CN102193740B - 嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，包括确定每一窗口的透明属性，设置至少一个第一主表面及至少一个第二主表面，将每一透明窗口绘制在一个第一主表面上，在第二主表面上绘制非透明窗口；根据每一窗口的Z序，计算生成每一窗口的剪切区域及透明区域，根据每一窗口的透明区域依次叠加Z序在该窗口之上的其他窗口；在任一窗口的显示状态发生变化时，计算生成每一窗口的新剪切区域，根据每一窗口的新剪切区域计算生成新透明区域，并计算生成每一窗口的无效区域，根据每一所述窗口的新透明区域依次叠加Z序在该窗口之上的其他窗口与该无效区域相交的区域。本发明能减少图形界面系统占用的资源，并且能满足人们个性化的需求。

Description

嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法

技术领域

本发明涉及电子设备的图像显示领域，尤其涉及一种嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法。

背景技术

现有的计算机以及手持设备，如手机、MP4等，大多设有用于处理图像显示的嵌入式图形界面系统。常用的图形界面系统都支持多图层、多窗口的显示功能，以提高图像的显示效率，也节省软件合成图像的时间。

现有的嵌入式图形界面系统普遍使用传统的窗口重叠方式实现多窗口的生成显示，如图1所示，在屏幕10内有三个非透明窗口11、12、13显示，三个窗口11、12、13均绘制在一个帧缓冲（framebuffer）上，并且，每一个窗口11、12、13在逻辑上属于同一个区域。

图形界面系统维护每个窗口的Z序，根据每一个窗口的Z序来维护每一个窗口的前后关系。窗口的Z序用于表示窗口在屏幕上显示的前后顺序，窗口的Z序越大，表示窗口显示越靠后，窗口的Z序越小，表示窗口的显示越靠前。如图1中，窗口11的Z序为3，窗口12的Z序为2，窗口11的Z序为1，则窗口11在屏幕10上显示最靠后，窗口13在屏幕10上显示最靠前，窗口12则显示在窗口11与窗口13之间。图形界面系统通过维护每一窗口11、12、13的Z序来控制每一窗口11、12、13在屏幕10上的显示。

由于多个窗口的显示是通过重叠方式实现的，因此Z序靠前的窗口将遮挡Z序靠后的窗口至少一部分区域，因此，图形界面系统显示多个窗口时，需要计算每一窗口的剪切区域。窗口的剪切区域是指该窗口被Z序在其上的其他非透明窗口所遮挡后剩余的区域，该剩余的区域能够显示在其他非透明窗口的外部且能够被观看到。因此，窗口的剪切区域是将窗口在屏幕内的区域减去该窗口与Z序在其上的非透明窗口相交的区域获得。

例如，窗口11显示最靠后，其被窗口12、13所剪切，因此窗口11的剪切区域是将窗口11在屏幕10内的区域减去窗口11与窗口12、窗口13相交的区域，窗口11最终在屏幕10上所能显示的区域如图2a所示，该区域也就是窗口11的剪切区域。

同理，窗口12被窗口13所剪切，窗口12的剪切区域是将其在屏幕10内的区域减去其与窗口13相交的区域，窗口12的剪切区域如图2b所示。

窗口13的Z序最小，其没有被其他窗口所剪切，因此窗口13的剪切区域就是窗口13在屏幕10内的区域，如图2c所示。

当某一窗口的显示状态发生改变时，图形界面系统根据各个窗口的新的显示状态重新生成剪切区域，并计算每一窗口的无效区域。例如，窗口13从图1所示的位置移动至如图3所示的位置，其中图3中虚线框所示为窗口13的原始位置。

此时，图形界面系统重新计算每一窗口的新剪切区域，同时根据每一窗口的原剪切区域以及新剪切区域计算窗口的无效区域。窗口的无效区域是指在窗口的显示状态发生变化时需要重新绘制的区域，图3所示的窗口11、12、13均为非透明窗口，且窗口13显示最靠前，因此窗口13的新剪切区域与原剪切区域相同，没有需要重新绘制的区域，因此窗口13的无效区域为空区域。

由于窗口11的新剪切区域与原剪切区域不完全相同，原先被窗口13所遮挡的部分区域在窗口13位置改变后需要显示在屏幕10上，这部分区域就是窗口11的无效区域14。同理，窗口12的新剪切区域与原剪切区域不完全相同，从而形成窗口12的无效区域15。在窗口13的显示位置发生变化时，图形界面系统需要重新绘制无效区域14、15，并根据每一窗口11、12、13的Z序依次叠加形成图像，从而在帧缓冲上形成相应的图像并显示。

