CN1124031C - 采用场加倍产生屏幕显示消息的设备和方法 - Google Patents

Abstract

通过构成定义单个场的OSD数据的OSD位流来产生OSD消息的设备和伴随的方法。该OSD位流包括OSD首标和OSD数据。OSD单元从由译码/显示系统编程的该OSD首标检索象素控制信息。该OSD首标包括含有各种指针的信息，用于提供关于OSD数据处理的指令。如果将顶场指针和底场指针设置到在该OSD首标中的相同值，则该OSD单元将重复OSD的另一场中的每个OSD行。

Description

采用场加倍产生屏幕显示消息的设备和方法

技术领域

本发明涉及采用场加倍(fied doubling)模式产生屏幕显示(OSD)消息的方法和设备。更具体地说，本发明涉及通过重复一个OSD区的底场中的OSD数据的顶场来减少译码/显示系统的存储器带宽要求的方法和设备。

背景技术

在用户电子产品中屏幕显示消息起着重要的作用，对用户提供指他门全部使用的菜单和该产品的结构。OSD的其它重要特征包括提供闭合字幕(Closed Captioning)和信道连合活字(logos)显示的能力。

然而，数字视频技术际准的提高引起了产生和显示OSD消息总量增加的问题。例如，特殊的高清晰度电视(HDTV)规格，与在一个窗中最多128个字符的现在美国全国电视制式委员会规格相比，HDTV在四个窗中必须显示高达216个字符。这些新的规格对用于译码和显示电视信号(比如，HDTV，NTSC，MPEG，等)的译码/显示系统设置了重大的压力，它们必须对输入的编码数据流译码，并以最小的延迟将该译码的数据提供给显示系统。因为OSD消息必须用视频数据显示(重叠)，该译码/显示系统的微处理器必须指定一个存储器的带宽部分，以执行OSD功能，从而增加了译码/显示系统的存储器带宽需要和总的计算开销。

WO 90/15502公开了一种把信息放在视频信号等上面的方法和设备。将要与复合视频信号组合的数据存储在可更换的存储装置中。将复合(比如电视)信号供给输入。在分离器上将水平和垂直同步信号分开，然后用于同步对存储器的读出功能。除了显示信息之外，在存储器中存储的数据包括帧计数，行计数和位置信息，通过它们分别确定显示信息的启动，行位置和行内位置。该显示信息可包括阈下的，阈上的或两者；并且可重复地显示。采用同样的技术将声音数据与声频信号组合。

因此，需要一种方法和设备，用于产生屏幕显示消息，而并不增加译码/显示系统的硬件要求，比如存储器带宽。

发明内容

本发明涉及，通过用在OSD首标中的指令重复一个OSD区的底场中的OSD数据的顶场，构成有效OSD位流，来产生OSD消息的设备及其伴随的方法。

更具体地说，根据本发明，一个OSD单元从存储装置恢复OSD位流。该OSD位流包含OSD首标和OSD数据。该OSD首标包含用于编程该OSD单元的彩色调色板并提供关于OSD数据处理的指令的控制信息。该控制信息是由译码/显示系统的处理器编程的。

该控制信息包括两个“OSD顶块指针”和一个“OSD底块插针”。这些指针(标记)通知OSD单元该顶和底OSD象素数据分别位于存储器中的哪里。通过将两个指针设置为同样的值，该OSD单元重复在其它场中象素的OSD行。即，顶和底场公用同样的OSD数据。

附图说明

现在将根据附图描述本发明的这些和其它方面。

在附图中：

图1是根据本发明的一方面的包括OSD单元的译码/显示系统的框图；

图2表示实施场加倍的采样OSD位流200的结构；和

图3是表示存储器结构的框图，该存储器具有各种OSD首标，OSD顶和底场位表(块)和它们对显示帧的关系；

图4是表示实施场加倍构成有效OSD位流的方法的流程图。

具体实施方式

图1表示对于电视信号100的译码/显示系统(以后称为译码系统)的框图。该译码系统包括处理器130，随机存取存储器(RAM)140，只读存储器(ROM)142，OSD单元150，视频译码器160，和混合器170。将混合器170的输出经路径180耦合到显示装置190。

