屏顯信息更豐富 中文效果更出色 使用設(shè)置更靈活
    ——視頻矩陣系統(tǒng)中三代OSD字符疊加技術(shù)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(hào)需要在數(shù)目有限的監(jiān)視器上以切換的方式分時(shí)顯示出來。面對這些實(shí)時(shí)動(dòng)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(zhǔn)確地了解當(dāng)前監(jiān)控場景的位置信息，這要求為切換出來的攝像機(jī)視頻疊加標(biāo)識(shí)字符，對場景做詳細(xì)準(zhǔn)確的標(biāo)注。————這就是OSD（On-Screen Display）屏幕字符顯示的好處，為此，矩陣國家標(biāo)準(zhǔn)（GA/T 646-2006）中也做了詳細(xì)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(yīng)用于小系統(tǒng)和追求低造價(jià)的場合。
    國外品牌矩陣由于面向全球市場銷售，設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)民族歷史文化傳統(tǒng)得以延續(xù)的主要手段，也是一個(gè)民族認(rèn)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)，共6763個(gè)字。其中一級字庫3755個(gè)，二級字庫3008個(gè)，僅一級字庫就已經(jīng)覆蓋了99%以上的應(yīng)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(biāo)識(shí)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(jià)屏幕中文疊加的主觀指標(biāo)
    屏幕字符容量：
    為在視頻圖像上疊加字符信息，通常會(huì)將屏幕劃分為24×12的全角顯示區(qū)域（即288個(gè)字符顯示位置），由于矩陣內(nèi)部存儲(chǔ)空間的限制，大多只支持每路視頻8個(gè)中文字符的單行標(biāo)注。但是在跨地域/縣市的平安城市項(xiàng)目中，來自不同單位的幾百個(gè)甚至上千個(gè)監(jiān)控點(diǎn)匯集到一起，指揮中心需要借助圖像上的中文標(biāo)注有序高效地識(shí)別和定位，常規(guī)的單行8個(gè)漢字就難以表述得清楚準(zhǔn)確。于是多行字符顯示技術(shù)應(yīng)運(yùn)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(shè)計(jì)大大提高了用戶在實(shí)戰(zhàn)指揮中的相應(yīng)速度。

    點(diǎn)陣規(guī)模：
    中文字符的筆劃的細(xì)膩程度決定于點(diǎn)陣，點(diǎn)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(diǎn)陣的字符顯示效果。由于各廠家細(xì)化設(shè)計(jì)的差異，實(shí)際表現(xiàn)的點(diǎn)陣數(shù)值也不盡相同，通過肉眼可以比較出來差異。為實(shí)現(xiàn)更好的顯示效果，24×24點(diǎn)陣技術(shù)出現(xiàn)在一部分高端產(chǎn)品上，由于量化取樣點(diǎn)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(shí)際使用感受息息相關(guān)，不同的應(yīng)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(diǎn)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(hào)為48時(shí)的大小。

　
    當(dāng)用戶認(rèn)為默認(rèn)的字符顯示大小不符合要求時(shí)，可以通過設(shè)置不同的字號(hào)，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(hào)上，通常亮度要高于圖像背景，當(dāng)背景圖像發(fā)生明暗變化時(shí)，字符的顯示效果也會(huì)相應(yīng)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(qiáng)光的環(huán)境下，依然能夠穩(wěn)定的顯示。在夜間較暗照度時(shí)，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(huì)造成嚴(yán)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(dòng)校準(zhǔn)。而最新的WEB集控技術(shù)則可以通過IE瀏覽器在網(wǎng)頁上進(jìn)行多級灰度的數(shù)字調(diào)節(jié)，更準(zhǔn)確更方便。
    彩紋/彩條：
字符疊加的原理是將標(biāo)識(shí)信息以非壓縮的方式疊加到圖像的行信號(hào)中，這種處理技術(shù)不可避免地導(dǎo)致字符筆劃的邊緣有輕微彩紋，一般通過提高視頻訊號(hào)的隔離度等指標(biāo)盡可能降低或減輕，這可以體現(xiàn)出各廠家硬件設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)力。
    顯示位置：
通常的字符疊加內(nèi)容包括時(shí)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(shè)置行間距的字符疊加技術(shù)，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(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，屏幕字符顯示不僅需要提供了日期時(shí)間的顯示方式，還要求能夠顯示報(bào)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(bào)警、視頻丟失等信息都可以設(shè)定實(shí)時(shí)閃爍/顯示，同時(shí)為適應(yīng)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(shí)/分/秒、時(shí)/分的時(shí)間格式。
    輸入方式：
國內(nèi)矩陣通常內(nèi)置了國標(biāo)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(chǔ)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(jì)算機(jī)軟件輸入等改進(jìn)方式，而天地偉業(yè)則基于智能網(wǎng)絡(luò)矩陣推出的WEB集控技術(shù)，將字符輸入、位置調(diào)整、狀態(tài)設(shè)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(yīng)用效率。

