專利名稱：顯示復雜字符的技術的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及顯示系統，具體地說，涉及在顯示器上顯示復雜字符的方法和設備。
部分由于與標準計算機顯示器相比標準電視顯示器的分辨率低得多，因此在標準電視顯示器上顯示網頁的內容始終成為一種挑戰問題。舉個例子，

圖1顯示常規NTSC標準TV畫面100。該TV畫面100是由有效畫面區102構成，該有效畫面區102是裝載畫面信息的該TV畫面100的區域。在有效畫面區102之外是用于行和場消隱的消隱區104。該有效畫面區102利用幀106、像素108和掃描行110形成有效TV圖像。幀106表示由諸如模擬視頻攝象機、模擬電視等的各種各樣的信源產生的靜止圖像。在使用隔行掃描的系統中，每個幀106表示一場的信息。根據所使用的掃描的類型，幀106也表示靜止圖像的其他分分解成分。幀106中的信息是通過任意數量的像素108來表示的。像素(“畫面單元”的首字縮寫)是圖像中最小可識別的和可分解的區域和在固態攝象機中各個光傳感器的離散位置。每個像素又表示數字化的信息并且經常由8比特代表，當然每個像素也可以由任意數量的比特表示。每個掃描行110包括任意數量的像素108，因此表示幀106之內的水平行信息。
在NTSC視頻信號(使用隔行掃描的電視標準)中，每秒的60次地出現場信息，每秒的30次地出現幀(包括2場)信息，連續出現的幀信息產生了畫面。隔行顯示是一種在兩個交織光柵中交替掃描行的顯示。在常規隔行顯示中，一幀有幾百水平行(全屏)。這些行是從上到下、從頂到底掃描的。刷新率可變，但是通常在60至100Hz。刷新率低于60Hz會產生使人心煩的屏幕閃爍，使人頭疼和眼睛痛。由于計算機使用逐行掃描，每秒30刷新信息幀，沒有交替幀，因此計算機利用逐行掃描技術基本上消除了閃爍問題。
部分由于低分辨率和出現圖像閃爍的綜合問題，因此在標準NTSC制式顯示器上顯示網頁、數字圖像、文本等就成為重要的挑戰。為了在電視顯示器上顯示諸如字符與數字的圖像，通常把字符圖像轉換成適合于存儲在與電視連接的存儲器設備中的所謂的圖形比特映象。這樣的存儲器通常包括在與電纜結合使用的機頂盒、WEBTVTM等中。
顯示字母與數字的常規方法包括利用本領域技術人員熟知的各種各樣抗混淆技術對字符比特映象預處理，減少閃爍。在跨越邊緣的像素的位置上通過把靠近邊緣的像素設置成中間色，在灰度等級或色比特映象顯示上使用抗混淆技術，使斜邊呈現平滑。通常，對字符比特映象采用減少閃爍的抗混淆技術會使字符圖像模糊。在諸如例如羅馬字母中的那些簡單連接的字符的情況下，由于這些字母基本上保持清楚，因此這樣的模糊影響不會成為真正問題。但是，對于諸如中文和韓文中的那些字符，由于是由多重筆畫形成的復雜字符，這樣的模糊使這些多重連接的字符相當地模糊，在某些情況下，會改變字符的整個意思。
因此，就希望在標準電視顯示器上清楚地顯示例如中文和韓文的復雜字符的技術。
廣義上講，本發明涉及在標準電視顯示器上顯示復雜字符的一種改進的方法、設備和系統。可以利用各種各樣方式實現本發明，包括方法、系統、設備和計算機可讀介質。下面討論幾個本發明的實施例。
根據本發明的一個方面，公開了一種用于提供在標準顯示器上顯示的復雜字符的圖像的方法，作為一種方法，表示復雜字符的原始字符比特映象(bitmap)被濾波和加強對比度，形成已濾波的字符比特映象。然后利用多類型的定標操作(scaling)把已濾波的字符比特映象向下定標成為適合于存儲到與該電視連接的存儲器中的目標字符比特映象。在一個實施例中，初始地使用雙線性定標技術跟著遞歸的三次定標技術對該已濾波的字符比特映象定標直至把濾波的字符比特映象減少到目標字符比特映象的大小。
