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液晶电视OSD设计
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2013-07-23
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MST OSD设计指导 结构化的液晶电视OSD菜单设计
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结构化的平板电视 OSD 界面设计
随着具有各种丰富功能的平板电视不断上市,日益华丽的 OSD 界面设计占据了固件开
发工程师大量的开发时间。不少的固件工程师不断地重复着同样的工作:为每一个机种编写
着同样的 OSD 文字、图形及人机交互的界面(UI)互动代码。在 UI 及 OSD 较复杂的系统里,
该部分的代码量高达 30-60%,同时,调试不健壮的 UI 代码也将占用大量的系统调试时间。
平板电视的 UI 主要具有建立在机器上的按键和红外遥控器等输入以及 OSD、蜂鸣器等
输出,OSD 的主要作用是提供一个直观的图形界面,帮助用户完成各种对机器的控制和信
息获知等任务。图 1、2 呈现了用户可能经常看到的 OSD 外观。随着系统处理能力的提高,
现在的 OSD 甚至可以提供内建游戏、记事本和万年历等各种附件功能。本文主要讨论的是
OSD 固件的设计及与之相关的 UI 控制,并试图提供一个关于平板电视中 UI 的定义和解决
方案,缩短固件工程师在 UI OSD 界面构造上的时间。本文中的概念及方案同样适用于其
它具有点阵显示控制任务的场合。
OSD 的主要实现方法和类型
目前有两种主要的 OSD 实现方法:外部 OSD 发生器与视频处理器间的叠加合成;视
频处理器内部支持 OSD,直接在视频缓存内部叠加 OSD 信息。
外部 OSD 发生器与视频处理器间的叠加合成的实现原理是:由一个 MCU 内建的字符
发生器及显示缓存,利用快速消隐(Fast-Blank)信号切换电视的画面和 OSD 显示内容,使 O
SD 的字符等内容叠加在最终的显示画面上,在 OSD 和显示画面叠加处理过程中,通过调
整两者之间的比例可以实现 OSD 的半透明(Blending)效果。同时,对 OSD 信号中的红绿蓝
信号进行重新编码,可以得到不同的 OSD 颜色效果。
另外一种实现方法是视频处理器内部支持 OSD,直接在视频缓存内部叠加 OSD 信息。这
一类视频处理通常具有外部存储器或内部少量的行缓存,同时具有 OSD 发生器,OSD 的
合成和控制直接在视频缓存内完成,同样具有上述的半透明和颜色控制功能。
OSD 具有字符型(Font-Based)和位图型(Bit-Map)两种类型。
图 1:字符型 OSD。
字符型 OSD(图 1 属于字符型):为了节约显示缓存,早期及低成本的解决方案中使用
字符型 OSD 发生器,其原理是将 OSD 中显示内容按照特定的格式(12×18、12×16 等)进行
分割成块,例如数字 0-9、字母 a-z、常用的亮度、对比度符号等,并把这些内容固化在 R
OM 或 Flash 中,在显示缓存中仅存放对应的索引号,这样的“字典”结构可以大幅度减少显
示缓存的需求。
同时,为了提供对每个字符的颜色等属性的控制,通常还具有一个与显示缓存一样大小
的属性缓存,其属性(前景颜色、背景颜色、闪烁等)对整个字符中的每个像素有效。为了弥
补这种方式不能为每个像素指定颜色的缺点,OSD 发生器的设计者提供了采用多个显示缓
存合并的方式呈现多色字符的方案。其原理是每个显示缓存确定一种颜色方案,当两个甚至
更多个显示缓存合并以后就可以“拼凑”出超过两种颜色的多色字符。
图 2:位图型 OSD。
字符型 OSD 优点是可以使用 OSD 内部较少的显示缓存,并且 MCU 只需要指定显示
内容的索引即可显示对应 OSD 信息,可以在比较低速的 MCU 上实现。但正是由于上述的
显示信息和颜色编码方式不够直观,会给字符型 OSD 的固件开发带来一些麻烦。通常液晶
显示器、低成本的平板电视和 CRT 传统电视上均使用这一类 OSD,目前仍占据着市场主流
地位。
相较字符型 OSD,位图 OSD(图 2 属于位图型)的处理原理较直观和简单:通过对最终显示
内容上特定区域的每个像素点进行改变,直接将 OSD 信息叠加到最终的显示画面上,其按
像素进行控制的方式可以保证具有多色及足够的表现能力。位图 OSD 发生器通常内建在视
频处理器内部,并共享使用其主显示缓存。也有独立在视频处理器之外的专业 OSD 位图发
生器,如美信的 MAX4455,通常这一类芯片需要外部 SDRAM 作为显示缓存。
位图 OSD 的显示效果理论上可以做到非常完美的程度,可以提供类似 Windows 中具
有立体感的各种物件,如具有阴影的按钮、颜色丰富的图形和文字等,其缺点是必须具有足
够的 OSD 显示缓存,以及按像素进行处理而对 MCU 带来的速度要求。通常在大尺寸的高
端平板电视和专业显示器上会使用这一类 OSD。随着技术的不断发展和存储器的成本的不
断下降,未来的 OSD 应该都是位图型的。
OSD 的 UI 基本元素及定义
显示 OSD 的目的是需要向用户表达信息,那么哪些信息需要表达呢?通常包括提示、
警告信息、控制参数的数值显示等。尽管无论其显示形状是什么,其本质都是一些字符或像
素点的组合,但是对于这些信息的分类和属性定义有助于固件开发人员的统一编码和代码处
理。本文尝试分类,分析这些元素并在下面给出统一的固件处理方法。
1. OSD 基本概念
UI 语言:指 OSD 内容中的文字部分使用的语言类型。
UI 模式:指 OSD 内容适用的环境,例如不同的信号源(电视、DVD、PC)带来的模式
变化,其作用主要区分不同的环境下 OSD 的不同表现。
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