屏顯信息更豐富 中文效果更出色 使用設置更靈活
    ——視頻矩陣系統(tǒng)中三代OSD字符疊加技術全面解析

    前言：
    在以矩陣為控制中樞的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，大量的視頻信號需要在數(shù)目有限的監(jiān)視器上以切換的方式分時顯示出來。面對這些實時動態(tài)顯示、局部場景類似、頻繁切換變化的圖像，使用者需要迅速準確地了解當前監(jiān)控場景的位置信息，這要求為切換出來的攝像機視頻疊加標識字符，對場景做詳細準確的標注。————這就是OSD（On-Screen Display）屏幕字符顯示的好處，為此，矩陣國家標準（GA/T 646-2006）中也做了詳細的規(guī)定。
    國內(nèi)市場現(xiàn)狀：
    今天，不論是本土矩陣還是洋矩陣，字符疊加對于視頻切換的作用已經(jīng)愈加重要，幾乎成為中大型監(jiān)控系統(tǒng)的必備功能。支持字符疊加的矩陣產(chǎn)品所占的比例逐年加大，目前已占據(jù)70％比例，不支持字符疊加的矩陣大多應用于小系統(tǒng)和追求低造價的場合。
    國外品牌矩陣由于面向全球市場銷售，設計時主要考慮西文使用環(huán)境，只提供英文字符疊加。而文字是文化的載體，是一個民族歷史文化傳統(tǒng)得以延續(xù)的主要手段，也是一個民族認同的核心內(nèi)容。漢語方言差異大，不同地域的中國人可能無法交流，但都認同漢字方塊字，所以使用支持中文字幕顯示的矩陣是大勢所趨。中文字符集目前主要采用GB2312-80國家標準，共6763個字。其中一級字庫3755個，二級字庫3008個，僅一級字庫就已經(jīng)覆蓋了99%以上的應用，除了特殊人名/地名外，已能滿足日常視頻監(jiān)控的場景標識需要。目前，在國內(nèi)使用的矩陣要么自身具備中文字符疊加功能，要么搭配中文字符疊加器使用。
    評價屏幕中文疊加的主觀指標
    屏幕字符容量：
    為在視頻圖像上疊加字符信息，通常會將屏幕劃分為24×12的全角顯示區(qū)域（即288個字符顯示位置），由于矩陣內(nèi)部存儲空間的限制，大多只支持每路視頻8個中文字符的單行標注。但是在跨地域/縣市的平安城市項目中，來自不同單位的幾百個甚至上千個監(jiān)控點匯集到一起，指揮中心需要借助圖像上的中文標注有序高效地識別和定位，常規(guī)的單行8個漢字就難以表述得清楚準確。于是多行字符顯示技術應運而生，第一行可以顯示轄區(qū)具體地域的名稱，第二行可以顯示街道單位的具體位置。這種人性化的設計大大提高了用戶在實戰(zhàn)指揮中的相應速度。

    點陣規(guī)模：
    中文字符的筆劃的細膩程度決定于點陣，點陣越多，字符越清晰越銳利，相反則容易出現(xiàn)筆劃粘連，顯示不清的問題。大多數(shù)本土矩陣廠商都是用的是性能相近的專用字符疊加芯片，能夠提供最大16×12點陣的字符顯示效果。由于各廠家細化設計的差異，實際表現(xiàn)的點陣數(shù)值也不盡相同，通過肉眼可以比較出來差異。為實現(xiàn)更好的顯示效果，24×24點陣技術出現(xiàn)在一部分高端產(chǎn)品上，由于量化取樣點更多，所以筆劃清晰連貫，字符銳利舒展。


    字符大?。?
    在視頻圖像上顯示的中文字符大小對用戶的實際使用感受息息相關，不同的應用場所對于屏幕上的字符顯示區(qū)域也有不同的要求。通常的16×12點陣字符的最大象素是288×216，我們可以稱其為1×1（單倍高×單倍寬），在21寸電視上顯示效果如word中黑體字號為48時的大小。

