CN102801936B - 实现在屏显示的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现在屏显示的方法，包括：通过OSD界面输入按键命令；经过LEON3微处理器运算，得到要写入显存的OSD像素数据；依次通过OSD数据控制器和显存数据流控制器将OSD像素数据写入显存中，从视频接口输入的视频数据经过视频输入模块处理后，经由显存数据流控制器写入显存中；视频输出处理模块从显存中将视频数据和OSD像素数据依次读出，输出到显示终端。其中，OSD界面采用页行设计模式，OSD界面包括主菜单栏、从菜单栏和底边栏，主菜单栏包括数个图标元素，并将所有的设置项归类到不同的图标元素中，每一个图标元素对应一个从菜单栏，每一个从菜单栏中包含了类似属性的设置项，底边栏属于信息提示栏。

Description

实现在屏显示的方法

技术领域

本发明涉及数字视频处理技术领域，具体来说，涉及实现一种图标和文字的在屏显示方法。

背景技术

在屏显示OSD（on screen display）是一种屏幕显示技术，用于在终端上显示字符、图形和图像，提供一种友好的人机界面，方便用户与终端交互。在屏显示OSD技术广泛应用于工控领域（在显示终端上显示各种传感器的实时状态，如时间或温度等）和消费电子领域（如电视和数码相机的操作界面），尤其在消费电子领域中，由于消费者更喜欢华丽的操作界，使得各种在屏显示技术发展迅速，可以说，在屏显示技术已经逐渐成为视频技术应用领域中不可或缺的技术组成。

在屏显示技术在上世纪80年代出现后，已经发展出多种实现方法，目前的OSD实现主要有两种方法：一种称为字符型OSD，该方法将在OSD界面中显示的内容按照某种格式进行分割成块，例如常见的数字和字母，通常分割为12x18、12x16的小块；然后将这些内容烧录到ROM中，而在系统的显示缓存中存储这些字符块的索引号，通常还设计另一块显示缓存来存储前景色，背景色，闪烁等属性，该属性作用于一个字符块中的所有像素。但是，这种方式不能为每一个像素指定颜色的缺点， 后来在该方法的基础上，设计者设计了一种将多个显示缓存合并的方式实现了多色字符，字符型OSD的优点是对硬件需求低，可以在低速的MCU上实现，通常液晶显示器，低端的电视使用这是方法实现OSD。

另外一种方法是移植现有的图形库（如Qt、Mini GUI）到操作系统，采用操作系统管理硬件，这种方法可以实现更为华丽的OSD界面，也方便移植，但是运行一个操作系统需要一颗高速的CPU以及容量更大的存储芯片，在一些高端的平板电视中才能采用这种方式实现OSD。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供了一种视频芯片要求低，显示界面丰富的图标和文字的在屏显示方法，它包括：1）用户通过OSD界面输入按键命令；2）LEON3微处理器获取正确的按键值后，经过LEON3微处理器运算，得到要写入显存的OSD像素数据；3）依次通过OSD数据控制器和显存数据流控制器将OSD像素数据写入显存中，与此同时，从视频接口输入的视频数据经过视频输入模块处理后，经由显存数据流控制器写入显存中；4）视频输出处理模块从显存中将视频数据和OSD像素数据依次读出，输出到显示终端，所述OSD界面采用页行设计模式OSD界面包括主菜单栏、从菜单栏和底边栏，主菜单栏包括数个图标元素，并将所有的设置项归类到不同的图标元素中，从菜单栏中则包含上面所提到的设置项，每一个图标元素对应一个从菜单栏，每一个从菜单栏中包含了类似属性的设置项，底边栏属于信息提示栏，其功能是当用户移动光标到某一个设置项或图标时，提示用户相关的信息。

所述主菜单栏、从菜单栏和底边栏均采用图像引擎基本类实现。

所述图像引擎基本类包含：作为图标形式的OSD界面按钮控件的图标类；用于OSD界面上显示单个字符的字符类；用来绘制一段文字的文字类；用来示意一个参数变化的过程的进度条类；用于表示几个离散参数选项的多选类。