當閱讀下面詳細的說明以及研究各種各樣附圖后，就能夠清楚本發明的這些和其他的優點。
參考下面的結合附圖的說明將更好地理解本發明及其優點，這些附圖是圖1是標準電視顯示；圖2是依據本發明的一個實施例的具有機頂盒的電視系統的方框圖，利用該機頂盒可以顯示復雜的字符；圖3示出依據本發明的一個實施例的比特映象的典型卷積和具有5×5核的高斯濾波器；圖4示出圖2的具有機頂盒的電視系統，該ROM被設置成存儲所提供的其每個對應于復雜字符的目標比特映象；圖5是詳細地示出依據本發明的實施例的用于提供目標比特映象的處理過程的流程圖；圖6詳細地示出依據本發明的實施例的用于確定定標時間因子的處理過程的流程圖；圖7是詳細地示出依據本發明的實施例的用于濾波原始比特映象的處理過程的流程圖；圖8是詳細地示出依據本發明的實施例的用于進行三次定標操作的處理過程的流程圖；圖9示出用來實現本發明的計算機系統；圖10A示出在標準顯示器上所顯示的常規處理的復雜字符；以及圖10B示出依據本發明的實施例所處理的圖10A的復雜字符。
在下面的說明中，將說明在顯示器上顯示復雜字符的機制和方法。雖然本發明將以標準電視顯示器上所顯示的網頁的方式進行說明，但是本發明也適用于顯示包含復雜字符任何圖像。在這種討論的術語中，復雜字符是一種由多重連接的筆畫形成的字符，這樣的復雜字符通常在中文和韓文出現。這些字符的符號特征使得在所顯示的字符圖像中的所有的筆畫的清晰和無訛誤變得至關重要。該字符筆畫圖像的完整性也是非常重要的，這是因為即使筆畫組成或位置中的微小改變，也會使字符不清晰或者在某些情況下在該字符出現的地方造成誤意。
在特定網頁中所包含的字符圖像通常以被稱為字符比特映象的形式存儲。比特映象是一種數據文件或結構，它對應于用于屏幕上顯示的圖像的比特。在大多數執行過程中，該比特映象有與將被存儲在顯示的視頻存儲器中的相同的格式，或其它情況下，有與設備相獨立的比特映象相同的格式。在任何一種情況下，該比特映象的特征在于圖像的像素的寬度和高度和每像素的比特數，它確定了所表現的灰度或彩色梯度數。通常針對紅、綠和蘭分量的每一個，代表彩色圖像的比特映象(“像素映象”)將有1和8比特之間的像素，但是也可以使用其它的色編碼。為了提供給人眼對綠分量有較高的鑒別能力，有時與其它兩個相比綠分量將有更多的比特。在大多數應用中，字符比特映象包括8比特，代表256灰度梯度。
為了使字符的斜邊顯得更加平緩并且減少隔行掃描電視顯示器上普遍存在的閃爍效應，對通常大多數網頁的灰度等級字符，采用被稱為去折疊(anti—aliasing)的技術。典型的去折疊技術通過在邊緣跨越的像素處把靠近邊緣的像素設置成中間灰度、或如果可以適用的話，設置成中間彩色，以平滑斜邊。最通常的例子是白背景上的黑字符。沒有去折疊，斜邊呈現齒形失真，就像階梯一樣，這在諸如標準電視顯示器的低分辨率顯示上，將是明顯的。
在本說明的實施例中，用于生產尖銳的邊緣并基本上不模糊的所產生的復雜字符圖像的去折疊技術包括用5×5高斯核的空間卷積處理。為了增加對比度加強并且從而更加清楚地刻畫可見的所顯示的復雜字符的邊緣，用被稱為對比度加強因子來減少卷積除數。通過增加對比度，就能夠極大地減少因附近更大的因此也顯然更亮的筆畫使小筆畫模糊的可能性。
除了減少可見的閃爍并且增加對比度之外，還對已濾波的比特映象進行一系列亞取樣(也稱為取分樣)，以便減少比特映象的整體尺寸。這樣，已亞取樣的比特映象就能夠被存儲到與電視顯示器連接的視頻存儲器中。在本說明的實施例中，這種亞取樣包括第一雙線性亞取樣，把原始字符比特映象減少成目標字符比特映象的整數倍。然后，遞歸地進行三次的亞取樣，把比特映象的大小減少成適于存儲到視頻存儲器的目標大小比特映象。通過使用三次的取樣方式，就能夠減少比特映象的大小而基本上不丟失圖像信息。這樣，即使把比特映象從例如128比特×128比特減少到16比特×16比特，也能夠保持筆畫圖像的完整性。
