監(jiān)控系統(tǒng)終端設(shè)備-監(jiān)視器使用問解8例

    監(jiān)視器作為閉路監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備，在工程使用（設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試）過程經(jīng)常會(huì)碰到各種各樣的技術(shù)問題，而這些問題有的是由于與前端設(shè)備的配合或布線工藝、接地的合理性等問題造成的；有的是由于對(duì)監(jiān)視器本身的技術(shù)性能不了解造成的；當(dāng)然也有可能是由于監(jiān)視器本身的問題造成的。本文擬采用技術(shù)問答的方式。將監(jiān)視器使用過程經(jīng)常碰到的一些技術(shù)問題與讀者進(jìn)行交流。

問題1：監(jiān)視器與電視機(jī)有什么區(qū)別？為什么電視機(jī)不能作為監(jiān)視器來使用？

    答：監(jiān)視器在功能上要比電視機(jī)簡(jiǎn)單（少了高頻頭和中放電路）但在性能上，卻要比電視機(jī)要求更高，其主要區(qū)別反映在三個(gè)“度”。

    一是圖像清晰度：由于傳統(tǒng)的電視機(jī)接收的是電視臺(tái)發(fā)射出來的射頻信號(hào)，這一信號(hào)對(duì)應(yīng)的視頻圖像帶寬通常小于6M，因而電視機(jī)的清晰度通常為400線左右。但監(jiān)視系統(tǒng)的前端設(shè)備清晰度通常＞400線，要求監(jiān)視器具有較高的圖像清晰度，故專業(yè)監(jiān)視器在通道電路上比起傳統(tǒng)電視機(jī)而言應(yīng)具備帶寬補(bǔ)償和提升電路，使之通頻帶更寬，圖像清晰度更高。

    二是色彩還原度：如果說清晰度主要是由視頻通道的幅頻特性決定的活，還原度則主要由監(jiān)視器中由紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三基色的色度信號(hào)和亮度信號(hào)的相位所決定。由于監(jiān)視器所觀察的通常為靜態(tài)圖像，因而對(duì)監(jiān)視器色彩還原度的要求比電視機(jī)更高，故專業(yè)監(jiān)視器的視放通道在亮度、色度處理和R、G、B處理上應(yīng)具備精確的補(bǔ)償電路和延遲電路，以確保亮/色信號(hào)和R、G、B信號(hào)的相位同步。、

    三是整機(jī)穩(wěn)定度：監(jiān)視器在構(gòu)成閉路監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，通常需要每天24小時(shí)，每年365天連續(xù)無(wú)間斷的通電使用，（而電視機(jī)通常每天僅工作幾小時(shí)），并且某些監(jiān)視器的應(yīng)用環(huán)境可能較為惡劣，這就要求監(jiān)視器的可靠性和穩(wěn)定性更高。與電視機(jī)相比而言，在設(shè)計(jì)上，監(jiān)視器的電流、功耗、溫度及抗電干擾、電沖擊的能力和裕度以及平均無(wú)故障使用時(shí)間均要遠(yuǎn)大于電視機(jī)，同時(shí)監(jiān)視器還必須使用全屏蔽金屬外殼確保電磁兼容和干擾性能；在元器件的選型上，監(jiān)視器使用的元器件的耐壓、電流、溫度、濕度等各方面特性都要高于電視機(jī)使用的元器件；而在安裝、調(diào)試尤其是元器件和整機(jī)老化的工藝要求上，監(jiān)視器的要求也更高，電視機(jī)制造時(shí)整機(jī)老化通常是在流水線上常溫通電8小時(shí)左右，而監(jiān)視器的整機(jī)老化則需要在高溫/高濕密閉環(huán)境的老化流水線上通電老化24小時(shí)以上，以確保整機(jī)的穩(wěn)定性。

    由上面的分析可見，如果使用電視機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的終端監(jiān)視器，除了可能感覺到圖像較為模糊（清晰度較低、色彩還原度較差）之外，電視機(jī)使用的元器件也不適合無(wú)間斷連續(xù)使用的要求。如果強(qiáng)行使用電視機(jī)作為監(jiān)視器，輕則易于產(chǎn)生故障，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)由于電視機(jī)的工作溫度過高而引起意外事故。

