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矢量字库在嵌入式机顶盒中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

单片机及嵌入式系统应用  作者:华中师范大学 万 伟 陈明宏 夏洪星
  摘要:介绍嵌入式数字卫星接收机的字符显示原理。提出一种提取Windows矢量字库信息以及将其转换为点阵字库格式的方法。给出主要模块的流程图和VC程序实现。在DVB-S接收机顶盒系统中的应用验证了该方法的有效性。

    关键词:矢量字库 机顶盒 字符转换

引言

在当前嵌入式系统设计中,广泛涉及到字符和图标的显示。过去的方法通常是使用硬件自带字库或者转换中文操作系统(例如UCDOS)的点阵字库,但随着嵌入式开发技术的发展,人们对用户界的要求也越来截止高,大小固定、字体有限、使用不便的点阵字库已经难再满足要求。于是众多开发人员将目光投向了Windows操作系统丰富的字库和图标资源,以Widnows 2000系统为例,其OpenType矢量字库有基于Unicode内码的四万多个字符,特殊符号以及近百种字体可以选用。但是Windows系统结构复杂,难以直接提取矢量字库,并且矢量字库解析算法涉及到Micorosoft和Adobe公司OpenType字体专利,这些问题为Windows字库的使用带来了很大的困难。

在笔者参与的DVB-S数字卫星接收机顶盒用户界面的设计工作中,也遇到了同样的问题。按照设计要求,需要用到一套完备的,支持包括俄、德、拉丁、阿拉伯等多种语言和特殊符号的小型字库,但是难以找到合适的现成字库,在参考了一些商业字模提取软件的功能后,提出了一种提取Windows矢量字符以及图标资源的方法,并用Visual C++6.0程序实现。实际应用表明,用本方法生成的字库字形美观,字体多样,完全可以替代商业字库,同时还具有使用方便,便于扩展等优点。

1 机顶盒图文显示原理

机顶盒中文字和位图的显示是通过OSD(图文屏显技术)模块完成的。传统的屏显示OSD主要应用在VCR、LD和电视机上,采用专用的芯片修改屏幕上指定部位的信号的角度和亮度,实现模拟视频的同步改变,从而达到显示的目的。含有OSD的视频输出信号在屏幕上从底向上以6个层次显示:边界颜色、静止视频图像、活动视频图像、OSD背窗口、OSD位图区域和OSD硬件游标。本文介绍的机顶盒系统是基于ST公司的方案,接收机软件是ST公司为其数字卫星接收机硬件评估板配套提供的。其主芯片采用Sti5518微控制器,内部集成OSD处理单元。OSD功能模块框图如图1所示。

图1

    OSD功能模块位于NTSC/PAL/SECAM编码之前,包括一张颜色查找表(LUTs)、Alpha混合滤波器和控制逻辑单元,所有子功能先于将信息从重建缓冲区传到SDRAM或与其它静态图像混合前执行。

当要输出图文信息时,将字符图标的位图信息送至OSD位图区域的相应位置。OSD位图区域由其头部定义,每个OSD头主要包括OSD显示短形区域的起始位置、大小及两个分别指向顶场和底场图像数据的指针(这是针对隔行扫描显示方式;对于逐行扫描,这两个指针向同一块内存区域),还有一个指向下一个OSD位图数据头的指针。由于采用了这种基于指针的OSD数据管理结构,理论上OSD位图数据块的数目不受限制,实际上它要受到内存大小的限制。头部不仅定义了位图区域的尺寸、位置以及及颜色信息,而且提供了颜色表更新等功能。字符的颜色设置使用OSD处理单元(LUT)的颜色查找表,也称做调色板。2位的LUT意味着有4种颜色可以选择,并且位图中的每个像素仅占有存储单元的2位。如果是透明文字,还要把第一个像素的调色板颜色值定为透明色掩码值,这个过程由Alpha混合处理完成。如果输出像素不在OSD区域,停止处理视频接口处理器数据;如果输出像素在OSD区域,OSD数据或OSD和视频接口处理数据的混合数据经Alpha混合滤波处理后以16位YC(Cb,Cr)格式传输。对于调色板颜色值是透明的情况,则直接传送视频数据而略过OSD位图数据。

OSD的软件部分可以分为两部分:硬件抽象层和图形函数接口。OSD模块软件部分为整个系统软件部分提供一系列的图形函数接口,是实现图文显示的基础,也是给用户提供一个方便直观的图形文字交互方式的保障。本文中硬件抽象层为ST公司提供的STAPI函数库,图形函数接口在中间件的基础上自行开发。

由此可见,在机顶盒系统中字符输出有三个主要步骤:①系统专用字库的建立;②字符数据的查找;③调用OSD模块功能将字符在屏幕上输出。下面介绍如何通过转换Windows矢量字符,建立一套功能完善,使用方便的字库系统。

2 提取矢量字符

Winodws矢量字库存储汉字的矢量图形。因为存储的是笔样条,对于字符做旋转、缩放、甚至三维拉伸都

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