CN1237781C - 利用多个报头使用单个屏幕显示像素映像的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种在具有不同光栅尺寸的多种视频光栅下使用单个像素映像的TV系统。该TV系统使用至少两个报头(198、200)来选择要根据不同光栅尺寸显示的单个像素映像(190)的不同部分。两个报头的每一个都指向单个像素映像(190)。在TV系统中，固定中心区的尺寸，而按照显示模式可以调整侧面板部分的尺寸。响应不同的显示模式，TV系统有选择地调用两个报头之一，在像素映像(190)中选择要显示的不同部分。这样，可以在具有不同光栅尺寸的多个视频光栅下使用单个像素映像(190)。

Description

利用多个报头使用单个屏幕显示 像素映像的方法和系统
本发明一般涉及视频数据处理，尤其涉及在数种视频图像上显示一种像素映像的视频数据处理。
将个人计算机和电视功能(PC/TV系统)组合在一起的家庭娱乐系统正在逐步成为通用用户交互式多信源多目标通信设备。为了响应用户的请求，对于各种各样的应用，要求这样的多媒体系统在多个地点之间以不同的数据格式通信。例如，PC/TV系统可以从包括高清晰度电视(HDTV)广播、多点微波分配系统(MMDS)广播和数字视频广播(DVB)在内的卫星或地面信源接收数据。PC/TV系统还可以通过电话(例如，因特网)和同轴线(例如，有线TV)，以及从诸如数字视频盘(DVD)、CDROM(光盘只读存储器)、VHS和数字VHS(VHC录像机格式)(DVHSTM)型播放机、和PC之类的远程和本地信源两者接收和发送数据。
这样的通用PC/TV娱乐系统需要各种不同的屏幕显示(OSD)供来自不同的信源或针对不同应用的视频节目内容使用。在这样的系统中，为了传递信息或在TV显示器上显示菜单的目的，OSD功能用于在TV显示器上显示重叠在视频图像上的位映像图像。把OSD再现到存储器中的“像素映像”上，该像素映像被映射到TV显示器。在视频图像上的任何位置上这个OSD像素映像都需要与TV显示器上的有效视频区具有相同的尺寸。
在一些系统中，视频光栅根据观看的通道在2H与2.14H扫描速率模式之间切换。因此，在两种模式的每一种中，有效视频区的尺寸是不同的。这就要求不同尺寸的OSD像素映像必须适用于每一种光栅模式。例如，在2H模式中，OSD尺寸要求是480线×2096像素/线，而在2.14H模式中，OSD尺寸要求是540线×1920像素/线。这是因为OSD像素时钟是视频光栅时钟的函数。
解决该问题的一种方法是为具有不同光栅尺寸的多种图像保持多种像素映像，并根据所需的显示模式切换到特定的像素映像。但是，这种方法的一个缺点是，因为该方法牵涉到再现所有OSD位映像许多次(每个像素映像一次)，所以浪费了存储空间。这种方法的另一个缺点是因为像素映像的再现时间将加倍，所以降低了系统速度。
因此，需要一种在具有不同尺寸的多种视频光栅下使用单个像素映像的方法和系统。本发明提供了满足这个需要的方法和系统。
本发明的目的是提供在具有不同尺寸的多种视频光栅下，使用单个像素映像的方法和系统。一般来说，本发明使用至少两个报头(header)(例如，第一报头和第二报头)来选择要根据不同光栅尺寸显示的单个像素映像的不同部分。两个报头的每一个都指向一条像素线。响应不同的显示模式，本发明有选择地调用第一或第二报头，来选择像素映像中要显示的各个部分。这样，可以在具有不同尺寸的多个视频光栅下使用单个像素映像。
在附图中，
图1显示了根据本发明处理OSD报头和内容数据的示范性家庭娱乐系统；
图2进一步示出了图1所示的示范性家庭娱乐系统的MPEG解码器和视频存储器；
图3示出了传统MPEG解码器和视频存储器配置；
图4是说明传统OSD检索过程的流程图；
图5示出了传统OSD数据格式；
图6示出了本发明的MPEG解码器和视频存储器配置；
图7示出了本发明的改进OSD配置；和
图8是说明本发明的像素映像检索过程的流程图。
通过举例方式对本发明进行如下描述，本发明的特征和优点将更加清楚。