問題2：隔行監(jiān)視器和逐行監(jiān)視器有什么區(qū)別？

    答：隔行和逐行主要是指監(jiān)視器顯像管的掃描方式。監(jiān)視器的圖像是二維圖像，而其重現(xiàn)過程是將二維輸入圖像變成一維的像素串，再通過水平掃描過程實(shí)現(xiàn)畫面從左側(cè)向右側(cè)的勻速移動(dòng)；垂直掃描則將水平掃描線勻速地由垂直方向移動(dòng)。

    隔行掃描是指將一幅圖像分成兩場(chǎng)進(jìn)行掃描，第一場(chǎng)（奇數(shù)場(chǎng)）掃描1、3、5等奇數(shù)行，第二場(chǎng)（偶數(shù)場(chǎng)）掃描2、4、6等偶數(shù)行，兩場(chǎng)合起來構(gòu)成一幅完整的圖像（即一幀）。因此對(duì)于PAL制而言，每秒掃描50場(chǎng)，場(chǎng)頻為50Hz，而幀頻為25Hz，對(duì)NTSC而言，場(chǎng)頻為60Hz，而幀頻為30Hz，雖然在人的視覺上屏幕重現(xiàn)的是連續(xù)的圖像，但由于奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)切換都會(huì)造成屏幕閃爍和明顯的行間隔線的效果。

    而逐行掃描則指其掃描行按次序一行緊接一行掃描的方式。隔行掃描監(jiān)視器有圖像質(zhì)量差，清晰度低，噪波大和圖像閃爍嚴(yán)重等缺點(diǎn)。逐行掃描監(jiān)視器則是為了消除隔行掃描的缺陷，將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過數(shù)字彩色解碼，借助數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)和控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)一行或一場(chǎng)信號(hào)的重復(fù)使用（即低速讀入、高速讀出）的50Hz逐行掃描方式，或者再提高幀頻，實(shí)現(xiàn)60Hz、75Hz以至85Hz的逐行掃描方式。

    逐行掃描技術(shù)由于將輸入信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字視頻信號(hào)再由數(shù)字解碼和數(shù)字圖像處理電路進(jìn)行行、場(chǎng)掃描處理，通道帶寬大大提升（可達(dá)到10MHz至20MHz）、清晰度大大提高、噪聲大大地降低，同時(shí)逐行顯示消除了行間隔線和行間閃爍，而幀頻的提高（如60Hz～85Hz）則減輕或消除了大面積的圖像閃爍。因此逐行監(jiān)視器一經(jīng)問世，便深受用戶的歡迎。

    當(dāng)然，由于逐行監(jiān)視器采用一行或一場(chǎng)的重復(fù)使用，行頻比隔行提高了一倍，由15625Hz變成31250Hz，而60Hz逐行行頻則為37500Hz；75Hz逐行的行頻則為46875Hz。行頻提高之后，行輸出級(jí)的穩(wěn)定性和可靠性將受到嚴(yán)重的考驗(yàn)，整機(jī)的設(shè)計(jì)和制造成本大大地提高，因此整機(jī)的價(jià)格也較高。

問題3：目前市場(chǎng)上標(biāo)稱100Hz監(jiān)視器是隔行的還是逐行的？如果是隔行的，則其與60Hz或75Hz逐行監(jiān)視器有什么區(qū)別？

    答：如問題2所述，由于50Hz隔行監(jiān)視器存在明顯缺陷，我們可以通過倍行的方式實(shí)現(xiàn)50Hz逐行掃描，或通過倍場(chǎng)的方式實(shí)現(xiàn)100Hz隔行掃描，另外還可以通過倍行+變頻（50Hz場(chǎng)頻×1.2或×1.5）形成60Hz逐行或75Hz逐行掃描，但截至目前為止，我們尚未發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外研發(fā)機(jī)構(gòu)及芯片制造商推出倍行+倍場(chǎng)即100Hz逐行的技術(shù)和芯片，此外，要實(shí)現(xiàn)100Hz逐行顯示時(shí)，顯像管行偏轉(zhuǎn)線圈所承受的行頻將達(dá)到62500Hz的驅(qū)動(dòng)頻率，這一高行頻的顯像管目前的技術(shù)也難于制造出來（顯示器使用的顯示管除外），因此可以斷定的是目前市場(chǎng)上標(biāo)稱100Hz的監(jiān)視器只能是100Hz隔行掃描監(jiān)視器。

