专利名称：处理包含多种屏幕显示格式的视频信号的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频数据处理。
结合个人计算机和电视功能(PC/TV系统)的家庭娱乐系统日益成为通用用户交互式多源和多目的的通讯装置。这样的多媒体系统为了响应用户请求的多种应用需要在多个地点之间以不同数据格式通信。例如PC/TV系统可以接收来自卫星或陆地源的数据，所述卫星或陆地源包括高清晰度电视(HDTV)广播、多点微波分配系统(MMSD)广播和数字视频广播(DVB)。PC/TV系统也可以经过电话(例如Internet)和同轴线(例如电缆TV)以及从象数字视频光盘(DVD)、CDROM、甚高灵敏度(VHS)和数字VHS(DVHSTM)类型的重放机的远端和本地源接受和发送数据。
这样的通用PC/TV娱乐系统需要各种不同的屏幕显示(OSDs)供来自不同源的视频节目内容的使用或者用于不同的应用场合。电视和多媒体系统中多种不同OSDs的处理受到时间、存储器尺寸以及其它实际局限的约束。按照本发明的系统提供一种有效适应数据处理约束的OSD管理和控制系统。
使用多个与对应的OSD内容相联系的不同标题便于实现有效和灵活的OSD管理和控制系统。每一个标题包含用于解释和显示OSD象素映像图的唯一的显示特征或者一组显示特征。在使用这种系统时，OSD的表示和修改包含选择与OSD关联的、具有所需的用于表示和修改OSD显示特征的标题。
在附图中
图1示出按照本发明用于处理OSD标题和内容数据的典型的家庭娱乐系统，
图2进一步说明图1中示出的典型的家庭娱乐解码器系统的MPEG解码器和视频存储器，图3说明传统的MPEG解码器和视频存储器配置，图4是说明传统的OSD检索处理的流程图，图5说明传统的OSD数据格式，图6说明本发明的MPEG解码器和视频存储器配置，图7是说明本发明的OSD检索处理的流程图，以及图8说明本发明的OSD数据格式。
从下面作为例子给出的说明，本发明的特征和优点将变得更明显。
现参考图1，图中示出了按照本发明原理工作的典型的数字视频接收系统的方框图。该视频接收机系统包括天线10和输入处理器15、解调器20和解码器30，其中输入处理器15用于接收用载有音频、视频、和关联数据的信号调制的广播载波并将其数字化，解调器20用于接收来自输入处理器15的数字输出信号并将其解调，解码器30输出一种格式结构的信号，后者被解码、映像成字节长度数据段、被去交错和RS(Reed Solomon)纠错。解码器单元30的已纠错的输出数据为MPEG兼容的传输数据流形式，它包含表示多路复用的音频、视频和数据成分的节目。
视频接收机系统还包括调制解调器80，后者可以通过电话线连接到服务器83或者连接服务87，使得视频接收机系统能通过电话线接收各种格式(例如MPEG、HTML、和/或JAVA的数据。
处理器25处理从解码器30和/或调制解调器80输出的数据，使得处理后的数据能按照用户通过遥控单元125输入的请求显示在显示单元75上或存储在存储介质105中。更准确地说，处理器25包括解释通过遥控单元接口120从遥控单元125接收到的请求的控制器115，并且适当配置处理器25的元件，以便执行用户请求(例如信道、Web网点和/或OSD显示)。在一种典型方式下，控制器115配置处理器25的元件，以便提供MPEG解码数据和在显示单元75上显示的OSD。在另一种典型方式下，控制器115配置处理器25的元件，以便提供MPEG兼容的数据流，通过存储装置90和存储接口95存储在存储介质105上。在再一种典型方式下，控制器115配置处理器25的元件，用于其他通信方式，例如用于通过服务器83或连接服务87接收双向的(例如Internet)通信。
处理器25包括解码PID选择单元45，后者识别在传输流中选择的包并且为其确定从解码器30到传输解码器55的路由。来自解码器30的传输流被传输解码器55多路分解成音频、视频和其它数据成分并且被处理器25的其它元件进一步处理，下面进行更详细的描述。