现在参照图1，图1显示了根据本发明原理进行操作的示范性数字视频接收系统的方块图。视频接收系统包括天线10和输入处理器15，用于接收和数字化用携带音频、视频和相关数据的信号调制的广播载波；解调器20，用于接收和解调来自输入处理器15的数字输出信号；和解码器30，输出经过格式解码、映射成字节长度数据段、解交织和里德-索洛蒙(Reed-Solomon)纠错的信号。来自解码器单元30的纠正输出数据的形式是包含代表多路复用的音频、视频和数据分量的节目的MPEG兼容传输数据流。
视频接收系统还包括调制解调器80，调制解调器80可以通过电话线与服务器83或连接服务设施87相连接，使得以各种格式(例如，MPEG、HTML、和/或JAVA)的数据可以由视频接收系统在电话线上接收。
处理器25处理从解码器30和/或调制解调器80输出的数据，使得可以按照用户通过远程控制单元125输入的请求，将处理过的数据显示在显示单元75上或存储在存储介质105上。更具体地说，处理器25包括控制器115，控制器115解释通过远程单元接口120从远程控制单元125接收的请求，并适当地配置处理器25的部件以实现用户请求(例如，通道、网站、和/或OSD显示器)。在一种示范性模式中，控制器115配置处理器25的部件以提供MPEG解码数据和OSD，显示在显示单元75上。在另一种示范性模式中，控制器15配置处理器25的部件以提供MPEG兼容数据流，通过存储设备90和存储接口95存储在存储介质105上。在还再一种示范性模式中，控制器115配置处理器25的部件用于其它通信模式，譬如，用于通过服务器83或连接服务设施87进行双向(例如，因特网)通信。
处理器25包括解码PID选择单元45，解码PID选择单元45识别和路由传输流中从解码器30到传输解码器55的所选分组。来自解码器30的传输流由传输解码器55多路分解成音频、视频、和数据分量，并由处理器25的其它部件作进一步处理，下面将对此作更详细描述。
提供给处理器25的传输流包括含有节目通道数据、辅助系统定时信息、和诸如节目内容等级和节目指南信息之类的节目特定信息的数据分组。传输解码器55将辅助信息分组引导到控制器115，控制器115分析，核对辅助信息，并将其汇编分量级排列的表。利用汇编的节目特定信息识别和汇编包括用户选择的节目通道的单独数据分组。系统定时信息包含时间基准指示符和相关的纠正数据(例如，夏令时指示符和对时间漂移、闰年等进行调整的补偿信息)。这个定时信息足以使解码器将时间基准指示符转换成建立节目广播电台将来发送节目的时间和日期的时钟(例如，美国东部时间)。该时钟可用于启动预定节目处理功能，譬如，节目播放、节目记录和节目重放。并且，节目特定信息包含条件访问、网络信息、和能够使图1所示的系统调谐到所需通道和汇编数据分组以形成完整节目的识别和连接数据。节目特定信息还包含辅助节目内容等级信息(例如，基于年令的适宜性等级)、节目指南信息(例如，电子节目指南-EPG)、和与广播节目有关的描述性文本，以及支持此辅助信息的识别和汇编的数据。
传输解码器55向MPEG解码器65提供MPEG兼容视频、音频和分画面流。视频和音频流包含代表所选通道节目内容的压缩视频和音频数据。分画面数据包含诸如等级信息、节目描述信息等与通道节目内容相关的信息。
MPEG解码器65与随机存取存储器(RAM)67合作解码和解压缩来自单元55的MPEG兼容分组音频和视频数据，并向显示处理器70提供解压缩节目代表性像素数据。解码器65述汇编、核对和翻译来自单元55的分画面数据，产生格式化的节目指南数据输出到内部OSD模块(参见图2、3、和7)。OSD模块与RAM合作处理分画面数据和其它信息，生成代表字幕、控制和信息菜单显示的像素映像的数据，字幕、控制和信息菜单显示包括根据本发明呈现在显示设备75上的可选菜单选项和其它项目，显示的控制和信息菜单使用户能够选择要观看的节目和编排未来节目处理功能，包括调谐到接收所选节目进行观看，将节目记录在存储介质105上，和从存储介质105上重放节目。
在控制器115的指导下，以重叠像素映像数据的形式生成包括由OSD模块产生的文本和图形的控制和信息显示。在控制器115的指导下，将来自OSD模块的重叠像素映像数据组合在一起，并与来自MPEG解码器65的解压缩像素代表性数据保持同步。代表所选通道上的视频节目的组合像素映像数据与相关的分画面数据一起由显示处理器70解码，并输出到设备75进行显示。
