CN1677477A - 利用材质映图法的使用者界面显示装置 - Google Patents

Abstract

一种低成本使用者界面显示装置，借由材质映图法应用于荧屏显示(OSD)，本发明仅使用一些材质存储器，即能产生非常别致花俏的使用者界面显示，借由材质映图法，即使是低成本的显示系统，也可以具有色彩丰富、别致花俏的使用者界面显示。根据本发明，利用材质映图法的使用者界面显示装置包括一影像组件、若干材质图样、一显示码缓冲器、一材质混合器、以及一外型索引产生器，借以对混合区域内既定影像组件与材质图样进行材质映图处理。对某些既有的OSD装置而言，材质映图法得以低成本方式将原本的OSD显示输出变得更加别致花俏。再者，改变材质图样对于系统制造商而言，是相当容易实现的，故令使用者界面看起来更好、更不同。

Description

利用材质映图法的使用者界面显示装置

技术领域

本发明有关一种使用者界面显示装置，特别是有关一种低成本使用者界面显示装置，可以应用在电视、视讯播放机(video player)、投影机、监视器、电话的显示面板、消费性家用器具、电子字典、计算机、电子字幕机、时钟、电子布告板、或传呼机等的荧屏显示功能(on-screen display，下文简称为″OSD″)。OSD是表示将信息呈现在荧屏上的显示方式，供使用者选择或改变系统应用功能，通常是重叠显示在既有的显示视窗上。

背景技术

通常，具有低成本使用者界面的显示装置是没有设置功能强大的中央处理器(CPU)和作业系统(OS)，而仅将信息显示供使用者选择或改变一些内建(built-in)功能，已广泛应用在电视、视讯播放机(video player)、投影机、监视器、电话的显示面板、消费性家用器具、电子字典、计算机、电子字幕机、时钟、电子布告板、或传呼机等。

在这些系统中，使用者界面显示并非主要功能，仅仅是提供一个界面给使用者，以便调整系统的某些功能。而这些系统内的CPU是为主要功能而设计，并无法针对OSD这项非主要功能额外提供别致花俏(fancy)的显示功能，故现有使用者界面显示相当简单，以求使用者界面显示装置的成本低于主要显示功能元件。

目前诸如液晶显示器等彩色显示器已广泛取代其他显示器，成为显示器的主流，但是使用者界面显示功能仍然相当简略。与微软视窗作业系统所提供的图像使用者界面(graphic user interface，或简称GUI)的强大显示功能相比较，现有的OSD功能就显得过于简略，例如：个人电脑用监视器所提供的OSD功能，就受限于既定的几种颜色，这是因为现有OSD功能是由监视器端提供，而非个人电脑主机端提供。

用于使用者界面显示的现有OSD功能大致以两种方式提供，将如下述。

图1是显示使用字符基方法(character base method)的使用者界面显示示意图。此法是将使用者界面显示范围区分为若干字符(character)，每一字符102是经过预先定义，一显示码缓冲器(display code-buffer)100是供排列字符，用以显示和储存字符组103的字符索引(character index)。假若使用者界面显示视窗尺寸为128×60点(dots)，每一字符12为16×12点，则显示视窗可以区分为8×5个字符，而显示码缓冲器100的尺寸即为8×5×CW(CW代表码索引字宽)。Dmn 101代表矩阵位置(m，n)处所储存的代码，用以定址在字符组103的内容，若字符码可以八位元表示，则字符组103可以提供256种字符。另外，每一字符102的色彩深度(color depth)通常可以1、2、3、或4四个位元表示，1个位元可表现两个颜色，2个位元即可表现四个颜色，依此类推。

本例中，用以储存一个字符所需的存储器容量是16×12×D，存储器的成本端视字符形式(character font)、字符尺寸(character size)和色彩深度D等的数量而定。对于某些显示图样需要相同的字符形式(诸如字符A)，则经由设定码缓冲器索引即可使用相同字符，借以减少对存储器的使用程度，此即字符基使用者界面的主要特点。

