CN1501712A - 一种实现图文混合显示的方法 - Google Patents
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Abstract
一种实现图文混合显示的方法，可实现图形、图片的混合显示，先将显示层面依次分为图形层、视频层、图像层和背景层，针对每一显示层面，在显示存储器中确定一个对应的独立存储区域；接着在图形层显示简单图形、英文字符、中文汉字以及位图，在视频层显示电视画面的图像，在图像层显示各种压缩的图像，在背景层显示单一颜色的图层；最后将各显示层面进行叠加和覆盖。本发明将各层图形混合，构成了灵活而丰富的用户界面。
Description
技术领域
本发明涉及数字电视广播系统中的图像显示技术，特别是涉及一种在机顶盒上实现图文混合显示的方法，属于数字电视广播领域。
背景技术
目前在机顶盒这类嵌入式系统中，图形显示仅支持字符、汉字和简单图形等单一格式的图形，对图片类复杂图形支持能力差，也不能针对不同种类图形分别处理。
在不同的OSD图形显示层上显示图文是比较可行的方法，但在图像层上显示图像时需要对压缩图像进行解码，这样可能需要消耗CPU资源，速度上比显示帧数据要慢些。
在图像IMAGE层上显示图像和图形也能达到图文混合显示的效果，其不足之处在于由于文字和图像在同一层，就没有阴影、层次等视觉效果了，并且如果更换文字(或图形)时，图像也需要重画，同样更换图像也要重画文字(或图形)。
发明内容
本发明的主要目的是针对现有技术之不足而提供一种实现图文混合显示的方法，它能够对不同类型的图形按照分层进行不同处理形成多种图形显示方案，并实现不同层之间的混合显示。
本发明的目的是这样实现的：
步骤一，将显示层面依次分为图形层、视频层、图像层和背景层，针对每一显示层面，在显示存储器中确定一个对应的独立存储区域；
步骤二，在图形层显示简单图形、英文字符、中文汉字以及位图；在视频层显示电视画面的图像；在图像层显示各种压缩的图像；在背景层显示单一颜色的图层；
步骤三，将各显示层面进行叠加和覆盖。
所述的图形层面，其显示像素点的通用步骤，包括：先选定显示层，设定图形在显示层中的显示位置和图形显示区域的大小，为图形数据分配存储区域，然后处理图形数据，计算显示像素点存储区域中的位置，接着分配像素点的颜色值，最后存放显示图形的像素，然后结束。
所述的步骤二图形层所显示的简单图形，包括点、直线、矩形、圆、椭圆、三角形以及这些图形衍生出来的图形。
所述的图形层显示简单图形的步骤，包括：先设置点在屏幕上的坐标值(posX，posY)，设置点的颜色值，接着根据点的坐标和像素点的比特位数计算出显存中该点占用的内存单元位置，将该内存单元得数值设置为像素点的颜色值，然后结束。
所述的图形层显示简单图形中计算内存单元位置，包括：根据像素点的比特位数n，图形层所分配的内存起始单元地址ptrStart，图形层区域的大小(nWidth，nHeight)，来确定显存中该点占用的内存单元位置，计算公式为ptrPixel＝ptrStart+poxY*nWidth+posX。
所述的图形层显示汉字的步骤，包括：先设置汉字在屏幕上的坐标值，设置汉字的颜色值，接着从汉字字库中取出汉字的字模数组，扫描该数组，并取出汉字每个点的值，然后判断该点是否是此汉字中的一个点，即判断该值是否为1，若为1则说明该点是此汉字中的一个点，则在图形层中画像素点，然后结束；若为0则说明该点不是此汉字中的一个点，则直接结束。
所述的步骤二中显示层显示的图形，通过设置图形层的一个控制函数可以改变亮度，也可以改变透明度。
所述的图形层所显示的位图的步骤，包括：先设置位图在屏幕上的左上点坐标值，再用通用算法从位图数据中取出位图的颜色表数组，在显存中找到颜色表(调色板)的内存地址，然后根据颜色表数组的大小顺序在颜色表的内存地址单元中设置相应顺序的位图颜色表中的值，从位图数据中取出位图颜色索引值数组，再根据位图的大小和显示区域，计算出位图在显存中的内存单元地址ptr，最后将位图颜色索引值数组值顺序拷贝到ptr所指向的内存单元中，然后结束。