本发明的原理可以应用于地面、有线、卫星、因特网或计算机网络广播系统中，其中编码类型或调制格式均可以改变。这样的系统可以包括，例如，非MPEG兼容系统，它牵涉到编码数据流的其它类型和传递节目特定信息的其它方法。并且，尽管在这里公开的系统被称作处理广播节目，但这只是示范性的。术语“节目”用于代表任何形式的分组数据，例如，音频数据、电话消息、计算机程序、因特网数据或其它通信等。
图1的结构不是唯一的。根据本发明的原理可以推导出其它结构来实现相同的目的。并且，在微处理器的编程指令内可以全部或部分实现图1的处理器25的各个部件的功能。另外，本发明的原理应用于任何形式的MPEG或非MPEG兼容电子节目指南。
现在参照图2，图2更详细地示出了MPEG解码器65和视频RAM 67。解码器65包括FIFO缓冲存储器130，它一经请求就一小段一小段地从传输解码器55接收视频数据分组，并通过存储器控制器132到为解码和解压缩保留的RAM 67的部件134将它们耦合成相对较大的段。在存储器控制器132的控制下对视频RAM 67寻址。RAM 67的部件134包括在解码和解压缩操作期间存储接收的视频数据分组的速率缓冲部分和存储视频信息的帧的帧存储部分。视频显示单元140解码和解压缩存储的视频数据分组，形成视频图像分量序列。为此目的，视频显示单元140按要求通过存储器控制器132从部件134的解码和解压缩部分请求数据。让视频图像分量序列与显示处理器70生成的场、线和像素速率信号保持同步。控制器115生成的控制数据由控制器接口单元142接收，并通过内部控制总线耦合到MPEG解码器65的各种部件。
MPEG解码器65的OSD部分包括OSD显示单元144，它通过存储器控制器132与RAM 67的OSD报头存储块136和OSD像素映像或位映像存储块138通信，下面将会对此作更详细描述。随着视频接收器的初始化，控制器115生成单个像素映像和相关的像素映像报头，并通过控制接口142和存储器控制器132将它们存储在存储器138的OSD像素映像和OSD报头块中。
在OSD显示单元144的控制下，输出多路复用器146将视频显示单元140的输出(视频图像分量)和OSD显示单元144的输出(图形图像分量)组合在一起，并将视频和图形组合传送到显示处理器70，显示在显示单元75上。
现在参照图3，图3显示了传统OSD管理和控制配置。存储器控制器132除了别的之外，尤其包括便于存储器67的OSD报头块136和OSD像素映像块138中OSD数据的存储和检索的OSD报头指针(OHP)寄存器148和存储器存取文件(MAF)寄存器150。存储器控制器132响应来自OSD显示单元144的请求，管理存储器67中OSD数据的存储和检索。一旦视频接收器初始化，将多个OSD数据结构存储在存储器67中。每个OSD数据结构包括存储在存储器67的报头块136中的OSD报头(例如，“OSD 1”“OSD 2”和“OSD 3”报头)，和存储在存储器67的像素映像块138中的OSD像素映像(例如，“OSD 1”“OSD 2”和“OSD 3”像素映像)。按照传统OSD缓冲技术，对于存储在像素映像块138中的每个OSD像素映像，存在存储在报头块136中的单个OSD报头。每个OSD报头包含相关像素映像在像素映像块138中的存储单元，以及一组定义相关像素映像将如何由显示处理器70处理并显示在显示单元75上的显示特性。例如，“OSD 1”报头包含“OSD 1”像素映像的存储单元，以及一组定义“OSD 1”像素映像将如何被处理和显示的显示特性。显示特性包括，但不仅限于，OSD侧面板的存在与否、像素压缩的应用、每个像素的位数、YUV或YIQ色度、透明度、OSD尺寸、OSD格式(例如，隔行扫描或逐行扫描)、OSD色彩方案、OSD混全比、OSD分辨率、宽高比、水平像素复制、垂直像素复制、OSD屏幕位置。一些示范性的OSD报头和OSD像素映像数据结构图示在图5中。正如上面所讨论的，每个OSD报头167与不同的OSD像素映像168相关联。