如圖2所示大多數網絡TV系統利用瀏覽器操作非常簡單地進入互聯網。典型的網絡TV200包括機頂盒202，它主要是瀏覽器204。該瀏覽器204包括分析程序／格式化程序206，用于分開(分析)URL(通用源定位器)，該URL包含主機名稱和文件，該文件包括了提供作為字符比特映象的各種各樣的復雜字符。分析程序／格式化程序206把URL分成命名主機208和需求文件210。在本發明的一個實施例中，需求文件210采用本領域技術人員公知的HTLM(超文本鏈接標示語言)語句的形式。
當本地高速緩沖存儲器212中沒有存儲所需求的文件的情況下，分析程序／格式化程序206進行與命名的主機208TCP(傳輸控制協議)連接，并且檢索URL內容，該URL內容包括與所需求的URL文件210相關的原始字符比特映象214。分析程序／格式化程序206使用對應于需求的文件210的HTML語句，對所檢索的原始字符比特映象214進行適當的格式化。然后把原始字符比特映象214送到濾波器216，使用濾波器216減少顯示器閃爍效應。在本說明的實施例中，濾波器216對原始字符比特映象214和5×5高斯核218之間執行卷積(即，矩陣乘法)，通常按照圖3所示的方法進行。在本說明的實施例中，在原始字符比特映象214的上部最左角開始這個卷積處理，并且按照階梯方式從左向右和從頂向底進行，最后形成已濾波的比特映象。為了再歸一化該已濾波的比特映象的振幅，用經對比度加強因子降低過的高斯核218的總和除該已濾波的比特映象。高斯核的總和意味著該高斯核的所有元素的總和。在優選實施例中，該對比度加強因子是該高斯核的最大值，在本說明的實施例中，該對比度加強因子是“5”。由于與已濾波的比特映象相關的圖像經常是模糊的(緩和某些顯示器閃爍的效應)，因此提高對比度就實際上降低了因較大且較亮的筆畫所鄰的小筆畫變模糊的可能性。這樣，在濾波過程中就保持了字符比特映象214的復雜結構。
回到圖2，然后把該已濾波的比特映象送到抽取器220，該抽取器220設置成把該已濾波的比特映象的大小減少(十中取一)成適合與存儲到視頻(高速存儲)存儲器212的目標比特映象的大小。為了把已濾波的比特映象的大小減少成該目標比特映象的大小，首先執行雙線性定標操作，把已濾波的比特映象的大小減少成一次定標比特映象，該一次定標比特映象具有涉及目標比特映象的維數的整數倍的維數。舉個例子，如果已濾波的比特映象是128×128，目標比特映象的維數是20×20，則該雙線性定標操作把原始字符比特映象的大小減少到一個有80×80的維數的比特映象。這些特定的維數是合適的，其原因在于80×80是目標比特映象(20×20)的整數倍中最大的比特映象的維數。
然后抽取器220遞歸地執行第二定標操作，在本說明的實施例中，第二定標操作是一個三次的定標操作，把第一定標的比特映象減少到目標比特映象的維數。通過使用三次定標，就有效地避免了要不然由于使用常規的平均方法丟失的信息。這樣，目標比特映象基本上保留了已濾波的比特映象中所包含的信息，從而保持了顯示的復雜字符中筆畫的完整性。然后把目標比特映象存儲到高速緩沖存儲器212中，直到要把復雜字符顯示到顯示器222的時候。不過，為了在顯示器222上進行顯示，首先把目標比特映象送到與顯示器222連接的幀緩沖器224。當準備顯示時，再把目標比特映象送到幀226。