    100Hz隔行掃描技術(shù)在前幾年的電視機(jī)市場(chǎng)曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)，其代表性芯片方案如菲利浦的MK-9倍頻處理模塊、東芝公司的數(shù)碼100模塊等。但是隨著美國(guó)像素科技(包括前英屬開曼群島NDSP公司)和泰鼎公司等倍(變)頻60Hz(75Hz)逐行處理模塊的出現(xiàn)，100Hz隔行掃描技術(shù)已逐步被淘汰。100Hz隔行掃描技術(shù)與50Hz隔行掃描技術(shù)同樣存在行間閃爍、視在爬行、行蠕動(dòng)、圖像粗糙和邊緣鋸齒等現(xiàn)象。而60Hz及75Hz逐行掃描監(jiān)視器則由于采用了高幀頻和逐行技術(shù)而較為理想地消除了上述100Hz掃描存在的缺陷，因而100Hz隔行技術(shù)已經(jīng)基本上被60Hz或75Hz逐行技術(shù)所取代。

問題4：監(jiān)視器為什么較易受磁化？如果監(jiān)視器被磁化應(yīng)如何處理？

    答：地磁場(chǎng)和監(jiān)視器顯像管周邊的帶磁物質(zhì)，如金屬機(jī)柜的漏磁等均會(huì)使電子槍電子束產(chǎn)生附加偏轉(zhuǎn)，影響色純度和電子槍R、G、B三束電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡精度。另外，彩色顯像管內(nèi)部金屬陰罩板及其支架以及外部的防爆環(huán)等金屬部件，在彩色監(jiān)視器移動(dòng)時(shí)將改變與地磁場(chǎng)的取向，地磁場(chǎng)將磁化這些部件，直接或間接地影響顯像管的色純度和會(huì)聚，在屏幕上將會(huì)造成某一局部的偏色。故此建議監(jiān)視器擺放時(shí)盡可能南北擺放(屏面垂直南北向)且遠(yuǎn)離磁性物體，盡可能減弱地磁場(chǎng)的影響。

    監(jiān)視器中設(shè)有自動(dòng)消磁電路，監(jiān)視器在每次開機(jī)使用時(shí)可以消除通常情況下CRT內(nèi)部金屬部件被外來磁場(chǎng)磁化的影響。

    如果監(jiān)視器被磁化（表現(xiàn)為色純不良）現(xiàn)象較輕微的，多次開關(guān)機(jī)即可使被磁化的金屬部件消磁；如果磁化嚴(yán)重即使多次開關(guān)機(jī)仍色純不良的，則只有使用外部消磁的方法、即使用消磁棒進(jìn)行消磁了。

問題5：CRT監(jiān)視器與LCD監(jiān)視器在性能上有什么區(qū)別？CRT監(jiān)視器會(huì)否被LCD監(jiān)視器所取代？

    答:使用陰極射線顯像管(CRT)的彩色監(jiān)視器和使用液晶顯示屏（LCD）的彩色監(jiān)視器在圖像重顯原理上是有區(qū)別的，前者采用磁偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)行場(chǎng)掃描的方式（也稱模擬驅(qū)動(dòng)方式），而后者則采用點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)的方式（也稱數(shù)字驅(qū)動(dòng)方式）。因而前者往往使用電視線來定義其清晰度，而后者則通過像素?cái)?shù)來定義其分辨率。

    CRT監(jiān)視器的清晰度主要由監(jiān)視器的通道帶寬和顯像管的點(diǎn)距和會(huì)聚誤差決定，而后者則由所使用LCD屏的像素?cái)?shù)決定。

    CRT監(jiān)視器具有價(jià)格低廉、亮度高、視角寬、使用壽命較高的優(yōu)點(diǎn)，而LCD監(jiān)視器則有體積�。ㄆ桨逍停�、重量輕、圖像無(wú)閃動(dòng)無(wú)幅射的優(yōu)點(diǎn)，但是LCD監(jiān)視器的主要缺點(diǎn)是造價(jià)高、視角窄（側(cè)面觀看時(shí)圖像變暗、彩色漂移甚至出現(xiàn)反色）、使用壽命短（通常LCD屏幕在燒機(jī)5000小時(shí)之后其亮度下降為正常亮度的60%以下，但CRT的平均使用壽命可達(dá)3萬(wàn)小時(shí)以上）等缺點(diǎn)。