现在参照图4，图4与图3一起显示了传统OSD检索过程151。最初，在步骤152，OSD显示单元144从控制器115接收OSD显示请求，将OSD(例如，如图5所示的图形图像)显示在显示单元75上。在步骤154，响应控制器的请求，OSD显示单元144将存储器存取请求发送到OHP寄存器148。在步骤156，OHP寄存器148通过将与所需OSD像素映像相对应的OSD报头写入MAF寄存器150中，进行请求服务。在步骤158，OSD显示单元144读取OSD报头以确定OSD像素映像在像素映像块138中的位置。一旦确定了像素映像位置，OSD显示单元144就在存储器控制器132中设置OSD地址，并请求存储器控制器132将在所设定地址上的图像读到MAF寄存器150中。然后，在步骤160，OSD显示单元144确定在所检索OSD报头中的显示特性是否与OSD显示请求的显示特性相一致。例如，所检索报头的显示特性可能指示相关像素映像要在显示器75的上部被显示成蓝色图像，而所请求的显示特性却是关于要在显示器75的下部被显示成绿色图像的相关像素映像的。如果OSD报头的显示特性与所请求的显示特性相一致，则在步骤162，OSD显示单元144将OSD像素映像和相关的显示特性(如在OSD报头中提供的)传送到显示处理器70。如果OSD报头的显示特性与所请求的显示特性不一致，则在步骤164，OSD显示单元144在将OSD像素映像(重画的)和相关的报头(重写的)在步骤166传送到显示处理器70之前，重写所检索OSD报头中的显示特性和/或重画OSD像素映像以包含所请求的显示特性。OSD报头的重写和/或OSD像素映像的重画导致来自控制器115的OSD请求和具有所需显示特性的OSD的显示之间的延迟。换言之，修正OSD报头和相关的OSD像素映像所需要的多个存储指令导致OSD显示的延迟。应该注意到，如果OSD显示请求发生在视频接收器正处在时间临界处理(例如，视频节目的显示)之中时，则OSD显示的延迟可能导致正在向用户显示的视频的混乱或畸变(例如，视频异常的混入)。
参照图6，图6示出了本发明的改进OSD像素映像布局，在改进的OSD像素映像布局中单个OSD像素映像可以在多种视频光栅尺寸上显示。如图6所示，像素映像布局包括像素映像190、第一报头198、第二报头200、和OHP(OSD报头指针)202。像素映像190通常包括显示菜单、指南等的中心区192、和总称为侧面板的左右侧部(194和196)。要选来显示在侧面板上的像素可以被规定成灰色或透明的像素，这取决于显示的基础视频图像是以4×3格式的还是以16×9格式的。没有选来显示在侧面板上的像素可以被规定成黑色或透明的像素。一些其它颜色也可以用于侧面板的未选中部分中的像素，只要这些颜色不与水平消隐相冲突即可。这样，将像素映像190设计成可以操纵像素映像的侧面板以补偿两种显示模式之间的尺寸差异，而使OSD图像的中部保持不变。
更具体地说，单个像素映像190用于2H和2.14H两种模式。根据观看通道的显示模式选择OSD像素映像的不同部分进行显示。对于2H和2.14H两种模式，两个独立的报头198和200用于规定OSD像素映像的显示特性。当处在2.14H模式中时，选择报头198指向含有540条像素线、540条像素线的每一条包含1920个像素的区域。当处在2H模式中时，选择报头200指向中心480条像素线的每一条都包含2096个像素的像素映像的480条中心像素线。在2H和2.14H两种模式中，中心区的尺寸是相同的，但在2H模式中侧面板的所选部分的尺寸不同于在2.14H模式中侧面板的所选部分的尺寸。
在2.14H模式中，由于只有每线1920个像素要显示，因此，唯一必须做的是将颜色值赋予2096个像素的中心1920个像素。迫使侧面板的未选中部分中的其余像素是黑色的或透明的，以便显示屏上的可视区是540条线×每线1920个像素的区域。由于2.14H模式中存在每线1920个有效像素，因此在中心1920像素区外面的黑色/透明像素溢出成为水平消隐。由于这些像素被设置成黑色的或透明的，因此，它们不会干扰水平消隐。应该注意到，一些其它颜色也可以用于侧面板的未选中部分，只要这些颜色不与水平消隐相冲突即可。
