DE69716376T2

DE69716376T2 - Fensterverarbeitung in einem Bildschirmanzeigensystem

Info

Publication number: DE69716376T2
Application number: DE69716376T
Authority: DE
Inventors: Gerard Benbassat; Brian Chae; Gerard Chauvel
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1997-11-03
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2017-11-04
Also published as: EP0840276A3; DE69716376D1; JPH10187126A; EP0840276A2; KR19980042031A; EP0840276B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein On-Screen-Anzeigesystem mit veränderlicher Auflösung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Derzeitige OSD-Systeme können mehrere Zentraleinheiten (CPUs) verwenden, um schnelle digitale Bitströme wie etwa jene im Zusammenhang mit einer Set-Top-Box für das Digitalfernsehen erfolgreich zu behandeln und zu handhaben. Jede solche CPU erfordert wenigstens ihren eigenen Arbeitsspeicherraum. Diese Systeme sind teuer und können teure schnelle Speicher erfordern.
EP 0 615 223 offenbart eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Bildelementdaten, die einen Bildelementspeicher und eine Fenstersteuereinheit umfaßt, und die Informationen liefert, die ein aktives Fenster angeben, in dem sich das momentane Bildelement befindet.
Der OSD-Coprozessor der vorliegenden Erfindung schafft OSD-Systeme, die diese und weitere Nachteile der bestehenden OSD-Systeme überwinden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen von Bildelementdaten in einer On-Screen-Anzeige gemäß den beigefügten Ansprüchen geschaffen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf das Beispiel anhand der beigefügten Zeichnung weiter beschrieben, in der:
- Fig. 1 ein Architekturdiagramm auf einer hohen Ebene eines Audio/Video-Decodiersystems zeigt, das einen OSD-Coprozessor zur Anzeige eines OSD-Bildes verwendet;
- Fig. 2 Anzeigebetriebsarten eines OSD-Coprozessors und ihre zugeordneten Speicheranforderungen zeigt;
- Fig. 3 zwei repräsentative von einem OSD-Coprozessor erzeugte OSD- Bilder zeigt;
- Fig. 4 zeigt, wie eine CPU in einem Abschnitt ihres Speichers Fenster aufbaut und wie die Fenster verwendet werden, um ein Vollbild in einem Bildspeicher zu aufzubauen, das von einem OSD-Coprozessor auf einer Bildschirmanzeige angezeigt wird;
- Fig. 5 einen Architektur-Blockschaltplan auf einer hohen Ebene eines OSD-Coprozessors und ausgewählter Verdrahtungen zeigt;
- Fig. 6 zwei Fenster mit verschiedenen Farbschemata zeigt, die erläutern, wie ein OSD-Coprozessor zwei sich überschneidende Fenster anzeigt;
- Fig. 7 zeigt, wie ein Abschnitt der Fenster aus Fig. 6 in einem Bildspeicher gespeichert wird;
- Fig. 8 ausgewählte Abschnitte der Blöcke aus Fig. 5 ausführlicher zeigt;
- Fig. 9 einen Abschnitt einer Fenstersteuereinheit der vorliegenden Erfindung zeigt;
- Fig. 10 Abschnitte einer Speicherzelle und einer Speicherlogik, die in einer Fenstersteuereinheit des OSD-Coprozessors verwendet werden, zeigt;
- Fig. 11-13 die Erzeugung, Zusammenstellung und Anzeige von Abschnitten der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Fenster zeigen;
- Fig. 12a repräsentative Fensterübergangs-Zeitgebungen wie jene für die Fig. 6 und 7 zeigt; und
- Fig. 14b repräsentativ die Bildelementauswahl und Multiplexerzeitgebungen für Fig. 13 zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Fig. 1 zeigt den globalen Ablauf zum Decodieren und Anzeigen eines OSD- Bildes. Der PSI-Puffer enthält das codierte Bild, beispielsweise: in einem OSD- Bild anzuzeigende Teletextdaten. Die ARM-CPU decodiert (1) die Teletextdaten und baut (2) unter Verwendung eines Bitblt-Hardware-Beschleunigers das OSD- Bild auf. Die OSD-Steuereinheit liest (3) den OSD-Puffer und erzeugt das OSD- Video, das mit einem MPEG-Video (4) gemischt wird.
Auf dem Bildschirm können verschiedene Betriebsarten gleichzeitig angezeigt werden: Ein Bitmap-Fenster mit 2 Farben, ein Standbild-Videofenster, ein 256- Farben-Graphikfenster, ein verkleinertes Bewegtvideobild und ein Logo in Echtfarben. Der OSD-Coprozessor minimiert den für die Anzeige von Dienstinformationen erforderlichen Speicher. Die OSD verwendet eine neue Hardware-Fenstertechnik zum Mischen verschiedener Betriebsarten zur Anzeige wie etwa: Bitmap mit veränderlicher Auflösung, Graphik, Video-Standbild und verkleinertes Bewegt-Video.
Fig. 2 zeigt die verschiedenen von dem OSD-Coprozessor unterstützten Anzeigebetriebsarten.
Insbesondere unterstützt der OSD-Coprozessor:
1) Der Vollbildpuffer enthält in einer Bitmap den Code der Farbe jedes anzuzeigenden Bildelements. Die Anzahl der Bits pro Bildelement definiert die Anzahl der Farben, die auf dem Bildschirm angezeigt werden können. Zwei Farben erfordern 1 Bit pro Bildelement, während 256 Farben 8 Bits pro Bildelement erfordern. Diese Betriebsart wird zur Anzeige von Graphik und Text verwendet. Der Code der Farbe adressiert die Farbnachschlagtabelle (CLUT), die die drei Farbkomponenten mit jeweils 8 Bits enthält.
2) Graphikebene, 4:4:4-Betriebsart, verwendet für jede Farbkomponente R, G, B oder Y, Cr, Cb 8_Bits pro Bildelement. Jedes Bildelement erfordert 24 Bits (16 Millionen Farben pro Bildelement).
3) Bei der 4:2:2-Betriebsart ist die Auflösung des Farbtons horizontal durch zwei geteilt. Jedes Bildelement besitzt eine Leuchtdichtekomponente Y und alternativ eine Farbwertkomponente Cr oder Cb. Diese Betriebsart wird für Video- Standbild oder -Bewegtbild verwendet. Jedes Bildelement erfordert 16 Bits.
Bei der 4:2:0-Betriebsart ist die Auflösung des Farbtons horizontal und vertikal durch zwei geteilt. Jedes Bildelement besitzt eine Leuchtdichtekomponente Y und eine Farbwertkomponente Cr und Cb für 4 Bildelemente. Diese Betriebsart wird von dem MPEG-Videodecodierer verwendet, um die Größe des Speichers zu vernngern, der zum Speichern eines Bewegtvideobilds erforderlich ist. Jedes Bildelement erfordert 12_Bits. Der Farbton-Interpolator erzeugt das 4:2: 2-Ausgabeformat.

