平板電視OSD的結構化界面設計

日益華麗的平板電視OSD開(kāi)發(fā)占據了固件工程師大量的時(shí)間，采用結構化的OSD設計可以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高代碼質(zhì)量。本文在介紹OSD的實(shí)現方法、OSD類(lèi)型、OSD的UI基本元素及定義基礎上，詳細分析了使用結構化的OSD UI處理機制實(shí)現OSD開(kāi)發(fā)的方法和思路。

　　圖1：字符型OSD。

　　隨著(zhù)具有各種豐富功能的平板電視不斷上市，日益華麗的OSD界面設計占據了固件開(kāi)發(fā)工程師大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間。不少的固件工程師不斷地重復著(zhù)同樣的工作：為每一個(gè)機種編寫(xiě)著(zhù)同樣的OSD文字、圖形及人機交互的界面(UI)互動(dòng)代碼。在UI及OSD較復雜的系統里，該部分的代碼量高達30-60%，同時(shí)，調試不健壯的UI代碼也將占用大量的系統調試時(shí)間。

　　平板電視的UI主要具有建立在機器上的按鍵和紅外遙控器等輸入以及OSD、蜂鳴器等輸出，OSD的主要作用是提供一個(gè)直觀(guān)的圖形界面，幫助用戶(hù)完成各種對機器的控制和信息獲知等任務(wù)。圖1、2呈現了用戶(hù)可能經(jīng)?？吹降腛SD外觀(guān)。隨著(zhù)系統處理能力的提高，現在的OSD甚至可以提供內建游戲、記事本和萬(wàn)年歷等各種附件功能。本文主要討論的是OSD固件的設計及與之相關(guān)的UI控制，并試圖提供一個(gè)關(guān)于平板電視中UI的定義和解決方案，縮短固件工程師在UI OSD界面構造上的時(shí)間。本文中的概念及方案同樣適用于其它具有點(diǎn)陣顯示控制任務(wù)的場(chǎng)合。

　　OSD的主要實(shí)現方法和類(lèi)型

　　目前有兩種主要的OSD實(shí)現方法：外部OSD發(fā)生器與視頻處理器間的疊加合成;視頻處理器內部支持OSD，直接在視頻緩存內部疊加OSD信息。

　　外部OSD發(fā)生器與視頻處理器間的疊加合成的實(shí)現原理是：由一個(gè)MCU內建的字符發(fā)生器及顯示緩存，利用快速消隱(Fast-Blank)信號切換電視的畫(huà)面和OSD顯示內容，使OSD的字符等內容疊加在最終的顯示畫(huà)面上，在OSD和顯示畫(huà)面疊加處理過(guò)程中，通過(guò)調整兩者之間的比例可以實(shí)現OSD的半透明(Blending)效果。同時(shí)，對OSD信號中的紅綠藍信號進(jìn)行重新編碼，可以得到不同的OSD顏色效果。

　　另外一種實(shí)現方法是視頻處理器內部支持OSD，直接在視頻緩存內部疊加OSD信息。這一類(lèi)視頻處理通常具有外部存儲器或內部少量的行緩存，同時(shí)具有OSD發(fā)生器，OSD的合成和控制直接在視頻緩存內完成，同樣具有上述的半透明和顏色控制功能。

　　OSD具有字符型(Font-Based)和位圖型(Bit-Map)兩種類(lèi)型。

　　字符型OSD(圖1屬于字符型)：為了節約顯示緩存，早期及低成本的解決方案中使用字符型OSD發(fā)生器，其原理是將OSD中顯示內容按照特定的格式(12×18、12×16等)進(jìn)行分割成塊，例如數字0-9、字母a-z、常用的亮度、對比度符號等，并把這些內容固化在ROM或Flash中，在顯示緩存中僅存放對應的索引號，這樣的“字典”結構可以大幅度減少顯示緩存的需求。