    應(yīng)該肯定的是：價(jià)格、視角和使用壽命是影響LCD監(jiān)視器普及的三大瓶頸。

    當(dāng)然，LCD作為平板顯示器件的一項(xiàng)最為成熟的前沿產(chǎn)品，已越來越受到國(guó)內(nèi)外有關(guān)廠家的重視，其技術(shù)正在不斷的進(jìn)步。目前新型的采用面內(nèi)切換技術(shù)的薄膜品體（TFT）工藝的LCD屏的水平視角已可達(dá)到160°、垂直視角已可達(dá)到140°；與此同時(shí)，LCD的價(jià)格將隨著產(chǎn)品的逐步普及和產(chǎn)量的逐步上升而逐漸下降；LCD的使用壽命也將隨著LCD背光源及液晶材料技術(shù)的不斷進(jìn)步而提高。因此無(wú)可置疑的是若干年后（可能是5年或10年之后）LCD監(jiān)視器完全有可能取代CRT監(jiān)視器成為監(jiān)視器市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。

問題6：監(jiān)視器作為矩陣控制系統(tǒng)的監(jiān)視器終端時(shí)，為什么在矩陣控制器切換圖像時(shí)會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間的不同步現(xiàn)象？

     答：在監(jiān)控系統(tǒng)中，每路前端設(shè)備（如攝像機(jī)）等輸出的圖象信號(hào)中的場(chǎng)同步信號(hào)如果存在相位差，則矩陣控制器切換各路圖象信號(hào)時(shí)，監(jiān)視器便會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間的不同步現(xiàn)象，相位差越大，不同步的時(shí)間就越長(zhǎng)。因此建議在構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量選用帶有外同步（GEN-LOCK）輸入的前端設(shè)備，并且所有的前端設(shè)備均使用外同步方式，即各路圖象信號(hào)的場(chǎng)同步都受同一同步信號(hào)控制，促使監(jiān)視器屏幕顯示同步。

問題7：在使用監(jiān)視器觀察圖像時(shí)，為什么有時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖像扭曲、變型失真、行場(chǎng)不同步甚至無(wú)輸入信號(hào)的故障、現(xiàn)象？

    答：這一問題可能由下述幾方面原因造成：

    1.監(jiān)視器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，專業(yè)監(jiān)視器的輸入信號(hào)幅度為1Vp-p±3dB(約0.7Vp-p～1.4Vp-p)，輸入阻抗為75Ω。因此，如果輸入信號(hào)由于線纜衰減、阻抗不匹配或傳輸電纜的BNC頭制作不規(guī)范等原因，造成輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)低于0.7p-p；或者由于攝像機(jī)的輸出不規(guī)范或接入了某些不規(guī)范的接入設(shè)備（如分配器、放大器等）導(dǎo)致輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于1.4Vp-p時(shí)，均有可能造成圖像失真、行場(chǎng)不同步等現(xiàn)象。

    2.由于視頻頻率范圍較寬，視頻信號(hào)在傳輸過程中較易受到干擾（包括50Hz電源干擾，電磁波干擾等），從而影響圖像質(zhì)量。干擾嚴(yán)重的可能造成圖象扭曲、變型、滾道、行場(chǎng)不同步。因此監(jiān)控系統(tǒng)安裝過程中，視頻線必須遠(yuǎn)離電磁波干擾源，

    3.前端設(shè)備、控制主機(jī)設(shè)備及終端設(shè)備之間地電位有電位差也會(huì)干擾視頻信號(hào)，造成圖像信號(hào)的畸變或圖像出現(xiàn)滾道，如果在整個(gè)系統(tǒng)帶電接入時(shí)（即前端設(shè)備、主控設(shè)備及終端設(shè)備均處于通電狀態(tài)下接入BNC頭連接前后端設(shè)備時(shí)），可能由于前后端設(shè)備的地線（實(shí)際上便是傳輸電纜的屏蔽層）之間的電位差造成地對(duì)地跳火，這一跳火嚴(yán)重時(shí)會(huì)擊毀輸入端的元器件或PCB板上的地極敷線。造成輸入端開路，輸入無(wú)圖像故障。因此監(jiān)控系統(tǒng)工程的建設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范設(shè)計(jì)、施工。接地系統(tǒng)建議采用一點(diǎn)接地方式。接地母線應(yīng)采用足夠截面積的銅質(zhì)導(dǎo)線，確保前后端的地對(duì)地電阻＜1Ω，接地線不得形成封閉回路，不得與強(qiáng)電網(wǎng)零線短接或混接。