Momentane Techniken für die OSD-Anzeige:

Tabelle 1 zeigt die Anzahl der Bytes, die zum Speichern eines Vollbildschirmbildes mit 720 Bildelementen · 576 Zeilen in verschiedenen Anzeigebetriebsarten für ein OSD-System, das keine Mischung verschiedener Betriebsarten zur Anzeige in Echtzeit auf dem Bildschirm ermöglicht, erforderlich sind. Wenn ein Teil des Bildschirms 256 Farben erfordert, muß der volle Bildschirm 256 Farben besitzen, selbst wenn ein Teil des Bildschirms lediglich 2 Farben erfordert.

Tabelle 1: Anzahl der Bytes für die Vollbildschirmanzeige

Anzeigebetriebsart Anzahl der Bytes, Vollbildschirm
Bitmap, 1-Bit pro Bildelement 51840
Bitmap, 2 Bit pro Bildelement 103680
Bitmap, 4 Bit pro Bildelement 207360
Bitmap, 8 Bit pro Bildelement 414720
4:4:4-Graphikebene 1244160
4:2:2-Videobetriebsart 829440
4:2:0-Videobetriebsart 622080
Allerdings kann der vorliegende OSD-Coprozessor auf dem gleichen Bildschirm mehrere obenbeschriebene Betriebsarten gleichzeitig anzeigen. Jeder Teil des Bildschirms mit einer anderen Anzeigebildart verwendet ein Fenster, dessen Größe, Position und Prioritätsebene vollständig programmierbar sind. Die Fenster können sich ohne Beschränkungen überschneiden. Die Eigenschaften jedes Fensters sind durch eine Menge von Attributen definiert, die in einem SRAM gespeichert sind. Diese Attribute werden verwendet, um die Speicheradresse während der Anzeige in Echtzeit zu berechnen und das Hardware-Anzeigesystem zu steuern. Fenster in der Hintergrundfarbe für MPEG-Bewegtbild und Übergangsfenster

Beispiel der OSD-Bildspeicheranforderungen für die Bilder aus Fig. 3

Fig. 3 zeigt typische OSD-Bilder. Der linke Bildschirm enthält 5 OSD-Fenster mit verschiedenen Eigenschaften, die auf einer Vollbildschirm-Hintergrundfarbe angezeigt werden:
ein Bitmap-Fenster mit 360 Bildelementen mal 288 Zeilen mit zwei Farben, das 1 Bit pro Bildelement erfordert,
ein Bitmap-Fenster mit 360 Bildelementen mal 144 Zeilen mit 16 Farben, das 4 Bits pro Bildelement erfordert,
ein Graphikfenster mit 90 Bildelementen mal 72 Zeilen mit 16 Millionen Farben, das 24 Bits pro Bildelement erfordert,
ein Standbild-Videofenster mit 180 Bildelementen mal 144 Zeilen im Format 4:2:2, das 24 Bits pro Bildelement erfordert,
ein MPEG-Bewegtvideofenster mit 180 Bildelementen mal 144 Zeilen im Format 4:2:0. Die Fenstergröße und -position wird vom OSD-System erzeugt. Der MPEG-Videodecodierer erzeugt den Inhalt des Fensters durch Verkleinerung des Vollbildschirmbilds.
Dieses OSD-Bild erfordert 110 kBytes Speicher. Ohne den OSD-Coprozessor würde der Speicher bis zu 1,24 MBytes betragen.
Der rechte Bildschirm zeigt ein weiteres Bild, das 2 über dem Vollbildschirm- Bewegtvideo angezeigte OSD-Fenster umfaßt:
ein Bitmap-Fenster mit 540 Bildelementen mal 504 Zeilen mit zwei Farben, das 1 Bit pro Bildelement erfordert. Die Hintergrundfarbe geht in das Bewegtvideo über; und
ein Bitmap-Fenster mit 360 Bildelementen mal 144 Zeilen mit 16 Farben, das 4 Bits pro Bildelement erfordert.
Die Speichergröße beträgt 93 kBytes mit OSD-Coprozessor im Vergleich zu 207 kBytes ohne OSD-Coprozessor.

