基于CPLD的視頻疊加

　　我們知道在電視系統(tǒng)中，為了能正確地重現(xiàn)圖像，要求收端（監(jiān)視器）與發(fā)端（攝像頭）同步掃描。只要掃描頻率相同、起始相位相同，收端就可以重現(xiàn)發(fā)端圖像并認(rèn)為是同步的。當(dāng)收端、發(fā)端的頻率、相位不同時(shí)，圖像將被破壞，產(chǎn)生畸變，甚至無(wú)法重現(xiàn)，因此在圖像信號(hào)中加入了同步脈沖。在發(fā)送端，每當(dāng)掃完一行圖像時(shí)，加入一個(gè)行同步脈沖，每掃完一場(chǎng)圖像時(shí)加入一個(gè)場(chǎng)同步脈沖。它們與圖像信號(hào)一起被發(fā)送出去。在接收端，使行掃描鋸齒波電流只有當(dāng)行同步脈沖到達(dá)進(jìn)才開(kāi)始逆程期，而場(chǎng)掃描齒波電流也只有在場(chǎng)同步脈沖到達(dá)時(shí)才開(kāi)始逆程期。這樣就保證了同步。為了使掃描逆程光柵不顯示（消隱），還需要加入行、場(chǎng)消隱脈沖，這時(shí)的圖像信號(hào)電平成為消隱電平。攝像頭輸出的是將圖像信號(hào)，同步信號(hào)，行、場(chǎng)消隱信號(hào)這三種信號(hào)組合起來(lái)形成的黑白全電視信號(hào)。我國(guó)電視規(guī)定：行頻為15625Hz，行同步脈寬為4.7μs；場(chǎng)頻為50Hz，場(chǎng)同步脈寬為2.5×1/15625=160μs。

　　因此若要人為的在視頻中加入十字坐標(biāo)顯示，則需在攝像頭輸出的視頻信號(hào)中將行場(chǎng)同步分離，并在指定的行和場(chǎng)疊加高脈沖信號(hào)。

　　原理框圖及實(shí)現(xiàn)方案如下：

點(diǎn)擊看原圖

圖 1、 視頻十字座標(biāo)顯示原理框圖

　　一、行場(chǎng)同步分離

　　在該方案中，使用專(zhuān)用芯片LM1881將行、場(chǎng)同步脈沖分離出來(lái)。LM1881是正極性圖像信號(hào)輸入、TTL電平輸出芯片，從而簡(jiǎn)化了電路。圖2是LM1881的連接圖以及工作波形示意圖。正極性圖像信號(hào)從2腳輸入，在1腳和3腳分別輸出復(fù)合同步信號(hào)和場(chǎng)同步信號(hào)。5腳輸出后沿脈沖信號(hào)，作為鉗位放大器的鉗位脈沖輸入。7腳輸出奇偶場(chǎng)指示信號(hào)。

圖 2、LM1881連接圖及工作波形示意圖

　　二、在顯示器指定位置畫(huà)線(xiàn)

圖 3、 視頻信號(hào)波形

　　1）在顯示器中指定的列畫(huà)點(diǎn)

　　在視頻信號(hào)中，一個(gè)行同步脈沖表示掃描一行，而一個(gè)行同步脈沖上所疊加的大小不同的模擬量則表示一幅畫(huà)面在這一行中不同的灰度值，模擬電壓值越大灰度越小；因此若要在監(jiān)視器中某列顯示一個(gè)亮點(diǎn)，則只需要在該同步脈沖的一個(gè)周期內(nèi)將指定列處的模擬電壓值變大即可。

　　例如在N行中間列顯示一個(gè)亮點(diǎn)，波形圖如下：

　　2）在顯示器中指定的行畫(huà)點(diǎn)

　　根據(jù)電視機(jī)原理，行頻為15625Hz，場(chǎng)頻為50Hz，也就是說(shuō)在場(chǎng)同步信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)有15626/50＝312.5個(gè)行同步脈沖，而這312.5個(gè)行同步脈沖正對(duì)應(yīng)于一幅圖像的312.5個(gè)行。因此若要選擇某一行，只需要在場(chǎng)同步脈沖上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)行同步脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)即可。

　　例如要選擇中間行，可采用一計(jì)數(shù)器，當(dāng)場(chǎng)同步脈沖上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)行同步脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)到312/2為止。（由于這里只是畫(huà)線(xiàn)，對(duì)線(xiàn)的分辯率不作要求，因此不考慮奇偶場(chǎng)）