Lcd显示屏立体菜单显示的装置与方法
【专利摘要】发明涉及图像处理和显示领域，为提供一种能够生成立体菜单的简易装置，能够生成具有透视效果的投影式立体菜单，同时不需要额外多余的缓存就可以直接输出，适合硬件实现。为此，本发明采取的技术方案是，LCD显示屏立体菜单显示的装置与方法，包括：字符存储器、背景颜色存储器、像素缓存存储器，此外还增加有字符投影存储器、字符投影颜色存储器、背景投影颜色存储器；字符投影存储器存放每行菜单字符的投影信息，且仅存放一行字符的投影信息，投影信息是通过字符存储器的字符信息压缩，偏转计算得到的；背景投影颜色存储器用于存储背景投影颜色；前述存储器均输出到像素缓存存储器。本发明主要应用于数据处理及机要通信。
【专利说明】LCD显示屏立体菜单显示的装置与方法
【技术领域】
[0001]发明涉及图像处理和显示领域，属于人机交互控制单元(OSD)中的菜单生成与显示范畴。具体讲，涉及IXD显示屏立体菜单显示的装置与方法。
技术背景
[0002]人交互界面是用户操作设置电视机，游戏机等设备的重要控制界面。现在多数的电视机，游戏机菜单主要为下拉式菜单，分级显示菜单，交叉式菜单等。其共有的特点是均为平面显示，而近年来随着3D技术的迅速发展，三维立体式菜单也成为人们研究的热点。且各种炫目多彩的立体式菜单也得到广泛应用，从而用户可以得到更好的视觉体验。现今常用的立体菜单主要有推拉式菜单，按钮式菜单，旋转式菜单，投影式菜单等。推拉式菜单主要是控制菜单的远近，大小，凹凸状态，通过设置菜单的视点与菜单的距离或者菜单的视角参数，来达到立体的视觉效果。旋转式菜单通常是由多幅界面组成，整个菜单呈现圆环状，通过旋转来切换菜单的显示并且得到立体感觉。投影式菜单实现起来相对容易，通常是通过复制二维菜单的画面在另一片区域上显示复制的点阵，通过人们的视觉差来达到立体视觉感受.然而，获得炫目的立体视觉感受在实现上往往需要投入很大精力，其实现与二维菜单的方式通常有很大区别，致使大部分的二维菜单生成装置无法通过简单修改而再次得到利用。且需要大量的点阵图像计算，如图像缩放，旋转等技术，电路实现复杂设计困难。更重要的是立体菜单需要大量的存储资源来缓存3D视觉画面，因此浪费宝贵的电路资源甚至增大芯片面积。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本设计提供一种能够生成立体菜单的简易装置，在通常的二维菜单生成装置中，通过简单地修改电路便可以生成具有透视效果的投影式立体菜单。同时提出一种产生二维菜单的简易方法，不需要额外多余的缓存就可以直接输出，适合硬件实现，既节省了电路设计开发的时间与精力，又节约了宝贵的硬件资源。为此，本发明采取的技术方案是，LCD显示屏立体菜单显示的装置，包括:字符存储器、背景颜色存储器、像素缓存存储器，此外还增加有字符投影存储器、字符投影颜色存储器、背景投影颜色存储器；字符投影存储器存放每行菜单字符的投影信息，且仅存放一行字符的投影信息，投影信息是通过字符存储器的字符信息压缩，偏转计算得到的；背景投影颜色存储器用于存储背景投影颜色；前述存储器均输出到像素缓存存储器。
[0004]借助于字符存储器、背景颜色存储器、像素缓存存储器、字符投影存储器、字符投影颜色存储器、背景投影颜色存储器实现，将字符存储器、背景颜色存储器、字符投影存储器、字符投影颜色存储器、背景投影颜色存储器中的信息输出到像素缓存存储器，其中:
[0005]字符投影存储器存放每行菜单字符的投影信息，每扫描一行字符信息，该存储器的信息都要得到更新，即该存储器仅存放一行字符的投影信息，其中的投影信息是通过字符存储器的字符信息压缩，偏转计算得到；
[0006]字符投影产生步骤:假设菜单每一个字符为n*n像素大小，前η行像素输出方式不变，依然是列扫描输出每一个像素点，然后行计数加1，再依次输出下一行的每一个像素点，在这些像素从字符存储器输出到像素缓存存储器的同时，菜单字符也要进入字符投影存储器中，并且需要对这一行菜单字符进行投影处理；
[0007]对于投影字符的颜色处理，取投影至上而下透明度依次增加的方式进行显示，并将字符投影颜色存储器中的像素值存到像素缓存存储器中。
[0008]将背景投影颜色存储在背景投影颜色存储器中，背景投影颜色需要比实际背景颜色浅，然后根据字符投影的偏转角度，按照此角度与背景偏转后的形状依次输出背景投影颜色信息，将其缓存到像素缓存存储器中。