Anzeigeablauf:

In der Vollbildbetriebsart (Fig. 4) verwenden die CPU und das Vollbild verschiedene Speicherbereiche. Die CPU baut die Fenster getrennt in dem CPU- Speicher auf, wobei jedes Fenster seine eigenen Anzeigeattribute, d. h. Anzeigebetriebsart, Auflösung, besitzt. Das neue Anzeigebild wird von der CPU dadurch erzeugt, daß sie nacheinander jedes Segment der Fenster 1 und 2 in der Weise kopiert, daß die OSD-Anzeigesteuereinheit den Bildspeicher nacheinander liest und zeilenweise von der linken oberen Ecke bis zur rechten unteren Ecke anzeigt. Der Anzeigebereich, der keine OSD-Daten enthält, wie die Hintergrundfarbe oder das Bewegtvideo, ist nicht in dem Bildspeicher beschrieben. Für jeden Übergang des Fensters, jede Zeile, ändert die Steuereinrichtung synchron das Attribut, um das Fenster mit der entsprechenden Betriebsart anzuzeigen. Die Anzahl der Bits zur Anzeige eines Bildelements der Fenster 1 und 2 kann verschieden sein.
In Fig. 5 ist der Blockschaltplan des OSD-Coprozessors gezeigt.
Zeilenzähler: Der Bildelement- und Zeilenzähler empfängt den Bildelementtakt und erzeugen das X, Y, das die Bildelementposition auf dem Bildschirm darstellt, sowie die Synchronisationssignale Hsyn und Vsync zur Steuerung der Bildschirmanzeige.
Fenstersteuereinheit: steuert die Positionen X und Y jedes auf dem Bildschirm anzuzeigenden Fensters. Die Steuereinheit vergleicht die Positionen X, Y und gibt für die Anzeigesteuereinrichtung jeden Fensterübergang und jede Fensternummer an.
Adressenrechner: wird in der Vollbildbetriebsart nicht verwendet.
Anzeigesteuereinheit: Die Anzeigesteuereinheit liest für jeden neuen Fensterübergang das neue Attribut von dem Attributspeicher. Sie erzeugt eine Adresse für den Anzeigespeicher und lädt den Fifo mit einem neuen Datenblock. Sie erzeugt für den Decodierer das Attribut für das momentane Fenster.
Decodierer: Der Decodierer entnimmt für jedes Bildelement die Anzahl der Bits, die dem anzuzeigenden momentanen Bildelement entsprechen, aus dem Fifo. Er wandelt ein Datenbit in ein Bildelement um.

Fensterattribute:

Anzeigebetriebsarten: leeres Fenster für verkleinertes Video. Bitmap, YCrCb-4:4:4-Graphikkomponente, YCrCb-4:2:2-CCIR-601-Komponente und Hintergrundfarbe.
Unterstützt Übergang der Bitmap, von YCrCb-4:4:4 oder von YCrCb-4:2:2 mit Bewegtvideo und mit leerem Fenster
Unterstützt Fensterbetriebsart und Farbbetriebsartübergang
Stellt programmierbare Farbnachschlagtabelle mit 256 Einträgen bereit
Gibt Bewegtvideo oder Mischung mit OSD in einem programmierbaren Format mit 422 oder 444 Digitalkomponenten aus
Stellt Bewegtvideo oder Mischung mit der OSD für den On-Chip-NTSC/PAL- Codierer bereit
Jedes Hardware-Fenster besitzt die folgenden Attribute:
Fensterposition: irgendeine horizontale Position eines geradzahligen Bildelements auf dem Bildschirm; außerdem müssen Fenster mit verkleinertem Video von einer geradzahligen Videozeile aus beginnen
Fenstergröße: von 2 bis 720 Bildelemente breit (lediglich geradzahlige Werte) und 1 bis 576 Zeilen

Fensterbasisadresse

Datenformat: Bitmap, YCrCb-4:4:4, YCrCb-4:2:2 und leer
Bitmap-Auflösung: 1, 2, 4 und 8 Bits pro Bildelement
volle oder halbe Auflösung für Bitmap und YCrCb-4:4:4-Fenster
Bitmap-Farbpaletten-Basisadresse
Übergangsfreigabemerker
4 oder 16 Übergangsniveaus
Transparenzfreigabemerker für YCrCb-4:4:4 und YCrCb-4:2:2
Ausgangskanalsteuerung

Beispiel für die OSD-Anzeige mit 2 Fenstern:

