电路如图３所示。由于ＭＡＸ４４５５内部集成有八通道的ＯＳＤ发生器，故而在视频监控系统中能够为八路独立的复合视频通路同时提供４位灰度级的图形／字符视频信号，其中代码１（０００１）接近于黑色、代码１５１１１１为最白，每个像素对应的代码介于１至１５，代码０（００００）表示没有ＯＳＤ信号。ＭＡＸ４４５５的位映射结构允许在摄像机视频信号中插入任意的信息或图形。另外，ＭＡＸ４４５５提供给各个通道的图形模板是按逻辑排列的１０２４×５１２个像素，这种存储方式有利于主机的行／列寻址。实际显示区域为７１２ ×４８４ ＮＴＳＣ（或７１２×５１２ ＰＡＬ）像素，其余的３１２行、２８列（ＮＴＳＣ）为空白区域。