所述OSD界面中类对象之间的信息传递采用消息机制实现，具体过程为：a）启动程序：程序启动后，光标落在主菜单的第一个选项上，对状态机进行初始化；b）获取按键：按键输入通过底层接口函数传递给应用层，应用层根据不同按键值作下一步判断；c）状态机：此刻状态机中存储着上一次按键输入时更新后的状态，只有确定了此时按键的类型和该模块中状态机的属性，才能确定下一步光标移动的方向；d）更新界面：确定了光标移动的方向后，重新绘制变化后的图标；e）更新状态机：记录下当前的光标位置，这样在下一次按键动作发生后，才能再次做出正确的响应。

所述LEON3微处理器采用图形绘制函数将OSD像素数据写入显存中，图形绘制函数采用直接写入显存模式和缓存后写入显存模式相结合的方式。

所述图标类像素数据写入显存的过程为：a）利用图片编辑工具将图标类图片控件转换成BMP图片；b）使用像素提取辅助软件完成BMP图片像素数据的提取工作；c）将提取的像素数据逐个写入目标文件中，并将一个图标的所有像素数据保存为一个二维常量数组；d）在需要更新该图片控件时，使用绘制函数将二维常量数组中的值写入显存中。

所述文字类像素数据写入显存的过程为：a）利用图片编辑工具将文字类图片控件转换成BMP图片；b）使用像素提取辅助软件完成BMP图 片文本内容提取出来；c）将提取的文本内容逐个写入目标文件中，并保存为一个二维常量数组，文字常量数组中保存的是颜色标志；d）在需要更新该图片控件时，使用绘制函数将二维常量数组中的值写入显存中。

所述OSD像素数据的传输采用突发传输，将一次完整突发传输的OSD数据格式定义为一个OSD传输帧，首先传输一个OSD显存偏移地址，然后连续传输8个32位的OSD像素数据。

本发明的有益效果：

1、本发明设计了“页行结构”的图形用户界面，该结构简化了用户对OSD界面中某一个设置项的查找，同时，采用“页行结构”的布局模式可以在固定大小的OSD界面中放置更多的设置项。

2、本发明设计了状态机完成软件系统的消息传递功能，消息传递机制是OSD软件的核心技术，OSD界面中光标的移动方向正是通过状态机类中的记录和当前的按键值决定。

3、本发明设计了像素提取辅助软件，该软件完成像素数据的自动化提取，OSD界面中的各种图标像素数据需要从BMP图片中提取出来，并进行32bits/像素到8bits/像素的转换，如果手动完成，将是一份耗时耗力的工作。

附图说明

图1为本发明的实现在屏显示的方法的流程图；

图2为本发明的OSD界面中类对象之间的信息传递流程图；

图3本发明的图形绘制函数将OSD像素数据写入显存的流程图；

图4为本发明的图标类像素提取流程图。

具体实施方式

下面结合附图对发明进行进一步阐述。

如图1所示，本发明的实现在屏显示的方法包括如下步骤：

1）用户通过OSD界面输入按键命令。

本发明的OSD界面采用页行设计模式，它主要包括主菜单栏、从菜单栏和底边栏，主菜单栏包括显示、声音、功能、设置、网络和搜台六个图标元素，并将所有的设置项归类到不同的图标元素中，例如：对于图标元素“显示”中包含“亮度”、“色度”和“对比度”等设置项；对于图标元素“声音”，则包含“音量”、“静音”和“音效”等设置项；从菜单栏中则包含上面所提到的设置项，每一个图标元素对应一个从菜单栏，每一个从菜单栏中包含了类似属性的设置项；底边栏属于信息提示栏，其功能是当用户移动光标到某一个设置项或图标时，提示用户相关的信息，该信息由开发人员自由设置。OSD界面的显示信息如下表格所示：

在实现过程中，OSD界面的主菜单栏、从菜单栏和底边栏采用类实现，因此初始化的过程即：定义各自的类对象和对执行类中的绘制函数。本发明采用图像引擎基本类实现OSD界面的主菜单栏、从菜单栏和底边栏，图文并茂的OSD界面就是通过对图像引擎基本类实例化实现的，根据OSD界面设计的需要，共设计了五个基本类，如下表所示，

