专利名称：一种基于矢量图形播放的终端系统及其实现方法
技术领域：
本发明属于一种实现显示输出的终端系统，用于计算机软件或硬件输出的显示，特别是涉及一种基于矢量图形播放的终端系统及其实现方法。
背景技术：
终端系统是电子技术领域中对用户所直接面对的输入、输出设备的统称，包括电视、手机和计算机终端(如计算机显示器终端、ATM机终端、触屏电脑终端等)。近年来，国内外对终端的实现方式所进行的研究，重点放在对显示方式的革新(传统基于阴极射线管CRT、新型的显示设备和机制如LED、背投、等离子体、三维电视等)。但对终端的输入数据形式和处理过程没有大的改变在模拟式播放时期，通过输入模拟信号来描述画面点阵数据；在数字播放时期，数字电视所使用的机顶盒，则是将输入的数字化像素点阵数据再转换成模拟信号供电视终端播放；对计算机终端(计算机显示器、ATM机终端屏幕、触屏终端)和投影仪，则是通过视频线输入像素点阵数据来实现播放；而对手机，它本身可以看成一个独立的计算机，主要输入是音频信号，屏幕显示输出是内部运算的结果O因此，目前终端显示主要的实现方式是终端输入像素点阵数据，每个像素数据描述一个显示位置的显示色彩值，在终端中在对应的位置进行光学显示，从而实现整个输出的屏幕显示。但对图形图像的描述，除了用点阵图外，还有一种描述方式，就是用矢量图矢量图是指以特定图形类型(如点、线、圆、圆锥体等)及绘图参数(如坐标、线宽、色彩值等)描述一个图形或图形图像区域的几何特性的图形数据形式，或多个单一矢量图形组成的复合矢量图形-如矢量字形。例如，一个二维环形，只需要描述其圆心、外环半径、内环半径、颜色、边缘线型、线宽及边缘颜色，就可以将其绘制出来；一个三维球体，只需要描述其球心坐标、球半径、球颜色、球面反光度/透明度和光源坐标、光色，就可以将这个在灯光照射下的三维球体非常逼真地绘制出来；又例如文字，只需要给出字符编号、字体、字号、颜色，就可以显示这个文字，而不必传递这个字上每个坐标点上的像素值。矢量图相对于点阵图，有以下优点(I)数据量小只需要描述图形类型和简单的绘图参数，就可以描述一个复杂的图形。(2)放大缩小皆不失真变形(呈现锯齿边缘)对点阵图，如果放大，每个像素都要放大，因此会出现锯齿边缘；而对矢量图，放大后，按照放大的比例来进行运算和显示，则边缘仍然光滑。近年来，逐渐出现了对不同的显示方法的研究于2005年I月26日公开的中国专利申请号为02820412. 3、公开号为CN1572105A的申请“通过矢量图象向终端的消息通知”公开了一种终端显示方法通知终端(TM)例如一无线电话在消息接收器(MU)中接收到了消息，通知服务器(SC)向终端发送一通知(SM)，所述通知中包括有消息分析装置(AM)提供的、对应所有被接收消息事件(EVl)的图形元素(EGl)地址(AEGl)。终端(TM)中，连接于基本图形元素库(BDl)的图象建立装置(AN，MP)建立并显示矢量图象的举止，所述矢量图象根据传输通知中包含的图形元素地址，在图形元素库内选择图形元素而构成。其目标在于实现手机邮箱的状态 显示，且相应状态显示的矢量图，也是再从服务器端获得显示效果，而不是直接在终端实现对矢量图形的直接播放。于2004年10月20日公开的中国专利申请号为03122730. 9、公开号为CN1538722A的申请“一种使通信终端实现手写笔迹信息交流的方法”公开了一种使通信终端实现手写笔迹信息交流的方法。涉及文字及图像信息的输入及信息交流的技术。该申请适用于移动通讯终端、固定信息电话机、新型的以笔迹交流为主的通讯终端。该申请采用触摸屏代替现有通信终端的显示器正面与外部之间的透光材料，以一个触摸屏控制器来控制触摸屏，当需要时该触摸屏控制器采集手写笔迹的坐标，分析坐标之间的关系生成笔划矢量数据。将包含有笔划矢量数据的数据传送给通信终端的主控制器。通信终端的主控制器存贮、编辑所得到的笔迹矢量数据。其目标在于进行手写内容的共享，而不是实现新型的终端；同时没有对终端播放矢量化的手写笔迹进行创新设计。于2010年8月11日公开的中国专利申请号为201010105818. I、公开号为CN101800043A的申请“一种显示矢量字体的方法和终端”公开了一种显示矢量字体的方法和终端，涉及矢量字体处理领域，显著减少了实现矢量字体显示的时间，提高了矢量字体显示的效率，节省了系统资源。本发明实施例提供的显示矢量字体的方法包括读取预先保存的当前的矢量字体的位置信息；生成所述当前的矢量字体的描述信息，并利用所述描述信息和所述当前的矢量字体的位置信息，对所述当前的矢量字体进行显示。其目标在于设计一种新的矢量字显示算法，而不是基于矢量图形来作为终端的输入内容。于2011年2月9日公开的中国专利申请号为201010276398. 3、公开号为CN101968888A的申请“一种适用于移动终端的矢量图形填充方法”公开了一种适用于移动终端的矢量图形填充方法通过获取矢量图形多边形的边与各像素点相交的交点信息Grid (i)，并在Y轴上的坐标Yi的依次存入链表GridRow (Yi)中。然后进行填充，在填充时，按照Y坐标递增序，依次对多边形涉及到得各GridRow进行处理，这个步骤包含两个部分，一是对边与扫描线的交点像素，进行反走样计算并填充合适的值，二是对此扫描线上的多边形内部区域进行填充，填充可以为实填充，也可以线性渐变填充与放射渐变填充。该填充方法比起活性边填充方法和扫描线种子填充更适合于移动终端屏幕显示，耗时少，效率高，而且支持复杂自交多边形填充。