　
　　
    技術(shù)發(fā)展變革：
    三代OSD中文字符疊加技術(shù)的特點(diǎn)：
    第一代字符疊加技術(shù)（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(gè)數(shù)和點(diǎn)陣有限。OSDI中代表芯片是NEC的uPD64系列，內(nèi)置固定240個(gè)ROM西文字符和16個(gè)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(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)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(gè)中文，通常只能顯示16*12的非標(biāo)準(zhǔn)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(shù)的專利（ZL99253694.4），用戶通過計(jì)算機(jī)軟件將輸入的任意字符抽取為點(diǎn)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(yàn)為核心的技術(shù)先河。
    第二代字符疊加技術(shù)（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(shí)可以滿屏疊加字符，不限制疊加字符的個(gè)數(shù)。但每個(gè)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(biāo)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(xì)筆劃部分會(huì)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(luò)矩陣中業(yè)內(nèi)第一個(gè)應(yīng)用OSDⅡ技術(shù)，針對平安城市系統(tǒng)專門推出的多行字符顯示、5種字號(hào)/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(shí)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(shù)的芯片成本過高，導(dǎo)致其只限于在大型矩陣得到應(yīng)用。為實(shí)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(shù)，通過改進(jìn)算法，可實(shí)現(xiàn)兩行疊加10個(gè)漢字，3種字號(hào)，字符點(diǎn)陣可支持到16×16規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)字庫，引領(lǐng)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(shù)（簡稱OSDⅢ）：采用ASIC（Application Specific Integrated Circuit）技術(shù)，由廠商自行設(shè)計(jì)字符疊加的算法并定制芯片。由于是監(jiān)控廠家結(jié)合安防系統(tǒng)的實(shí)際需求專業(yè)設(shè)計(jì)芯片，所以專用性強(qiáng)，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(shù)，不僅將前兩代字符疊加技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)兼收并蓄，還針對視頻矩陣未來與行業(yè)結(jié)合的深化應(yīng)用推出了一系列創(chuàng)新功能。
OSDⅢ中文字符疊加技術(shù)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(shù)因受制于存儲(chǔ)空間而對每路視頻顯示字?jǐn)?shù)的限制，支持全屏幕任意中英文疊加，可最多顯示240個(gè)不同的中文或者480個(gè)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(xí)慣，更主要的是全角英文減少了可顯示字符的個(gè)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(shù)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(shí)際需要。
3、    可在線升級字庫。OSDⅢ可多芯片共享字庫，同時(shí)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(yīng)。PAL/NTSC內(nèi)部主動(dòng)識(shí)別，在不更改電路的情況下同時(shí)自動(dòng)兼容。
5、    無視頻自動(dòng)轉(zhuǎn)換內(nèi)同步方式（即無視頻也可疊加顯示）。當(dāng)視頻輸入信號(hào)丟失時(shí)，自動(dòng)切換到內(nèi)同步，不需要外界干預(yù)，更安全可靠，并可提示用戶視頻丟失告警。
6、    柔化黑邊技術(shù)。工程現(xiàn)場的視頻信號(hào)千差萬別，如果疊加的字符沒有黑邊，當(dāng)場景顏色與字符相近時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響用戶的準(zhǔn)確識(shí)別，而字符黑邊技術(shù)有是個(gè)雙刃劍，在為字符疊加黑邊時(shí)會(huì)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(shù)，疊加字符黑邊的同時(shí)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(shù)所采用的專用字符芯片基本都是一枚芯片負(fù)責(zé)一路疊加，而應(yīng)用OSDⅢ技術(shù)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(yīng)用，而且提高了板內(nèi)集成度，使得矩陣的單機(jī)視頻容量得到大幅提升，高密度矩陣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電氣指標(biāo)得到進(jìn)一步優(yōu)化和改善。
三代OSD中文字符疊加技術(shù)的差異