提供给处理器25的传输流包含具有节目信道数据、辅助系统定时信息以及象节目内容等级和节目指导信息的节目特定信息的数据包。传输解码器55将辅助信息包引导到控制器115，后者对所述辅助信息进行分析、分类、并装配成分层排列的表。各个包含用户选择节目信道的数据包被识别并且利用装配节目特定信息将其装配。系统定时信息包含时间基准指示符和关联的校正数据(例如白天保存时间指示符和调整时间偏差、跳年等的偏差信息)。这种定时信息足以让解码器把时间基准指示符转换为时钟(例如美国东海岸的时间和日期)，用于建立节目广播电台将来传送节目的时间和日期。时钟可用于将预定节目处理功能，例如节目播放、节目录制、节目重放等初始化。再者，节目特定信息包含条件接入、网络信息、身份识别和启动图1中系统的连接数据，以便调谐到所需的信道以及装配数据包以便形成完整的节目。节目特定信息还包含辅助节目内容等级信息(例如年龄的适合等级)、节目指导信息(例如电子节目指导(EPG))、与广播节目关联的描述文本以及支持对这种辅助信息识别和装配的数据。
传输解码器55向MPEG解码器65提供MPEG兼容的视频、音频和子图流。视频和音频流包含表示被选择的信道节目内容的压缩的视频和音频数据。子图数据包含与信道节目内容关联的信息，例如等级信息、节目描述信息等等。
MPEG解码器65与随机存储器(RAM)67合作，以便将来自单元55的MPEG兼容的包结构的音频和视频数据解码和去压缩，并且向显示处理器70提供去压缩节目表示像素数据。解码器65也装配、分类和解释来自单元55的子图数据，以便产生输出给内部OSD模块(见图2、3和6)的格式化节目指导数据。OSD模块与RAM67合作，以便处理子图数据和其它信息，从而产生像素映像数据，该像素映像数据表示副标题、控制、和信息菜单显示，所述菜单显示包括可选菜单选项和按照本发明用于显示在显示设备75的其它项目。所显示的控制和信息菜单使得用户能够选择观看的节目以及安排将来节目处理功能，后者包括调谐接收所选择的收看节目、将节目录制到存储介质105、以及从介质105重放节目。
在控制器115的指导下以交叠像素映像图数据的形式产生控制和信息显示，包括OSD模块产生的文本和图形。来自该OSD模块的交叠像素映像图数据在控制器115的指导下与来自MPEG解码器65的去压缩像素表示数据组合并且同步。组合后的表示被选信道视频节目的像素映像图数据与关联的子图像数据一起被显示处理器70编码并输出到设备75以便显示。
本发明的原理可以应用于陆地、电缆、卫星、Internet或计算机网络广播系统，其中编码类型或调制格式可以变化。例如，这样的系统可以包括含有其它类型编码数据流的非MPEG兼容系统和其它传送节目特定信息的方法。此外，尽管以处理广播节目的形式描述了该公开的系统，但这只是示范性的。例如，术语“节目”用来表示任何形式的分组化数据，例如音频数据、电话消息、计算机程序、Internet数据或其它通信。
图1的结构不是唯一的。可以按照本发明的原理而派生出其它结构而达到相同的目的。再者，图1中处理器25的元件功能可以整个或者部分地在微处理器的编程的指令范围内实现。另外，本发明的原理适用于任何形式的MPEG或非MPEG兼容的电子节目指导。
现参考图2更详细地说明MPEG解码器65和视频RAM67。解码器65包括先进先出(FIFO)缓冲存储器130，后者按照要求接收来自传输解码器55的视频数据包，并且借助存储器控制器132将他们结合成较大的段，给RAM67的为解码和去压缩的保留的134部分。在存储器控制器132的控制下对视频RAM67寻址。RAM67的134部分包括用于存储接收到的视频数据包的速率缓冲器部分和存储在解码及去压缩操作期间的视频信息帧的帧存储部分。视频显示单元140将存储的视频数据包解码和去压缩，以便形成视频图像分量序列。为了这一目的，视频显示单元140通过存储控制器132、按照需要请求来自134部分的解码和去压缩部分的数据。视频图像分量序列与显示处理器70所产生的场、行及像素速率信号同步。控制器115产生的控制数据被控制器接口单元142接收并通过内部控制总线被耦合到MPEG解码器65的各个元件。