其目标在于提出一种新的矢量图形填充算法，矢量图形填充算法是在确定了矢量图的边缘后、将其内部用同一颜色进行填充的算法，是针对多边形这一特殊矢量图形的部分实现算法，而并不是终端整体运行架构的设计与实现；同时没有其它输出内容的矢量化传输与播放方案。目前，在实现终端播放方面，有以下设备与方法(I)计算机屏幕终端计算机屏幕，通过视频线直接读取计算机的显存(显示存储器，一般在计算机的显示卡上)，显存里面存放的是像素点阵数据。因此，计算机屏幕终端是播放像素点阵数据的。(2)电视机通过同轴电缆(普通电视天线输出线、有线电视信号线都是同轴电缆)、录像机/DVD机输出视频线或电脑视频线，接收像素点阵数据进行显示。(3)手机终端传统手机本身可以看作一台或简单或复杂的电脑，手机主要的从外输入主要是2G\3G服务通信信号、音频信号，对可以上网的手机，输入还包括网络通信信号。
(4)GPS导航仪GPS导航仪通过播放存储在其内部的地图信息，在联网进行更新时，则类似一台通信终端，但下载时，这些矢量数据并不播放。(5) ATM机目前的ATM机具有类似一台完整电脑的功能。(6)云终端目前的云终端(是“云计算终端”的简称)有以下三种主流技术基于ICA协议、基于RDP协议、基于PCoIP协议的终端。基于ICA协议(国内如深圳市古维奇科技有限公司MiniStation T580、国外如美国Wyse公司的Wyse Winterm 5000等)、基于RDP协议(如TCL云手机翔云A919)需要运行操作系统(因此也就都要求有通用CPU)屏幕播放(MiniStation T580 基于 WinCE 操作系统，Wyse Winterm 5000、Sun Ray 基于 LINUX 操作系统、TCL云手机翔云A919是基于Android 2. 3智能系统)；基于PCoIP协议的云终端(如三星NC190云终端)的功能简单，可以简化到不需要操作系统和CPU。在计算机和信息技术领域，根据终端本身具备的信息处理能力(包括计算能力和存储能力)区分，终端被称为“胖终端”、“瘦终端”、“零终端”。胖终端具有类似一台完整电脑的运算能力；瘦终端一般具有操作系统，但本身计算能力不强(不如一台电脑)；而零终端一般没有操作系统，同时也没有复杂的信息处理能力。这里，操作系统(Operating System,简称OS)是管理电脑硬件与软件资源的程序，一般具有输入输出管理、设备与驱动管理、文件系统管理、进程管理、内存管理、中断响应等典型功能。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术在展现内容数据传输量较大方面的缺点和不足，提出了一种基于矢量图形播放的终端系统，该终端系统通过接收并显示矢量图形来显示要展现内容，是对传统显示输出方法与设备的革新，是对移动计算、分布计算、云计算等新型计算服务体系理论和应用技术的创新。本发明公开的方案是通过接收矢量图形数据并通过简易终端进行播放(用硬件、固件或可编程芯片实现)，终端上不需要操作系统和通用 CPU。本发明的另一目的是提供一种基于矢量图形播放的终端系统的实现方法。本发明通过下述技术方案实现上述首要目的一种基于矢量图形播放的终端系统，包括通信模块、数据缓存与排序模块、服务输出数据分析模块、矢量图输出播放模块、非矢量图像点阵输出播放模块、显示缓存模块及终端显示屏，所述数据缓存与排序模块用于将连续收到的多个显示数据包按先后关系排序存放；所述服务输出数据分析模块用于识别更新区域，并将接收到的服务输出数据按矢量化和非矢量化输出数据的分类，分别提交给矢量图形输出播放模块和非矢量图像点阵播放模块进行播放；所述矢量图输出播放模块用于按输入的矢量图形数据内容，将各类矢量图形按类型和参数进行显示，将播放结果存放到显示缓存模块中；
所述非矢量图像点阵输出播放模块，用于将输入数据中非矢量的点阵图像数据进行播放显示；所述显示缓存模块用于存放矢量图形和非矢量点阵数据进行显示后所获得的输出点阵数据；所述终端显示屏从显存缓存模块中读取显示点阵数据并在屏幕上进行可视显示。优选地，上述基于矢量图形播放的终端系统还包括终端外接输入模块，用于不经通信模块而经终端所连的设备或接口，从终端外接收音频、文件、照片或用户操作的数据输入；
终端外接输入数据封装处理模块，用于将终端外接输入模块接收的音频、文件、照片或用户操作的数据输入进行格式转换、数据封装及数据处理操作，以便通过通信模块转发给外部进行进一步处理；终端非可视输出播放模块，用于输出、传送、转发或播放音频、文件、字符串或二进制数据流数据。本发明通过下述技术方案实现上述另一目的一种基于矢量图形播放的终端系统的实现方法，包括以下步骤SI、终端通过通信模块，从传输网络获取要显示的数据；S2、对接收到的数据进行存储、解密、解压处理，在连续接到多个数据时，进行数据包的排序；S3、从数据中识别更新区域；S4、从数据中分析并提取出矢量图形数据和非矢量图像点阵数据；S5、若数据包中有非矢量图像点阵数据的话，在所识别的更新区域内，按照所获得的非矢量图像点阵数据，在数据包所描述的相应位置填充像素数据值；S6、在所识别的更新区域内，按照S4中提取出的各个矢量图形数据的图形类型和图形参数，显示相应的图形输出；S7、将S5、S6更新到显示缓存模块中，并参照更新区域数据进行处理，保证只有更新区域内的像素进行修改；S8、终端显示屏从显存缓存模块中读取每个像素点的像素值数据，并进行可视显示，从而显示当前显示缓存模块中所有内容。优选地，上述基于矢量图形播放的终端系统的实现方法，还包括S9、通过终端上的外接设备接收在当前终端的显示输出下的用户操作输入、音频、照片或文件，并进行数据处理、格式转换和数据封装；S10、在S9的基础上，将获得的数据经过通信网络传输到后端的服务系统进行处理；S11、在S4数据分析并提取出数据中的音频、字符串、二进制数据流或文件数据的基础上，输出音频、字符串、二进制数据流或文件数据。所述步骤SI中，数据包括数据包描述数据、指示更新区域范围的数据、矢量图形数据、非矢量图像数据、音频数据、字符串、二进制数据流数据及文件数据。所述步骤S5中非矢量图像数据先输出，再播放显示矢量图形数据。所述根据更新区域来更新显示内容范围，其步骤包括