在有些情況下，涉及復雜字符的一組下線處理的比特映象被存儲到如圖4所示的包含機頂盒402的只讀存儲器(ROM)400中。在這樣的情況下，當恢復了某個網頁(或者文件)時，選擇器單元404確定存儲在ROM400中的對應于涉及該恢復文件的字符的是哪些比特映象，將在顯示器上顯示它們。所選擇的字符比特映象于是傳送到幀緩沖器224，并存儲在其中，直至它們在顯示在監視器222上時為止。這樣，由于原始字符比特映象的預處理在存儲到ROM400之前已經被離線處理，因此極大地簡化了機頂盒的復雜性。
圖5是處理過程500的流程圖，它詳細地顯示了提供依據本發明的實施例的目標比特映象的處理過程500。在502處開始該處理500，檢索各種各樣輸入參數。這樣的輸入參數包括定標因子，表示對原始字符比特映象執行的定標值。另一個輸入參數被稱為濾波水平，表示該濾波操作是否包括去折疊。還有另一個輸入參數被稱為每像素比特，代表特定系統的每像素的比特數。舉個例子，有256灰度等級值的系統要求每個像素關聯至少8個比特來表示這些256灰度等級值。一旦已經檢索到輸入參數，如果有非—ASCII字符比特映象，則在504處檢索該非—ASCII字符比特映象。在506處，確定定標時間變量，它表示三次濾波器所執行的濾波操作的次數。舉個例子，如果原始字符比特映象有128×128的維數，把該原始字符比特映象定標成80×80范圍的一次定標比特映象，目標比特映象有20×20維數，則該定標時間因子是4，這是因為80×80表示了小于原始比特映象的維數的最大整數倍的目標比特映象的大小。
一旦已經確定了該定標時間變量，在508處，濾波原始字符比特映象，目的是基本上消除由于在低分辨率顯示器類型的標準電視顯示屏幕上導顯示時致的字符筆畫的損傷的圖像衍生。在本說明的實施例中，利用5×5高斯核結合對比度加強因子實現濾波，該對比度加強因子用于提高顯示的字符的最淺色像素與最深色像素之間的對比度。這樣，極大地避免了最靠近更大的也就是更亮的筆畫的那些小筆畫的筆畫完整性的任何損傷。
一旦已經適當地濾波了字符比特映象，則在510處對已濾波的比特映象執行雙線性定標，形成第一定標比特映象，它有目標比特映象的整數倍的維數。一旦完成了雙線性定標，接著在512處執行改進的遞歸的三次定標操作，形成目標比特映象，它具有適合于存儲到與電視系統連接的視頻存儲器所需要的維數。利用三次取樣方式減少了要不然由于使用常規應用的平均技術出現的信息損失。這樣，保留了整體筆畫的完整性。在需要進行量化的那些系統中，在514處對目標比特映象進行量化。量化就意味著，如果需要量化則與顯示的顯示器相稱地減少每像素的比特。舉個例子，如果原始字符比特映象的亮度分量的特征為每像素8比特，表示256灰度等級水平，但是該顯示監視器僅能夠顯示2比特(即，4灰度等級水平)，則把該比特映象從8比特量化成2比特。舉個例子，典型的標準電視顯示器可以容納表示4個灰度等級的2比特數據字，因此，在這樣類型的系統中，有256灰度梯度(即，8比特)的目標比特映象必須降低成4灰度梯度。如果沒有進行這樣的量化，所顯示的圖像就整體上呈現更模糊，因此有害地影響了觀察的復雜字符的完整性。
一旦已經適當地量化了目標比特映象，則在516處把它存儲到視頻存儲器中，或者存儲到任意合適的存儲器設備中。如果，在518處確定存在附加的非—ASCII字符，則程序進入504，否則停止處理。