　
    當用戶認為默認的字符顯示大小不符合要求時，可以通過設置不同的字號，調(diào)整到滿意的顯示效果。

　
    黑邊/灰度：
由于字符是通過專用芯片以模擬的方式疊加在視頻信號上，通常亮度要高于圖像背景，當背景圖像發(fā)生明暗變化時，字符的顯示效果也會相應改變，這就需要給白色字符的外廓包上一層黑邊，保證字符在強光的環(huán)境下，依然能夠穩(wěn)定的顯示。在夜間較暗照度時，字符的灰度不能太大/亮，否則不但影響了使用者的觀測，而且一旦長期使用，對監(jiān)視器/顯示器的屏幕會造成嚴重灼傷，留下永不磨滅的印記。比較原始的灰度調(diào)節(jié)方式是在電路板上對每路視頻輸出調(diào)節(jié)電位器旋鈕，通過模擬的方式手動校準。而最新的WEB集控技術則可以通過IE瀏覽器在網(wǎng)頁上進行多級灰度的數(shù)字調(diào)節(jié)，更準確更方便。
    彩紋/彩條：
字符疊加的原理是將標識信息以非壓縮的方式疊加到圖像的行信號中，這種處理技術不可避免地導致字符筆劃的邊緣有輕微彩紋，一般通過提高視頻訊號的隔離度等指標盡可能降低或減輕，這可以體現(xiàn)出各廠家硬件設計技術實力。
    顯示位置：
通常的字符疊加內(nèi)容包括時間、日期、數(shù)字/英文地址和漢字字符。這些信息可以根據(jù)用戶的需求，疊加到監(jiān)視器屏幕的任意位置，并可由用戶自行調(diào)整以適合場景顯示需要。為解決字符顯示水平位置只能固定整行調(diào)整的限制，有廠家已經(jīng)推出了可靈活地設置行間距的字符疊加技術，使得調(diào)整字符位置像電腦排版一樣輕松自如。
    信息種類：
矩陣國家標準中規(guī)定，屏幕字符顯示不僅需要提供了日期時間的顯示方式，還要求能夠顯示報警信息，所以矩陣廠商通常為每路視頻提供一條狀態(tài)行信息顯示區(qū)域，鎖定、報警、視頻丟失等信息都可以設定實時閃爍/顯示，同時為適應不同客戶的需求，還提供了日/月/年、年/月/日、月/日/年的日期格式和時/分/秒、時/分的時間格式。
    輸入方式：
國內(nèi)矩陣通常內(nèi)置了國標一級字庫甚至二級字庫，為了將需要的漢字從字庫中調(diào)出后顯示在監(jiān)視器屏幕上，一般方法都是將字庫固化存儲在矩陣中，用戶通過在說明書提供的區(qū)位碼表中找到所需漢字的碼值，在鍵盤上輸入?yún)^(qū)位碼將字符調(diào)出顯示。不過由于檢字方式過于繁鎖，各廠商先后推出了鍵盤拼音輸入和計算機軟件輸入等改進方式，而天地偉業(yè)則基于智能網(wǎng)絡矩陣推出的WEB集控技術，將字符輸入、位置調(diào)整、狀態(tài)設置等全部操作都通過網(wǎng)頁提交，方便快捷，所見即所得，有效地提高了應用效率。

　
　　
    技術發(fā)展變革：
    三代OSD中文字符疊加技術的特點：
    第一代字符疊加技術（簡稱OSDⅠ）：采用專用字符疊加芯片，芯片內(nèi)置基本的ASCII字符，限制是只能疊加內(nèi)置的字符，不能疊加中文。為支持中文疊加，此類芯片中有一類可內(nèi)置RAM，支持造字，可以在使用中滿足疊加中文的需求，但疊加字符的個數(shù)和點陣有限。OSDI中代表芯片是NEC的uPD64系列，內(nèi)置固定240個ROM西文字符和16個用戶自定義RAM字符。ROM字符僅能西文大寫顯示，采用字符顯示方式，行間距不可以調(diào)整，內(nèi)部固化字符字體較大，對視頻圖像會產(chǎn)生比較嚴重的區(qū)域遮擋，影響用戶的直觀視覺效果。每路視頻最多疊加16個中文，通常只能顯示16*12的非標準中文字符。
為解決早期中文矩陣區(qū)位碼輸入檢字繁鎖的問題，作為國內(nèi)第一批研制中文矩陣的安防企業(yè)，天地偉業(yè)1999年就取得了視頻任意字符疊加技術的專利（ZL99253694.4），用戶通過計算機軟件將輸入的任意字符抽取為點陣信息，傳送到矩陣中再顯示出來。這種方式使用靈活便捷，不用翻檢字表查找代碼，且字符顯示種類不受限制，通過造字功能可以疊加任意形狀的字符圖形，開創(chuàng)了以用戶使用體驗為核心的技術先河。
    第二代字符疊加技術（簡稱OSDⅡ）：采用專用字符疊加芯片，芯片內(nèi)置RAM，可以更新字符，同時可以滿屏疊加字符，不限制疊加字符的個數(shù)。但每個芯片必須外配字庫芯片。OSDⅡ中代表芯片是富士通的MB9系列，每路需要外掛并口ROM字庫（內(nèi)置國標一二級字庫），適合中西文混合顯示，支持字符和圖形顯示方式，行間距可以調(diào)整，字體適中，對視頻遮擋影響小。單掃描線疊加，字符細筆劃部分會產(chǎn)生閃爍，影響用戶的視覺效果。
天地偉業(yè)于2006年在智能網(wǎng)絡矩陣中業(yè)內(nèi)第一個應用OSDⅡ技術，針對平安城市系統(tǒng)專門推出的多行字符顯示、5種字號/7級灰度數(shù)字調(diào)節(jié)和IE瀏覽器網(wǎng)頁輸入功能，由于貼近實戰(zhàn)指揮，便于快速分組定位，獲得了公安部門的一致好評和推薦。不過由于采用OSDⅡ技術的芯片成本過高，導致其只限于在大型矩陣得到應用。為實現(xiàn)在縣/區(qū)級公安單位監(jiān)控系統(tǒng)中的普及，天地偉業(yè)2007年推出2.0版本的OSDⅠ技術，通過改進算法，可實現(xiàn)兩行疊加10個漢字，3種字號，字符點陣可支持到16×16規(guī)格的標準字庫，引領了國內(nèi)中小型系列矩陣的升級換代。

