結(jié)構(gòu)化的平板電視OSD界面設(shè)計(jì)

1、    結(jié)構(gòu)化的平板電視OSD界面設(shè)計(jì)    結(jié)構(gòu)化的平板電視OSD界面設(shè)計(jì)    類別：消費(fèi)電子                              &nbsp作者：飛利浦公

2、司顯示事業(yè)部 陳金榮        &nbsp日益華麗的平板電視OSD開發(fā)占據(jù)了固件工程師大量的時(shí)間，采用結(jié)構(gòu)化的OSD設(shè)計(jì)可以縮短開發(fā)時(shí)間，提高代碼質(zhì)量。本文在介紹OSD的實(shí)現(xiàn)方法、OSD類型、OSD的UI基本元素及定義基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了使用結(jié)構(gòu)化的OSD UI處理機(jī)制實(shí)現(xiàn)OSD開發(fā)的方法和思路。         &nbsp隨著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(shè)計(jì)占據(jù)了固件開發(fā)工程師大量的開發(fā)時(shí)間。不少的固件工程師

3、不斷地重復(fù)著同樣的工作：為每一個(gè)機(jī)種編寫著同樣的OSD文字、圖形及人機(jī)交互的界面(UI)互動(dòng)代碼。在UI及OSD較復(fù)雜的系統(tǒng)里，該部分的代碼量高達(dá)30-60%，同時(shí)，調(diào)試不健壯的UI代碼也將占用大量的系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間。         &nbsp平板電視的UI主要具有建立在機(jī)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)直觀的圖形界面，幫助用戶完成各種對(duì)機(jī)器的控制和信息獲知等任務(wù)。圖1、2呈現(xiàn)了用戶可能經(jīng)?？吹降腛SD外觀。隨著系統(tǒng)處理能力的提高，現(xiàn)在的OSD甚至可以提供內(nèi)建游戲、記事本

4、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(shè)計(jì)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(gòu)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。                  &nbsp圖1：字符型OSD。        &nbspOSD的主要實(shí)現(xiàn)方法和類型  

5、;       &nbsp目前有兩種主要的OSD實(shí)現(xiàn)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(nèi)部支持OSD，直接在視頻緩存內(nèi)部疊加OSD信息。         &nbsp外部OSD發(fā)生器與視頻處理器間的疊加合成的實(shí)現(xiàn)原理是：由一個(gè)MCU內(nèi)建的字符發(fā)生器及顯示緩存，利用快速消隱(Fast-Blank)信號(hào)切換電視的畫面和OSD顯示內(nèi)容，使OSD的字符等內(nèi)容疊加在最終的顯示畫面上，在OSD和顯示畫面疊加處理過程中，通過調(diào)整兩者之間的比例

6、可以實(shí)現(xiàn)OSD的半透明(Blending)效果。同時(shí)，對(duì)OSD信號(hào)中的紅綠藍(lán)信號(hào)進(jìn)行重新編碼，可以得到不同的OSD顏色效果。         &nbsp另外一種實(shí)現(xiàn)方法是視頻處理器內(nèi)部支持OSD，直接在視頻緩存內(nèi)部疊加OSD信息。這一類視頻處理通常具有外部存儲(chǔ)器或內(nèi)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(nèi)完成，同樣具有上述的半透明和顏色控制功能。         &nbspOSD具有字符型(Font-Base

7、d)和位圖型(Bit-Map)兩種類型。         &nbsp字符型OSD(圖1屬于字符型)：為了節(jié)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(nèi)容按照特定的格式(12×18、12×16等)進(jìn)行分割成塊，例如數(shù)字0-9、字母a-z、常用的亮度、對(duì)比度符號(hào)等，并把這些內(nèi)容固化在ROM或Flash中，在顯示緩存中僅存放對(duì)應(yīng)的索引號(hào)，這樣的“字典”結(jié)構(gòu)可以大幅度減少顯示緩存的需求。        &#

8、160;&nbsp同時(shí)，為了提供對(duì)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(duì)整個(gè)字符中的每個(gè)像素有效。為了彌補(bǔ)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(shè)計(jì)者提供了采用多個(gè)顯示緩存合并的方式呈現(xiàn)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(dāng)兩個(gè)甚至更多個(gè)顯示緩存合并以后就可以“拼湊”出超過兩種顏色的多色字符。                  &