图像引擎基本类

图标类：图标形式的按钮控件，在OSD界面中，主菜单图标就是一个图标类对象，图标类的绘制采用直接写入显存模式。

字符类：用于显示OSD界面上的单个字符，如英文字符、数字字符或特殊符号，在OSD界面中，亮度和音量等参数的值采用数字表示，用字符类绘制。

文本类：文本类用来绘制一段文字，可以是英文字段，也可以是中文字段。它与图标类的区别在于，图标类用一个字节描述一个像素，像素数据作为常量数组保存到头文件中，显示时直接将常量数组中的数据写入显存中；而文本类采用一个比特表示一个像素，因此只能显示两种颜色，即1代表前景色，0代表背景色，采用这种方式绘制时，前景色和 背景色也要作为参数传递到文本类对象中，前景色和背景色其实就是表示某一种颜色的像素数据，因此，写显存的时候需要把0或1转换成背景色或前景色的像素数据值，再写入显存。

进度条类：进度条可以更加美观形象的显示一个参数变化的过程，如音量，色度，亮度等参数都会用一个实例化的进度条对象来表示。

多选类：有些参数只有离散的几个参数选项，如输入制式参数，只有PAL，NTSC和SCEAM三个选项，这种情况下通过设计多选类来实现这三个选项之间的切换，每一个选项是一个文本类对象。

图像引擎基本类完成了基本图形单元的描述，通过图形绘制函数再将像素数据写入显存中。

OSD界面刷新的时候只针对需要被刷新的单元，如光标在主菜单的页元素间切换时，每次光标移动，系统只对光标启动前和移动后的页元素进行重绘，其他页元素不重绘，但是页元素如何知道光标到了自己的位置，或光标已经离开了自己的位置，因此，需要一定的消息机制实现OSD界面中类对象之间的信息传递，消息机制就是解决的这种问题。系统中通过设计一个状态机来来记录光标当前的位置，当按键动作发生后，每一个元素通过状态机中的记录和当前的按键值就可以判断出自己是否需要被重绘，状态机对象是一个全局变量，通过指针传递给OSD界面中的每一个子模块（基本类），如图2所示，具体流程为：

a）启动程序：程序启动后，光标落在主菜单的第一个选项上，对状态机进行初始化；

b）获取按键：按键输入通过底层接口函数传递给应用层，应用层根据不同按键值作下一步判断；

c）状态机：此刻状态机中存储着上一次按键输入时更新后的状态，只有确定了此时按键的类型和该模块中状态机的属性，才能确定下一步光标移动的方向；

d）更新界面：确定了光标移动的方向后，重新绘制变化后的图标。

e）更新状态机：记录下当前的光标位置，这样在下一次按键动作发生后，才能再次做出正确的响应。

2）LEON3微处理器获取正确的按键值后，经过LEON3微处理器运算，得到要写入显存的OSD像素数据。

3）依次通过OSD数据控制器和显存数据流控制器将OSD像素数据写入显存中，与此同时，从视频接口输入的视频数据经过视频输入模块处理后，经由显存数据流控制器写入显存中。

OSD数据控制器采用图形绘制函数将OSD像素数据写入显存中，图形绘制函数采用直接写入显存模式和缓存后写入显存模式相结合的方式。

其中，直接写入显存模式下，OSD界面菜单按钮发生后，LEON3处理器通过运算得到要绘制的像素数据，OSD数据控制器采用了固定长度为8的32位突发传输将像素数据写入显存中，在这种模式中，像素数据不经过缓存处理，这种写入方式快速，但是不能支持复杂写入（如叠加处理），在设计的图形基本类库中，有一些采用这种写入方式。直接写入显存模式下，写入显存的数据分为两种形式：一种是指针所指的数据直接是像素数据，另外一种指针所指的数据并不是像素数据，而是像素数 据的索引：索引值为“1”，则表示要写入显存的是前景色的像素数据；索引值为“0”，则表示写入显存的是背景色的像素数据。