下面根据MPEG标准，ISO/IEC国际标准11172(1991)(一般称为MPEG-1格式)和13818(1995)(一般称为MPEG-2格式)来描述本发明。然而，本领域的技术人员将认识到，可将本发明应用到或用于实现其它编码/译码格式的其它译码系统。

在该最佳实施例中，译码系统100对各种数据流(位流)120执行实时的声频和视频解压缩。该位流120可包括按照MPEG-1和MPEG-2标准编码的声频和视频基本流。由编码器(未示出)产生该编码位流120，并通过通信信道发送到该译码系统。该编码位流包含一组图像的编码表示，并可包括与这些图像相关的声频信息，比如，多媒体数据流。该多媒体源可以是HDTV台，视盘，有线电视台等。依次，译码系统100对该编码位流译码，以产生一组译码图像，以便在显示器190上与相关的声频信息同步地显示。然而，对于本发明的目的，译码系统100的声频译码功能是不相干的，因此未讨论。

更具体地说，处理器130接收位流120和位流110作为输入。位流110可包括各种控制信号和未包括在位流120中的其它数据位流。例如，可将信道译码器或传输单元(未示出)配置在传输信道和译码系统100之间，以实现数据分组的语法分析和向数据流或控制流的发送。

在该最佳实施例中，处理器130执行各种控制功能，包括但却不限于，提供控制数据给视频译码器160和OSD单元150，管理对存储器的访问和控制该译码图像的显示。尽管本发明描述了单个的处理器，但本领域的技术人员会知道，该处理器130可包括各种专用的装置以管理特定的功能，例如，存储器控制器，微处理器接口单元等。

处理器130接收位流120，并经视频译码器160将这些数据分组写入存储器140。在经存储器数据总线传送到存储器之前，该位流可选择地通过先进先出[First-In-First-out(FIFO)]缓存器。另外一般还有另一个存储器(未示出)，它只由处理器130使用。

存储器140用于存储一组数据包括压缩的数据，译码图像和OSD位表。照此，一般将该存储器映像到各种缓存器，例如，用于存储压缩数据的位缓存器，用于存储OSD位表的OSD缓存器，用于存储图像帧的各种帧缓存器，和用于存储译码图像的显示缓存器。

根据MPEG标准，视频译码器160译码在存储器140中的该压缩数据，以便在该存储器中重建该编码图像。在一些情况，该译码图像是一个差信号，将其加到存储的标准图像，以便根据编码该图像所用的压缩技术产生实际的图像(例如，方便于译码运动补偿图像)。-旦重建了图像，在显示前经混合器170存储在显示缓存器中。

同样，OSD单元150使用存储器140以便存储该OSD位表或OSD规范。该OSD单元使用户(制造者)为重叠到该译码图像上的每一场定义位表。该OSD位表可包含存储在存储装置如ROM中的关于特定用户电子产品的结构和选择的信息。另一方面，该OSD位表可包含有关从有线电视，视盘等发送的闭合字幕和信道信息单元的信息。将OSD位表定义为可编程位置和大小的一组区(一般为矩形)，其中每个具有一个唯一的可用彩色的调色板。

为了用户指定的目的将该OSD位表写入存储器140的OSD缓存器。然而，本领域的技术人员将认识到，ROM142或其它等效的存储装置也可用于这个功能。

当为一个帧的特定图像启动该OSD功能时，处理器130操作在存储器140中的数据，以产生OSD位流。该OSD位流包括OSD首标和OSD数据(定义该OSD象素的数据)。

更具体地说，处理器130编程(格式化和存储)在存储器140中的OSD首标。该OSD首标包括有关顶和底OSD场位表的位置，调色板数据，对下一个首标块的指针，和包括OSD分辨率，彩色和压缩的各种显示模式的信息。一旦编程了该OSD首标，该处理器130可根据特定的实施方案操作在存储器140中的OSD数据。另外，该处理器可用对该存储器中的OSD数据的指针简单地编程该OSD首标，这里无修改地恢复了该存储的OSD数据以形成该OSD位流。下面将参考图2讨论各种OSD指针的详细描述。