9、;nbsp圖2：位圖型OSD。        &nbsp字符型OSD優(yōu)點(diǎn)是可以使用OSD內(nèi)部較少的顯示緩存，并且MCU只需要指定顯示內(nèi)容的索引即可顯示對(duì)應(yīng)OSD信息，可以在比較低速的MCU上實(shí)現(xiàn)。但正是由于上述的顯示信息和顏色編碼方式不夠直觀，會(huì)給字符型OSD的固件開發(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(tǒng)電視上均使用這一類OSD，目前仍占據(jù)著市場(chǎng)主流地位。         &nbsp相較字符型OSD，位圖OSD(圖2屬

10、于位圖型)的處理原理較直觀和簡(jiǎn)單：通過對(duì)最終顯示內(nèi)容上特定區(qū)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(xiàn)能力。位圖OSD發(fā)生器通常內(nèi)建在視頻處理器內(nèi)部，并共享使用其主顯示緩存。也有獨(dú)立在視頻處理器之外的專業(yè)OSD位圖發(fā)生器，如美信的MAX4455，通常這一類芯片需要外部SDRAM作為顯示緩存。         &nbsp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

11、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(duì)MCU帶來(lái)的速度要求。通常在大尺寸的高端平板電視和專業(yè)顯示器上會(huì)使用這一類OSD。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和存儲(chǔ)器的成本的不斷下降，未來(lái)的OSD應(yīng)該都是位圖型的。         &nbspOSD的UI基本元素及定義         &nbsp顯示OSD的目的是需要向用戶表達(dá)信息，那么哪些信息需要表達(dá)呢？通常包括提示、警告信息、控制參數(shù)的數(shù)值顯示等。盡管無(wú)論其顯示形狀是什么，

12、其本質(zhì)都是一些字符或像素點(diǎn)的組合，但是對(duì)于這些信息的分類和屬性定義有助于固件開發(fā)人員的統(tǒng)一編碼和代碼處理。本文嘗試分類，分析這些元素并在下面給出統(tǒng)一的固件處理方法。         &nbsp1. OSD基本概念         &nbspUI語(yǔ)言：指OSD內(nèi)容中的文字部分使用的語(yǔ)言類型。   &nbspUI模式：指OSD內(nèi)容適用的環(huán)境，例如不同的信號(hào)源(電視、DVD、PC)帶來(lái)的模式變化，其作用主要區(qū)

13、分不同的環(huán)境下OSD的不同表現(xiàn)。   &nbspUI場(chǎng)景：特定語(yǔ)言模式下及較多信息頁(yè)面情況下，當(dāng)前OSD適用的特定頁(yè)面。   &nbspUI事件：用戶利用輸入設(shè)備向UI系統(tǒng)提供的操作命令。   &nbspUI動(dòng)作表：指在特定UI場(chǎng)景中，對(duì)于UI輸入的命令進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理的索引表。   &nbspOSD畫布：指整個(gè)OSD呈現(xiàn)的區(qū)域，通常為一個(gè)矩形區(qū)域。   &nbspOSD位置：通常指在OSD畫布中，相較左上角原

14、點(diǎn)的相對(duì)位置。   &nbspOSD物件：呈現(xiàn)在畫布上，表達(dá)特定信息，具有特定屬性的像素組合。         &nbsp2. OSD包含的基本元素         &nbspOSD信息中主要包括以下一些基本元素(可能本文的提法未必準(zhǔn)確，希望讀者可以體會(huì)到其意思)：區(qū)域、標(biāo)簽、圖標(biāo)、文字、進(jìn)度條、動(dòng)畫、數(shù)字、可選圖標(biāo)、導(dǎo)航信息等。下面分別給出這些元素的定義、作用、屬性和響應(yīng)事件。  

15、      &nbspa. 區(qū)域   &nbsp定義：在OSD畫布中，以特定的屬性(顏色、閃爍、大小等)標(biāo)示出的矩形或任意形狀的區(qū)域。   &nbsp作用：對(duì)OSD內(nèi)容進(jìn)行分類或標(biāo)示，例如標(biāo)題區(qū)域，內(nèi)容區(qū)域等。   &nbsp屬性：位置、顏色、閃爍特性等。   &nbsp響應(yīng)事件：作為固定的信息內(nèi)容，通常對(duì)UI輸入的控制無(wú)響應(yīng)。      

