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矢量字库在嵌入式机顶盒中的应用

2015-07-26 01:25 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。

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。 （科教论文网 Lw.nsEAc.com编辑整理）

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。