由于该图形界面系统的窗口均为非透明窗口，显示较为死板，没有实现窗口的透明效果，导致图形界面显示效果单一，不能满足人们个性化的需求。

因此，现有一些图形界面系统采用新的设计模式，使窗口可以透明状态显示，如图4所示。该图形界面系统将每一窗口21、22、23绘制在一个独立的主表面（surface）上，其中窗口21、22为透明窗口，窗口23为非透明窗口，窗口的透明属性可根据用户的选择设定。

当每一窗口的透明属性确定并绘制在各自的主表面上后，图形界面系统根据每一窗口的Z序合成在帧缓冲20上，并将合成后的图像在屏幕25上显示。由于窗口21、22为透明窗口，因此窗口23虽然有部分区域被窗口21、22所遮挡，但仍可在屏幕25上显示。

上述图形界面系统虽然能实现多层窗口的透明显示，但不管窗口是否透明，均将每一窗口绘制在一个独立的主表面上，因此需要创建多个主表面，并且将多个主表面进行合成显示，占用大量的内存资源，使计算机或手持设备等主设备需要配置较高的内存以满足图形界面系统的运行，增加主设备的生产成本，不能满足嵌入式系统对低成本的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种内存占用较小且可显示透明窗口的嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法。

为此，本发明提供的嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法包括：确定每一窗口的透明属性，设置至少一个第一主表面以及至少一个第二主表面，将每一透明窗口绘制在一个第一主表面上，在第二主表面上绘制至少一个非透明窗口；根据每一窗口的Z序，计算生成每一窗口的剪切区域及透明区域，根据每一窗口的透明区域依次叠加Z序在该窗口之上的其他窗口；在任一窗口的显示状态发生变化时，计算生成每一窗口的新剪切区域，根据每一窗口的新剪切区域计算生成新透明区域，并计算生成每一窗口的无效区域，根据每一所述窗口的新透明区域依次叠加Z序在该窗口之上的其他窗口与该无效区域相交的区域。

由上述方案可见，将多个非透明窗口绘制在同一个第二主表面上，能减少生成的第二主表面的数量，图形界面系统所占用的内存资源也相应地减少。并且，图形界面系统还可以根据窗口的透明属性生成显示透明窗口，满足人们个性化的需求。

一个优选的方案是，计算窗口的透明区域的步骤是：计算窗口的剪切区域内Z序在该窗口之上的其他透明窗口与该窗口相交的区域。

由此可见，通过上述方法计算每一窗口的透明区域，可方便每一窗口与覆盖于该窗口之上的其他透明窗口进行叠加显示，有利于透明窗口的实现。

进一步的方案是，计算窗口的新透明区域的步骤是：计算窗口的新剪切区域内Z序在该窗口之上的其他透明窗口与该窗口相交的区域。

可见，在任一窗口的显示状态发生变化后，计算生成每一窗口的新透明区域，有利于透明窗口与非透明窗口的叠加及显示，也便于用户更改每一窗口的透明属性，满足人们个性化的需求。

再进一步的方案是，计算窗口的无效区域的步骤是：将窗口的新剪切区域减去窗口的原剪切区域获得第一区域，将窗口的原透明区域与新透明区域相加后获得扩大透明区域，并计算扩大透明区域与新剪切区域相交的区域获得第二区域，将第一区域与第二区域相加。

由此可见，通过上述方法计算每一窗口的无效区域，确保每一窗口在显示状态发生改变前后显示发生变化的区域得到重新绘制，从而确保每一窗口显示的完整性与精确性。

附图说明

图1是现有嵌入式图形界面系统中多层非透明窗口的显示示意图。

图2a是图1中窗口11的剪切区域示意图。

图2b是图1中窗口12的剪切区域示意图。

图2c是图1中窗口13的剪切区域示意图。

图3是现有嵌入式图形界面系统中多层非透明窗口显示状态改变时的显示示意图。

图4是现有另一种嵌入式图形界面系统中多层透明窗口的生成示意图。

图5是本发明实施例的流程图。

图6是应用本发明实施例生成的多层窗口的示意图。

图7是标识图6中各个窗口透明区域的示意图。

图8是应用本发明实施例在窗口显示状态改变后生成的多层窗口的示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明应用在计算机或手持设备上，如手机、MP4、电子阅读器等主设备上，用于生成多层重叠的窗口进行显示处理，尤其是对具有多层透明窗口与多层非透明窗口的图像进行显示处理。