16、0;  &nbspb. 標(biāo)簽(Label)   &nbsp定義：固定不變的文字信息，可以是一行或多行。   &nbsp作用：對(duì)OSD內(nèi)容進(jìn)行必要的文字說明。                  &nbsp圖3：字符型OSD結(jié)構(gòu)。        &nbsp屬性：位

17、置、顏色、閃爍特性、語(yǔ)言類別、大小寫、對(duì)齊方式等。   &nbsp響應(yīng)事件：作為固定的信息內(nèi)容，通常對(duì)UI輸入的控制無(wú)響應(yīng)。         &nbspc. 圖標(biāo)(Icon)   &nbsp定義：以特定的字符或像素組合構(gòu)成形狀，以表達(dá)可識(shí)別的信息。   &nbsp作用：對(duì)OSD內(nèi)容進(jìn)行形象的提示，如播放、禁止等特定符號(hào)。   &nbsp屬性：位置、顏色、閃爍特性等。&

18、#160;  &nbsp響應(yīng)事件：作為固定的信息內(nèi)容，通常對(duì)UI輸入的控制無(wú)響應(yīng)。         &nbspd. 文字(Text)   &nbsp定義：相較標(biāo)簽，其同樣為文字信息，但是可以隨用戶的操作而改變。   &nbsp作用：以隨選擇而改變的文字內(nèi)容，提供關(guān)于用戶選擇的文字提示。   &nbsp屬性：位置、顏色、語(yǔ)言類別、大小寫、對(duì)齊方式等。  

19、60;&nbsp響應(yīng)事件：用戶的選擇，通常為上一個(gè)或下一個(gè)選擇。         &nbspe. 進(jìn)度條(Bar)   &nbsp定義：矩形條狀的物件，隨其數(shù)值的不同而改變相關(guān)特性，未來(lái)也許會(huì)有其它形狀的此類物件，如油量表狀等，但它們都具有同樣的屬性。   &nbsp作用：以形象的圖形界面，給出關(guān)于某項(xiàng)數(shù)值的圖形說明。   &nbsp屬性：位置、顏色、上下限、當(dāng)前值、類型、大小、是否顯示數(shù)值等。&

20、#160;  &nbsp響應(yīng)事件：數(shù)值的改變。         &nbspf. 動(dòng)畫(Movie)   &nbsp定義：隨時(shí)間而改變的圖標(biāo)組合。   &nbsp作用：以活動(dòng)的圖形使OSD界面更生動(dòng)，提高信息的表達(dá)效果。   &nbsp屬性：位置、顏色、具有的圖標(biāo)數(shù)目、變化速度等。   &nbsp響應(yīng)事件：作為固定的信息內(nèi)容，通常對(duì)UI輸入的

21、控制無(wú)響應(yīng)。         &nbspg. 數(shù)字   &nbsp定義：隨有關(guān)參數(shù)或用戶選擇改變而改變的數(shù)字組合，可以為十進(jìn)制或其它進(jìn)制，亦可以是百分比或其它數(shù)值形式。   &nbsp作用：直觀地給出關(guān)于某項(xiàng)參數(shù)的數(shù)值量化指示，通常與進(jìn)度條聯(lián)合使用，以達(dá)到直觀與形象的雙重效果。   &nbsp屬性：位置、顏色、上下限、當(dāng)前值、進(jìn)制選擇等。   &nbsp響應(yīng)事件：對(duì)應(yīng)

22、參數(shù)的數(shù)值的改變。         &nbsph. 可選圖標(biāo)(Option)   &nbsp定義：隨有關(guān)參數(shù)或用戶選擇改變而改變的圖標(biāo)組合。   &nbsp作用：用戶選擇的圖形化表達(dá)，例如選擇、未選擇、開啟、關(guān)閉等信息的圖形化表達(dá)。   &nbsp屬性：位置、顏色、閃爍、選擇數(shù)目等。   &nbsp響應(yīng)事件：對(duì)應(yīng)參數(shù)的選擇改變。    &