[0009]字符投影产生步骤进一步细化为:首先要对每行菜单字符信息采用适当的压缩方式进行图像压缩，压缩比例为m，偏转方向为t，投影字符信息第I行存储在字符投影存储器的最后一行，投影字符信息第2行存储在字符投影存储器的倒数第二行，以此类推，投影字符信息最后一行存储在字符投影存储器的第一行；对于投影字符的偏转，在将投影信息存储到字符投影存储器的同时，需要根据偏转角度t，依次移动每一行投影字符的位置，字符投影存储器中第I行投影字符位置不变，第2行向左或右移动l*tan(t)，第3行向左或右移动2*tan(t)，第4行向左或右移动3*tan(t)，以此类推；这样便可完成字符投影存储器中的投影信息的压缩与偏转的处理；当字符存储器的第一行菜单字符信息缓存到像素缓存存储器结束的同时，字符投影存储器的投影字符信息也按照要求存储完毕；先按顺序输出字符投影存储器的投影字符信息，然后再继续输出字符存储器的第二行菜单字符，其输出与处理方式同上述第一行菜单字符的方式相同，直到整幅菜单信息按此方式输出完毕。
[0010]对于投影字符的颜色处理进一步细化为:假如菜单字符颜色为colorl，背景颜色为color2，得到的投影字符颜色为color3，利用基本透明度计算公式colorf =colorl*Alphal+color2*(1-Alphal)来得到 colorf 的值，其中 Alphal 为大于 O 小于 I 的小数，在字符投影存储器的投影字符信息中，Alphal逐渐减小，即自上而下逐渐增大投影字符的透明度；采用DDA(Digital Differential Analyzer)方法来快速高效地实现取整运算:首先对于菜单的第一行字符来说，先按顺序输出字符存储器中的点阵信息，由于字符存储器中存储的是点阵信息，即有字符处点阵信息为1，无字符处点阵信息为0，因此对于向像素缓存存储器中输入来说，若字符存储器中信息为1，输入到像素缓存存储器中的像素信息为点阵颜色值，若字符存储器中信息为0，则输入到像素缓存存储器中的值为背景颜色存储器中的背景颜色像素值；字符存储器中第一行菜单字符信息输出完毕后，先停止字符存储器进行第二行字符的信息输出，而是按顺序输出字符投影存储器中的信息；由于字符投影存储器中存放的也是同字符存储器一样的点阵信息值，所以输入到像素缓存存储器中的方式也一样，即字符投影存储器中的值为1，则输入到像素缓存存储器中的为字符颜色值，若字符投影存储器中为0，则输入到像素缓存存储器的为字符投影颜色的像素值。在字符投影存储器的第一行字符投影信息输出完毕后，再继续输出字符存储器中第二行的字符信息，以此类推，直到所有的菜单点阵信息与点阵投影信息输出完毕后，再按顺序输出字符投影颜色存储器中的像素值到像素缓存存储器中。
[0011]与已有技术相比,本发明的技术特点与效果:
[0012]本发明提出了一种基于二维菜单的立体菜单产生方法与装置，能够通过简单修改二维菜单电路与简洁的计算方式便可得到立体菜单的视觉效果。并且无需多次的图像缓存，其需要的存储资源与二维菜单产生装置几乎相同，仅需一次单行缓存便可直接输出。节省了宝贵电路的资源，非常适合硬件实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1 二维菜单生成架构示意图。
[0014]图2三维菜单生成架构示意图。
[0015]图3字符投影产生示意图。
[0016]图4背景投影产生示意图。
[0017]图5最终效果示意图。
【具体实施方式】
[0018]对于本发明提出的立体投影菜单生成的装置:
[0019]在基本的二维菜单生成装置的基础上，只需要额外增加一个很小内存的寄存器，用来缓存菜单每一行的字符，通过简单的修改与计算便能实现三维立体效果。
[0020]在二维菜单产生的方式中，通常是通过字符与背景颜色的叠加，从而得到一幅完整的菜单点阵图像。如图1是二维菜单生成的基本架构，一幅需要生成的菜单字符信息存放在字符存储器101中，而用户所需的菜单背景颜色存储在背景颜色存储器102中，最后经过字符与背景的叠加，形成一幅完整的菜单点阵图像并且缓存在像素缓存存储器103中，从而输出到显示屏上。