a)、提取更新区域的各顶点坐标；b)、将更新区域内的像素全置为I、更新区域外的全置为O ;c)、计算出矢量图形数据中的各矢量图所经过的各坐标值及显示的像素值；d)、将步骤c的结果与步骤b的结果进行“与”运行，得出更新内容；e)、将步骤d中获得的更新内容，更新到存储要显示像素的显示缓存中。
所述数据包的排序包括以下步骤S21、若在收到一个数据信息时，将其插入存储器中的数据存储队列中最后的位置；S22、将S21所收到的数据信息的起始位置，记录到存储器前端的索引表中；S23、在存储器的最前端，设置一个索引表，记录数据信息的起始位置；S24、若数据信息被播放完，则等待存储空间已满或存储的数据包已超过设置的数量上限时，再进行删除；S25、删除后，存储空间先不收回；当新的数据信息来到，依次查找连续存储区域来存放；若未查找到连续存储区域，则将当前存放在存储器中的历史数据依次前移，直到找到足够的连续存储区域为止；如果将所有历史数据都前移，仍没有足够的连续存储区域，则将最旧的历史数据删除，并重复前移操作，直到找到足够的连续存储区域为止。本发明的作用原理是本发明认为终端以显示矢量图形的方式来显示输出内容(而不是直接传输并播放点阵像素数据)，更有利于显示内容的网络传输和展示(尤其是对三维显示内容)，这种系统和方法可以提高信息计算体系、电子输出体系的工作效率、输出效率和网络传输效率，降低远程服务输出或远程界面的实现成本、能耗，并可支持移动计算、分布计算乃至云计算等新型计算体系的大规模应用实现。本发明认为，基于像素点阵来实现屏幕输出并不是唯一可用的方式，虽然传统的、基于像素点阵播放的终端显示方式，有简单、成熟等优点，但存在像素数据传输数据量大的缺陷。而基于矢量图来描述并展现屏幕输出，是一种更有优势的方式。本发明之所以以设计零终端为目标，是本发明认为目前整体上新型终端尚处于一个发展及优化阶段，特别是终端显示机制及输入数据格式方面，目前为支持移动计算、分布计算、云计算等新型计算体系下的终端显示方式的研究并不多。本申请认为，现有技术没有在以下方面进行深入的考虑①在移动计算、分布计算、云计算广泛应用之后，若仍使用传统的、基于像素点阵的终端实现方法，需要从服务端到终端输出传输大量的、连续的界面截图，会耗用大量的网络带宽，导致远程输出显示时形成瓶颈；②未来应用中会有大量三维图形展现效果，若仍使用传统的、基于像素点阵的终端实现方法，这些三维展现输出用目前的图片或视频压缩算法进行压缩的效果不好，从而对新型服务输出的传输无法进行优化，③新型服务的输出，基于像素点阵的输出并不是唯一方式，采用矢量图形数据传输，可以优化输出传输效率。④实现矢量图形播放，计算量小，且计算内容和算法固定，并不需要在终端上有操作系统支持(因此也就不需要通用CPU等部件)，而可以直接在终端上用硬件、固件、可编程芯片等方式进行有针对的开发来实现，这样终端的复杂度、成本、能耗都可以大大降低，而处理效率则大大增加。矢量图形在传输和存储时数据量极小，一旦以矢量图形播放进行显示的简易终端得以实现，将可以大大降低服务输出到终端展现时所占用的数据传输带宽、时间和能耗，对传统的显示方式和设备的改进、以及对移动计算、分布计算、云计算等新型计算体系的实现都会带来较大的帮助，同时本发明可兼容现有基于点阵播放的传统终端实现方法。本发明与 现有技术相比，具有如下优点和有益效果第一、传输效率高有利于大量服务计算界面输出内容的高效传输。对传统的基于像素点阵播放的终端展现方式(如传统的显示器或电视机)，或新型的基于屏幕图片连续输出(也是像素点阵播放)的终端展现方式(如云终端)来说，由于都是传输连续的像素点阵数据，传输数据量不小，少数几个远程服务的输出尚可以支持，但若要同时输出的远程服务数量较多、且每个服务输出的内容都不同的话，网络传输带宽和传输数据处理效率必然无法支持。而对基于矢量图形的终端显示方式来说，若其中一部或者全部的输出都可以用矢量图形参数来描述，数据量将小于(甚至远远小于)传输点阵数据。以一个二维圆形为例，要以点阵数据的形式传输给终端设备一个图形，需要这个圆内所有点的坐标及像素颜色值(设像素颜色为RGB,则一个点像素颜色值为3字节；x、y坐标设为4字节(均为0-216范围内))，其要传输数据量为5 π r2字节(r为半径，不考虑压缩的情况)，若r = 100，则上述传输数据量为157000字节=157KB字节(即使压缩，由于所有像素的颜色一致，只需要传坐标，也需要3 π r2 = 94KB字节)；而若以矢量图形传输，则只需要传输“圆，圆心(200，300)，半径=2，颜色RGB= (128，128，123) ”，估计约为16个字节(圆心坐标及半径均用4个字节存放)。两者差距极大。第二、有利于三维图形效果的显示，可以传输极少量的三维图形数据来表达极复杂的三维图形对基于点阵的远程终端显示方法，仍然要逐个像素传输，因此对三维图形显示要用较大的传输量(而且基本无法压缩)；但如果只传输这些三维图形的矢量数据并在终端才进行渲染和展示，则可传输量极少。