23、#160;    &nbspi. 導(dǎo)航信息   &nbsp定義：呈現(xiàn)在OSD畫布上，對(duì)當(dāng)前UI場(chǎng)景中的用戶操作進(jìn)行提示的信息。   &nbsp作用：指引用戶操作相關(guān)按鍵，進(jìn)行OSD內(nèi)容操作。通常具有可用按鍵的指示以及必要的文字說明，通常作為OSD提示信息的完善和人機(jī)界面友好化的措施。   &nbsp屬性：位置、顏色、閃爍等。   &nbsp響應(yīng)事件：UI場(chǎng)景、按鍵的改變。    

24、;     &nbsp需要說明的是，上述的物件并不能涵蓋現(xiàn)在和將來(lái)所有的OSD中可能出現(xiàn)的內(nèi)容，但卻是OSD的基本的和主要的內(nèi)容，通過對(duì)它們進(jìn)行分類和進(jìn)行統(tǒng)一的處理，可以幫我們完成通常意義上的OSD的80-90%的工作。         &nbsp使用基于對(duì)象的方法處理OSD UI         &nbsp傳統(tǒng)的處理手法是將特定場(chǎng)景下的OSD物件逐一用代碼“畫”出來(lái)，在遇到特定的UI事件時(shí)，

25、再利用一堆if else判斷出特定場(chǎng)景和操作對(duì)象，并做相應(yīng)的OSD處理。在OSD較簡(jiǎn)單的情況下，其不失為一個(gè)可行的方法。但在遇到OSD場(chǎng)景和模式較多的情況下，這個(gè)if else的結(jié)構(gòu)會(huì)變得很大，而且更為重要的是極易出錯(cuò)以及維護(hù)成本提高。         &nbsp隨著OSD越來(lái)越復(fù)雜以及代碼工作量的不斷提高，人們意識(shí)到我們需要花費(fèi)太多時(shí)間在這些“表面文章”上，而真正重要的應(yīng)用層和設(shè)備驅(qū)動(dòng)層的開發(fā)時(shí)間會(huì)受到影響，進(jìn)而影響新產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度。固件工程師也不愿不斷重復(fù)編寫同樣代碼來(lái)滿足不斷改變客戶的特定OSD需要。 

26、0;       &nbsp筆者早期也曾遭遇同樣的困擾，面對(duì)部門里工程師毫無(wú)效率地做著同樣的事情，感覺到開發(fā)一個(gè)統(tǒng)一的OSD UI平臺(tái)的重要性?，F(xiàn)在對(duì)于上述OSD UI進(jìn)行的分析，可以讓我們開發(fā)出獨(dú)立于特定數(shù)字視頻處理器平臺(tái)和OSD發(fā)生機(jī)制的硬件環(huán)境的獨(dú)立統(tǒng)一開發(fā)工具。         &nbsp事實(shí)上，平板顯示芯片方案的重要提供者如Genesis、Pixelworks等為了加速其產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用速度，已經(jīng)提供了具有這樣功能的基于Windows的固件

27、開發(fā)工具。本文試圖探討這一類工具的運(yùn)作原理，或許讀者基于本文可以開發(fā)出自己所需要的工具，當(dāng)然其應(yīng)用具有更廣泛的代表性。         &nbsp筆者在最近的液晶電視開發(fā)案例中使用了這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)：         &nbsptypedef struct       &nbspbyte mode；/UI場(chǎng)景適用的模式   &nb

28、spbyte lan; / UI語(yǔ)言   &nbspbyte scene; / UI場(chǎng)景   &nbspbyte last; / UI上個(gè)場(chǎng)景   &nbspbyte next; / UI下個(gè)場(chǎng)景   &nbspbyte sel; /UI 當(dāng)前場(chǎng)景對(duì)物件的選擇   &nbspbyte sel_total; /UI當(dāng)前場(chǎng)景中選擇項(xiàng)的總數(shù)   &nbspbyte *info

