1.前 言
近年来，视频监控系统已广泛应用于工业、商业、金融、交通、公安及住宅小区等社会生活的各个方面。通常在视频监控系统中都要用到彩色监视器，彩色监视器（以下简称“彩监”）的主要功能是将摄像机输出的复合视频信号（CVBS）或SVHS信号处理后在CRT上显示监控目标的图像；同时它也将监控现场拾音器输出的音频信号进行放大由喇叭发出声音，以便实施视音频监控。一般来说，彩监应具备以下基本功能：① 图像质量高，抗干扰能力强；② 可输入多路CVBS信号和SVHS信号，且可环接输出；③ PAL/NTSC两种制式自动转换；④ OSD屏显，无信号蓝屏。目前，彩监基本上采用隔行扫描方式，把一帧图像分为奇数场和偶数场扫描，场频为50Hz（PAL制）或60Hz（NTSC制），帧频为25Hz或30Hz。这样做，虽然降低了视频带宽，简化了电路，但视觉感觉有行间闪烁，而行间闪烁影响图像的垂直清晰度，导致大面积图像闪烁，而图像的闪烁容易造成视觉疲劳；此外，PAL制CVBS信号在解码时，色度信号混有逐行倒相的串色分量，使显示的亮度会出现逐行有强弱的变化，再加上隔行扫描，使人眼往往感到大面积“爬行”现象。另一方面，由于彩监在很多场合显示的是静止图像，并且要求监控人员长时间近距离观看，这样隔行扫描的缺点尤为突出。随着监控技术的发展及人们生活水平的日益提高，人们更多地注意到图像的质量，老的隔行扫描制式越来越不能满足要求，于是，逐行扫描彩监应运而生，逐行扫描彩监加倍了每场的扫描行数，图像精细感好，又具有运动图像补偿功能，既能消除图像的大面积闪烁，又能消除行间闪烁，并保持运动图像的清晰度，对保护人的眼睛，提高观看的舒适性起到了良好的作用。
2.逐行扫描彩监的组成框图及主要性能
2.1 组成框图
逐行扫描彩监的组成方框图如图一所示，它由主板，数字板，视放板（俗称“尾板”）及显像管组成。图中数字板通过60P双列直插针座与主板相连，且用屏蔽罩固定在主板上；而视放板固定在显像管管尾座上，它接收数字板输出的R、G、B三基色信号，其所需电源（加速极电压、视放电压、灯丝电压等）则由主板提供。
2.2 主要性能
160 Hz 逐行扫描，无闪烁；带数字梳状滤波器电路，以获得最佳的Y/C分离，从而提高分辨率，消除色度信号和亮度信号的串扰现象；带黑电平延伸电路和饱和度控制电路，提高图像的对比度和清晰度； 内含数字彩色瞬态增强电路，色彩逼真、图像清晰。
2PAL/NTSC/SECAM 三种制式自动转换。
3可接收2 路复合视频信号输入、1 路S－VHS视频信号输入、1 路DVD分量YCbCr 视频信号输入，可环接输出，且环接时，具终端负载自动匹配功能。
42 路音频信号输入，可环接输出。第一路音频信号对应第一路复合视频信号输入，第二路音频信号对应第2 路复合视频信号、或Y/C分离视频信号、或DVD分量YCbCr 视频信号。
3.各部分的硬件结构及工作原理
3.1 主板
主板主要由以下几个部分组成：开关电源、CPU、音频选择开关及音频功放、行场扫描电路。开关电源给彩监的各单元电路提供电源，开关电源电路与彩电的电源电路基本相同，唯一不同处在于彩监没有待机状态，因而其电源电路也不需要待机电源。CPU接收按键信号，控制音频选择开关选择其中一路音频信号输出给音频功放；通过I2C总线，CPU控制数字板上各芯片的复位及工作过程。由于该彩监为60Hz逐行扫描，行扫描频率为31.25KHz，场频为60Hz，因行、场扫描频率提高，为适应这一变化必须使显像管偏转线圈的匝树下降来下提高其适应频率，与此同时要加大行、场的输出功率，本彩监的行输出管采用2SC5422，场输出级为LA7846N。
3.2 数字板的组成及工作原理
数字板是整个电路的核心，它直接接收各种形式的视频信号，视频信号经A/D转换后变成数字视频信号，然后进行扫描率转换，将隔行扫描信号变成60Hz逐行扫描视频信号，再经A/D转换成模拟视频信号；模拟视频信号再通过小信号放大，OSD字符叠加，最后将R、G、B三基色信号送往视放板。数字板的组成方框图如图二所示，为了提高可靠性、降低成本及减少功耗，数字板通常采用四层板结构，工作电源为3.3V。下面简单介绍各部分的组成及工作原理。
3.2.1视频输入及A/D转换
图中视频输入及A/D转换由带梳状滤波器的视频处理芯片VPC3230D来完成，VPC3230D是MICronas公司推出的高性能的视频前端处理IC，它具有梳状滤波器功能、可用于43或169、50/60Hz或100/120Hz电视中。该芯片的主要特点如下：① 用于Y/C分离的高性能4H自适应梳状滤波器，且具有自动调节垂直峰化功能；② 可适应所有视频制式（PAL/NTSC/SECAM）；③ 四个CVBS视频信号输入端、一个S－VHS视频信号输入端，一个CVBS输出端，两个RGB/YCbCr分量输入端、一个快速消隐输入端；④ 内含箝位电路及AGC电路、集成高质量的A/D转换器；⑤ 多种制式同步信号处理，可对所有信号进行清晰度、对比度、亮度、彩色饱和度及色调控制；⑥ 通过I2C总线和其它芯片通信，80脚PQFP封装，只需一个20.25MHz晶振、极少的外部元件便可实现其所有功能。