例如，一个圆球，可以用圆球球心、球半径、球体颜色、光照位置坐标、光照颜色等这样几个矢量数据，在终端上收到这几个矢量数据后再进行计算和显示；而如果传递的是像素点阵，则数据量极大，而且由于三维图形上每个像素点的RGB值都会不一样(经过三维渲染、考虑光照的结果)，无法使用上述二维情况下的压缩方法。第三、实现简易性本发明所实现的终端系统可以不必用一个完整的计算机系统来实现，因为从前述实现方法可知，只需要做数据排序、数据分析等简单工作，并按矢量图形类别实现播放功能即可，无需在终端运行一个完整的计算机系统，因此实现上较为简易。这里所谓的“完整的计算机系统”是指一个硬件上包括通过CPU和内存、软件上包括常见操作系统的传统计算机系统，而操作系统具备输入输出管理、设备与驱动管理、文件系统管理、进程管理、内存管理、中断响应等典型功能。按本发明中所描述的处理步骤，通过硬件电路或嵌入式编码来实现非矢量图和矢量图播放即可实现本发明所述终端显示功能，而不需要有CPU、硬盘、内存和相应的操作系统、驱动程序等等软硬件系统。而另一方面，上述终端中的各个模块及功能，均可以使用现有计算机及网络技术中的成熟技术支持其实现，并不存在无法解决的技术难题。第四、兼容性由于输入数据中可以包括非矢量的像素点阵数据，因此本终端实现方案可兼容目前基于像素点阵的终端显示方式；第五、广泛适用性同时，只要提供给本终端的输入符合终端要求的前提下，本方法可支持计算机显示终端、手机、三维电视、云终端及云手机等各类终端的输出显示功能。
图I是本发明一种基于矢量图形播放的终端系统的结构方框图；图2是本发明一种基于矢量图形播放的终端实现方法的流程图；图3是本发明中一种基于矢量图形播放的终端实现方法实现更新区域操作的详细流程图；图4是本发明一种基于矢量图形播放的终端实现方法中实现SI步骤“终端接收要显示内容的相关数据、并存放在数据缓存中”中数据缓存的结构图；图5是数据排序存放的详细流程图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。本发明实现了一种基于矢量图形播放的终端系统1，如图I所示，包括通信模块2，用于对终端从传输网络中接收数据的过程进行管理、控制；数据缓存与排序模块3，用于将连续收到的多个显示数据按先后关系排序并存储；服务输出数据分析模块4，用于识别更新区域，并将接收到的服务输出数据按矢量化和非矢量化输出数据进行分类，以便分别提交显示；非矢量图像点阵输出播放模块5，用于将输出中无法矢量化的输出内容(即点阵数据)进行显示；矢量图输出播放模块6，用于按输入的矢量图数据内容，将各类矢量化输出项目按规范数据指定的类型和参数进行显示，将播放显示结果存放到显示缓存中；矢量化输出应在非矢量化输出后进行，以免被非矢量图像点阵数据(即点阵数据)遮盖了矢量图形输出的内容；显示缓存模块7，用于实现将矢量化和非矢量化输出进行显示所获得的点阵数据进行存放，类似现在电脑中的显卡中的显存；终端显示屏8，用于直接从显示缓存模块7中读取点阵数据在屏幕上进行显示；终端外接输入模块9，用于不经通信模块而经终端所连的其它设备或接口，从终端外接收音频、文件、照片或用户操作的数据输入；终端外接输入数据封装处理模块10，用于将终端外接输入模块接收的音频、文件、照片或用户操作的数据输入进行格式转换、数据封装及数据处理等操作，以便通过通信模块转发给外部软硬件进行进一步处理。终端非可视输出播放模块11，用于输出、传送或播放矢量图形和非矢量点阵之外的其它数据，如音频数据、文件数据、字符串或二进制数据流数据等；数据缓存模块12，用于将接收到的显示内容数据进行暂存和排序，以便进行显示和处理。其中，上述各模块的处理功能，可以通过硬件、固件、可编程芯片等方式实现；如果用固件中微程序的形式来实现，则另外需要一个模块或部件(一般为硬件芯片)来执行这、些微程序(如下面实施例中所说的“DSP芯片”,DSP芯片即Digital Signal Processing芯片，数字信号处理芯片)。下面以下述实施例，详细说明应用上述系统实现的具体过程，流程如图3所示实施例I本实施例终端系统不接收用户输入，是无用户输入的矢量显示器。本实施例的实现方法包括以下控制步骤，以下控制步骤的执行由ASIC (Application SpecificIntegrated Circuit,专用集成电路)实现。I、计算机主机向终端(即矢量显示器)直接发送要显示的矢量图，而不是输出像素点阵。终端通过通信模块2，接收矢量化及非矢量化的显示数据描述，并按顺序存放到数据缓存与排序模块3中，然后触发终端系统中各器件执行后面各工作步骤。这里为说明实现，假设数据内容及格式如下〈数据包序号=#1210312发送时间= ”2011-09-1221 39 :12”···><更新区域左边坐标=O右边坐标=100上边坐标=10下边坐标=100/>< 非矢量图像点阵数据数据= ”#928A12B9A909238CD90F90AE. · · ”x = IOy = 10宽度=20高度=30. . . >//data后为十六进制的点阵像素数据〈矢量图形列表〉〈图形矢量图类型=”rect”l= 50 r = 60 u=10 d = 20 边缘线形= ”dot line”颜色=#FEAA90. . . />// 一个矩形< 图形矢量图类型=”circle” = 50 y = 50 radius = 10 边缘线形= ”solid”颜色=#FEAA90. . . />// 一个圆形〈/矢量图形列表〉〈其它数据〉〈···>〈/其它数据〉其中，这里所用数据格式不是本发明必须的要求，也不是所申请的权利；具体实现 中所采用的格式，并不影响本发明所要保护的权利。