CN1124032C - 采用行加倍产生屏幕显示消息的设备和方法 - Google Patents

Abstract

通过构成具有定义一组交替OSD象素行的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***编程的该OSD首标恢复象素控制信息。该OSD首标包括用于编程该OSD单元的彩色调色板并提供处理OSD数据的指令的信息。如果在OSD首标中启动了“行加倍模式”，则该OSD单元将重复对于一个OSD区的视频的下一行上的每个OSD行。

Description

采用行加倍产生屏幕显示消息的设备和方法

技求领域

本发明涉及采用行加倍(Line doubling)模式产生屏幕显示(OSD)消息的方法和设备。更具本地说，本发明涉及通过重复对于OSD区的视频的下一行上的每个OSD行减小译码/显示***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，对用户提供指他们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)和信道标识(logos)显示的能力。

然而，数字视频技术标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***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***。因为OSD消息必须用视频数据显示(重叠)，该译码/显示***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***的存储器带宽需要和总的计算开销。

因此，需要一种方法和设备，用于产生屏幕显示(OSD)消息，而并不增加译码/显示***的硬件需要，比如存储器带宽。

发明内容

本发明涉及，通过用OSD首标中的指令构成有效的OSD位流，以重复每个OSD行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是供关于OSD数据处理的指令的控制信息。该控制信息是由译码/显示***的处理器编程的。如果在OSD首标中启动“行加倍模式”，则该OSD单元将重复该OSD数据，使之重复每个OSD行。OSD行代表一个在OSD区中的OSD象素的行。于是该OSD单元接收OSD数据的“x”行，并依次显示OSD数据的“2x”行。

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是根据发明的一方面的包括OSD单元的译码/显示***的框图；

图2是使用行加倍模式表明采样OSD位流的结构的框图；和

图3是表示用行加倍模式构成有效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***(以后称为译码***)的框图。该译码***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***。

在该最佳实施例中，译码***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***。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***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***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***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)。一旦重建了图像，在显示前经混合器170存储在显示缓存器中。

同样，OSD单元150使周存储器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拉表。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。例如，相据选择的模式格式化该OSD数据，比如下面讨论的行加倍模式。另外，该处理器可简单地用对该存储器中的OSD数据的指针编程该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。

然后，处理器130报告启动状态，例如，OSD启动，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单元等待一对显示计数器(未示出)，以获得标识在显示器上用于***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度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标识(OSD象素和译码图像象素二者的组合)。

视频译码器160和OSD***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。将这些视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，而与启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。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，使得如已上所述显示其整个的背景。

然而，处理帧的该OSD功能增加了处理器130计算的开销，更重要的是，对该处理器的存储器带宽增加了严重的负担，因为处理器130必须服务于来自视频译码器160和OSD单元150的存储器请求。本发明通过实施该行加倍模式减小了该OSD位流的尺寸。通过重复每个OSD行，使必须从存储器140读出的OSD数据量减少了50％。例如，通过在存储器140中放置5个行的OSD数据，并设置行加位模式逼真，则该OSD单元150在显示输出的一个OSD区中产生10行。

图2表示采用行加倍模式的采样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。

该OSD区坐标214包括OSD区的左和右边缘的位置，即，行开始和停止装置，列开始和停止位置。对于隔行显示，该区坐标包括对应的OSD区的顶和底场象素位表的位置(指针)。最后，该OSD区坐标214包括对存储器中的下一个首标块的指针。

调色板216包括一组入口，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。因为每个OSD首标包括调色板信息216，故对于每个OSD首标和它的相关的OSD数据字节可选择地改变其可利用的彩色。

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。在该最佳实施例中，该功能位包括一个单一的位用于表示“行加倍模式”是否启动的位。当该行加倍模式启动时，该OSD单元重复该OSD数据，以便重复每个OSD行。这样，只需要处理器130产生一半的OSD数据。即，该OSD位流的大小减少了大约50％。