所述的图形层显示位图中计算位图在显存中的内存单元地址ptr，包括：根据位图的左上点坐标(nLeft，nTop)、右下点坐标(nRight，nBottom)，显示区域的左上点坐标(nRegionLeft，nRegionTop)、右下点坐标(nRegionRight，nRegionBottom)，及图形层给显示区域所分配的内存起始单元地址为ptrStart，位图在显存中的内存单元地址ptr的计算方法为(nRegionRight-nRegionLeft)*(nTop-nRegionTop)+nLeft-nRegionLeft+ptrStart。
所述的步骤二中视频层显示的电视画面，包括I帧数据。
所述的步骤二中视频层显示I帧数据的步骤，包括：把帧数据直接拷贝到视频层对应的解码内存地址单元中，调用相应解码器对帧数据的解码函数对帧数据解码，然后结束。
所述的步骤二中图像层显示压缩图像的步骤，包括：先设置图像在屏幕上的左上点坐标值，再对不同格式的压缩图像应用不同的解码标准进行解码，得到图像的YUV分量数组，接着根据图像左上点坐标值在图像层的显存中计算出图像数据开始存放的内存地址单元ptr，最后根据图像层对图像YUV数据存放的要求、图像大小和ptr值把图像的YUV各分量数组值拷贝到指定的内存单元中后，然后结束。
所述的步骤二中的背景层，可以通过16bit的YUV值来设置背景层的颜色。
所述的步骤三中将各显示层面进行叠加和覆盖，包括：上层平面的图形可以覆盖下层图形；除背景层外，每个显示平面都可以根据要求而显示或隐藏。
所述的步骤三中将各显示层面进行叠加和覆盖的步骤，包括：先设置背景层的颜色，再在图像层上显示压缩图像，接着在图像层上显示位图、中英文字符、图形，最后设置图形层的透明度，然后结束。
针对数字电视机顶盒用户界面中对不同图形对象显示的需求，本发明采用图形层、图像层和视频层分别显示不同图形，并将各层图形混合，构成灵活而丰富的用户界面。本发明提供直接图形、位图、汉字点阵、JPEG图形、GIF图形和I帧图形等不同图形对象的显示方法。
附图说明
图1为本发明实现图文混合显示的层次结构示意图；
图2为在各图形层面显示像素点的通用流程图；
图3为在图形层中显示简单图形的流程图；
图4为在图形层中显示汉字的流程图；
图5为在图形层中显示位图的流程图；
图6为在图像层中显示压缩图像的流程图；
图7为在视频层上显示I帧图像的流程图；
图8为实现不同层之间的混合显示的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本发明做进一步的详细说明。
图1给出了本发明实现图文混合显示的层次结构，为实现多层OSD图形显示，本发明将显示层分为以下四层：图形层、视频层、图像层和背景层。所谓多层的意思就是把不同用途的图形分开显示，某些特征的图形在图形层中显示，而另一些特征的图形则在图像层中显示。
图形层：显示如直线、圆等等各种简单图形、英文字符、中文汉字以及位图，对每个像素点用RGB表示，位数为8bit，所以最多只有256种颜色。图形层可以通过设置一个控制函数的值和其他显示层混合，也可以透明，这样就能实现不同图层的叠加，从而实现多层混合显示。
视频层：显示电视画面的图层，并可以缩放。
图像层：显示各种压缩的图像，对各像素点以YUV值来表示。
背景层：单一颜色的图层，通过16bit的YUV值来设置其颜色。
每个显示层面在显示存储器中对应一个独立的存储区域，控制程序可分别操作这些区域，产生不同层的显示结果。事实上，对显示层面的划分是为了显示处理实现模块化，分层的结果使显示控制和操作相互独立。
各显示层面的图形最终产生混合的显示效果，对每个显示层的叠加和覆盖约定如下：属于上层平面的图形可以覆盖下层图形；除背景层外，每个显示平面都可以根据要求而具有显示/隐藏功能。
不同显示层面的所显示的对象分别为：
图形层显示的图形对象分为简单图形、位图(Bitmap)、英文字符、汉字点阵。简单图形包括，点、直线、矩形、圆、椭圆、三角形以及这些图形衍生出来的图形；位图(Bitmap)中图像的各个像素点由RGB值表示，位图数据由一个颜色表(pallete)和颜色表的索引值数组组成；汉字点阵中的汉字是按画点的方式构成，就是通常所说的16*16、24*24、32*32点阵字，所有汉字点阵的信息存在字库中，要显示时先根据汉字的区位码和机内码在字库中取出汉字的字模，然后再根据字模画点。