在本实施例中，通信模块2采用无线WIFI部件。这里，通信模块可以通过目前或未来的各类有线或无线方式接收这些数据，接收方式并不是限定本发明保护的约束条件。2、终端接收显示数据，识别更新区域，并分析出矢量化和非矢量化的显示数据。本步骤2包括以下步骤2. I、若所接收的显示数据被加密或压缩，则终端进行解压或解密。解密模块可以采用凌科芯安公司的LKT4300 ;解压模块可采用安赛公司的高性能无损数据压缩加速卡赛驰1000或相应压缩芯片。本步骤2. I是可选的。2. 2、分别提取更新区域数据、矢量图形数据和非矢量图像点阵数据；该功能在可编程EPROM中存储程序，本终端以得州仪器(TI)公司的C5402DSP芯片作为运算执行部件。2. 3、对步骤2. 2获得矢量图形数据中的每个图形、图形类型、图形参数进行提取。2. 4、将步骤2. 2获得的非矢量图像点阵数据中非空位的点阵数据提取出来。可编程EPROM采用INTEL 82802AA芯片，本例下同。
3、在指定的更新区域内，显示矢量图形数据和非矢量图像点阵数据的图形内容，更新到显示缓存模块7中；显示缓存模块可采用DS1220Y-100RAM存储器。本步骤3包括以下步骤
3. I、确定更新区域(即矩形更新区域)，从而保证下面步骤的显示更新只影响更新区域，而不改变更新区域外的内容；3. 2、将非矢量化点阵数据填入显示缓存模块7中；3. 3、按各个矢量图形的图形类型及参数，根据在硬件电路、固件或微程序中存储的矢量图形显示算法，在显示缓存模块中显示所有矢量图形。各个矢量图形之间的显示可以用顺序依次进行显示，也可以以并发方式同时显示，并将显示结果全部更新到显示缓存中。这些矢量图形并不互相遮盖，因此不需要考虑播放显示的先后问题。采用图形处理器GPU (Graphic Processing Unit)来实现矢量图形显示,其中图形处理器可通过电路接收矢量图形绘制指令，绘制显示内容，本实例使用NVidia(英伟达)公司nvidia NllP-GS-AlGPU芯片作为GPU。3. 4、按照更新区域，将需要更新的数据内容在终端显示屏8上进行显示。终端显示屏与显示缓存模块之间可以通过各类数据线进行数据传输。 4、持续播放矢量及非矢量化输出，则显示连续的输出结果。实施例2本实施例的终端是直接播放二维、三维动画源代码的矢量电视。本实施例的实现方法包括以下控制步骤SI、由播放服务器通过网络(IP网线或有线电视网络)或无线电，传输二维、三维动画中的描述动画人物、场景、动作的各矢量图形，终端(矢量电视)通过其通信模块(通信模块用同轴电缆MODEM，康特ESlI同轴电缆调制解调器)获取相关矢量图形，并存放在数据缓存与排序模块3中，并触发终端中各器件执行以下工作步骤。处理器用ADI公司(Analog Devices, Inc.的简称，NYSE ADI)的 BLACKFIN 系列 BF535 芯片。S2、进行数据分析与排序在SI的基础上，对接收到的显示内容相关数据，按需要进行解密、解压等处理；在连续接到多个数据时，进行输出内容数据包的排序。数据包的内容和格式同实施例I。排序功能在可编程EPROM中实现，本实施例中EPROM采用东芝公司的24128AP 型号 EPROM 芯片。S3、从数据中识别更新区域在S2的基础上，根据接收到的显示内容描述数据中的更新区域数据，确定需要更新显示内容的区域(提取功能在可编程EPR0M)。若本次输出内容与上次完全一样，则“更新区域”应为空、输出的矢量内容和非矢量内容也应为空，即表示不需要更新显示，则后面步骤均不必执行。S4、分析并提取出矢量图形数据、非矢量图像点阵数据(即点阵数据)和其它输出数据。根据所接收到的显示内容中的标示，分析出其中的矢量图形数据、非矢量图像点阵数据和其它类型的输出数据，以便分开进行后面的处理。S5、显示非矢量点阵数据若数据包中有非矢量图像点阵数据的话，在S4的基础上，在S3指定的更新区域内，按照所获得的非矢量点阵数据，填充相应的像素数据值，并更新显示缓存中的相应像素值；若没有非矢量点阵数据，则直接跳过本步骤，直接执行S6。S6、显示矢量图形数据在S3指定的更新区域内，按照S4步骤中提取出的各个矢量图形数据的图形类型和图形参数，显示相应的图形(输出为显示缓存模块中记录的各点阵的像素值)；若没有矢量图形数据，则直接跳过本步骤，直接执行S7。为实现动画播放的高效率，这由现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Array)来分发各矢量图形数据的相关参数，使用多GPU来实现高效的图形显示。由于二维三维动画显示的是常规的矢量图形(点线、基础图形、三维图形等)，因此不需要另外实现矢量图形显示部件，只用GPU显示即可。本实施例中GPU采用Intel GMA 900相关芯片。S7、将矢量图形数据、非矢量图像点阵数据输出更新到显示缓存模块中在S6的基础上，显示缓存模块中的结果，按S3所识别的更新区域的范围，将非矢量化点阵数据显示、矢量图形显示的结果更新到显示缓存模块中。S8、显示到终端显示屏8 :在S7的基础 上，终端显示屏8从显存缓存模块7中读取每个像素点的最新像素值数据，并进行显示，从而显示当前显示缓存中所有内容。