缓存后写入显存模式与直接写入模式不同，LEON3微处理器在进行像素数据运算之前，先在内存中创建一块缓存区，然后在该缓存去区中写入并修改写入显存的像素数据，最后将缓冲区中的像素数据一起写入显存中。与直接写入模式相比，缓存后写入模式提供了更加复杂的操作，如可以支持像素掩模操作，叠加处理和透明度叠加处理等，但是这种写入方式增加了内存使用和处理器运算量，图3是两种写入模式的流程图。

在图形绘制函数的设计中，会涉及到图标类和文本类等饰件的像素数据提取，这部分工作通过像素提取辅助工具完成，像素提取辅助工具简化了繁复的像素提取工作，同时增强了程序的可重用性。

如图4所示，图标类像素数据写入显存的过程为：

a）利用图片编辑工具将图标类图片控件转换成BMP图片，Photoshop或亿图等图片编辑软件设计一个为位深为32的BMP图片（该图片的尺寸与最终在OSD中的显示一致，内容是最终要显示到OSD界面中的内容），BMP图片的数据结构如下表：

BMP图片文件格式

b）使用像素提取辅助软件完成BMP图片像素数据的提取工作，首先打开图片文件，定位到像素数据，然后将32bits表示的一个像素转换 为8bits表示的像素数据，图标类像素提取流程图如图4所示。

c）将提取的像素数据逐个写入目标文件中，并将一个图标的所有像素数据保存为一个二维常量数组，该二维常量数组中保存着的即是符合OSD控制器显示的图标控件像素数据。

d）在需要更新该图片控件时，使用绘制函数将二维常量数组中的值写入显存中进行显示。

为了减小资源占用，OSD系统软件中没有移植字库，而是借鉴了图标类的实现方式，设计了一个像素提取辅助软件将BMP图片中的文本内容提取出来，并保存为一个二维常量数组，不同于图标实现中保存像素数据，文字常量数组中保存的是颜色标志。因为文字只需要文字颜色和背景颜色不同就可以区分，因此可以用0和1分别表示文字颜色和背景颜色，然后在绘制函数中判断这个标志位，若为1则将文字颜色的像素数据写入显存，若为0则将背景颜色的像素数据写入显存中。

文字像素提取软件即是按照上述原理设计，首先用图片编辑工具将我们要显示的将文字类图片控件设计为一个BMP格式的图片，例如若文字颜色采用纯黑色，背景颜色采用纯白色，纯黑色的像素数据值是0，纯白色的数据值是255。像素提取软件检测到这些标志位时，若像素数据值255则记录为1，若像素数据值为0则记录为0，然后将这些数据以ASCII的格式保存到一个常量数组中。

文本类的像素提取函数与图片类不同，文本类的像素提取函数每个循环中将会提取出32个像素数据，然后判断每个像素数据，若其为0X00FFFFFF则说明是背景颜色，将1写入一个无符号整型的最高位，若为0X00000000则说明是文本颜色，写入0。循环32次，得到一个无符 号整型，然后将其写入目标文件的二维常量数组中，该二维常量数组中保存着的即是符合OSD控制器显示的文本控件像素数据。

另外，OSD像素数据的传输采用突发传输，将一次完整突发传输的OSD数据格式定义为一个OSD传输帧，首先传输一个OSD显存偏移地址，然后连续传输8个32位的OSD像素数据。因此，要完成一个OSD帧的传输，需要确定一个首地址，然后确定这个地址后的8个32位数据的偏移地址，也因为突发传输的限制，像素修改是以32个字节为基本单元，对OSD界面中像素的修改一次必须是32*N个像素。OSD像素数据的发送采用突发传输的方式可以显著提高数据流控制器的吞吐量，从软件设计的角度考虑，这个方式可以显著的提高软件执行效率，提升用户操作体验。

4）视频输出处理模块从显存中将视频数据和OSD像素数据依次读出，输出到显示终端。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (4)