然后，处理器130报告启动状态，例如，OSD起动，给OSD单元150，它通过请求处理器130访问在存储器140里存储的OSD位流来响应。当该OSD单元读出该OSD首标，每个跟随有它们相关的OSD数据时，就形成和恢复了该OSD位流。在接收该OSD位流之后，该OSD单元根据指令或在该OSD首标中的选择模式处理该OSD象素数据。然后该OSD单元等待-对显示计数器(未示出)，以获得标识在显示器上用于插入该OSD信息(消息)的正确位置。在该位置上，该OSD单元将它的输出送到混合器170。该OSD单元150的输出是代表在显示屏上的各自亮度和色变的数字字的流或序列。当需要保持流经该OSD单元的必要数据(OSD位流)时可请求新的存储器访问，以生成综合的OSD显示。当从该存储器中读出现在OSD区域的OSD象素数据的最后一个字节时，读出下一个OSD首标，重复该处理直到包括本帧的最后一个OSD区。

在本领域的技术人员会理解，上述的构成和恢复OSD位流的顺序是可改变的。例如，当处理器正格式化该OSD数据时，可从存储器中读出该OSD首标，或者在未恢复整个OSD位流的情况下，该OSD单元可将该OSD数据处理和显示为OSD消息。

因为将OSD象素数据重叠到该译码图像上，该混合器170选择地将译码图像与该OSD象素数据混合或多路复用。即，该混合器具有在每个象素位置显示OSD象素，该译码图像的象素，或两种象素的组合(混合)的能力。这种能力使得能显示闭合字幕(只有OSD象素数据)或在译码图像上显示透明的信道连合活字(OSD象素和译码图像象素二者的组合)。

视频译码器160和OSD系统150二者形成代表各组亮度和色度分量的数字字的流或序列。将这些被频分量表示数字字的序列经混合器170耦合到数-模转换器(DAC)185。将该亮度和色度表示数字字通过各自的DAC部分转换为模拟亮度和色度信号。

可将该OSD单元150用于在可显示的屏幕的任何部分上显示用户定义的位表，而与起动的视频区域的大小和位置无关。对于每个场可独立地定义这个位表，规定为一个OSD区域的集合。一个区域通常是由它的边界规定的矩形区，由位表定义它的内容。以一组OSD行显示该位表，其中每个OSD行代表在一个OSD区中的OSD象素的行。每个区域有一个与之相关的调色板，定义了一组可在该区中使用的彩色(比如4或16个彩色)。如果需要，这些彩色的一个可以是透明的，使得如上所述显示其整个的背景。

然而，处理帧的OSD功能增加了处理器130的计算开销，更重要的是对该处理的存储器带宽增加了严重的负担，因为该处理器130必须服务于来自视频译码器160和OSD单元150两者的存储器请求。因此，通过实施场加倍模式本发明减少了OSD位流的大小。通过重复顶和底场两者的每个OSD行，使必须存储和从存储器140读出的OSD数据的量减少了50％。

图2表示实施“场加倍”的采样OSD位流200的结构。该OSD位流包括一组OSD首标210，每个跟随有OSD数据220。在一个实施例中，该首标是由5个64位字构成，跟随着任何数量的64位OSD数据(位表)字。该OSD首标210包括与该OSD区坐标214相联系的信息，对于特定OSD区的调色板的各种入口216，和各种功能码(位)212。在本领域的技术人员会理解，该OSD首标可是任何长度。一个较长的首标可提供更多的信息和选择，例如，具有更多入口的调色板，但以更高的计算开销为代价，即，需要更多的读和写周期来实施OSD功能。事实上，该OSD首标的内容是特定实施例的表示，且不限于图2中所示的具体装置。