MPEG解码器65的OSD部分包括OSD显示单元144，后者通过存储控制器132与RAM67的OSD标题存储块136和OSD像素映像图或位图存储块138通信，下面将更详细地描述。视频接收机初始化时，控制器115产生多个像素映像图和关联的像素映像图标题并且通过控制器接口142和存储控制器132将它们存储在存储器138和136的OSD像素映像图和OSD标题块中。
输出多路复用器146在OSD显示单元144的控制下将OSD显示单元144的输出信号(图形图像分量)与视频显示单元140的输出信号(视频图像分量)组合并且将该视频和图形的组合体传送到显示处理单元70用于显示在显示单元75上。
现参考图3，它示出传统的OSD管理和控制配置。除了别的以外，存储控制器132包括OSD标题指针(OHP)寄存器148和存储器存取文件(MAF)寄存器150，便于存储和检索存储器67中OSD标题块136和OSD像素映像图块138中的OSD数据。存储控制器132响应来自OSD显示单元114的请求、管理存储器67中OSD数据的存储和检索。视频接收机初始化时，将多个OSD结构存储在存储器67中。每一个OSD数据结构包括存储在存储器67的标题块136中的OSD标题(例如“OSD1”、“OSD2”和“OSD3”标题)和存储在存储器67的像素映像图块138中的OSD像素映像图(例如“OSD1、“OSD2”和“OSD3”像素映像图)。按照传统的OSD缓冲技术，对存储在像素映像图块138中的每一个OSD像素映像图都有一个存储在标题块136中的单个OSD标题。每一个OSD标题包含像素映像图块138中关联的像素映像图的存储单元以及一组显示特征，后者确定该关联的像素映像图将怎样被显示处理器70处理和怎样被显示单元75显示。例如“OSD1”标题包含“OSD1”像素映像图的存储单元以及一组确定“OSD1”像素映像图将怎样被处理和显示的显示特征。所述显示特征包括(但不限于)OSD侧画面(sidepanel)的有无、像素压缩的使用、每像素比特数、YUV或YIQ比色法、透明度、OSD尺寸、OSD格式(例如隔行的或顺序的)、OSD颜色表、OSD混合比、OSD分辩率、宽高比、水平像素复制、垂直像素复制、OSD屏幕位置。图5中说明某些典型的OSD标题和OSD像素映像图数据结构。象上面讨论的那样，每一个OSD标题167与不同的OSD像素映像图168相联系。
现结合图3参考图4，图中示出传统的OSD检索过程151。最初在步骤152，OSD显示单元144接收来自控制器115的要求在显示单元75显示OSD(例如，象图5中示出的图形图像)的OSD显示请求。在步骤154，OSD显示单元144响应控制器的请求向OHP寄存器148发送存储器存取请求。在步骤156，OHP寄存器148通过将对应于所需的OSD像素映像图的OSD标题写入MAF寄存器150来为所述请求服务。在步骤158，OSD显示单元144读取上述OSD标题以便确定像素映像图块138中OSD像素映像图的位置。一旦确定了像素映像图的位置，OSD显示单元144设置存储控制器132中的OSD地址以及要求存储控制器132将所设地址的图像读入MAF寄存器150。然后在步骤160，OSD显示单元144确定检索到的OSD标题中的显示特征是否与OSD显示请求中的显示特征一致。例如，检索到标题的显示特征可能表示关联的像素映像图将以兰色图像的形式显示在显示器75的上部，而请求的显示特征是用于以绿色图像的形式把关联的像素映像图显示在显示器的下部。如果OSD标题的显示特征与所请求的OSD显示特征一致，则在步骤162中OSD显示单元144将OSD像素映像图和关联的显示特征(象OSD标题中提供的那样)传送到显示处理器70。如果OSD标题的显示特征与所请求的OSD显示特征不一致，则在步骤164中OSD显示单元144把所述显示特征重新写入检索到的OSD标题中和/或重画OSD像素映像图，以便在步骤166将OSD像素映像图(重画的OSD像素映像图)和关联的标题传送到显示处理器70之前包含所请求的显示特征。重写OSD标题和/或重画OSD像素映像图导致来自控制器115的OSD请求与具有所需的显示特征的OSD显示之间的时延。换句话说，修改OSD标题和关联的OSD像素映像图所需要的多重存储指令导致OSD显示的时延。应当指出，如果当视频接收机处在实时进程中(例如显示视频节目)时出现OSD请求，则OSD的显示的时延可能导致向用户显示的影像中断或失真(例如出现影像异常)。