1.一种实现在屏显示的方法，它包括：

1)用户通过OSD界面输入按键命令；

2)LEON3微处理器获取正确的按键值后，经过LEON3微处理器运算，得到要写入显存的OSD像素数据；

3)依次通过OSD数据控制器和显存数据流控制器将OSD像素数据写入显存中，与此同时，从视频接口输入的视频数据经过视频输入模块处理后，经由显存数据流控制器写入显存中；

4)视频输出处理模块从显存中将视频数据和OSD像素数据依次读出，输出到显示终端，

其特征在于，所述OSD界面采用页行设计模式OSD界面包括主菜单栏、从菜单栏和底边栏，主菜单栏包括数个图标元素，并将所有的设置项归类到不同的图标元素中，从菜单栏中则包含上面所提到的设置项，每一个图标元素对应一个从菜单栏，每一个从菜单栏中包含了类似属性的设置项，底边栏属于信息提示栏，其功能是当用户移动光标到某一个设置项或图标时，提示用户相关的信息；

所述主菜单栏、从菜单栏和底边栏均采用图像引擎基本类实现；

所述图像引擎基本类包含：

作为图标形式的OSD界面按钮控件的图标类；

用于OSD界面上显示单个字符的字符类；

用来绘制一段文字的文字类；

用来示意一个参数变化的过程的进度条类；

用于表示几个离散参数选项的多选类；

所述OSD界面中类对象之间的信息传递采用消息机制实现，具体过程为：

a)启动程序：程序启动后，光标落在主菜单的第一个选项上，对状态机进行初始化；

b)获取按键：按键输入通过底层接口函数传递给应用层，应用层根据不同按键值作下一步判断；

c)状态机：此刻状态机中存储着上一次按键输入时更新后的状态，只有确定了此时按键的类型和基本类中状态机的属性，才能确定下一步光标移动的方向；

d)更新界面：确定了光标移动的方向后，重新绘制变化后的图标；

e)更新状态机：记录下当前的光标位置，这样在下一次按键动作发生后，才能再次做出正确的响应；

所述LEON3微处理器采用图形绘制函数将OSD像素数据写入显存中，图形绘制函数采用直接写入显存模式和缓存后写入显存模式相结合的方式：

其中，直接写入显存模式下，OSD界面菜单按钮发生后，LEON3处理器通过运算得到要绘制的像素数据，OSD数据控制器采用了固定长度为8的32位突发传输将像素数据写入显存中；

缓存后写入显存模式与直接写入模式不同，LEON3微处理器在进行像素数据运算之前，先在内存中创建一块缓存区，然后在该缓存区中写入并修改写入显存的像素数据，最后将缓存区中的像素数据一起写入显存中；

在图形绘制函数的设计中涉及到图标类和文本类饰件的像素数据提取，这部分工作通过像素提取辅助工具完成。

2.根据权利要求1所述的实现在屏显示的方法，其特征在于，所述图标类像素数据写入显存的过程为：

a)利用图片编辑工具将图标类图片控件转换成BMP图片；

b)使用像素提取辅助软件完成BMP图片像素数据的提取工作；

c)将提取的像素数据逐个写入目标文件中，并将一个图标的所有像素数据保存为一个二维常量数组；

d)在需要更新该图片控件时，使用绘制函数将二维常量数组中的值写入显存中。

3.根据权利要求1所述的实现在屏显示的方法，其特征在于，所述文字类像素数据写入显存的过程为：

a)利用图片编辑工具将文字类图片控件转换成BMP图片；

b)使用像素提取辅助软件完成BMP图片文本内容提取出来；

c)将提取的文本内容逐个写入目标文件中，并保存为一个二维常量数组，文字常量数组中保存的是颜色标志；

d)在需要更新该图片控件时，使用绘制函数将二维常量数组中的值写入显存中。

4.根据权利要求1所述的实现在屏显示的方法，其特征在于，所述OSD像素数据的传输采用突发传输，将一次完整突发传输的OSD数据格式定义为一个OSD传输帧，首先传输一个OSD显存偏移地址，然后连续传输8个32位的OSD像素数据。