　　同時(shí)，為了提供對每個(gè)字符的顏色等屬性的控制，通常還具有一個(gè)與顯示緩存一樣大小的屬性緩存，其屬性(前景顏色、背景顏色、閃爍等)對整個(gè)字符中的每個(gè)像素有效。為了彌補這種方式不能為每個(gè)像素指定顏色的缺點(diǎn)，OSD發(fā)生器的設計者提供了采用多個(gè)顯示緩存合并的方式呈現多色字符的方案。其原理是每個(gè)顯示緩存確定一種顏色方案，當兩個(gè)甚至更多個(gè)顯示緩存合并以后就可以“拼湊”出超過(guò)兩種顏色的多色字符。

　　圖2：位圖型OSD。

　　字符型OSD優(yōu)點(diǎn)是可以使用OSD內部較少的顯示緩存，并且MCU只需要指定顯示內容的索引即可顯示對應OSD信息，可以在比較低速的MCU上實(shí)現。但正是由于上述的顯示信息和顏色編碼方式不夠直觀(guān)，會(huì )給字符型OSD的固件開(kāi)發(fā)帶來(lái)一些麻煩。通常液晶顯示器、低成本的平板電視和CRT傳統電視上均使用這一類(lèi)OSD，目前仍占據著(zhù)市場(chǎng)主流地位。

　　相較字符型OSD，位圖OSD(圖2屬于位圖型)的處理原理較直觀(guān)和簡(jiǎn)單：通過(guò)對最終顯示內容上特定區域的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行改變，直接將OSD信息疊加到最終的顯示畫(huà)面上，其按像素進(jìn)行控制的方式可以保證具有多色及足夠的表現能力。位圖OSD發(fā)生器通常內建在視頻處理器內部，并共享使用其主顯示緩存。也有獨立在視頻處理器之外的專(zhuān)業(yè)OSD位圖發(fā)生器，如美信的MAX4455，通常這一類(lèi)芯片需要外部SDRAM作為顯示緩存。

　　位圖OSD的顯示效果理論上可以做到非常完美的程度，可以提供類(lèi)似Windows中具有立體感的各種物件，如具有陰影的按鈕、顏色豐富的圖形和文字等，其缺點(diǎn)是必須具有足夠的OSD顯示緩存，以及按像素進(jìn)行處理而對MCU帶來(lái)的速度要求。通常在大尺寸的高端平板電視和專(zhuān)業(yè)顯示器上會(huì )使用這一類(lèi)OSD。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展和存儲器的成本的不斷下降，未來(lái)的OSD應該都是位圖型的。

　　OSD的UI基本元素及定義

　　顯示OSD的目的是需要向用戶(hù)表達信息，那么哪些信息需要表達呢?通常包括提示、警告信息、控制參數的數值顯示等。盡管無(wú)論其顯示形狀是什么，其本質(zhì)都是一些字符或像素點(diǎn)的組合，但是對于這些信息的分類(lèi)和屬性定義有助于固件開(kāi)發(fā)人員的統一編碼和代碼處理。本文嘗試分類(lèi)，分析這些元素并在下面給出統一的固件處理方法。

　　1. OSD基本概念

　　UI語(yǔ)言：指OSD內容中的文字部分使用的語(yǔ)言類(lèi)型。

　　UI模式：指OSD內容適用的環(huán)境，例如不同的信號源(電視、DVD、PC)帶來(lái)的模式變化，其作用主要區分不同的環(huán)境下OSD的不同表現。

　　UI場(chǎng)景：特定語(yǔ)言模式下及較多信息頁(yè)面情況下，當前OSD適用的特定頁(yè)面。

　　UI事件：用戶(hù)利用輸入設備向UI系統提供的操作命令。

　　UI動(dòng)作表：指在特定UI場(chǎng)景中，對于UI輸入的命令進(jìn)行對應處理的索引表。

　　OSD畫(huà)布：指整個(gè)OSD呈現的區域，通常為一個(gè)矩形區域。

　　OSD位置：通常指在OSD畫(huà)布中，相較左上角原點(diǎn)的相對位置。

　　OSD物件：呈現在畫(huà)布上，表達特定信息，具有特定屬性的像素組合。