問題8：同一支彩色攝像機(jī)在不同的彩色監(jiān)視器上為什么有的能顯示出彩色，有的只能顯示黑白圖像，而不能顯示彩色的這臺(tái)監(jiān)視器采用另一支彩色攝像機(jī)則能顯示彩色。

    答：攝像機(jī)和監(jiān)視器作為監(jiān)視系統(tǒng)的前、后端設(shè)備，其原理剛好相反，前者是通過CCD（或其它傳感器件）將被攝對(duì)象的成像轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，并經(jīng)視頻處理電路處理成為視頻信號(hào)；而監(jiān)視器則用于將視頻信號(hào)通過視頻通道的解碼電路分解出紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）和亮度（Y）信號(hào)，并通過視放電路驅(qū)動(dòng)顯像管的電子槍形成R、G、B三束電子束射向屏幕。輸入視頻信號(hào)還同時(shí)通過同步分離電路分離出行、場(chǎng)同步信號(hào)，并通過行、場(chǎng)輸出電路驅(qū)動(dòng)顯像管的行、場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生行、場(chǎng)掃描信號(hào)，促使射向屏幕的電子束一一落在相應(yīng)位置，最終重現(xiàn)一幅幅穩(wěn)定的圖像。對(duì)于PAL彩色視頻信號(hào)而言，其色度信號(hào)通常被調(diào)制在中心頻率為4.43MHz的彩色副載波上，如果攝像機(jī)產(chǎn)生的彩色副載波頻率產(chǎn)生偏移，或者監(jiān)視器解碼電路的4.43MHz副載波振蕩器的中心頻率產(chǎn)生偏移，則有可能使重現(xiàn)的圖像不能顯示出彩色，而變成寄生有網(wǎng)紋信號(hào)的黑白圖像。彩色監(jiān)視器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的彩色副載波同步范圍為4.43MHz±300Hz,因此如果攝像機(jī)輸出的復(fù)合視頻信號(hào)的彩色副載波頻率偏移量超過±300Hz時(shí)，則在監(jiān)視器上將有可能不能重現(xiàn)彩色圖像。當(dāng)然，監(jiān)視器的彩色同步范圍也可以調(diào)得寬些（如±500Hz），但彩色副載波信號(hào)的寬度和品質(zhì)因數(shù)是相克的，同步范圍如果故意擴(kuò)大，則彩色噪波則會(huì)相應(yīng)增大，即彩色信號(hào)的品質(zhì)也相應(yīng)會(huì)下降。

    另一方面：如果監(jiān)視器輸入的復(fù)合視頻信號(hào)幅度嚴(yán)重下降或嚴(yán)重畸變，也可能造成重現(xiàn)圖像無(wú)彩色的現(xiàn)象，這是因?yàn)椴噬�監(jiān)視器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定專業(yè)級(jí)監(jiān)視器輸入信號(hào)的幅度為1Vpp±3dB(約為0.7Vpp～1.4Vpp),相應(yīng)地其彩色副載波信號(hào)幅度為0.3Vpp±3dB（改為0.21Vpp～0.42Vpp），如果監(jiān)視器出廠按這一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)調(diào)試的話，則當(dāng)輸入信號(hào)由于長(zhǎng)距離傳輸致使輸入信號(hào)幅度低于0.7Vpp，或由于使用了非75Ω標(biāo)準(zhǔn)的同軸電纜而造成高頻衰減，致使彩色副載波的信號(hào)幅度低于0.21Vpp的話，也可能導(dǎo)致重現(xiàn)圖像無(wú)彩色，此時(shí)便必須在敷線時(shí)增設(shè)視頻放大器或選用75Ω標(biāo)準(zhǔn)的同軸電纜了。