Fig. 6 zeigt ein Beispiel der Anzeige von zwei sich überschneidenden Fenstern. Das Fenster 2 im Hintergrund ist eine Bitmap mit 16 Farben pro Bildelement. Jedes Bildelement erfordert 4 Bits in dem Bildspeicher, um den Code der Farbe zu definieren. Das Fenster 1 oben ist eine Bitmap mit 2 Farben pro Bildelement. Jedes Bildelement erfordert 1 Bit in dem Bildspeicher, um den Code der Farbe zu definieren. Die Position und Abmessung des Fensters 1 ist durch die Attribute X_10, X_11, Y_10, Y_11 gegeben. Horizontal beträgt die Anzahl der Bildelemente: X_11-X_10. Vertikal beträgt die Anzahl der Zeilen: Y_11-Y_10. Das gleiche gilt für das Fenster 2 mit X_20, X_21, Y_20 und Y_21.
Die Anzeigesteuereinheit greift von dem ersten Wort, das das Bildelement X_20, Y_20 enthält, bis zu dem letzten Wort, das das Bildelement X_11, Y_11 enthält, aufeinanderfolgend auf den Anzeigespeicher zu (Fig. 7). Einzelheiten der Zeile 20 sind in Fig. 7 gezeigt. Die Zeile beginnt mit den Bildelementen des Fensters 2, das Fenster 1 beginnt in X-10, Pa ist das letzte Bildelement des Fensters 2 mit 4 Bits pro Bildelement, Pb ist das erste Bildelement des Fensters 1 und verwendet 1 Bit pro Bildelement. Das Fenster 1 endet bei Pc, während das Fenster 1 in Pd bis zur Bildelementposition · 21 neu beginnt.
Das gleiche Wort enthält die Bildelemente der Fenster 1 und 2. Während der Anzeige erfaßt die Fenstersteuereinheit den Übergang zwischen Pa und Pb, wobei sie nach dem Fifo-Zugriff den Datenverarbeitungsalgorithmus steuert.

Bildelementauswahleinrichtung und -multiplexierung:

Die Bildelementauswahleinrichtung und -multiplexierung ist der Eingang des in Fig. 5 gezeigten Decodiererblocks. Sie empfängt die Ausgangssignale des Fifo und die Fensterattribute und die Steuersignale von der Anzeigesteuereinrichtung. Die Grundfunktion umfaßt das Umwandeln von in dem Bildspeicher gespeicherten Daten in Bildelemente. Im Fall der Bitmap-Anzeige (Fig. 8) des Ausgangssignals ist Pixel_Mux[7:0] die Adresse der CLUT (Farbnachschlagtabelle). Für Graphik oder Videostandbild ist das Ausgangssignal eine Farbkomponente. Das Ausgangssignal Pixel_Mux[7:0] wird durch Bits, die von dem Fifo kommen, und durch Bits vom Attributspeicher erzeugt.

Bildelementauswahleinrichtung:

Empfängt 32-Bit-Daten von den Fifo-Ausgängen F[31:0]. Die erste Stufe wählt eines der fünf um eine Taktabtastung verzögerten Bytes F[31:24], F[23:16], F[15:8], F[7:0] und F[6:0] aus. Die zweite Stufe ist ein halber Barrel Shifter, die ermöglicht, 15-Bit-Eingangsdaten um 0 bis 7 Stellen nach rechts zu verschieben. Das Ausgangssignal des Barrel Shifters positioniert das LSB des Codes des anzuzeigenden Bildelements in Bs[0]. Der Bildelementzähler stellt die Steuersignale für den Multiplexer und den Barrel Shifter bereit. Tabelle 2a zeigt die Wirkung des Steuersignals Mux_S[1:0] auf die Bytes-Auswahl, während Tabelle 2b das Ausgangssignal des Barrel Shifters in Abhängigkeit von Bs_S[2:0] zeigt. Tabelle 2c verbindet die Tabellen 2a und 2b und zeigt die in Abhängigkeit von dem 5_Bit- Bildelementzähler am Ausgang des Barrel Shifters ausgewählten Bits des Fifo.

Multiplexer:

Empfängt die Daten Bs[7:0] von des Barrel Shifters und Base[7:0] von dem Attributregister. Wie in Tabelle 2d gezeigt ist, wird er durch 4 Steuerbits, die von dem Attributregister kommen, sowie durch das Cursor- und das Standardsignal von der Anzeigesteuereinheit gesteuert. Tabellen 2a, 2b und 2d: Bildelementauswahleinrichtung und Multiplexierungssteuerung Mux 5:1 · 8

Barrel Shifter 15 bis 8

Steuersignal Ausgangssignale
Bs S[2:0] Bs[7:0]
0 0 0 Bm[7:0]
0 0 1 Bm[8:1]
0 1 0 Bm[9:2]
0 1 1 Bm[10:3]
1 0 0 Bm[11:4]
1 0 1 Bm[12:5]
1 1 0 Bm[13:6]
1 1 1 Bm[14:7] Ausgangssignale des Bildelementmultiplizierers Tabelle 2c: Bildelementauswahl-Steuertabellen
Standard: wenn aktiv, ist Pm[7:0] gleich der von dem allgemeinen Steuerregister der Anzeigesteuereinheit bereitgestellten 8-Bit-Standardfarbe. Es werden keine Daten aus dem Fifo gelesen.
Cursor: wenn aktiv, ist Pm[7:0] gleich der von dem allgemeinen Steuerregister der Anzeigesteuereinheit bereitgestellten 8-Bit-Cursor-Farbe. Es werden keine Daten aus dem Fifo gelesen.
Bp[3:0] = 0000: Das momentane Fenster ist leer und enthält 0_Bit pro Bildelement oder Farbkomponente. Pm[7:0] ist gleich dem in dem Attributregister gespeicherten Base[7:0]. In der Bitmap-Betriebsart wählt Base[7:0] eine der 256 Farben der CLUT als Hintergrundfarbe aus.
Bp[3:0] = 0001: Das momentane Fenster enthält 1_Bit pro Bildelement oder Farbkomponente. Pm_[7:0] ist gleich Base[7:1], verkettet mit Bs[0] vom Barrel Shifter. In der Bitmap-Betriebsart ist Base[7:1] die Basisadresse einer Menge von 2_Colors der 256-Farben-CLUT.
Bp[3:0] = 0011: Das momentane Fenster enthält 2_Bit pro Bildelement oder Farbkomponente. Pm[7:0] ist gleich Base[7:2], verkettet mit Bs[1:0] vom Barrel Shifter. In der Bitmap-Betriebsart ist Base[7:2] die Basisadresse einer Menge von 4_Colors der 256-Farben-CLUT.
Bp[3:0] = 0111: Das momentane Fenster enthält 4_Bit pro Bildelement oder Farbkomponente. Pm[7:0] ist gleich Base[7:4], verkettet mit Bs[3:0] vom Barrel Shifter. In der Bitmap-Betriebsart ist Base[7:4] die Basisadresse einer Menge von 16 Colors der 256-Farben-CLUT.
Bp[3:0] = 1111: Das momentane Fenster enthält 8_Bit pro Bildelement oder Farbkomponente. Pm[7:0] ist gleich Bs[7:0] vom Barrel Shifter. In der Bitmap- Betriebsart wird die 256-Farben-CLUT verwendet.