29、; / UI的物件指針   &nbspbyte pos_v; / 物件垂直方向位置   &nbspbyte pos_h; / 物件水平方向的位置   &nbspbyte col_f; / 物件的前景顏色   &nbspbyte col_b; / 物件的背景顏色   &nbspbyte att; / 物件的其它顯示屬性   &nbspACT_Struct (*act);

30、/ 該物件的響應(yīng)動(dòng)作表指針   &nbspbyte *note; / 導(dǎo)航說明信息    UI_Struct;                  &nbsp圖4：Pixelworks的GUI Builder OSD UI開發(fā)工具界面。        &nbsp這樣的結(jié)構(gòu)是為了描述一個(gè)O

31、SD物件的基本屬性及規(guī)定其對(duì)于動(dòng)作的相應(yīng)表現(xiàn)。利用這樣的結(jié)構(gòu)將場(chǎng)景中的每個(gè)物件描述清楚，則一個(gè)特定UI場(chǎng)景的OSD內(nèi)容就可以被確定，而同時(shí)被確定的還有其上一個(gè)場(chǎng)景、下一個(gè)場(chǎng)景及動(dòng)作響應(yīng)特性等所有UI特性。這樣的信息構(gòu)成一個(gè)數(shù)組，由一個(gè)統(tǒng)一的“解釋平臺(tái)”對(duì)其進(jìn)行翻譯和描述，從而將整個(gè)UI構(gòu)造完成。         &nbsp這有點(diǎn)類似解釋語(yǔ)言，而我們所需要做的就是編寫這些“腳本”，對(duì)物件進(jìn)行OSD“繪制”的工作由“解釋”平臺(tái)去調(diào)用外部的OSD發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)代碼來(lái)完成。當(dāng)需要改變OSD發(fā)生器或基于不同平面顯示控制器平臺(tái)時(shí)，

32、只需要更新少量OSD部分驅(qū)動(dòng)代碼，從而實(shí)現(xiàn)UI系統(tǒng)“平臺(tái)無(wú)關(guān)化”。         &nbsp我們需要構(gòu)造相關(guān)物件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便“解釋”平臺(tái)識(shí)別物件類型并進(jìn)行正確的繪制。例如下面的結(jié)構(gòu)完成了一個(gè)語(yǔ)言選項(xiàng)(文字物件)的描述：         &nbspvoid UI_ChangeLan()       &nbspUI_Lan=VAL_Lan;  

33、; &nbspReDraw();       &nbspcode byte *STR_LAN_CHN=       &nbsp“中文”,   &nbsp“英文”,   &nbsp“法文”,   &nbsp“西班牙文”,       &

34、nbspcode word TXT_LAN_CHN=        /文字物件的標(biāo)志 對(duì)應(yīng)的文字資源 對(duì)應(yīng)的變量 具有的可選項(xiàng)目總數(shù) 當(dāng)該物件被改變時(shí)的執(zhí)行動(dòng)作   &nbspRES_TXT,STR_LAN_CHN,VAL_LAN,sizeof(STR_LAN_CHN)/sizeof(byte *),UI_ChangeLan             &nbsp第

35、一個(gè)數(shù)據(jù)RES_TXT向“解釋”平臺(tái)表明這個(gè)物件是文字，具有文字的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?！敖忉尅逼脚_(tái)依據(jù)這一點(diǎn)，按照事先約定的結(jié)構(gòu)讀取后繼數(shù)據(jù)，第二個(gè)數(shù)據(jù)表明其文字內(nèi)容的來(lái)源是STR_LAN_CHN，第三個(gè)數(shù)據(jù)表明需要根據(jù)哪個(gè)變量來(lái)決定獲取文字資源中第幾個(gè)數(shù)據(jù)，而第四個(gè)數(shù)據(jù)表明，該物件具有多少個(gè)可供選擇的文字內(nèi)容，最后一個(gè)數(shù)據(jù)規(guī)定了當(dāng)該物件發(fā)生改變時(shí)需要做什么。這樣，“解釋”平臺(tái)獲得了足夠的信息去“繪制”這樣一個(gè)語(yǔ)言選項(xiàng)，并可以在發(fā)生改變時(shí)去自動(dòng)執(zhí)行UI_ChangeLan()這個(gè)函數(shù)，幫助程序員去完成語(yǔ)言改變所需要進(jìn)行的操作。         &nbsp