视频层显示的图形对象为I帧图形，I帧是仅使用自身信息进行编码的图。
图像层显示的图形对象为JPEG、GIF等压缩图形：压缩图像都采用目前国际通用压缩标准，比位图数据量小，通常存储图像像素的YUV信息。
背景层为显示单一颜色的图层。
图2为在各图形层面显示像素点的通用流程图，通用步骤包括，先选定显示层，设定图形在显示层中的显示位置和图形显示区域的大小，为图形数据分配存储区域，然后处理图形数据，计算显示像素点存储区域中的位置，接着分配像素点的颜色值，最后存放显示图形的像素，然后结束。
在图形层上显示简单图形的流程如图3所示，在图形层中显示图形，主要的操作是画每个像素。图形层一般每个像素为8位，这样就最多可以显示256种颜色。对于每个像素来说，都有一个RGB值，取值范围是(R(0-255)，G(0-255)，B(0-255))。要在图形层上显示图形，还需要有一个调色板(pallete)，当然这个调色板是256色，并且在同一时刻，机顶盒只能有一个256色的调色板，并且一般都是256色的标准WINDOWS调色板，图形层根据调色板定义的象素颜色显示。如图3所示，开始先设置点在屏幕上的坐标值(posX，posY)，设置点的颜色值，接着根据点的坐标和像素点的比特位数计算出显存中该点占用的内存单元位置，将该内存单元的数值设置为像素点的颜色值，然后结束。
在图形层中显示汉字点阵的流程如图4所示，汉字也属于图形，但是比较特殊，现在机顶盒中的汉字的显示主要是根据汉字字库进行显示，汉字有分为点阵字库和矢量字库。图4为以点阵字库为例，在图形层中显示汉字字符的流程图，开始先设置汉字在屏幕上的坐标值，设置汉字的颜色值，接着用通用算法从汉字字库中取出汉字的字模数组，扫描该数组，并用通用算法取出汉字每个点的值，然后判断该点是否是此汉字中的一个点，即判断该值是否为1，若为1则说明该点是此汉字中的一个点，则在图形层中画像素点，然后结束；若为0则说明该点不是此汉字中的一个点，则直接结束。
在图形层中显示位图图像的流程如图5所示，由于位图文件一般是由图像的像素点阵的RGB值在该位图的调色板中的索引值组成，所以这使得在图形层中显示位图成为可能。如图5所示，开始先设置位图在屏幕上的左上点坐标值，再用通用算法从位图数据中取出位图的颜色表数组，在显存中找到颜色表(调色板)的内存地址，然后根据颜色表数组的大小顺序在颜色表的内存地址单元中设置相应顺序的位图颜色表中的值，用通用算法从位图数据中取出位图颜色索引值数组，再根据位图的大小和显示区域，计算出位图在显存中的内存单元地址ptr，最后将位图颜色索引值数组值顺序拷贝到ptr所指向的内存单元中，然后结束。
需要注意的是：在显示位图时，如果位图所用的调色板和系统中正在使用的调色板不一致的话，那么需要把系统的调色板更换为位图的调色板，这样才能正确显示位图。
虽然在图形层中可以显示位图，但是由于位图数据量大，并且颜色值较少，这样既占用存储空间，同时又对要显示的位图有一定显示的限制，在实际应用上是不多的。而在图像层上显示图像刚好可以弥补上面所说的缺点。图像层用来显示各种压缩图像，比如JPG、GIF等格式的图像，压缩图像比位图占用的存储空间要小很多，并且和颜色值没有关系，所以一般都选择在图像层显示图像。与图形层根据调色板定义的象素颜色显示不同的是，图像层按照象素的YUV值显示。图6为在图像层显示JPEG、GIF等压缩图形的流程图，开始先设置图像在屏幕上的左上点坐标值，再对不同格式的压缩图像应用不同的解码标准进行解码，得到图像的YUV分量数组，接着根据图像左上点坐标值在图像层的显存中计算出图像数据开始存放的内存地址单元ptr，最后根据图像层对图像YUV数据存放的要求、图像大小和ptr值把图像的YUV各分量数组值拷贝到指定的内存单元中后，然后结束。