在本逐行彩监的设计中，2路CVBS视频信号、1路S－VHS视频信号及1路YCbCr分量视频信号均直接输入给VPC3230D，在CPU的控制下，通过I2C总线使VPC3230D选择其中的一路视频信号，然后经箝位、AGC电路后进入自适应梳状滤波器。4H自适应梳状滤波器可对PAL或NTSC复合视频信号进行高质量的亮/色分离，从而提高图像的分辨率，减少亮色之间的串扰现象。经过亮/色分离后的亮度信号和色度信号分别送往A/D转换器，最后得到数字视频信号，数字视频输出采用422输出格式。
3.2.2 视频处理及扫描变换
视频处理及扫描变换采用当前最先进的美国NDSP公司的NV320芯片来完成，该芯片集成度高，所需外围元件少。内部的逐行扫描电路采用了自适用运动检测和补偿方式，对图像进行四个场的存储，即两个奇场和两个偶场。然后用某种算法对存储的奇场和偶场进行交叉运算，得到一个奇场和偶场信号。这样，无论奇场还是偶场都包含有两个奇场和两个偶场的信息。在隔行转逐行处理中，采用这种处理方式不但增加了扫描线，而且增加了图像信息量，使图像的连续性得到增强，图像更细腻、自然，提高了图像质量。为了消除大面积闪烁，还采用了NV320的50Hz转60Hz的处理方法。由于50Hz的刷新频率很接近人眼产生闪烁感的临界频率（人眼闪烁感的临界频率为46.3Hz），转换成60Hz后，极大地减少了50Hz时画面的闪烁感，使图像更加稳定。NV320内部还包含峰值滤波器、数字彩色瞬态增强电路、饱和度控制电路及黑电平延伸电路。数字视频信号经视频处理及扫描变换后，最后送到NV320内部的D/A转换器，转换成模拟Y、U、V信号，然后输出给显示处理芯片TDA9332。
3.2.3 字符叠加和视频放大
字符叠加和视频放大由TV显示处理器TDA9332来完成，该芯片具有以下功能：
1它具有Y、U、V输入端，为SCART或VGA接口输入的R、G、B信号备有输入端，为OSD等提供线性RGB输入端，并内设有RGB控制处理器，能实施连续阴极校正（CCC），并提供黑电流稳定的RGB输出；
2能产生内部时钟的可编程偏转处理器，这些驱动信号包括行驱动、场偏转以及东西校正的抛物波，其电路既能适应43显像管，也适应于169显像管；
3既可用于单扫描（50Hz或60Hz），也可用于双扫描（100Hz或120Hz）；
4鉴于TDA9332H内部有行PLL，使其能适应1fH模式（15～25KHz和2fH模式（30～50KHz），显然从IC本身而言也能显示SVGA信号；
5本芯片供电电压为＋8V，总供电电流为50mA；芯片内部功能运行由I2C总线控制；
6内设有蓝延伸电路使得近白的色彩向蓝方向偏移，以提高视觉对比度；
7有为非标准亮度信号设定的黑电平延伸电路，内设有适应色差信号的可切换矩阵；
8为适应于169显像管具有水平和垂直变焦功能以及垂直卷帧功能。
TDA9332接收NV320输出的逐行Y、U、V视频信号及主板上CPU送来的OSD字符信号，在内部完成视频信号与OSD字符信号的叠加，最后输出逐行R、G、B信号，同时提供行、场同步信号给主板上的行场扫描电路。
3.3视放板
把隔行视频信号变成逐行视频信号，同时提高场频，实质上是在时间轴上把视频信号加以压缩，信号变化速率必然加快，其结果必然要求所传送的视频通道的带宽要扩展一倍，所以本彩监对于R、G、B视频放大采用带宽达16MHz的TDA6111Q来完成。该芯片采用高电压DMOS技术，能驱动显像管阴极，它是单列9脚中功率封装。该放大器具有高带宽与高转换率的特点，并设有黑电流测量输出，用于自动稳定黑电流（
ABS－Automatic Blackcurrent Stabilization）；具有两个阴极输出：一个输出直流电压（⑧脚），另一个输出瞬态电压（⑦脚），从阴极瞬态输出中分离出反馈电压输出；内部还设有显像管电火花放电保护装置及静电放电保护功能；可与各种彩色解码器配合使用，其普通模式输入电容最大3pF，差分模式输入电容最大0.5pF，该芯片还具有特定的关机特性。
4.结束语
本文介绍了逐行扫描彩监的设计方法，着重介绍了数字板的组成及其工作原理，另外还介绍了数字板上各芯片的性能特点，要实现逐行扫描，除硬件设计外，软件设计也很关键。鉴于篇幅的限制，本文没有介绍有关软件方面的设计过程。由于逐行扫描彩监不仅消除了图像的大面积闪烁和行间闪烁，而且提高了分辨率，使图像更清晰稳定、逼真自然；因而，逐行扫描彩监必将得到越来越广泛的应用。