Bildelementzähler:

Liefert die Steuerung für die Bildelementauswahleinrichtung Mux_S[1:0], verkettet mit Bs_S[2:0]. Jeder Beginn des Vollbilds des Bildelementzählers wird zurückgesetzt. Je nach momentanem Fensterattribut wird er um 0, 1, 2, 4 oder 8 dekrementiert. Wenn der Zähler einen Nulldurchgang besitzt, wird das Adressentaktsignal erzeugt.

Speicheradressengenerator:

Er erzeugt die Leseadresse für den Fifo. Bei jedem durch den Bildelementzähler erzeugten Adressentaktsignal wird ein neues 32-Bit-Wort F[31:0] an die Bildelementauswahleinrichtung gesendet.

Attributspeicher und Register:

Der Attributspeicher enthält die Attribute der während des momentanen Vollbilds anzuzeigenden Fenster. Die Attribute, die die Bildelementauswahleinrichtung und Multiplexierung steuern, sind:
Anzeigebetriebsart: Bitmap, Graphik, Standvideo oder leer.
Die Anzahl der Bits pro Bildelement oder die Farbkomponente: 0, 1, 2, 4 oder 8 Bits.
Die Bitmap-CLUT-Basisadresse.
Das Attributregister enthält das Attribut des momentanen Fensters. Der Attributtakt überträgt den Inhalt des Attributspeichers während des Fensterwechsels an das Register.

Fenstersteuereinrichtung:

Die Fenstersteuereinrichtung enthält einen inhaltsadressierbaren Speicher CAM, ein Flipflop und einen Prioritätscodierer. Der CAM enthält die Attribute der Position und der Größe der in dem momentanen Vollbild anzuzeigenden Fenster. Fig. 9 zeigt einen 32-Wort-CAM. Jedes Fenster erfordert 4 Wörter, die horizontal die Koordinaten des ersten und des letzten Bildelements und vertikal die Koordinaten der ersten und der letzten Zeile angeben. Ein 32_Words-CAM unterstützt 8 Fenster.
Der CAM vergleicht den Wert des Bildelements und der Zeilenzähler, X bzw. Y. Wenn der Y-Zähler mit einem Wert Yn0 übereinstimmt, wird vertikal ein neues Fenster begonnen, wobei das entsprechende RS-Flipflop auf Wn_Y = 1 gesetzt wird. Wenn der Y-Zähler mit einem Wert Yn1 übereinstimmt, wird das entsprechende Fenster vertikal abgeschlossen und das RS-Flipflop Wn_Y zurückgesetzt. Horizontal ist der Prozeß der gleiche. Wn_Y und Wn_X werden kombiniert, so daß sie angeben, daß der X-Y-Zähler in einem aktiven Fenster liegt. Die Indizes "n" geben die Fensternummer an. Mehrere Fenster können sich überschneiden, wobei der Prioritätscodierer die Reihenfolge der Anzeige auf dem Bildschirm angibt. Die Indizes "n = 0" entsprechen dem Cursor, der immer oben liegen muß. Die Ausgangssignale des Prioritätscodierers sind hit und OSD_W, wobei hit den Attributtakt und OSD_W die dem aktiven Fenster entsprechende Speicherattributadresse erzeugt.
In Fig. 10 sind die Einzelheiten der CAM-Zelle gezeigt. Die Zelle enthält 2 Teile, eine 6-Transistor-RAM-Zelle und einen 4-Transistor-Komperator. Die CPU lädt den Inhalt des CAM mit den Attributen der Position der Fenster, wobei die Speicherbetriebsart ausgewählt ist. Während der Anzeige wird die Assoziativbetriebsart ausgewählt. Der Zeilenzähler Y und der Bildelementzähler X werden mit dem Inhalt sämtlicher Yn und Xn des CAM verglichen. Wenn X oder Y gleich einem oder mehreren Werten ist, werden die entsprechenden Übereinstimmungsleitungen aktiv, um ein Flipflop zu setzen oder zurückzusetzen.