[0021]本发明在二维菜单产生装置的基础上，在字符信息输出到缓存器的同时，对其进行压缩，偏转等处理形成投影信息，并且暂存在另一块区域中，等待将其缓存在像素缓存器中。本发明产生三维立体菜单主要包括产生字符投影与背景投影，通过人眼的视觉差来达到立体的效果。如图2是三维菜单产生装置示意图，相对于基本的二维菜单产生装置仅需要增加字符投影存储器与字符投影颜色存储器。字符存储器201同二维菜单产生装置一样，存储菜单字符信息，此存储器中的信息不需要改变。字符投影存储器202存放每行菜单字符的投影信息，每扫描一行字符信息，该存储器的信息都要得到更新，即该存储器仅存放一行字符的投影信息。其中的信息是通过字符存储器201的字符信息压缩，偏转计算得到的。对于本发明提出的立体投影菜单生成的方法:
[0022]如图3，是字符投影产生示意图。对于每一行的菜单字符的输出，我们以第一行字符为例，假设菜单每一个字符为n*n像素大小，前η行像素输出方式不变，依然是列扫描输出每一个像素点，然后行计数加1，在依次输出下一行的每一个像素点。在这些像素从字符存储器301输出到像素缓存存储器303的同时，菜单字符也要进入字符投影存储器302中，并且需要对这一行菜单字符进行投影处理。
[0023]随着光线角度的变化，投影的大小以及偏转方向也随之变化，用户可以自行设置投影大小以及偏转角度。对于压缩比例m(m大于O小于I)，偏转方向为t，首先要对每行菜单字符信息采用适当的压缩方式进行图像压缩，压缩比例为m，由于投影对于原图像都是倒置的，因此压缩完的信息还要进行倒置存储，即投影字符信息第I行存储在存储器302的最后一行，投影字符信息第2行存储在存储器302的倒数第二行，以此类推，投影字符信息最后一行存储在存储器302的第一行，以此保证投影可以按顺序输出。对于投影字符的偏转，在将投影信息存储到存储器302的同时，需要根据偏转角度t，如图5所示，依次移动每一行投影字符的位置，存储器302中第I行投影字符位置不变，第2行向左或右移动l*tan(t)，第3行向左或右移动2*tan(t)，第4行向左或右移动3*tan (t)，以此类推。这样便可完成字符投影存储器302中的投影信息的压缩与偏转的处理。当301存储器的第一行菜单字符信息缓存到303存储器结束的同时，302存储器的投影字符信息也按照要求存储完毕。这时我们不继续缓存301存储器的第二行字符，而是先按顺序输出302存储器的投影字符信息，然后再继续输出301存储器的第二行菜单字符，其输出与处理方式同上述第一行菜单字符的方式相同，直到整幅菜单信息按此方式输出完毕。
[0024]对于投影字符的颜色处理，我们取投影至上而下透明度依次增加的方式进行显示，从而增强视觉的立体效果。假如菜单字符颜色为colorl，背景颜色为color2,得到的投影字符颜色为colorf，我们利用基本透明度计算公式colorf =colorl*Alphal+color2* (1-Alphal)来得到 colorf 的值，其中 Alphal 为大于 O 小于 I 的小数(若Alphal为0，则菜单为全透明，即无菜单显示，若Alphal为1，则菜单无透明视觉效果，Alphal取值在O到I的变化中，透明视觉效果依次减弱)。在302存储器的投影字符信息中，Alphal逐渐减小，即自上而下逐渐增大投影字符的透明度来增强视觉效果。为了避免乘法运算和取整运算带来的硬件开销，对于菜单字符颜色colorl与背景颜色colorf可变的电路中，本发明采用DDA (Digital Differential Analyzer)方法来快速高效地实现取整运算。如果菜单字符颜色colorl与背景颜色Color2为固定，也可以直接计算好投影字符的每一行的颜色信息并存储在电路中，从而可以直接使用，完全不需要在电路中进行计算。其效果如图5大写字母的B的投影。对于具体的菜单存储方式如下所述，首先对于菜单的第一行字符来说，先按顺序输出字符存储器201中的点阵信息，由于201中存储的是点阵信息，即有字符处点阵信息为1，无字符处点阵信息为O。因此对于向205像素缓存存储器中输入来说，若201中信息为1，输入到205中的像素信息为点阵颜色值，若201中信息为0，则输入到205中的值为203背景颜色存储器中的背景颜色像素值。201中第一行菜单字符信息输出完毕后，先停止201进行第二行字符的信息输出，而是按顺序输出202字符投影存储器中的信息。由于202中存放的也是同201 —样的点阵信息值,所以输入到205中的方式也一样，即202中的值为I，则输如到205中的为字符颜色值，若202中为0，则输入到205的为字符投影颜色的像素值。在202的第一行字符投影信息输出完毕后，再继续输出201中第二行的字符信息，以此类推。直到所有的菜单点阵信息与点阵投影信息输出完毕后，再按顺序输出204字符投影颜色存储器中的像素值到205存储器中。