图2是显示使用位元映图(bitmap)法的示意图。位元映图法是显示任何所需图样的简便方法，是将既定所有图样储存于存储器组(memory bank)201内，借由选择所需图样供显示于目前使用者界面显示视窗202处。图样200是储存于存储器组201内诸多影像中的一个，会被显示于使用者界面显示视窗202内。既然所有使用的图样都必须预先准备储存，故存储器使用程度相当高。由于无法利用字符基法的优点，所以一个图样所需的存储器尺寸与使用者界面显示视窗范围相同，故存储器储存需求通常是显示视窗尺寸的P倍，P代表使用者界面功能的图样数，而显示视窗的尺寸是H×V×D，H代表水平尺寸，V代表垂直尺寸，D每点的色彩深度。

上述两种现有方法均囿于存储器成本，使得别致花俏的使用者界面难以实现。本发明是利用一些材质存储器便使得使用者界面更为别致花俏，本发明方法提供设计者在设计使用者界面时最为简便的方式，使得所设计的使用者界面更为终端使用者所接受。材质映图法仅利用一些材质存储器，即便可以实现以字符基使用者界面的显示。而每一字符组所需的存储器容量为16×12×D×(字符形式数目)，其中字符尺寸设定为16×12×D。

发明内容

本发明的一目的是提供一种使用者界面显示装置，可利用材质映图法实现荧屏显示(on-screen display)功能。

本发明的另一目的是提供一种使用者界面显示装置，可以提供彩色显示影像与使用者所定义的影像。

本发明的再一目的是提供一种低成本使用者界面显示装置。

为达成上述的目的，根据本发明一方面的一种使用者界面显示装置，包括：一显示码缓冲单元，用以产生一码索引与一材质索引；一影像组件单元，根据该码索引产生一影像图样；一材质图样单元，根据该材质索引产生一材质图样；以及一混合单元，用以将来自该影像组件单元的该影像图样和该材质图样单元的该材质图样混合，产生一使用者界面显示视窗。

根据本发明另一方面的一种使用者界面显示装置，应用于接收一输入信号的一显示装置内；该使用者界面显示装置用以产生一使用者界面显示视窗，叠加于该输入信号上，该使用者界面显示装置包括：一显示码缓冲单元，用以产生一码索引与一材质索引；一影像组件单元，根据该码索引产生一影像图样；一材质图样单元，根据该材质索引产生一材质图样；以及一混合单元，用以将来自该影像组件单元的该影像图样和该材质图样单元的该材质图样混合，产生一使用者界面显示视窗。

阿尔发

附图说明

图1是显示现有字符基法的范例图示；

图2是显示现有位元映图法的范例图示；。

图3是显示根据本发明的使用者界面显示装置的功能方块图；

图4是显示根据本发明以阿尔发索引法定义混合区域的一例的示意图；

图5是显示根据本发明以子视窗法定义混合区域的一例的示意图；

图6是显示根据本发明以色彩键法定义混合区域的一例的示意图；

图7是显示根据本发明以材质映图法定义混合显示影像的一例的示意图；

图8是显示根据本发明的材质映图法使用一个材质图样的使用者界面显示的一例的示意图；

图9是显示根据本发明的材质映图法使用多个材质图样的使用者界面显示的一例的示意图；

图10(a)与图10(b)是显示根据本发明的使用者界面显示装置一信号流方块图；

图11是内建使用者界面显示装置的功能方块图；以及

图12是显示利用本发明产生别致花俏使用者界面显示于显示装置的方法示意图。

具体实施方式请参照图3，所示为根据本发明利用材质映图法产生使用者界面的功能示意图。如图3所示，其包括一影像组件301、一材质图像302、一显示码缓冲器303、一材质混合器304、以及一外型索引产生器305等等。

影像组件301用以处理既定影像图样，具有N×M×D的尺寸(N和M分别代表水平与垂直尺寸，D代表色彩深度)，其可以大如位元映图法(bitmap)般与使用者界面显示视窗同，也可以小至一个点像素。影像组件301是提供使用者界面显示视窗的基本显示要素，其可以是字符、图像(icon)、物件(object)、或子视窗(sub-window)，其内容经过系统制造者事先定义。影像组件301自显示码缓冲器303接收码索引，并使用该码索引产生影像内容，然后将影像像素传送至材质混合器304。另外，也可以额外提供阿尔发索引(alpha index)和色彩索引(color index)等外型信息予外型产生器305。