调色板216包括一细入口，其每个入口包含OSD象素的色度和亮度级的表示。将调色板信息216用于编程该OSD调色板。

功能码(位)212包括与各种模式有关的信息，包括但不限于，显示选择和OSD位流选择。由处理器130来控制该功能码212的选择。

该OSD区坐标214包括一个OSD区的左和右边缘的位置，即，行开始和停止位置，和列开始和停止位置。这些坐标定义了在显示帧上OSD区将出现的位置。

然而，通常的电视显示采用交错显示技术，一种子采样的形式，其中每隔一个图象的行开始显示(扫描)。一旦完成初始扫描，剩余线组的次级扫描从该图像的顶上开始进行。即，奇数号线(一般称为图像或帧的“预场”或“顶块”)被初始扫描，接着进例偶数号线(一般称为“底场”或“底块”)的扫描。对于交错显示，该区坐标214包括对于对应的OSD区的存储器140中的顶240和底242场象素位表的位置(指针)。最后，该OSD区坐标214包括下一个首标指针，以指向在存储器140中的下一个首标块。

在该最佳实施例中，处理器130可选择地将顶块指针240置到与底块指针242相同的值上。这个设置使OSD单元150理解位于同样存储位置的顶和底场的OSD数据的位置。这个设置使OSD单元150对于在一个OSD区中的顶和底场显示同样的OSD数据。在本质上该OSD单元重复在另一场中的象素的OSD行(场加倍)。因此，只需要处理器130产生该OSD数据的一半。即，将该OSD位流的尺寸减少了大约50％。

该OSD数据220包括位表数据，以从左向右和从顶到底的顺序。一般将该OSD数据用于定义该位表成象中的每个象素对该OSD调色板的彩色变址(index)。如果对于交错显示执行场加倍，该OSD数据220只对单个场230定数据。因为将顶和底块指针设置在同样的值，对于两个场该OSD单元150只需读出单个场的OSD数据。由处理器130来确定重复哪个场(顶或底)。通常，一个场对于另一个的选择并不会产生显著的不同。

图3表示描述存储器340的结构的框图，具有各种OSD首标，OSD顶和底场位表(块)310-330，和它们的对于具有一组OSD区352和354的显示帧350的关系。为了表示，对于每个“OSD有效”帧，该OSD单元150要求存储器存取在寄存器305所指向的存储器单元上开始。该OSD单元150读出第一OSD首标块310以确定对于OSD1区352顶312和底314OSD场位表位于何处。当该OSD单元从两个场读出该OSD数据时，该OSD单元使用在第一OSD首标310中存储的下一个首标指针，将新的首标地址送给处理器130。继续这种处理，直到处理了最后一个OSD区并作为当前的显示帧显示。

图3表示实施场加倍的一个OSD2区354。该OSD单元读出第二OSD首标块320以确定对于OSD2区354顶326和底324 OSD场位表位于何处。因为将顶和底块指针设置在同样的值，故该OSD单元150只读出OSD数据的单个场(顶场326)。对于该OSD2区354重复该单个场的OSD数据。既不使用也不从存储器中读出该底OSD场位表324。事实上，对于一定类型的OSD数据，该处理器130完全可以不构成该底OSD场位表324。

与OSD位流承载两个场OSD数据的通常显示模式相比，这种操作模式使处理器130获得了2∶1的压缩比。当OSD区特别大时这种节省更为显著。如果实施场加倍，OSD显示分辨率在垂直向减少50％，因为每个相继的一对水平OSD线显示同样的信息。

然而，OSD分辨率的减少来换取更高的OSD消息显示速率对于各种OSD实施，例如，闭合字幕来说是可接受和适当的。闭合字幕要求OSD消息的快速显示，该消息与一系列的帧(图像)表达的字相关。因为，显示作为图像观查的闭合字幕，故分辨率的减少是一个可接受的折衷。而且，因为只是简短地显示在闭合字幕中的OSD消息，故该减少的分辨率一般并不显著。因此，场加倍减少了存储器操作的数量，并未限制特定OSD实施的显示能力。

最后，尽管对于一个OSD首标210可实施场加倍，该OSD单元150支持每个可具有不同分辨率模式的多首标块。因此，该OSD单元能够在同一视频屏上显示不同类型的分辨率和格式。例如，根据被显示的OSD数据可以不同的分辨率显示不同的OSD区。