S11、在通信模块中所输入、并经分析提取出来的音频信号，传送到终端非可视输出播放模块11进行播放音频信息(采用SONY公司CXA1622芯片).在本实施例中，Sll为必须步骤。如图3所示，所述根据更新区域来更新显示内容范围，其步骤包括a)、提取更新区域的各顶点坐标(更新区域可能是一个或多个矩形，也可以是一个或多个多边形)；b)、将更新区域内的像素全置为I、更新区域外的全置为0，放到一个存储器中；C)、绘制非矢量部分和矢量图部分所谓绘制或播放，就是计算出矢量图所经过的各坐标值及显示的像素值；d)、绘制完后，将结果与步骤b的结果进行“与”运行，得出应该更新的部分；e)、将步骤d中获得的更新内容，更新到存储要显示像素的显示缓存中；更新范围外的不进行修改。上述步骤SI的“终端接收要显示内容的相关数据、并存放在数据缓存中”中数据缓存的结构如图4所示。由于终端的设计目标为一个较简单、低成本的终端，因此存储空间不充裕，且要以高效方式进行数据存储和处理，因此在有限的空间下，使用图4的结构和图5的步骤实现快速排序和数据存储。数据包的排序步骤包括S21、若在收到一个数据信息时，将其插入存储器中的数据存储队列中最后的位置；S22、将S21所收到的数据信息的起始位置，记录到存储器前端的索引表中；S23、在存储器的最前端，设置一个索引表，记录数据信息的起始位置；S24、若数据信息被播放完，则等待存储空间已满或存储的数据包已超过设置的数量上限时，再进行删除；S25、删除后，存储空间先不收回；当新的数据信息来到，依次查找连续存储区域来存放；若未查找到连续存储区域，则将当前存放在存储器中的历史数据依次前移，直到找到足够的连续存储区域为止；如果将所有历史数据都前移，仍没有足够的连续存储区域，则将最旧的历史数据删除，并重复前移操作，直接到找到足够的连续存储区域为止。每个存储器，有一个存储上限(例如最近的16个数据)。若超过16个，则将第一个删除(包括在存储器中的数据和存储器中的索引表)，将后面的依次上提一位，再将最后收到的数据存入，并将其位置填入索引表。实施例3本实施例终端是基于矢量播放的GPS导航系统。本实施例的实现方法包括以下控制步骤SI、终端接收要显示内容的相关数据终端通过其通信模块，从传输网络获取显示内容的规范化描述数据及需要终端输出的其它数据，并存放在数据缓存模块中，并触发终端中各器件执行以下工作步骤(处理器用S12P微控制器)。S2、进行数据分析与排序在SI的基础上，对接收到的显示内容相 关数据，按需要进行解密、解压等处理；在连续接到多个数据时，进行输出内容数据包的排序。数据包的内容和格式同实施例I。S3、从数据中识别更新区域在S2的基础上，根据显示内容描述数据中的更新区域数据，确定需要更新显示内容的区域。若本次输出内容与上次完全一样，则更新区域应为空，输出的矢量内容和非矢量内容也应为空，表示不需要更新显示，则后面步骤均不必执行。S4、分析并提取出矢量图形数据、非矢量图像点阵数据(即点阵数据)和其它输出数据在S3的基础上，根据所接收到的显示内容中的标示，分析出其中的矢量图形数据、非矢量图像点阵数据和其它类型的输出数据，以便分开进行后面的处理。S5、显示非矢量化点阵数据若数据包中有非矢量图像点阵数据的话，在S4的基础上，在S3所识别的更新区域内，按照所获得的点阵像素数据，填充相应的像素数据值，并更新显示缓存中的相应像素值；若没有非矢量图像点阵数据，则直接跳过本步骤，直接执行S6。S6、显示各矢量图形数据在S3所识别的更新区域内，按照S4步骤中提取出的各个矢量图形数据的图形类型和图形参数，显示相应的图形(输出为显示缓存模块中记录的各点阵的像素值)；若没有矢量图形数据，则直接跳过本步骤，直接执行S7。本实施例中，矢量图形的显示，使用EPROM编程实现对应一种图形采用一个EPROM记录其图形生成算法在并固化在EPROM中，在必要时调出运行。本实施例中EPROM采用Atmel公司的27L080芯片。S7、将矢量图形数据、非矢量图像点阵数据输出到显示缓存模块中在S6的基础上，显示缓存模块中的结果，按S3指定的更新区域的范围，将非矢量化点阵数据显示、矢量图形显示结果更新到显示缓存中。S8、显示到终端显示屏在S7的基础上，终端显示屏从显存缓存模块中读取每个像素点的最新像素值数据，并进行显示，从而显示当前显示缓存模块中所有内容。S9、接收用户操作输入或其它输入数据终端外接输入模块9接收用户在终端上操作点击位置等操作信息及终端的GPS定位信息。S10、在S9的基础上，终端外接输入数据封装处理模块10将终端外接输入模块9进行数据处理和格式转换，并通过通信模块2传送用户操作输入及GPS定位数据到云服务。在本实施例中，步骤S9和SlO是必须的步骤。实施例4
本实施 例终端是基于矢量播放的触屏云计算终端(可接收输入)，本实施例的实现方法包括以下控制步骤SI、云服务通过传输网络，将云服务输出的屏幕内容以矢量图形的格式进行传输。终端通过其通信模块(采用IP网络芯片，Realtek(瑞昱)公司的8201BL芯片)，从传输网络获取显示内容的规范化描述数据及需要终端输出的其它数据，并存放在数据缓存模块中，并触发终端中各器件执行以下工作步骤(控制步骤由纯硬件电路用实现，通过FPGA芯片上编程，采用莱迪斯公司的Lattice ECP4芯片)。S2、进行数据分析与排序在SI的基础上，对接收到的显示内容相关数据，按需要进行解密、解压等处理；在连续接到多个数据时，进行输出内容数据包的排序。数据包的内容和格式同实施例I。