参见图5，图形界面系统首先根据接收到的消息，绘制多个窗口。绘制窗口时，需要判断每一窗口的透明属性，即判断所绘制的窗口是透明窗口还是非透明窗口，若绘制的窗口是一个透明窗口，则将每一个透明窗口绘制在一个独立的主表面上，若所绘制的窗口是一个非透明窗口，则将所绘制的非透明窗口与其他非透明窗口共同绘制在一个主表面上。

因此，图形界面系统需要创建多个主表面，主表面分为第一主表面与第二主表面，图形界面系统在第一主表面上绘制透明窗口，在第二主表面上绘制非透明窗口。图形界面系统根据透明窗口的数据确定创建第一主表面的数量，在每一个第一主表面上绘制一个透明窗口。此外，图形界面系统只创建一个第二主表面，将多个非透明窗口创建在该第二主表面上，即执行步骤S1。

然后，图形界面系统执行步骤S2，根据每一窗口的Z序计算每一窗口的剪切区域以及透明区域。如图6所示，本实施例在屏幕30上绘制四个窗口31、32、33、34，其中窗口31、33是透明窗口，分别绘制在两个独立的第一主表面上，窗口32、34是非透明窗口，一并绘制在一个第二主表面上。

并且，窗口31的Z序是4，表示窗口31在屏幕30上显示最靠后。窗口32的Z序是3，表示窗口32在屏幕30上显示位于窗口31之前。窗口33的Z序是2，表示窗口33在屏幕30上显示位于窗口32之前。窗口34的Z序是1，表示窗口34在屏幕30上显示最靠前。本文所说Z序在某一窗口之上的其他窗口，是指Z序比该窗口小的其他窗口，也就是在屏幕30上显示在该窗口之前的其他窗口。

窗口的剪切区域是指窗口被Z序在其上的其他非透明窗口遮挡后剩余的区域，图6中，窗口31被窗口32、33所遮挡，但由于窗口33是透明窗口，因此窗口31被窗口33所遮挡区域仍可见，该部分区域仍是剪切区域。而窗口32是非透明窗口，因此窗口31被窗口32所遮挡的部分无法在屏幕30上显示。计算窗口31的剪切区域时，将窗口31在屏幕30内的区域减去窗口31与窗口32相交的区域即可。

同理，窗口32被窗口33、34所遮挡，但窗口33是透明窗口，因此计算窗口32的剪切区域时将窗口32在屏幕30内的区域减去窗口32与窗口34相交的区域即可。窗口33被非透明窗口34所遮挡，因此窗口33的剪切区域是窗口33在屏幕30内的区域减去窗口33与窗口34相交的区域。

窗口的透明区域是指在该窗口的剪切区域内，该窗口被Z序在其上的其他透明窗口所遮挡的区域，因此计算某一窗口的透明区域是计算Z序在该窗口之上的其他透明窗口与该窗口与相交的区域。例如，窗口31的透明区域是在窗口31的剪切区域内窗口31与窗口33相交的区域，即图7中填充阴影线的区域36。

同理，窗口32被透明窗口33所遮挡，则窗口32的透明区域是窗口32的剪切区域内窗口32与窗口33相交的区域，即图7中填充阴影线的区域37。由于窗口33仅被非透明窗口34遮挡，因此窗口33没有透明区域，即窗口33的透明区域为空区域。

计算每一窗口的剪切区域以及透明区域后，图形界面系统执行步骤S3，依据每一窗口的透明区域，在每一窗口上叠加Z序在其上的其他窗口，形成所需显示的图像并在屏幕上显示。

然后，图形界面系统执行步骤S4，判断是否有任一窗口的显示状态发生变化，如某一窗口的Z序、透明属性或者在屏幕上的显示位置、大小等发生变化，若没有，则继续执行判断，若有任一窗口的显示状态改变，执行步骤S5，计算窗口的新剪切区域以及新透明区域。

例如，窗口33从图6中的位置移动至如图8所示的位置，且窗口33显示在屏幕30的最前方，即窗口33、34的Z序发生变化。此时，图形界面系统计算当前状态下每一窗口的新剪切区域以及新透明区域，计算新剪切区域的方法与前述介绍的计算窗口的剪切区域方法相同，只是图形界面系统根据当前状态下每一窗口的当前显示情况进行重新计算。例如，窗口33移动后，窗口31被非透明窗口32所遮挡，因此窗口31的剪切区域是窗口31在屏幕30内的区域减去窗口31与窗口32相交的区域。实际上窗口31的新剪切区域与原剪切区域相比并没有发生变化。