[0025]由上述方式就可同时将整幅菜单字符像素与字符投影像素信息缓存到像素缓存存储器205中。
[0026]对于背景投影的实现，如图4背景投影产生示意图，基于背景颜色的选择，本发明将背景投影颜色存储在背景投影颜色存储器402中，与字符投影颜色显示原理相似，背景投影颜色需要比实际背景颜色浅。然后根据上述字符投影的偏转角度，按照此角度与背景偏转后的形状依次输出背景投影颜色信息，将其缓存到像素缓存存储器205中。因此一幅完整的立体菜单便一次缓存到存储器205中。
[0027]本发明提出一种快速生成立体投影菜单的方式，能够在基本的二维菜单长生装置的基础上，通过简单的修改与计算来实现三维立体效果。
[0028]下面结合附图及实例对本发明作进一步的解释和说明。对于一幅完整的二维菜单，其每个菜单字符大小为32*32像素。如图5最终效果示意图的大写字母B，为了使计算简单快捷，例如使用最邻近差值法对字符纵向方向进行压缩，压缩比例纵向为1/2，横向不变。而偏转角度t设置为45度，向右下偏转。
[0029]菜单的每一行选项为一个处理单位，如图3字符投影产生示意图。对于每个32*32像素的字符，每32行为一行完整的菜单字符信息，能够进入字符投影存储器302的分别为菜单字符的第I行像素信息，第3行像素信息，第5行像素信息，以此类推，第31行像素信息这样的奇数行数像素，并且在302存储的信息进行倒置存储，即字符信息的第I行存在303的第16行，字符信息的第3行存在303的第15行，以此类推，字符信息的第31行存在303的第I行，这样就做到将原来的每字符为32*32像素变为16*32像素大小，即纵向缩小一半，而横向没有改变，同时也保证了下一步字符投影信息的顺序输出。与此同时，对于投影字符的偏转处理，之前设置了投影字符向右下偏转45度，在存储到302存储器的同时，302存储器的第I行横向像素位置不改变，第2行横向像素向右移位I个像素点，第3行横向像素向右移位2个像素点，以此类推，第16行向右移位15个像素点，这样在下一步输出字符投影信息的同时就可以保证其向右下偏转45度。
[0030]对于投影字符的颜处理，例如此装置的背景颜色与字符颜色是可变的，当前字符颜色为黑色，颜色代码为000000，背景颜色为蓝色，其颜色代码为66ffff，每行投影字符有16行像素点，前9行透明度设置为3/4，其颜色代码为000000*3/4+66ffff* (1-3/4)=19bfff,后 6 行透明度设置为 1/2，其颜色代码为 000000*l/2+66ffff* (1-1/2) = 337fff。
[0031]对于背景投影颜色，需要比实际背景颜色浅，这样可以增强投影的立体视觉效果。如使用比颜色代码66ffff浅的淡蓝色ccffff。在缓存到像素缓存存储器205或显示阶段，首先从字符存储器201中读出菜单第一行的字符(共32行像素值)，在字符信息处输出字符颜色像素，而非字符信息处输出背景颜色像素。然后从背景颜色存储器202中读取投影字符信息(共16行像素值)，在投影字符信息处输出计算好的投影字符颜色像素值，而非投影字符信息处输出背景颜色像素，随后同理输出第2行，第3行，……，直到输出整幅菜单。最后同存储投影字符的偏转处理一样，跟据偏转角度45度，依次输出背景投影颜色像素值，其行数为实际背景行数的一半。这样，一幅完整的立体菜单便产生。
【权利要求】
1.一种LCD显示屏立体菜单显示的装置，其特征是，包括:字符存储器、背景颜色存储器、像素缓存存储器，此外还增加有字符投影存储器、字符投影颜色存储器、背景投影颜色存储器；字符投影存储器存放每行菜单字符的投影信息，且仅存放一行字符的投影信息，投影信息是通过字符存储器的字符信息压缩，偏转计算得到的；背景投影颜色存储器用于存储背景投影颜色；前述存储器均输出到像素缓存存储器。