机顶盒中的解码器都能对MPEG-2的视频进行解码，其工作过程如图7，即对视频流中的视频序列中称为帧(Frame)的图像数据进行解码，完成后把图像数据传送到视频输出端。一帧由三个整数矩形阵组成：一个亮度矩阵(Y)和两个色度矩阵(Cb和Cr)。帧可以分为内部编码(I frame)；预测编码(Pframe)和双向预测编码(B frame)三种。
由于任何一款机顶盒都有视频解码器，并且都支持MPEG-2的视频解码，所以在视频层上显示帧图像的通用性最强。这种方法的特点在于：由于解码的过程完全是由硬件完成的，所以时间非常快，不需要软解码和内存。同时帧是在视频层上进行显示，这样在其它图形OSD的显示层上还可以显示图形和图像，同样也可以达到显示层的叠加、阴影、透明等视觉效果。但这样前端需要对图像、图形、文字信息进行编码，再通过数据的发送、传输和机顶盒的接收，这样对其它条件的依赖性较大，可以应用在数据广播等业务中。任何一种帧都能被解码器解码，并将图像信息显示在屏幕上，这样也产生出一种图文混合显示的方法：把图像和图形、文字(中、英文、特殊符号)等所有显示信息经过编码处理，将这些数据编码为一个帧(三种中的任何一种)，然后再将帧数据送入解码器，那么在监视器上就能显示混合后的图文信息。
这里，在视频层上显示静止图像，仅适用于I帧，特点是硬件处理速度快，可应用硬件解码器展开图形，提供显示。
图7为在视频层上显示I帧图像的流程图，包括：把帧数据直接拷贝到视频层对应的解码内存地址单元中，调用相应解码器对帧数据的解码函数对帧数据解码，然后结束。
由以上论述可以实现不同层之间的混合显示，各显示层混合显示的流程如图8所示，开始先设置背景层的颜色，再在图像层上显示压缩图像，接着在图像层上显示位图、中英文字符、图形，最后设置形层的透明度，然后程序结束。其中，对于图形层来说，可以通过设置一个控制函数来改变显示层的亮度和透明度。这样图形层可以叠加在视频层、图像层和背景层上，从视觉上看就能达到混合的效果。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (15)
1.一种实现图文混合显示的方法，可实现图形、图片的混合显示，其特征在于，
步骤一，将显示层面依次分为图形层、视频层、图像层和背景层，针对每一显示层面，在显示存储器中确定一个对应的独立存储区域；
步骤二，在图形层显示简单图形、英文字符、中文汉字以及位图；在视频层显示电视画面的图像；在图像层显示各种压缩的图像；在背景层显示单一颜色的图层；
步骤三，将各显示层面进行叠加和覆盖。
2.根据权利要求1所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的图形层面，其显示像素点的通用步骤，包括：先选定显示层，设定图形在显示层中的显示位置和图形显示区域的大小，为图形数据分配存储区域，然后处理图形数据，计算显示像素点存储区域中的位置，接着分配像素点的颜色值，最后存放显示图形的像素，然后结束。
3.根据权利要求1或2所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的步骤二图形层所显示的简单图形，包括点、直线、矩形、圆、椭圆、三角形以及这些图形衍生出来的图形。
4.根据权利要求1或2或3所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的图形层显示简单图形的步骤，包括：先设置点在屏幕上的坐标值(posX，posY)，设置点的颜色值，接着根据点的坐标和像素点的比特位数计算出显存中该点占用的内存单元位置，将该内存单元的数值设置为像素点的颜色值，然后结束。
5.根据权利要求4所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的图形层显示简单图形中计算像素点占用的内存单元位置，其计算公式为ptrPixel＝ptrStart+poxY*nWidth+posX；式中，n为像素点的比特位数，ptrStart为图形层所分配的内存起始单元地址，(nWidth，nHeight)为图形层区域的大小。