现参考图6，它说明了本发明的改进的OSD管理和控制配置。本发明的改进的OSD管理和控制配置大大地减小了使用图3中传统的OSD管理和控制配置遇到的时延。根据本发明的配置，在视频接收机初始化时，把多个OSD数据结构存储在存储器67中。更准确地说，本发明的每一个OSD数据结构包括存储在存储器67的像素映像图块138中的OSD像素映像图和存储在存储器67的标题块136中的多个关联的OSD标题。因而，按照本发明的OSD缓冲技术，对于每一个存储在像素映像图块138中的OSD像素映像图(例如“OSD1”像素映像图)有多个存储在标题块136中的OSD标题(例如“OSD1a”、“OSD1b”和“OSD1c”标题)。每一个OSD标题包含关联的OSD像素映像图的存储单元和确定OSD像素映像图将怎样在显示单元75上显示的唯一的显示特征或一组显示特征。图8中举例说明了典型的多OSD标题192和单个OSD像素映像图194的数据结构190。
现结合图6参考图7，图中示出了本发明的OSD检索处理170。首先在步骤172，OSD显示单元144接收来自控制器115的OSD显示请求。在步骤174，OSD显示单元144响应所述控制器的请求向OHP寄存器148发送存储器存取请求。在步骤176，OHP寄存器148通过向MAF寄存器150写入对应于所需的OSD位图并且与请求的显示特征一致的OSD标题。在步骤158，OSD显示单元178读取OSD标题以确定像素映像图块138中OSD像素映像图的位置。一旦确定了像素映像图的位置，OSD显示单元144设置存储控制器132中OSD地址并且请求存储控制器132将所设地址的图像读入MAF寄存器150。然后在步骤180，OSD显示单元144将OSD像素映像图和关联的显示特征(象OSD标题中提供的那样)传送到显示处理器70。应当指出，由于为每一个像素映像图设置多个标题，因而不存在重写OSD标题以及重画OSD像素映像图。最好有象关联的像素映像图的显示特征的组合体一样多的标题。因而利用来自OSD显示单元144的单个存储指令，就可以从存储器76中检索OSD(与需要检索和重写具有错误显示特征的OSD标题的多指令情况相反)。而且，为每一个像素映像图设置多个标题(每一个标题有唯一的显示特征或一组显示特征)有助于有效的OSD选择、OSD修改和OSD显示，而没有重写和/或重画时延。
虽然已经参考最佳实施例描述了本发明，但是，显然，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以对所述实施例作出各种改变，就象从属权利要求定义的那样。
权利要求
1．一种用于处理显示用的图像数据的方法，所述方法的特征在于以下步骤将像素映像图存储在存储器中，将与所述像素映像图关联的多个不同标题存储在所述存储器中，选择限定所述像素映像图用的所需的显示特征的标题。
2．权利要求1的方法，其特征在于以下步骤处理所述选择的标题和关联的像素映像图以便产生可显示格式的图像。
3．权利要求1的方法，其特征在于所述像素映像图与屏幕显示(OSD)数据结构相联系。
4．权利要求1的方法，其特征在于所述所需的显示特征是侧画面(side panel)的有无、YUV或YIQ比色法、透明度、图像尺寸、隔行或顺序显示格式、颜色表、宽高比、混合比、分辩率、每像素比特数、压缩系数、水平像素复制值和垂直像素复制值中的至少一个。
5．产生用于显示在显示单元上的图像的方法，所述方法的特征在于以下步骤接收显示具有所需的显示特征的图像的请求，响应所述接收到的请求而存取存储在存储器中的图像数据结构，所述图像数据结构包括具有图像数据的图像块和多个关联的标题块，每一个标题块包含所述图像块的存储单元和唯一的图像显示特征，选择具有对应于所述所需的显示特征的唯一的显示特征的标题块，以及处理所述选择的标题块和所述关联的图像块以便显示具有所述所需的特征的图像。
6．权利要求5的方法，其特征在于所述图像为屏幕显示。