材质图样302提供一既定影像填满混合区域，其自显示码缓冲器303接收材质索引，以产生材质内容，然后，将材质像素传送至材质混合器304供做混合，既定材质影像的尺寸与色彩深度并无限制，可以是储存在存储器内的影像、或者是由图样产生器(pattern generator)所产生的某些规则图样(诸如：灰棒、彩色棒、对比图案(cross talk，如黑白相间的图案)、渐层色彩等等)。

显示码缓冲器303用以排列欲贴附于使用者界面显示视窗的影像，其产生码索引(code index)予影像组件301、材质码(texture code)予材质图样302、额外信息予外型产生器305。显示码缓冲器303的尺寸是由影像组件301内的影像数、使用者界面显示视窗一次所能显示的影像图样数等因素而定，例如：若影像组件301内有256种不同的影像图样，则需八个位元做区别(CW＝8)，若使用者界面显示视窗一次可以自影像组件301接收128个影像图样，则需128个位置储存影像组件内容，则显示码缓冲器303会具有128x(8位元)；另外，还有额外属性(如阿尔发索引、色彩索引、组件调整尺寸、闪烁信息…等等)可端视组件、线、视窗而增加，所以显示码缓冲器303内可能需要额外的位元。

材质混合器304用以将来自影像组件301和材质图样302的影像予以混合，混合区域是由外型索引产生器305所定义，其方法将详述如下后。材质混合器304的功能可以下列表示。

输出(于混合器后)＝f(i，j，k)

其中，i代表组件像素；j代表外型索引产生器；k代表材质像素。

混合方法可以是重叠、阿尔发混成(alpha blending)、或者逻辑运算。

重叠法仅是将混合区内的组件影像以材质影像取代的一种方式。

阿尔发混成法是利用一参数α，所以

输出＝组件影像x(α)+材质图样影像x(1-α)

其中，参数α是介于0与1之间的实数。

逻辑运算法是采用数字逻辑运算为的，如AND、OR、XOR、XNOR等等。

输出＝(组件影像)与(材质图样影像)的逻辑运算。

外型索引产生器305用以产生混合区域信息予材质混合器304，混合区域信息定义组件301的外型，其可以经由组件阿尔发索引、色彩键法、子视窗定义法、以及材质图样像素索引所定义。

图4是显示根据本发明使用组件阿尔发索引方法的一例的示意图。阿尔发索引代表与材质图样混成所定义的索引，其余则为提供色彩信息的色彩索引。组件400的内容区分为色彩索引、阿尔发索引0、以及阿尔发索引1等，阿尔发索引0代表与材质图样0混成的区域，阿尔发索引1代表与材质图样1混成的区域，而色彩索引代表填满原始组件的区域。α代表阿尔发索引区域内的组件与材质图样间的混合权重，甚至是与组件混合的材质图样，都是由材质混合器401选择，而阿尔发索引可以根据成本，按组件、线、或区域予以定义。此外，阿尔发索引可以在组件400内经过多次定义，例如：假若0xF与0x8代表阿尔发索引，则有两种材质图样可以混合于码区域0xF与0x8内。

图5是显示本发明色彩键(color key)法的一例。囿于R、G、B三色通道以是八位元表示，通常色彩深度无法获致真实色彩(true color)，故显示装置可利用色彩搜寻列表(color lookup table)或调色板(palette)501。在组件500内的不同区域可以映图至不同的调色板或色彩键。若组件内索引映图至色彩键，即便会与材质图样混合，例如：组件500的内容可区分为色彩索引0、色彩索引1、色彩索引2等，经过色彩搜寻列表501处理后，色彩索引0可得色彩键0、色彩索引1可得色彩键1、色彩索引2可得色彩2，色彩键0区域可与材质图样0混合、色彩键1区域可与材质图样1混合、色彩2代表填满调色板色彩2的区域。α代表介于色彩键区域与材质图样间组件的混合权重，也可表示由材质混合器502所选择的材质图样种类，甚或阿尔发索引，色彩键区域内的组件与材质图样间的混合权重，甚至是与组件混合的材质图样，都是由材质混合器502选择。可以根据成本，按组件、线、或区域予以定义色彩键。