Beispiel der Bildelementerzeugung:

Die Fig. 11, 12 und 13 entsprechen der Erzeugung der Anzeige und des Bildspeichers, die durch die Fig. 6 und 7 dargestellt werden.
In Fig. 11 wird in dem 32_Bit-Wort "m" das Bildelement Px des Fensters 1 ausgewählt. Der Bildelementzähler wird bei jedem Zugriff um eins dekrementiert. Die Bildelementauswahleinrichtung gibt Px an den Ausgang Bs[0]. Das momentane Fensterattribut wählt 1_Bit pro Bildelement aus. Die Bildelementmultiplexierung wählt Base[7:1] aus und verkettet sie mit Px, um das Ausgangssignal Pixel_Mux[7:0] aufzubauen. In der Bitmap-Betriebsart wählt Pixel_Mux[7:0] 2 Farben der CLUT aus. Base[7:1] ist die Basisadresse der CLUT.
Fig. 12 zeigt die Erzeugung eines Bildelements Px für das Fenster 2, das in der Bitmap-Betriebsart 4_Bits pro Bildelement verwendet. Die Bildelementauswahleinrichtung gibt Px an den Ausgang Bs[3:0]. Die Bildelementmultiplexierung wählt Base[7:4] aus und verkettet sie mit Bs[3:0], um das Ausgangssignal Pixel_Mux[7:0] aufzubauen, das eine der 16 Farben der CLUT auswählt. Base[7:4] ist die Basisadresse der CLUT. Mit den Fensterattributen können 16 CLUT von 16 Farben ausgewählt werden.
Fig. 13 zeigt einen Spezialfall des Fensters 2, in dem Pn + 1 seine 2 Msb-Bits in dem Wort m + 1 und seine 2 Lsb-Bits in m + 2 hat. Das Wort m + 2 ist momentan am Ausgang des Fifo ausgewählt, wobei die 7 Lsb-Bits des Wortes m + 1 in dem 7_Bit-Register F-1 [6:0] gehalten werden. Die Bildelementauswahleinrichtung nimmt F-1[1:0], verkettet mit F[31:30], und erzeugt Bs[3:0]. Die entsprechende Zeitgebung ist in Fig. 14b gezeigt. Bei Pn + 1 ist der Bildelementzähler gleich 30. Das Ausgangssignal des Barrel Shifters erzeugt F-1[5:0], verkettet mit F[31:30]. Die momentane Fifo-Adresse ist das Wort m + 2, während das Ausgangssignal Pixel_Mux gleich Base[7:4] & F-1[1:0] & F[31:30] ist. Das Bildelement Pn + 2 des Bildelementzählers wird um 4 dekrementiert, wobei die Bildelementauswahleinrichtung die nächsten 4_Bits des Wortes m + 2 auswählt.

Fensterübergang:

In Fig. 6 befindet sich das Fenster 1 auf dem Fenster 2. Der CAM der Fenstersteuereinheit wird mit der Attributposition des Fensters 1 auf dem Fenster 2 geladen. Das oben angezeigte Fenster besitzt die niedrigeren Indizes. Das Bildelement Pa ist das letzte Bildelement für diesen Abschnitt des Fensters 2 in dem Bildspeicher, während die nächsten Bits den Code der Farbe des Fensters 1 enthalten, wobei das erste Bit Pb ist. Während der gleichen Zeile wird das Fenster 1 in Pc abgeschlossen, während das Fenster 2 in Pd neu beginnt. Jeder dieser Fensterübergänge wird durch die Fenstersteuereinheit erfaßt, die den Attributtakt erzeugt, um das in einem Register gespeicherte momentane Anzeigeattribut zu ändern (siehe Zeitgebung in Fig. 14a). Für Pa-1 und Pa wird der Bildelementzähler bei jedem Bildelement um 4 dekrementiert, während der Zähler nach dem Attributtakt Bp[3:0] = 1 (Fig. 8) bei jedem Bildelement um 1 dekrementiert wird.

Graphik- und Standvideo-Betriebsarten:

In der Bitmap-Betriebsart enthält der Bildspeicher je nach Attributen pro Farbe den Code der Farbe, 1, 2, 4 oder 8 Bits. Der mit dem CLUT-Farbbasisattribut verkettete Code der Farbe wählt eine Farbe aus der CLUT aus. Die CLUT enthält 3 Farbkomponenten, eine Komponente für die Leuchtdichte und zwei Komponenten für den Farbton.
Wenn das momentane Fenster ein Graphikfenster ist, wird die CLUT nicht verwendet. Jedes Bildelement sind dort drei Zugriffe, die völlig gleich der Bitmap-Betriebsart sind, um aus dem Bildspeicher die 3 Farbkomponenten zu entnehmen. Während eines Bildelements gibt es 3 Zugriffe.
In dem Standbild-Videobild wird die CLUT nicht verwendet. Das Standbildvideo verringert die Farbtonbandbreite. Jedes Bildelement sind dort 2 Zugriffe, die völlig gleich der Bitmap-Betriebsart sind, um abwechselnd für jedes Bildelement von dem Bildspeicher eine Leuchtdichtekomponente und die Farbtonkomponente Cr der Cb zu entnehmen.
Wenn das Bild leer ist, ist die Betriebsart Bitmap mit 0_Bit pro Bildelement. Diese Betriebsart wird zum Erzeugen eines Fensters mit einer Hintergrundfarbe oder eines von dem MPEG-Videodecodierer kommenden verkleinerten Bewegtvideobilds verwendet.
Die Bildelementauswahleinrichtung ermöglicht, verschiedene Anzeigebetriebsarten durch Hardware zu mischen. Die Aufgabe dieser Offenbarung besteht im Schutz der Bildelementauswahleinrichtung und der Multiplex-Hardware, ihrer Steuerung, der Fenstersteuerung, der Fensterattributerzeugung und des Ablaufs der Daten von dem Bildspeicher bis zur Pixel_Mux-Ausgabe in den verschiedenen Anzeigebetriebsarten für unterschiedliche Auflösung.
Der Bildspeicher enthält eine Beschreibung des momentan angezeigten Bildes. Die Beschreibung erfolgt aufeinanderfolgend, beginnend von der ersten oberen linken Ecke eines Fensters "n" bis zur letzten unteren rechten Ecke eines Fensters "m". Es brauchen lediglich die aktiven Fenster, nicht der vollständige Bildschirm, die Hintergrundfarbe oder das Bewegtvideo, beschrieben zu werden.
Die Beschreibung erfolgt bildelementweise, wobei die Anzahl der Bits zur Beschreibung eines Bildelements für jedes Fenster schwanken kann.
Jeder Übergang des Fensters wird durch die in dem CAM gespeicherten Attribute der Position angegeben. Die Fenstersteuereinrichtung wählt das Attribut des entsprechenden Fensters während der Anzeige in Echtzeit aus.
Die Bildelementauswahleinrichtung wählt die dem momentan anzuzeigenden Bildelement entsprechende Anzahl der Bits aus.
Die komplementären Bits zum Bilden der 8_Bit-Bildelementausgabe werden durch Verketten der ausgewählten Datenbits von dem Vollbild und des Fensterattributs von dem Attributspeicher erhalten.
Wenn das momentane Fenster ein Bitmapfenster ist, wählt das Ausgangssignal Pixel Mux eine Farbe der CLUT aus. Die CLUT enthält die 3-Farbkomponente.
Wenn das momentane Fenster ein Graphikfenster ist, wird die CLUT nicht verwendet. Jedes Bildelement sind dort 3 Zugriffe, die völlig gleich der Bitmap- Betriebsart sind, zum Entnehmen der 3 Farbkomponenten von dem Bildspeicher.
Im Standvideobild wird die CLUT nicht verwendet. Jedes Bildelement sind dort 2 Zugriffe, die völlig gleich der Bitmap-Betriebsart zum Entnehmen der 2 Farbkomponenten von dem Bildspeicher sind. Die Leuchtdichte wird für jedes Bildelement entnommen, während die Farbtonkomponenten Cr und Cb abwechselnd für jedes Bildelement entnommen werden.
Wenn das Bild leer ist, ist die Betriebsart Bitmap mit 0_Bit pro Bildelement. Diese Betriebsart wird zum Erzeugen eines Fensters mit einer Hintergrundfarbe oder eines von dem MPEG-Videodecodierer kommenden verkleinerten Bewegtvideobilds verwendet.

Claims

1. Vorrichtung zum Bereitstellen von Bildelementdaten für die Verwendung in einer On-Screen-Anzeige, mit:

einem Bildelementspeicher zum Speichern von Bildelementdaten, die Bildelemente zur Verwendung bei der Erzeugung der On-Sereen-Anzeige darstellen;

einer Fenstersteuereinheit, die einen Eingang besitzt, über den sie Informationen empfängt, die eine momentane Bildelementposition in der On-Screen- Anzeige angeben, und die in Reaktion auf die Informationen über die momentane Bildelementposition Fensterinformationen bereitstellt, die ein aktives Fenster der On-Screen-Anzeige angeben, in der sich die momentane Bildelementposition befindet;

gekennzeichnet durch

einen Attributanzeiger, der mit der Fenstersteuereinheit verbunden ist und in Reaktion auf die Fensterinformationen Informationen bereitstellt, die ein von dem Bildelementspeicher verwendetes Datenformat angeben, in dem die dem aktiven Fenster zugeordneten Bildelemente dargestellt werden; und