S3、从数据中识别更新区域在S2的基础上，根据显示内容描述数据中的更新区域数据，确定要更新显示内容的区域，即确定更新区域。S4、分析并提取出矢量图形数据、非矢量图像点阵数据(即点阵数据)和其它输出数据在S3的基础上，根据所接收到的显示内容中的标示，分析出其中的矢量图形数据、非矢量图像点阵数据和其它类型的输出数据，以便分开进行后面的处理。S5、显示非矢量化点阵数据若数据包中有非矢量图像点阵数据的话，在S4的基础上，在S3所识别的更新区域内，按照所获得的点阵像素数据，填充相应的像素数据值，并更新显示缓存中的相应像素值；若没有非矢量图像点阵数据，则直接跳过本步骤，直接执行S6。本步骤以EPROM中编程实现。S6、显示各矢量图形数据在S3所识别的更新区域内，按照S4步骤中提取出的各个矢量图形数据的图形类型和图形参数，显示相应的图形。本步骤以GPU来实现，其中GPU采用AMD公司的HD6990GPU芯片。S7、将矢量图形数据、非矢量图像点阵数据输出更新到显示缓存模块在S6的基础上，显示缓存模块中的结果，按S3所识别的更新区域的范围，将非矢量化点阵数据显示、矢量图形显示的结果更新到显示缓存模块中。S8、显示到终端显示屏在S7的基础上，显示屏从显存缓存模块中读取每个像素点的最新像素值数据，并进行显示，从而显示当前显示缓存模块中所有内容。S9、接收用户操作输入或其它输入数据若用户点击终端显示屏或鼠标、键盘进行操作，则终端外接输入模块9通过接收用户操作输入并转换为相应参数(如操作类型、操作位置等等)。触摸屏采用宇联QC156工业嵌入式触摸显示器，通过终端外接输入数据封装处理模块10进行封装成规范数据(采用EPR0M)。对鼠标键盘，通过USB接口连接终端模块(采用索尼-爱立信公司的HHUSND12PW USB接口芯片)增加鼠标、键盘的输入，并传输到终端非可视数据输出模块11。S10、在S9的基础上，通信模块2传送用户操作输入及其它输入数据到云服务。本实施例中，步骤S9和SlO是必须的步骤。实施例5本实施例终端是基于矢量播放的云手机(可接收输入)。本实施例的实现方法包括以下控制步骤SI、终端接收要显示内容的相关数据终端通过其通信模块(采用联通53203G芯片)，从传输网络获取“显示内容”的规范化描述数据及需要终端输出的其它数据(如通话音频信号)，并存放在数据缓存中，并触发终端中各器件执行以下工作步骤(所有处理及软件数据放到MC9S12XDP512单片机上，必要时附加外部存储器)。S2、进行数据分析与排序在SI的基础上，对接收到的显示内容相关数据，按需要进行解密、解压等处理；在连续接到多个数据时，进行输出内容数据包的排序。数据包的内容和格式同实施例I。S3、从数据中识别更新区域在S2的基础上，根据显示内容描述数据中的更新区域数据，确定需要更新显示内容的区域。若本次输出内容与上次完全一样，则更新区域应为空、输出的矢量内容和非矢量内容也应为空，表示不需要更新显示，则后面步骤均不必执行。S4、分析并提取出矢量图形数据、非矢量图像点阵数据(即点阵数据)和其它输出数据在S3的基础上，根据所接收到的显示内容中的标示，分析出其中的矢量图形数据、非 矢量图像点阵数据和其它类型的输出数据，以便分开进行后面的处理。S5、显示非矢量化点阵数据在S4的基础上，在S3所识别的更新区域内，按照所获得的点阵像素数据，填充相应的像素数据值，并更新显示缓存模块中的相应像素值；若没有非矢量图像点阵数据，则直接跳过本步骤，直接执行S6。S6、显示各矢量图形数据在S3所识别的更新区域内，按照S4步骤中提取出的各个矢量图形数据的图形类型和图形参数，显示相应的图形(输出为显示缓存模块中记录的各点阵的像素值)。本实施例中，使用GPU进行矢量图形显示，GPU为Adreno 220 GPU芯片。S7、将矢量图形数据、非矢量图像点阵数据输出更新到显示缓存模块在S6的基础上，显示缓存模块中的结果，按S3所识别的更新区域的范围，将非矢量化点阵数据显示、矢量图形显示的结果更新到显示缓存模块中。S8、显示到终端显示屏在S7的基础上，终端显示屏从显存缓存模块中读取每个像素点的最新像素值数据，并进行显示，从而显示当前显示缓存模块中所有内容。S9、接收用户操作输入或其它输入数据终端外接输入模块9 一方面接收用户在终端上操作点击位置等操作信息及终端其它方式接收到的输入数据(如音频、图片等)；另一方面接收用户的音频输入数据，音频接收采用STMicroelectronics公司的EMIF02-MIC07F3音频采集芯片。两类数据分别通过终端外接输入数据封装处理模块10进行数据处理、格式转换和数据封装。S10、在S9的基础上，经过终端外接输入数据封装处理模块10处理的数据，通过通信模块2传送用户操作输入及其它输入数据到云服务。S11、在通信模块中所输入、并经分析提取出来的音频信号，传送到终端非可视输出播放模块11进行播放音频信息(音频播放采用SONY公司CXA1622芯片)，作为云手机的通话输出。本实施例中，步骤S9、S10、S11是必须的步骤。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于矢量图形播放的终端系统，其特征在于包括通信模块、数据缓存与排序模块、服务输出数据分析模块、矢量图形输出播放模块、非矢量图像点阵输出播放模块、显示缓存模块以及终端显示屏， 所述数据缓存与排序模块用于将连续收到的多个显示数据按先后关系排序存放； 所述服务输出数据分析模块用于识别更新区域，并将接收到的服务输出数据按矢量化和非矢量化输出数据的分类，分别提交给矢量图形输出播放模块和非矢量图像点阵播放模块进行播放； 所述矢量图形输出播放模块用于按输入的矢量图形数据内容，将各类矢量图形按类型和参数进行显示，将播放结果存放到显示缓存模块中； 所述非矢量图像点阵输出播放模块，用于将输入数据中非矢量的点阵图像数据进行播放显示； 所述显示缓存模块用于存放矢量图形和非矢量点阵数据进行显示后所获得的输出点阵数据； 所述终端显示屏从显存缓存模块中读取显示点阵数据并在屏幕上进行显示。