2.—种LCD显示屏立体菜单显示方法，其特征是，借助于字符存储器、背景颜色存储器、像素缓存存储器、字符投影存储器、字符投影颜色存储器、背景投影颜色存储器实现，将字符存储器、背景颜色存储器、字符投影存储器、字符投影颜色存储器、背景投影颜色存储器中的信息输出到像素缓存存储器，其中: 字符投影存储器存放每行菜单字符的投影信息，每扫描一行字符信息，该存储器的信息都要得到更新，即该存储器仅存放一行字符的投影信息，其中的投影信息是通过字符存储器的字符信息压缩，偏转计算得到； 字符投影产生步骤:假设菜单每一个字符为n*n像素大小，前η行像素输出方式不变，依然是列扫描输出每一个像素点，然后行计数加1，再依次输出下一行的每一个像素点，在这些像素从字符存储器输出到像素缓存存储器的同时，菜单字符也要进入字符投影存储器中，并且需要对这一行菜单字符进行投影处理； 对于投影字符的颜色处理，取投影至上而下透明度依次增加的方式进行显示，并将字符投影颜色存储器中的像素值存到像素缓存存储器中； 将背景投影颜色存储在背景投影颜色存储器中，背景投影颜色需要比实际背景颜色浅，然后根据字符投影的偏转角度，按照此角度与背景偏转后的形状依次输出背景投影颜色信息，将其缓存到像素缓存存储器中。
3.如权利要求2所述的LCD显示屏立体菜单显示方法，其特征是，字符投影产生步骤进一步细化为:首先要对每行菜单字符信息采用适当的压缩方式进行图像压缩，压缩比例为m，偏转方向为t，投影字符信息第I行存储在字符投影存储器的最后一行，投影字符信息第2行存储在字符投影存储器的倒数第二行，以此类推，投影字符信息最后一行存储在字符投影存储器的第一行；对于投影字符的偏转，在将投影信息存储到字符投影存储器的同时，需要根据偏转角度t，依次移动每一行投影字符的位置，字符投影存储器中第I行投影字符位置不变，第2行向左或右移动l*tan(t)，第3行向左或右移动2*tan(t)，第4行向左或右移动3*tan(t)，以此类推；这样便可完成字符投影存储器中的投影信息的压缩与偏转的处理；当字符存储器的第一行菜单字符信息缓存到像素缓存存储器结束的同时，字符投影存储器的投影字符信息也按照要求存储完毕；先按顺序输出字符投影存储器的投影字符信息，然后再继续输出字符存储器的第二行菜单字符，其输出与处理方式同上述第一行菜单字符的方式相同，直到整幅菜单信息按此方式输出完毕。
4.如权利要求2所述的LCD显示屏立体菜单显示方法，其特征是，对于投影字符的颜色处理进一步细化为:假如菜单字符颜色为colorl，背景颜色为Color2，得到的投影字符颜色为 color3,利用基本透明度计算公式 color3 = colorl*Alphal+color2* (1-Alphal)来得到colorf的值，其中Alphal为大于O小于I的小数，在字符投影存储器的投影字符信息中，Alphal逐渐减小，即自上而下逐渐增大投影字符的透明度；采用DDA(DigitalDifferential Analyzer)方法来快速高效地实现取整运算:首先对于菜单的第一行字符来说，先按顺序输出字符存储器中的点阵信息，由于字符存储器中存储的是点阵信息，即有字符处点阵信息为1，无字符处点阵信息为O，因此对于向像素缓存存储器中输入来说，若字符存储器中信息为1，输入到像素缓存存储器中的像素信息为点阵颜色值，若字符存储器中信息为O，则输入到像素缓存存储器中的值为背景颜色存储器中的背景颜色像素值；字符存储器中第一行菜单字符信息输出完毕后，先停止字符存储器进行第二行字符的信息输出，而是按顺序输出字符投影存储器中的信息；由于字符投影存储器中存放的也是同字符存储器一样的点阵信息值，所以输入到像素缓存存储器中的方式也一样，即字符投影存储器中的值为1，则输入到像素缓存存储器中的为字符颜色值，若字符投影存储器中为O，则输入到像素缓存存储器的为字符投影颜色的像素值。在字符投影存储器的第一行字符投影信息输出完毕后，再继续输出字符存储器中第二行的字符信息，以此类推。直到所有的菜单点阵信息与点阵投影信息输出完毕后，再按顺序输出字符投影颜色存储器中的像素值到像素缓存存储器中。
【文档编号】G06F3/0482GK104407781SQ201410640702
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】史再峰, 贾圆圆, 庞科, 徐江涛, 赵升, 周佳慧 申请人:天津大学