既然阿尔发索引与调色板501前的色彩键相同，故色彩键实际上是类似阿尔发索引。但其间仍有一些差异，若阿尔发索引具有四位元色彩深度，则用于组件的色彩索引与阿尔发索引的总数仅有16个；若是采用色彩键法，则调色板可以较大(如256个)，而组件的索引可以映图至全部的调色板。因此，阿尔发索引法出现的限制并不会发生在色彩键法，所以色彩键法可以延伸阿尔发索引的使用弹性。

图6是显示本发明子视窗法的一例。使用者界面显示视窗600经区分为「不混合区域」与「由子视窗定义的混合区域」等部分。我们可以在使用者界面显示视窗内定义子视窗，任何位于该区域内的像素均需与材质图样混合。然而，子视窗比较容易定义矩形，较难定义不规则形状。

图7是显示本发明材质图样索引定义法的一例。材质图样区分为「不混合区域」702和「混合区域」701，组件703与材质图样700间的混合权重α经定义予材质混合器，借此定义不规则形状贴附成为显示结果704。

图8是显示利用材质图样803获致材质映图使用者界面显示结果的一例。材质图样803在整个使用者界面显示视窗800内可以重复被使用，而使用者界面显示视窗800内的其他影像为影像组件，会由组件组成的物件。

图9是显示利用材质图样903、904、905、906、907获致材质映图使用者界面显示结果的一例，而使用者界面显示视窗900内的其他影像为影像组件，是由组件组成的物件。利用不同的材质图样，图9所示的使用者界面显示900与图8的使用者界面显示800不同，据此可知，仅需改变一些材质图样，便可以相当容易地改变使用者界面显示外观，故对于喜爱自行改变使用者界面显示外观的终端使用者而言，此项特色也相当重要。系统制造商可以在系统中提供下载(download)的扩充功能，令终端使用者得以下载影像于材质图样，以取代系统制造商所提供的。

图10(a)是显示根据本发明借由材质映图法实现使用者界面显示系统的流程图。显示码缓冲器1000储存组件索引、排列组件位置与供显示的使用者界面内容，组件1001集合即是组件的存储器组(memory bank)，用以储存组件内容，此内容可以是字形、图像或影像等。色彩搜寻列表1002是供目标显示的色彩转换区块，再许多的应用上通称为调色板(也可以图10(b)所示的方式实现)，色彩搜寻列表1002接收输入索引，然后转换为既定色彩的索引。材质图样1003的集合是既定图样，如影像、规则图样(由图样产生器所产生的图样，如灰棒、渐层色彩、彩色棒等)。混合器1004是用以混合组件内容与材质内容，混合信息为来自组件集合1000的阿尔发索引、来自色彩搜寻列表1002的色彩索引、来自子视窗定义的子视窗信息、抑或来自材质图样的索引等其他的输入为混合权重、混合功能、或其他由使用者界面设计者所定义的一些属性。使用者界面显示像素1005即为最终结果，显示于使用者界面显示视窗内。

图11是显示现有显示系统的功能图，使用者界面显示装置1100是显示装置1102的一子系统。图11中，主要功能区块1104接收输入信号1103，输入信号1103来自录放影机(VCR)、电视、个人电脑、或电脑信号，输入信号1103进入主要功能区块1104后，经过诸如缩放尺寸(scaling)、滤波(filtering)等数字信号处理。借由重叠混合器1101，经过主要功能区块1104处理后的信号会与使用者界面信号混合，并输出混合结果显示。此显示装置1102可以是具有荧屏显示(OSD)子系统的电视、视频播放器、投影机、或监视器。