2.根据权利要求I所述的基于矢量图形播放的终端系统，其特征在于，还包括 终端外接输入模块，用于不经通信模块而经终端所连的设备或接口，从终端外接收音频、文件、照片或用户操作的数据输入； 终端外接输入数据封装处理模块，用于将终端外接输入模块接收的音频、文件、照片、用户操作的数据输入进行格式转换、数据封装及数据处理，以便通过通信模块转发给外部进行进一步处理； 终端非可视输出播放模块，用于输出、传送或播放音频、文件、字符串及二进制数据流数据。
3.根据权利要求I所述的基于矢量图形播放的终端系统，其特征在于，还包括上述模块组成一体化系统。
4.一种根据权利要求I所述基于矢量图形播放的终端系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤 51、终端通过通信模块，从传输网络获取要显示的数据； 52、对接收到的数据进行解密、解压处理，在连续接到多个数据时，进行数据包的排序; 53、从数据中识别更新区域； 54、从数据中分析并提取出矢量图形数据和非矢量图像点阵数据； 55、若数据包中有非矢量图像点阵数据的话，在所识别的更新区域内，按照所获得的非矢量图像点阵数据，在与非矢量图像点阵数据相关的位置填充相应的像素数据值； 56、在所识别的更新区域内，按照S4中提取出的各个矢量图形数据的图形类型和图形参数，显示相应的图形输出； 57、将S5、S6更新到显示缓存模块中，并参照更新区域数据进行处理； 58、终端显示屏从显存缓存模块中读取每个像素点的像素值数据，并进行显示，从而显示当前显示缓存模块中所有内容。
5.根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于，还包括S9、通过终端上的外接设备接收在当前终端的显示输出下的用户操作输入、音频、照片或文件，并进行数据处理、格式转换和数据封装； ·510、在S9的基础上，将获得的数据经过通信网络传输到后端的服务系统进行处理； ·511、在S4数据分析并提取出数据中的音频、字符串、二进制数据流或文件的基础上，输出音频、字符串、二进制数据流或文件数据。
6.根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于所述步骤SI中，所述数据包括数据包描述数据、指示更新区域范围的数据、矢量图形数据、非矢量图像点阵数据、音频数据、字符串、二进制数据流数据及文件数据。
7.根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于所述步骤S5中非矢量图像点阵数据先输出，再播放显示矢量图形数据。
8.根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于所述根据更新区域来更新显示内容范围，其步骤包括 a)、提取更新区域的各顶点坐标； b)、将更新区域内的像素全置为I、更新区域外的全置为O; c)、计算出矢量图形数据的矢量图所经过的各坐标值及显示的像素值； d)、将步骤c的结果与步骤b的结果进行“与”运行，得出更新内容； e)、将步骤d中获得的更新内容，更新到存储要显示像素的显示缓存中。
9.根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述数据包的排序包括以下步骤 ·521、若在收到一个数据信息时，将其插入存储器中的数据存储队列中最后的位置； ·522、将S21所收到的数据信息的起始位置，记录到存储器前端的索引表中； ·523、在存储器的最前端，设置一个索引表，记录数据信息的起始位置； · 524、若数据信息被播放完，则等待存储空间已满或存储的数据包已超过设置的数量上限时，再进行删除； · 525、删除后，存储空间先不收回；当新的数据信息来到，依次查找连续存储区域来存放；若未查找到连续存储区域，则将当前存放在存储器中的历史数据依次前移，直到找到足够的连续存储区域为止；如果将所有历史数据都前移，仍没有足够的连续存储区域，则将最旧的历史数据删除，并重复前移操作，直到找到足够的连续存储区域为止。
全文摘要
本发明公开了一种基于矢量图形播放的终端系统及其实现方法，终端系统包括通信模块、数据缓存与排序模块、服务输出数据分析模块、非矢量图像点阵输出播放模块、矢量图输出播放模块、显示缓存模块及终端显示屏；实现方法包括以下步骤终端接收要显示内容相关数据；进行数据分析与排序；识别更新区域；分析并提取出矢量化和非矢量图像点阵数据；显示非矢量化点阵数据；显示矢量图形；结果更新存放到显示缓存中；显示到显示屏。本发明具有高效率、广泛适应性、实现简单、利于三维效果显示等功能特性，对面向移动计算、分布计算、云计算等新型计算服务体系终端的实现、新型计算服务体系的推广应用与研究都有积极意义。
文档编号G06F17/30GK102637195SQ20121004595
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者王涛 申请人:王涛