同理，窗口32的新剪切区域是窗口32在屏幕30内的区域减去窗口32与窗口33相交的区域，窗口32的新剪切区域与原剪切区域相比也没有发生变化。窗口34被透明窗口33所遮挡，其新剪切区域是窗口34在屏幕30内的区域，窗口33则显示在屏幕30的最前端，因此窗口33的剪切区域是窗口33在屏幕30内的区域。

计算每一窗口新透明区域的方法与前述介绍的计算每一窗口透明区域的方法相同，只是图形界面系统根据当前状态下每一窗口的当前显示情况进行重新计算。例如，窗口31没有被透明窗口所遮挡，因此窗口31的新透明区域为空区域。同理，窗口32的新透明区域也为空区域。窗口34被透明窗口33所遮挡，因此窗口34的新透明区域是窗口34的新剪切区域内，窗口34与窗口33相交的区域，即图8中所示的区域38。由于窗口33此时的Z序最小，因此窗口33的新透明区域为空区域。

根据上述的介绍，可以将窗口M剪切区域或新剪切区域的计算方法总结如下：首先将窗口M的初始区域减去窗口M在屏幕外的区域，得到窗口M在屏幕内的区域，然后遍历Z序在窗口M之上的所有非透明窗口，对于每一非透明窗口N，窗口M的剪切区域或新剪切区域是将窗口M的当前剪切区域减去窗口M与窗口N相交的区域，得到窗口M的新的当前剪切区域，在相对下一非透明窗口计算时使用该新的当前剪切区域作为窗口M的当前剪切区域，直至遍历所有Z序在窗口M之上的非透明窗口。这样，可计算出窗口M的剪切区域或新剪切区域。

同理，窗口M的透明区域或新透明区域的计算方法可总结如下：首先将窗口M的透明区域定义为空区域，然后遍历所有Z序在窗口M之上的所有透明窗口P，对于每一透明窗口P，窗口M的透明区域或新透明区域是将窗口M的当前透明区域加上窗口M的剪切区域或新剪切区域与窗口P相交的区域，得到窗口M的新的当前透明区域，在相对下一透明窗口计算时使用该新的当前透明区域作为窗口M的当前透明区域，直至遍历所有Z序在窗口M之上的透明窗口。这样，可计算出窗口M的透明区域或新透明区域。

图形界面系统计算窗口的新剪切区域以及新透明区域后，根据每一窗口的新剪切区域以及新透明区域计算窗口的无效区域，即执行步骤S6。窗口的无效区域是指屏幕上任一窗口的显示状态发生变化时，图形界面系统需要重新绘制的区域。

本实施例中，计算窗口M的无效区域的方法是：将窗口M的新剪切区域减去窗口M的原剪切区域获得第一区域，将窗口M的原透明区域与新透明区域相加后获得扩大透明区域，并计算扩大透明区域与新剪切区域相交的区域获得第二区域，将第一区域与第二区域相加即可获得窗口M的无效区域。使用公式表示如下：

窗口M的无效区域＝新剪切区域-原剪切区域+（原透明区域+新透明区域）∩新剪切区域                                  （式1）

例如，窗口31的新剪切区域与原剪切区域相同，即窗口31的第一区域为空区域。由于窗口31的新透明区域为空区域，因此窗口31的扩大透明区域为原透明区域36，因此窗口31的无效区域是原透明区域36与窗口31新剪切区域相交的区域，也就是原透明区域36。由图6与图8可见，由于原透明区域36原先被透明窗口33所遮挡，在窗口33的显示位置发生变化后不被任何窗口所遮挡，因此需要重新绘制这一区域，将原先的透明效果去掉。

同理，窗口32的新剪切区域与原剪切区域相同，即窗口32的第一区域也是空区域，扩大透明区域是原透明区域37，窗口32的第二区域是原透明区域37与新剪切区域相交的区域，即原透明区域37，因此窗口32的无效区域是原透明区域37。

窗口34的新剪切区域与原剪切区域相同，第一区域也是空区域，窗口34的扩大透明区域是新透明区域38，因此窗口34的无效区域是新透明区域38。从图6与图8可见，由于窗口34原先不被透明窗口所遮挡，在窗口33的显示状态改变后，被透明窗口33所遮挡一部分区域，因此需要在新透明区域38上添加透明效果，新透明区域38需要重新绘制。