用户经处理器130控制场加倍的实施。由OSD单元150使用检测需要减少存储器访问的软件可实施这种控制。例如，视频译码器160可接收需要附加存储器访问的一系列复杂的编码帧。为了减少在该OSD单元和视频译码器之间的存储器访问冲突，该处理器通过在该OSD位流中实施场加倍可补偿该视频译码器的增加要求。

最后，本发明的另一实施例在该OSD首标中插入一单个位，以表示是否起动了该“场加倍模式”。当这个专用位被起动时，该OSD单元将重复该OSD数据，使得在另一场中重复每个OSD行

图4表示用实施场加倍构成OSD位流的方法400。该方法通常从一存储设备，例如，存储器再调用，并由处理器130执行。由处理器130产生该OSD位流，并由OSD单元150处理。方法400通过产生具有一组包括各种指针的控制信息的OSD首标，跟着有一组数据字节。来构成OSD位流。

参看图4，方法400在步骤405开始并进入步骤410。

这里，方法400确定是否为一OSD区起动了场加倍模式。如果对该询问是一个否定的回答，方法400进入步骤415，使用非场加倍格式产生该OSD数据字节。然后该方法400进入步骤440。

如果对步骤410的询问是肯定的回答，方法400进入步骤420，这里将该顶和底场指针设置在该OSD首标中的同样值。因为将该顶和底场(块)指针设置在同样值，故该OSD单元将只需读OSD数据的单个场。

在步骤430，将单个场的OSD数据安置在该OSD数据字节中。即，该OSD位流只承载每隔一OSD行的OSD数据，其中每个OSD行包括用于OSD单元150的足够OSD象素，以显示在OSD区中的单个水平行。

在步骤440，方法400确定是否有另一OSD首标。如果修改由功能位212代表的各种模式，可要求新的OSD首标。同样，对于帧上的每个新的OSD区需要一个新的首标。如果对于该询问的回答是否定的，方法400进入步骤450，这里方法400结束。如果对该询问是肯定的回答，方法400进入步骤410，其中对于每个另外的OSD首标重复步骤410-430。以这种方式，该OSD位流可包括场加倍OSD数据字节和非场加倍OSD数据字节两者。

这样，已表示和描述了用单个OSD象素场实施场加倍来构成OSD位流的新的方法和设备。在考虑了公开本发明实施例的该说明书和附图之后，对本领域的技术人员是明显的，本发明可有许多变化，修改和其它使用和应用。所有些都不脱离本发明的精神和范围，本发明的范围只由后面的权利要求中限定。

Claims (10)

1.一种用于构成屏幕显示(OSD)位流的方法，该位流具有OSD首标和OSD数据，所述的方法包括步骤：

将第一场指针和第二场指针设置在OSD首标中的相同值；和

产生定义一组具有单个场OSD数据的OSD数据字节的OSD数据。

2.相据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一场指针是顶场指针，所述的第二场指针是底场指针。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还色括步骤：

产生定义一组具有非单个场OSB数据的OSD数据字节的OSD数据。

4.一种用于构成屏幕显示(OSD)位流的方法，该位流具有OSD首标和OSD数据，所述方法包括步骤：

在OSD首标中设置一主，将所述位用于表示场加倍模式；和

产生定义一组具有单个场OSD数据的OSD数据字节的OSD数据。

5.一种用于产生OSD位流的设备，所述位流具有OSD首标和OSD数据，该设备包括：

存储媒体，用于存储OSD首标和OSD数据；

处理器，耦合到所述的存储媒体，用于将第一场指针和第二场指针设置在同样的值，并用于读出所述OSD首标和定义单个场OSD数据的所述OSD数据，以便形成OSD位流。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述存储媒体是只读存储器。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述存储媒体是随机存取存储器。

8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第一场指针是顶场指针，所述的第二场指针是底场指针。

9.一种用于产生OSD消息的设备，包括：

存储媒体，用于存储具有OSD首标和OSD数据的OSD位流；

处理器，耦合到所述存储媒体，用于在所述OSD首标中将第一场指针和第二场指针设置到同样的值，并用于格式化定义单个场OSD数据的所述OSD数据；和

OSD单元，耦合到所述处理器，用于处理所述的OSD位流，以形成OSD消息。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一场指针是预场指针，所述的第二场指针是底场指针。

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