现在参照图7，图7示出了本发明的改进OSD管理和控制配置。按照本发明的配置，随着视频接收器的初始化将OSD数据结构存储在存储器67中。更具体地说，本发明的OSD数据结构包括存储在存储器67的像素映像块138中的单个OSD像素映像。作为示范性的实施方式，像素映像包含540条像素线，每条像素线则包含2096个像素。OSD数据结构还包括存储在存储器67的报头块136中的第一和第二报头。
现在参照图8，图8与图7一起显示了本发明的示范性像素映像检索过程170。
在步骤172，OSD显示单元144从控制器115接收OSD显示请求。显示请求包含有关观看通道的显示模式的信息。
在步骤174，根据接收的OSD显示请求，OSD显示单元144确定(或检测)显示请求中的显示模式。
在步骤176，响应显示请求，OSD显示单元144根据所检测的显示模式，将报头指针发送到OHP寄存器148。具体地说，如果所检测的显示模式是2H，则发送的报头指针将指向第一报头198。如果所检测的显示模式是2.14H，则发送的报头指针将指向第二报头200。
在步骤178，OHP寄存器148通过检索报头和将所检索的报头写入MAF寄存器150中，进行请求服务。
在步骤180，OSD显示单元144分析检索的报头以确定存储在像素映像块138中的像素线的位置。
在步骤182，一旦确定了像素映像的位置，OSD显示单元144将所检索的报头和像素线传送到显示处理器70。在如图6所示的该步骤上，所检索报头从像素映像中选择中心的480条像素线或540条像素数，这取决于观看通道的显示模式。应该注意到，在该步骤侧面板被划分成两个部分，一个是选中部分，而另一个是未选中部分。
在步骤184，显示处理器70显示检索的像素映像。具体地说，将像素映像的中心区中的像素显示成彩色像素，将侧面板的选中部分中的像素显示成灰色或透明像素，和将侧面板的未选中部分中的像素显示成黑色或透明像素。
总而言之，本发明可以在多种视频光栅尺寸上显示单个像素映像。除了节省存储器空间之外，本发明还提高了TV系统的显示速度。因此，在某种意义上，“以一概全”是对本发明的像素映像的贴切描述。应该注意到，尽管是在N(N＝2)显示模式下利用一个像素映像对本发明加以描述的，但N可以大于2(N＞2)。例如，对于任意的N，将有N个报头。本发明可以检测现在正在显示N种显示模式中的哪一种，N个报头之一由此可以选择像素映像的适当部分。因此，只要单个像素映像大到足以包容N种显示模式中的最大光栅尺寸，本发明就可以使N种显示模式的任何一种与单个像素映像相适应。
虽然通过结合优选实施例已经对本发明作了描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以对这些实施例进行各种各样的改变而不偏离所附权利要求书所限定的、本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种在至少两种光栅尺寸下显示一个像素映像(190)的方法，所述至少两种光栅尺寸包括在第一显示模式下的第一光栅尺寸和在第二显示模式下的第二光栅尺寸，所述像素映像(190)具有中心区和侧面板区(194、196)，其特征在于，包括下列步骤：
存储像素映像(190)；
存储相应于第一显示模式的第一报头(198)和相应于第二显示模式的第二报头(200)；
检测显示模式是第一显示模式还是第二显示模式；和
通过利用第一和第二报头(198、200)根据所检测的显示模式调整像素映像(190)的侧面板区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
当所检测的显示模式是第一显示模式时，利用第一报头(198)调整侧面板部分以适合第一光栅尺寸；和
当所检测的显示模式是第二显示模式时，利用第二报头(200)调整侧面板部分以适合第二光栅尺寸。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
根据所检测的显示模式，利用第一和第二报头(198，200)调整侧面板部分的宽度；和
根据所检测的显示模式，利用第一和第二报头(198，200)调整侧面板部分的高度。