窗口33的新剪切区域与原剪切区域不同，因此窗口33的第一区域并非空区域，第一区域是原先被窗口34所遮挡的区域，即原先窗口33与窗口34相交的区域。由于窗口33的原透明区域与新透明区域均为空区域，因此窗口33的第二区域为空区域，即窗口33的无效区域是原先窗口33与窗口34相交的区域，这一部分区域需要重新绘制。

计算每一窗口的无效区域后，无形界面系统执行步骤S7，根据每一窗口的新透明区域在该窗口上叠加Z序在该窗口之上的其他窗口与该窗口无效区域相交的区域，最后将所有主表面合成并显示在屏幕30上。

当然，计算无效区域过程中，若窗口的新剪切区域小于原剪切区域，则定义第一区域为空区域。本实施例所指新剪切区域小于原剪切区域是指新剪切区域被原剪切区域完全覆盖，若新剪切区域未被原剪切区域完全覆盖，则以原剪切区域与新剪切区域不相交的区域作为第一区域。

由上述方案可见，本实施例将所有非透明窗口绘制在一个第二主表面上，同时将每一个透明窗口绘制在一个独立的第一主表面上，这样既能减少图形界面系统生成主表面的数量，减少图形界面系统占用的内存资源，有效降低嵌入式设备的生成成本，又能满足人们对窗口透明属性设置的个性化需求。并且，通过上述方法计算窗口的剪切区域、透明区域以及无效区域，在窗口显示状态改变时能快速、精确地生成新的图像。

当然，上述实施例仅是本发明较佳的实施方式，实际应用时，还可以有更多的改变，例如，窗口的显示状态变化不限于Z序及显示位置的改变，还可以是窗口的透明属性、窗口的大小改变或者是新增、减少窗口等；又或者，在非透明窗口数据较多的情况下，可设置两个或多个第二主表面，在每一第二主表面上绘制多个非透明窗口等，这些改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如设置的主表面数量的改变、每一主表面上设置窗口数量的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，其特征在于：包括

确定每一窗口的透明属性，设置至少一个第一主表面以及至少一个第二主表面，将每一透明窗口绘制在一个所述第一主表面上，在所述第二主表面上绘制至少一个非透明窗口；

根据每一所述窗口的Z序，计算生成每一所述窗口的剪切区域及透明区域，根据每一所述窗口的透明区域依次叠加Z序在该窗口之上的其他所述窗口；

在任一所述窗口的显示状态发生变化时，计算生成每一所述窗口的新剪切区域，根据每一所述窗口的新剪切区域计算生成该窗口的新透明区域，并计算生成每一所述窗口的无效区域，根据每一所述窗口的新透明区域依次叠加Z序在该窗口之上的其他所述窗口与被叠加窗口的所述无效区域相交的区域。

2.根据权利要求1所述嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，其特征在于：

计算所述窗口的剪切区域的步骤是：将所述窗口在屏幕内的区域减去Z序在该窗口之上的其他所述非透明窗口与该窗口相交的区域。

3.根据权利要求2所述嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，其特征在于：

计算所述窗口的透明区域的步骤是：计算所述窗口的剪切区域内Z序在该窗口之上的其他所述透明窗口与该窗口相交的区域。

4.根据权利要求1至3任一项所述嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，其特征在于：

所有所述非透明窗口绘制在一个所述第二主表面上。

5.根据权利要求1至3任一项所述嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，其特征在于：

计算所述窗口的新剪切区域的步骤是：将所述窗口在屏幕内的区域减去Z序在该窗口之上的其他所述非透明窗口与该窗口相交的区域。

6.根据权利要求5所述嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，其特征在于：

计算所述窗口的新透明区域的步骤是：计算所述窗口的新剪切区域内Z序在该窗口之上的其他所述透明窗口与该窗口相交的区域。

7.根据权利要求6所述嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，其特征在于：

计算所述窗口的无效区域的步骤是：将所述窗口的新剪切区域减去所述窗口的原剪切区域获得第一区域，将所述窗口的原透明区域与新透明区域相加后获得扩大透明区域，并计算所述扩大透明区域与所述新剪切区域相交的区域获得第二区域，将所述第一区域与所述第二区域相加。

8.根据权利要求7所述嵌入式图形界面系统中多层窗口的生成方法，其特征在于：

若所述窗口的新剪切区域小于所述窗口的原剪切区域，定义所述第一区域为空区域。

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