6.根据权利要求1或2所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的图形层显示汉字的步骤，包括：先设置汉字在屏幕上的坐标值，设置汉字的颜色值，接着从汉字字库中取出汉字的字模数组，扫描该数组，并取出汉字每个点的值，然后判断该点是否是此汉字中的一个点，即判断该值是否为1，若为1则说明该点是此汉字中的一个点，则在图形层中画像素点，然后结束；若为0则说明该点不是此汉字中的一个点，则直接结束。
7.根据权利要求1或2所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的步骤二中显示层显示的图形，通过设置图形层的一个控制函数可以改变亮度，也可以改变透明度。
8.根据权利要求1或2所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的图形层所显示的位图的步骤，包括：先设置位图在屏幕上的左上点坐标值，再用通用算法从位图数据中取出位图的颜色表数组，在显存中找到颜色表(调色板)的内存地址，然后根据颜色表数组的大小顺序在颜色表的内存地址单元中设置相应顺序的位图颜色表中的值，从位图数据中取出位图颜色索引值数组，再根据位图的大小和显示区域，计算出位图在显存中的内存单元地址ptr，最后将位图颜色索引值数组值顺序拷贝到ptr所指向的内存单元中，然后结束。
9.根据权利要求8所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的图形层显示位图中计算位图在显存中的内存单元地址ptr，其计算公式为：位图在显存中的内存单元地址ptr＝(nRegionRight-nRegionLeft)*(nTop-nRegionTop)+nLeft-nRegionLeft+ptrStart；式中，(nLeft，nTop)为位图的左上点坐标、(nRight，nBottom)为位图的右下点坐标，(nRegionLeft，nRegionTop)为显示区域的左上点坐标、(nRegionRight，nRegionBottom)为显示区域的右下点坐标，及ptrStart为图形层给显示区域所分配的内存起始单元地址。
10.根据权利要求1所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的步骤二中视频层显示的电视画面，包括I帧数据。
11.根据权利要求10所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的步骤二中视频层显示I帧数据的步骤，包括：把帧数据直接拷贝到视频层对应的解码内存地址单元中，调用相应解码器对帧数据的解码函数对帧数据解码，然后结束。
12.根据权利要求1所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的步骤二中图像层显示压缩图像的步骤，包括：先设置图像在屏幕上的左上点坐标值，再对不同格式的压缩图像应用不同的解码标准进行解码，得到图像的YUV分量数组，接着根据图像左上点坐标值在图像层的显存中计算出图像数据开始存放的内存地址单元ptr，最后根据图像层对图像YUV数据存放的要求、图像大小和ptr值把图像的YUV各分量数组值拷贝到指定的内存单元中后，然后结束。
13.根据权利要求1所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的步骤二中的背景层，可以通过16bit的YUV值来设置来设置背景层的颜色。
14.根据权利要求1所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的步骤三中将各显示层面进行叠加和覆盖，包括：上层平面的图形可以覆盖下层图形；除背景层外，每个显示层面都可以根据要求而显示或隐藏。
15.根据权利要求1或14所述的实现图文混合显示的方法，其特征在于，所述的步骤三中将各显示层面进行叠加和覆盖的步骤，包括：先设置背景层的颜色，再在图像层上显示压缩图像，接着在图像层上显示位图、中英文字符、图形，最后设置图形层的透明度。
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