　

    第三代字符疊加技術（簡稱OSDⅢ）：采用ASIC（Application Specific Integrated Circuit）技術，由廠商自行設計字符疊加的算法并定制芯片。由于是監(jiān)控廠家結合安防系統(tǒng)的實際需求專業(yè)設計芯片，所以專用性強，更符合視頻矩陣的監(jiān)控需求！天地偉業(yè)于2008年9月份在國內(nèi)率先推出了自主專利算法芯片的OSDⅢ技術，不僅將前兩代字符疊加技術的優(yōu)點兼收并蓄，還針對視頻矩陣未來與行業(yè)結合的深化應用推出了一系列創(chuàng)新功能。
OSDⅢ中文字符疊加技術優(yōu)勢：
1、    每路視頻的字符疊加種類不限。OSDⅢ突破了前兩代技術因受制于存儲空間而對每路視頻顯示字數(shù)的限制，支持全屏幕任意中英文疊加，可最多顯示240個不同的中文或者480個英文字符。
2、    中英文全半角混排顯示。大部分專用字符疊加芯片對英文字符只能按全角顯示，顯示效果不符合我們的日常習慣，更主要的是全角英文減少了可顯示字符的個數(shù)，使得在同樣面積內(nèi)疊加的字符數(shù)目降低，壓縮了信息量。OSDⅢ的全半角混排技術可以讓屏幕上疊加的字符數(shù)量相比前兩代提高將近一倍，能滿足客戶更豐富靈活的實際需要。
3、    可在線升級字庫。OSDⅢ可多芯片共享字庫，同時支持字庫在線升級，適用于多國/地區(qū)語言文字需要。
4、    視頻制式自適應。PAL/NTSC內(nèi)部主動識別，在不更改電路的情況下同時自動兼容。
5、    無視頻自動轉換內(nèi)同步方式（即無視頻也可疊加顯示）。當視頻輸入信號丟失時，自動切換到內(nèi)同步，不需要外界干預，更安全可靠，并可提示用戶視頻丟失告警。
6、    柔化黑邊技術。工程現(xiàn)場的視頻信號千差萬別，如果疊加的字符沒有黑邊，當場景顏色與字符相近時，會嚴重影響用戶的準確識別，而字符黑邊技術有是個雙刃劍，在為字符疊加黑邊時會使得字符筆劃上的彩紋明顯。OSDⅢ采用了專利算法的柔化黑邊技術，疊加字符黑邊的同時降低筆劃上彩紋的干擾。
7、    單芯片多路疊加。前兩代字符疊加技術所采用的專用字符芯片基本都是一枚芯片負責一路疊加，而應用OSDⅢ技術的芯片可以支持單芯片８/１６路等多種規(guī)格的字符疊加。不僅降低了系統(tǒng)總體成本，適于在中小型矩陣中推廣應用，而且提高了板內(nèi)集成度，使得矩陣的單機視頻容量得到大幅提升，高密度矩陣的系統(tǒng)結構和電氣指標得到進一步優(yōu)化和改善。
三代OSD中文字符疊加技術的差異