圖6是處理過程600的流程圖，它詳細地顯示了提供依據本發明的實施例的用于確定定標時間因子的處理過程600。應當知道這個處理過程600是確定步驟506的一個執行。在602處開始這個處理過程600，從已經送到的輸入參數組中檢索定標時間因子。在604處，確定原始字符比特映象的大小，而在606處，從已經送到的輸入參數組中檢索目標比特映象的大小。在608處，通過確定比特映象的維數(大小)，也就是目標比特映象的最大多倍整數值，確定第一定標因子。舉個例子，如果原始字符比特映象有128×128維數，則第一定標的比特映象，也就是比原始字符比特映象小的目標比特映象的最大多倍整數值，是一個有80×80的維數的比特映象。在本說明的實施例中，該第一定標因子是雙線性定標中使用的定標因子，在這個例子中，是120／80(=1．5)。在610處，通過把目標比特映象的大小除中間的比特映象的大小并且通過把得到的結果除以“2”，就確定了三次定標操作使用的定標時間因子。在討論的例子中，通過用“20”除“80”以及其結果“4”除以“2”得到了“2”的定標時間因子，就確定了定標時間因子。在本說明的實施例中，該定標時間因子指示把第一定標的比特映象減少成目標比特映象所執行的三次定標操作的次數。
圖7是處理過程700的流程圖，它詳細地顯示本發明的實施例中用于濾波原始字符比特映象的處理過程700。應當知道這個處理過程700是濾波步驟508的一個執行。在702處開始這個處理過程700，用5×5高斯濾波器執行原始字符比特映象的空間卷積。在本說明的實施例中，該卷積采取原始字符比特映象和5×5高斯濾波器的矩陣乘法的形式。在704處，利用由對比度加強因子減少的高斯濾波器總和，除該卷積的結果。在本說明的實施例中，該對比度加強因子是高斯核的大小(即，振幅)。這樣，在提供改善的對比度加強的同時極大地消除了屏幕閃爍的不利影響，避免了附近的更大的因此顯然更亮的筆畫而使小的筆畫模糊。
圖8是處理過程800的流程圖，它詳細地顯示了依據本發明的實施例的用于執行三次定標操作的處理過程800。在802處開始處理過程800，把計數器“i”初始化成“0”。在804處，利用三次定標操作使第一定標的比特映象向下定標。在806處，把計數器“i”增加“1”。在808處執行確定，確定計數器“i”是否大于定標時間因子。如果計數器“i”不大于定標時間因子，則控制程序前進到804作進一步濾波，否則，完成該三次定標操作。
圖9顯示了實現本發明所采用的計算系統900。該計算系統900，具體來說CPU902被設置成可以支持可視機器，這將受到本領域技術人員所理解的。本領域技術人員都知道，ROM起到把數據和指令單向地傳送給CPU902的作用，而RAM通常用來按照雙向方式傳送數據和指令。CPU902通常可以包括任意數量的處理器。主存儲設備904和906都包括任意合適的計算機—可讀介質。通常是大容量的存儲器設備的副存儲介質908也雙向耦合到CPU902，并且提供額外的數據存儲容量。這個大容量存儲器設備908是計算機—可讀介質，可以使用它存儲包括計算機碼、數據等的程序。通常，大容量存儲器設備908是諸如硬盤或者磁帶的存儲介質，通常比第一存儲設備904和906速度慢。大容量存儲器設備908可以采用磁帶或者紙帶的形式或者一些其他公知的設備。值得欣賞的是大容量存儲器設備908之內保留的信息在合適的情況下可以按照標準的方式被混用成作為虛擬存儲器的RAM設備906的部分。諸如CD—ROM的特定主存儲設備904也可以把數據單向送到CPU902。
CPU902還耦合到一個或多個輸入／輸出設備910，這些輸入／輸出設備910包括諸如視頻顯示器、軌跡球、鼠標、鍵盤、麥克風、觸摸屏、換能器卡(transducercard)讀取器、磁或紙帶讀取器、寫字板、唱針、聲音或手寫識別器或者諸如其他計算機的其他公知的輸入設備，但是并不局限于此。最后，CPU902利用總的以912所示的網絡連接，可選擇地耦合到計算機或者電通信網絡，例如，互聯網或者內部網。利用這種網絡連接，可以預料到在這些上述方法的步驟的情況下CPU902可以從網絡接收信息并且把信息輸出給網絡。這些信息經常表示成由CPU902執行的指令序列，這些信息可以被按照例如采用載波的計算機數據信號的形式從網絡接收以及輸出給網絡。計算機硬件和軟件的領域技術人員熟悉上述的設備和材料。