图12是显示利用本发明产生别致花俏使用者界面显示于显示装置的方法示意图。有些显示装置已整合有OSD，故可以重新设计，轻易地运用本发明材质映图法。对于使用外部独立OSD 1201(或字幕功能)的某些显示装置，由于接脚的限制，这种OSD仅具有有限色彩或单色(每一R、G、B仅具有一或二个位元)，外部独立OSD 1201采用字符基法产生OSD数据，但是，在显示装置内，可以使用材质映图区块1207，配合来自外部OSD 1201的阿尔发索引、来自色彩搜寻列表1202的色彩或色彩键、子视窗法、或材质图样索引等，对于来自外部OSD 1201定义混合区域。例如：可以使用RGB＝111作为混合的阿尔发索引，材质混合器1203从外部独立OSD 1201获致阿尔发索引、从色彩搜寻列表1202获致色彩或色彩键、从材质图样1206获致材质像素，加上子视窗信息、混合权重、混合功能、以及一些由使用者界面设计者所定义的属性，经过材质映图后使用者界面显示像素1204。而后，使用者界面结果经过重叠混合器1205与主显示像素混合后显示出来。

本发明是一种低成本的解决方案，可实现于电视、视讯播放器、投影机、监视器、电话的显示面板、消费性家用器具、电子字典、计算机、电子字幕机等的使用者界面应用上，抑或供显示讯息于电子字幕机、时钟、电子布告板、或传呼机上，提供色彩丰富、别致花俏的使用者界面。

根据本发明，采用材质映图法的使用者界面显示系统对于系统制造商而言，是以低成本、简便方式便可以设计出别致花俏、色彩丰富、以及易于使用的使用者界面，并借由变更材质图样或使用者自行下载所喜爱的照片或影像，即便可以变更使用者界面显示内容。另外，本发明可在既有的OSD环境下，借由材质映图法，即便是单色OSD也可以更改为别致花俏、色彩丰富、而且易于使用的使用者界面。

需注意的是，上述仅为实施例，而本发明并非限制于实施例。譬如凡是不脱离本发明基本架构的等效的改变或替换皆应为本专利所主张的权利范围，因此，本发明的保护范围应以本申请的权利要求范围限定的为准。

Claims (12)

1.一种使用者界面显示装置，包括：

一显示码缓冲单元，用以产生一码索引与一材质索引；

一影像组件单元，根据该码索引产生一影像图样；

一材质图样单元，根据该材质索引产生一材质图样；以及

一混合单元，用以将来自该影像组件单元的该影像图样和该材质图样单元的该材质图样混合，产生一使用者界面显示视窗。

2.如权利要求1所述的使用者界面显示装置，其特征在于还包括一外型索引产生器，用以提供混合索引信息定义一外型。

3.如权利要求1所述的使用者界面显示装置，其特征在于，该既定影像图样可以是点像素的任何组合。

4.如权利要求1所述的使用者界面显示装置，其特征在于，该材质图样可以由终端使用者所定义。

5.如权利要求1所述的使用者界面显示装置，其特征在于，该混合单元借由重叠将来自该影像组件单元和该材质图样单元的该图样予以混合。

6.如权利要求1所述的使用者界面显示装置，其特征在于，该混合单元系使用阿尔发混合法，而输出＝(来自该影像组件单元的图样)×α+(来自该材质图样单元的图样)×(1-α)，而参数α是介于0和1之间的实数。

7.如权利要求1所述的使用者界面显示装置，其特征在于，该混合单元是使用逻辑运算法，将来自该影像组件单元和材质图样单元的该图样予以混合。

8.如权利要求2所述的使用者界面显示装置，其特征在于，该外型索引产生器还包括子视窗定义功能。

9.如权利要求2所述的使用者界面显示装置，其特征在于，该外型索引产生器还使用阿尔发索引对应该影像图样。

10.如权利要求2所述的使用者界面显示装置，其特征在于，该外型索引产生器还使用色彩键法对应该影像图样。

11.一种使用者界面显示装置，应用于接收一输入信号的一显示装置内；该使用者界面显示装置用以产生一使用者界面显示视窗，叠加于该输入信号上，该使用者界面显示装置包括：

一显示码缓冲单元，用以产生一码索引与一材质索引；

一影像组件单元，根据该码索引产生一影像图样；

一材质图样单元，根据该材质索引产生一材质图样；以及

一混合单元，用以将来自该影像组件单元的该影像图样和该材质图样单元的该材质图样混合，产生一使用者界面显示视窗。

12.如权利要求11所述的使用者界面显示装置，其特征在于还包括一外型索引产生器，用以提供混合索引信息定义一外型。

Images