7．权利要求5的方法，其特征在于所述显示特征是侧面护板的有无、YUV或YIQ比色法、透明度、图像尺寸、隔行或顺序显示格式、颜色表、宽高比、混合比、分辩因子、每像素比特数、压缩因子、水平像素复制值和垂直像素复制值中的至少一个。
8．权利要求5的方法，其特征在于所述显示特征是唯一一组显示特征。
9．权利要求5的方法，其特征还在于以下步骤在接收到所述图像显示请求前将所述数据结构存储在所述存储器中。
10．权利要求5的方法，其特征在于所述图像数据结构是存储在所述存储器中的多个图像数据结构中的一个。
11．权利要求5的方法，其特征在于所述图像数据结构的图像块中的所述图像数据是像素映像图。
12．在用于接收、处理和显示视频及图形数据的系统中，产生屏幕显示的方法，其特征在于在所述系统初始化时将数据结构存储在存储器中，所述数据结构包括屏幕显示内容数据以及与所述屏幕显示内容数据相联系的多个标题，每一个标题包含特殊的一组用于处理所述屏幕显示内容数据的处理指令，接收显示对应于所述存储的数据结构的屏幕显示的请求，所述请求表明所述屏幕显示将按照选择的格式显示，响应所述接收到的请求而从所述存储器检索所述屏幕显示内容数据和所述多个标题中的标题，所述检索到的标题包含对应于所述选择的格式的一组特殊的处理指令，以及按照所述检索到的标题的所述一组特殊的处理指令来处理所述检索到的屏幕显示内容数据，以便按所述选择的格式产生所述屏幕显示。
13．权利要求12的方法，其特征在于所述一组特殊的处理指令包括用于侧画面的有无、YUV或YIQ比色法、透明度、图像尺寸、隔行或顺序显示格式、颜色表、宽高比、混合比、分辩率、每像素比特数、压缩系数、水平像素复制值和垂直像素复制值中的至少一个的指令。
14．权利要求12的方法，其特征在于所述屏幕显示内容数据是像素映像图。
15．一种用于产生图像的系统，其特征在于连接到图像请求源的输入端，每一个图像请求包含所需的图像和所需的图像特征，用于存储多个图像数据结构的存储器，每一个图像数据结构包括图像段和多个关联的标题段，每一个标题段包括唯一的图像特征，连接到所述输入端和所述存储器的控制器，所述控制器响应从所述输入端接收到的图像请求而存取所述多个图像数据结构中的图像数据结构，所述控制器这样存取所述图像数据结构、即、从所述存储器检索对应于所述所需的图像的图像段和对应于所述所需的图像特征的关联的标题段，以及连接到所述控制器的处理电路，用于从所述控制器接收所述检索到的图像段和标题段并且按照所述标题段处理所述图像段，以便产生对应于所述图像请求的图像。
16．权利要求15的系统，其特征还在于连接到所述处理电路的显示单元，用于显示由所述处理电路产生的图像。
17．权利要求15的系统，其特征在于所述图像段是像素映像图。
18．权利要求15的系统，其特征在于所述唯一的图像特征是侧画面的有无、YUV或YIQ比色法、透明度、图像尺寸、隔行或顺序显示格式、颜色表、宽高比、混合比、分辩率、每像素比特数、压缩系数、水平像素复制值和垂直像素复制值中的至少一个。
19．权利要求15的系统，其特征在于对应于所述图像请求的所述图像为屏幕显示。
20．权利要求15的系统，其特征在于所述唯一的图像特征是唯一一组图像特征。
21．一种屏幕显示存储器，其特征在于包含像素映像图的第一区，包含分别限定所述像素映像图的不同显示特征的多个不同标题的第二区，用于选择所述不同标题中的所需的一个的控制端口。
全文摘要
使用与对应的OSD内容(138)相联系的多个不同标题(136)的数据格式(67)便于实现有效和灵活的OSD管理和控制系统。每一个标题(136)包含用于解释和显示关联的OSD像素映像图(138)的唯一的显示特征或者一组显示特征。在使用这种系统时,OSD(138)的显示或修改涉及选择与OSD(138)关联的、具有用于显示或修改OSD(138)所需的显示特征的标题(138)。
文档编号H04N5/45GK1287445SQ0012013
公开日2001年3月14日 申请日期2000年7月13日 优先权日1999年7月13日
发明者C·阿尼雅, M·拉扎加, A·H·丁维蒂 申请人:汤姆森许可公司