4.根据权利要求2所述的方法，其中像素映像(190)包括多条像素线，其特征在于，还包括下列步骤：
根据所检测的显示模式，利用第一和第二报头(198，200)选择像素线数；和
根据所检测的显示模式，利用第一和第二报头(198，200)选择所选每条像素线的长度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，像素映像(190)具有中心区和侧面板区(194、196)，中心区被划分为选中部分和未选中部分，和其中以不同于侧面板区(194、196)的颜色显示中心区中的像素。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
将中心区中的像素显示成彩色像素；
将侧面板区(194)的选中部分中的像素显示成灰色或透明像素；和
将侧面板区(194)的未选中部分中的像素显示成黑色或透明像素。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在侧面板区(194、196)的未选中部分中的颜色不干扰水平消隐。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一显示模式是2H模式和第二显示模式是2.14H模式。
9.一种在至少两种光栅尺寸下显示一个像素映像(190)的设备，所述至少两种光栅尺寸包括在第一显示模式下的第一光栅尺寸和在第二显示模式下的第二光栅尺寸，所述像素映像(190)具有中心区和侧面板区(194、196)，其特征在于，包括：
存储像素映像(190)的装置；
存储相应于第一显示模式的第一报头(198)和相应于第二显示模式的第二报头(200)的装置；
检测显示模式是第一显示模式还是第二显示模式的装置；和
通过利用第一和第二报头(198、200)根据所检测的显示模式调整像素映像(190)的侧面板区的装置。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括：
当所检测的显示模式是第一显示模式时，利用第一报头(198)调整侧面板部分以适合第一光栅尺寸的装置；和
当所检测的显示模式是第二显示模式时，利用第二报头(200)调整侧面板部分以适合第二光栅尺寸的装置。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，还包括：
根据所检测的显示模式，利用第一和第二报头(198，200)选择侧面板部分的宽度的装置；和
根据所检测的显示模式，利用第一和第二报头(198，200)选择侧面板部分的高度的装置。
12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，其中像素映像(190)包括多条像素线，还包括：
根据所检测的显示模式，利用第一和第二报头(198，200)选择像素线数的装置；和
根据所检测的显示模式，利用第一和第二报头(198，200)选择所选每条像素线的长度的装置。
13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，像素映像(190)具有中心区和侧面板区(194、196)，中心区被划分为选中部分和未选中部分，和其中以不同于侧面板区(194、196)的未选中部分中的颜色显示中心区中的像素。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，还包括：
将中心区中的像素显示成彩色像素的装置；和
将侧面板区(194、196)的未选中部分中的像素显示成黑色或透明像素的装置。
15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，在侧面板区(194、196)的未选中部分中的颜色不干扰水平消隐。
16.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，第一显示模式是2H模式和第二显示模式是2.14H模式。
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