圖10A顯示了在標準電視顯示器上顯示的一系列常規處理的復雜字符。圖10B顯示了依據本發明的一個實施例處理過的相同的一系列復雜字符。如圖所示，與圖10A所示的模糊的字符相比，圖10B的復雜字符相當清楚并且更明顯。
雖然僅說明了一些本發明的實施例，但是應當知道在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，本發明還能夠采用許多其他的特定形式。舉個例子，顯示復雜字符的方法可以應用到任何視頻系統。
雖然使用標準電視系統的方式說明了本發明，但是應當知道在任意適合的視頻系統中可以正常地實現本發明。因此，目前的例子可以被認為是示例性的和非限制性的，并且本發明不局限于這里所給出的細節，但是在附加的權利要求的范圍之內沿著它們相等的全范圍，可以更改本發明。
權利要求
1．一種用于提供在顯示器上顯示的復雜字符的圖像的方法，其中該圖像是由以行和列方式排列的許多像素構成的，并且由原始字符比特映象來表示的，該方法包括以下步驟對原始字符比特映象濾波，形成已濾波的字符比特映象；對該已濾波的比特映象執行第一類型定標操作，形成第一定標的比特映象；確定基于該第一定標的比特映象和目標比特映象的定標因子，其中該目標比特映象適合于存儲到與該顯示器連接的存儲器設備中；以及使用第二類型定標操作對該一次定標的比特映象作進一步遞歸定標操作，形成基于該定標因子的該目標比特映象。
2．如權利要求1所要求的方法，其特征在于該第一類型定標操作是雙線性定標操作。
3．如權利要求2所要求的方法，其特征在于該第二類型定標操作是三次(cubic)定標操作。
4．如權利要求3所要求的方法，其特征在于該濾波操作還包括以下步驟用具有高斯核的高斯濾波器倍增該原始比特映象，形成一個倍增的比特映象；以及用已減少的核除數除該倍增的比特映象，形成該已濾波的比特映象，其中通過該減少的除數所進行的除法提高了已濾波的比特映象的最黑像素與最亮像素之間的對比度。
5．如權利要求4所要求的方法，其特征在于該減少的核除數是經對比度加強因子減少的核的總和，其中該核的總和是該核的元素的總和。
6．如權利要求5所要求的方法，其特征在于該核是5×5高斯核。
7．如權利要求1所要求的方法，其特征在于該顯示器耦合到適合于接收電視信號的電視系統。
8．如權利要求7所要求的方法，其特征在于該電視系統耦合到設置成從主計算機檢索要求的文件的機頂盒，其中該要求的文件包括該原始字符比特映象。
9．如權利要求8所要求的方法，其特征在于該機頂盒包括適合于存儲該目標比特映象的高速緩沖存儲器。
10．如權利要求9所要求的方法，其特征在于該高速緩沖存儲器是只讀存儲器，被設置成存儲多個提供的目標比特映象，每個目標比特映象對應于特定的復雜字符。
全文摘要
本發明提供了一種用于提供適合于在顯示器上顯示的復雜字符的系統和方法。代表該復雜字符的原始字符比特映象(214)被濾波,形成已濾波的比特映象,從而減少顯示器閃爍的影響并且提高圖像對比度。然后利用雙線性定標操作跟著遞歸的三次定標操作使該已濾波的比特映象向下定標成目標比特映象。該目標比特映象有適合于存儲到與該顯示器(222)連接的存儲設備(224)。
文檔編號H04N5/44GK1279563SQ0012426
公開日2001年1月10日 申請日期2000年6月16日 優先權日1999年6月16日
發明者S·Y·楚 申請人:太陽微系統有限公司