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数据用于定义在该位表成象中的每个象素对该OSD调色板的彩色变址(index)。在该最佳实施例中，如果启动了“行加倍模式”，则OSD数据220定义了由一组OSD行230(OSD象素行)代表的一组数据字节。该OSD行的长度依赖于OSD区的尺寸。每个OSD行包含用于OSD单元150的足够OSD数据，以便在一个OSD区显示OSD象素的单一的水平行。通过重复每个OSD行，该OSD位流只承载每隔一个OSD行的OSD数据(交替OSD象素行)(比如，行1，3，5，7...，如图2中所示)

这种操作模式使得处理器130对于其OSD位流承载所有OSD行的OSD数据的通常显示模式获得了2∶1压缩比。在该行加倍模式中，该OSD显示分辨率垂直方向减少了50％，因为每一对相继的水平行显示同样的信息。

然而，用OSD分辨率的减少来获取较高的OSD消息显示速率对于各种OSD实施方案，比如，闭合字幕，是可接受和适当的。闭合字幕需要OSD消息的快速显示，这些消息一般与一系列的帧(图像)所说的字相关。因为需要观察该闭合字幕作为被显示的图像，在分辨率上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，减少的分辨率一般不能注意到。因此，该行加倍模式减少了存储器操作的数量，而并不限制特定OSD方案的显示能力。

最后，尽管选择该行加倍模式用于OSD首标210，该OSD单元150支援每个可有不同分辨率模式的多个首标块。因此，该OSD单元能够在同一视频屏上显示不同种类分辨率或格式。例如，可以较低的分辨率来显示单一OSD区的边界和不同部分。同样，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来控制行加倍模式的选择。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个控制。例如，该视频译码器160可接收要求额外存储器访问的一系列复杂的编码帧。为了减少OSD单元和视频译码器之间的存储器访问冲突，通过启动在OSD位流中的行加倍模式，该处理器可抵消该视频译码器增加的要求。

图3表示用行加位模式构成OSD位流的方法300。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300通过产生具有一个行加倍位的OSD首标，跟着有一组数据字节。来构成OSD位流。

参看图3，方法300在步骤305开始并进入步骤310，这里将该OSD首标中的一位指定为行加倍模式位。如果在该OSD首标中启动了该行加倍模式，则该OSD数据字节代表一组OSD行，由该OSD单元在显示器上重复每个OSD行。如果未启动该行加倍模式，则以正常格式处理该OSD数据字节，这里，该OSD单元不经重复显示这些OSD行。

在步骤320，方法300确定是否启动了该行加位模式。如果对该询问是一个否定的回答，方法300进入步骤325，使用非行加倍格式产生该OSD数据字节。然后该方法300进入步骤340。

如果对步骤320的询问是肯定的回答，方法300进入步骤330，这里将一组交替OSD行配置在这些OSD数据字节中。每个OSD行包括用于OSD单元150的足够的OSD象素，以显示在一个OSD区中的单个的水平行。即，该OSD位流只承载每隔一个OSD行的OSD数据。

在步骤340，方法300确定是否有另一个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300进入步骤350，这里方法300结束。如果对该询问是肯定的回答，方法300进入步骤320，其中对于每个另外的OSD首标重复步骤320-330。以这种方式，该OSD位流可包括行加倍OSD数据字节和非行加倍OSD数据字节两者。

这样，已表示和描述了构成具有一组交替OSD象素行的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。所有这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要求书限定。

Claims (7)

1.一种构成屏幕显示(OSD)位流的方法，所述的方法包括步骤：

  设置在OSD首标中的一位，将所述的位用于表示行加倍模式；和

  产生定义一组交替OSD象素行的OSD数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一组OSD象素行的每一个定义一组在一个OSD区的单个水平行中显示的OSD象素。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括产生定义一组非交替OSD象素行的OSD数据。

4.一种用于产生OSD位流的设备，包括：

  存储媒体，用于存储OSD首标和OSD数据；

  处理器，耦合到所述存储媒体，用于启动在所述OSD首标中的行加倍模式位，并读出所述OSD首标和定义一组交替OSD象素行的所述OSD数据，以形成该OSD位流。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述存储媒体是只读存储器。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述存储媒体是随机存取存储器。

7.一种用于产生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，用于编程在所述OSD首标中的行加倍模式位，并格式化定义一组交替OSD象素行的所述OSD数据；

  OSD单元，耦合到所述处理器，用于处理所述OSD位流，以形成OSD消息。

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