einer Bildelementauswahleinrichtung, die mit dem Attributanzeiger und mit dem Bildelementspeicher verbunden ist und in Reaktion auf die Datenformat- Informationen aus dem Bildelementspeicher diejenigen Bildelementdaten, die dem aktiven Fenster zugeordnet sind, erhält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Fenstersteuereinheit einen Prioritätszuteiler enthält, der das aktive Fenster aus mehreren weiteren aktiven Fenstern, in denen sich die momentane Bildelementposition ebenfalls befindet, auswählt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Attributanzeiger einen Attributspeicher enthält, in dem Informationen gespeichert sind, die mehrere Datenformate angeben, die von dem Bildelementspeicher verwendet werden, um Bildelemente von entsprechenden von mehreren Fenstern, die in der On-Screen-Anzeige enthalten sind, darzustellen, wobei wenigstens eines der mehreren Datenformate von wenigstens einem weiteren der mehreren Datenformate verschieden ist, wobei die Fensterinformationen Adresseninformationen enthalten, die einen Platz in dem Attributspeicher angeben, an dem die Datenformat-Informationen, die dem aktiven Fenster entsprechen, gespeichert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Fenstersteuereinheit in Reaktion auf die Informationen über die momentane Bildelementposition einen Zustand erfaßt, in dem das aktive Fenster, in dem sich die momentane Bildelementposition befindet, von einem Fenster, in dem sich eine Bildelementposition befindet, die der momentanen Bildelementposition in einer Anzeigezeile der On-Screen- Anzeige unmittelbar vorhergeht, verschieden ist, wobei die Fenstersteuereinheit in Reaktion auf die Erfassung dieses Zustandes ein Steuersignal bereitstellt, wobei der Attributanzeiger ein Attributregister enthält, das mit dem Attributspeicher verbunden ist, wobei das Attributregister mit der Fenstersteuereinheit verbunden ist und in Reaktion auf das Steuersignal das den Bildelementen des aktiven Fensters zugeordnete Datenformat in das Attributregister lädt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Fenstersteuereinheit einen inhaltsadressierbaren Speicher enthält, der Informationen enthält, die die jeweiligen Größen mehrerer Fenster, die in der On-Screen-Anzeige enthalten sind, angeben und die jeweiligen Positionen der Fenster in der On-Screen-Anzeige angeben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Datenformat-Informationen Informationen enthalten, die eine Anzahl von Datenbits pro Bildelement angeben, die vom Bildelementspeicher verwendet werden, um die Bildelemente des aktiven Fensters darzustellen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die einen Bildelementzähler enthält, der mit dem Attributanzeiger und mit der Bildelementauswahleinrichtung verbunden ist und einen Eingang besitzt, über den sie einen Bildelementtakt empfängt, wobei der Bildelementzähler in Reaktion auf den Bildelementtakt und die Anzahl von Datenbits pro Bildelement die Bildelementauswahleinrichtung steuert, um von dem Bildelementspeicher die dem aktiven Fenster zugeordneten Bildelementdaten zu erhalten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Attributanzeiger ferner dazu vorgesehen ist, Informationen für die Adressierung einer Farbnachschlagtabelle bereitzustellen, die Farben für die Verwendung in der On-Screen-Anzeige enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, die einen mit dem Attributanzeiger und mit der Bildelementauswahleinrichtung verbundenen Multiplexer enthält, der in Reaktion auf die Datenformat-Informationen an einem Ausgang Bildelementdaten, die von dem Bildelementspeicher erhalten werden, mit einem Abschnitt von Farbnachschlagtabellen-Adressierungsinformationen kombiniert.

10. Verfahren zum Bereitstellen von Bildelementdaten tUt die Verwendung in einer On-Screen-Anzeige, bei dem:

Informationen bereitgestellt werden, die eine momentane Bildelementposition in der On-Screen-Anzeige angeben;

in Reaktion auf die Informationen über die momentane Bildelementposition Fensterinformationen bereitgestellt werden, die ein aktives Fenster der On- Screen-Anzeige angeben, in der sich die momentane Bildelementposition befindet;

dadurch gekennzeichnet, daß

Informationen bereitgestellt werden, die ein von einem Bildelementspeicher verwendetes Datenformat angeben, um Bildelemente, die dem aktiven Fenster zugeordnet sind, darzustellen; und

in Reaktion auf die Datenformat-Informationen von dem Bildelementspeicher Bildelementdaten erhalten werden, die dem aktiven Fenster zugeordnet sind.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das aktive Fenster aus mehreren weiteren aktiven Fenstern, in denen sich die momentane Bildelementposition ebenfalls befindet, ausgewählt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem in einem Attributspeicher Informationen gespeichert werden, die mehrere Datenformate angeben, die vom Bildelementspeicher verwendet werden, um Bildelemente entsprechender Fenster von mehreren Fenstern, die in der On-Screen-Anzeige enthalten sind, darzustellen, wobei wenigstens eines der mehreren Datenformate von wenigstens einem weiteren der mehreren Datenformate verschieden ist und wobei die Fensterinformationen Adresseninformationen enthalten, die einen Platz im Attributspeicher angeben, an dem die dem aktiven Fenster entsprechenden Datenformat-Informationen gespeichert sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem in Reaktion auf die Informationen über die momentane Bildelementposition ein Zustand erfaßt wird, in dem das aktive Fenster, in dem sich die momentane Bildelementposition befindet, von einem Fenster, in dem sich eine Bildelementposition befindet, die der momentanen Bildelementposition in einer Anzeigezeile der On-Screen-Anzeige unmittelbar vorhergeht, verschieden ist, in Reaktion auf die Erfassung dieses Zustandes ein Steuersignal bereitgestellt wird und in Reaktion auf das Steuersignal das den Bildelementen des aktiven Fensters zugeordnete Datenformat in ein Attributregister geladen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem in dem Schritt, bei dem Fensterinformationen bereitgestellt werden, Informationen bereitgestellt werden, die die jeweiligen Größen mehrerer Fenster, die in der On-Screen-Anzeige enthalten sind, angeben, und Informationen bereitgestellt werden, die die jeweiligen Positionen der mehreren Fenster in der On-Screen-Anzeige angeben.

15. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Datenformat-Informationen Informationen enthalten, die eine Anzahl von Datenbits pro Bildelement angeben, die von dem Bildelementspeicher verwendet werden, um die Bildelemente des aktiven Fensters darzustellen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem ein Bildelementtakt bereitgestellt wird, wobei in dem Schritt des Erhaltens die Bildelementdaten in Reaktion auf den Bildelementtakt und auf die Anzahl von Datenbits pro Bildelement erhalten werden.

17. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Informationen über die Adressierung einer Farbnachschlagtabelle, die Farben für die Verwendung in der On- Screen-Anzeige enthält, bereitgestellt werden und bei dem in Reaktion auf die Datenformat-Informationen ein Abschnitt von Farbnachschlagtabellen-Adressierungsinformationen mit Bildelementdaten, die vom Bildelementspeicher erhalten werden, kombiniert wird.