專利名稱：根據存儲的信息產生圖形的設備的制作方法
本申請的發明總的說來涉及電視接收機的屏幕上顯示電路的領域。
眾所周知，通常總希望能產生彩色平滑過渡的字母數字字符，供在電視接收機上顯示之用。要使彩色的過渡看起來平滑，通常要采用一些中間顏色。這一點說明如下。用數字方式顯示出來的字符當然不是真正連續的，而是在許多離散的象素上“上色”的。假設某一顯示畫面的水平解象力為640個象素/行，垂直解象力為400行。如果在這種顯示畫面的紅色背景上出現黑色對角線，則對角線的邊緣會呈鋸齒形。如果沿黑色對角線邊緣的某些地方采用極深紅的顏色，則可以大大減少對角線的鋸齒形。即，人眼把顏色從黑經深紅到紅色的變化綜合在一起，因而對角線看起來就很平滑。
鑲邊或衰減陰影的字幕字符(texlcharacter)通常有三種截然不同的顏色，第一種是前景的顏色，第二種是鑲邊的顏色，第三種則是背景的顏色。要在640×400象素解象力下產生外表平滑的字符(或在更小的解象力下稍加平滑的外表)，需要另外三種顏色。這另外的三種顏色為1)前景顏色與鑲邊顏色之間的平均色;2)鑲邊顏色與背景顏色之間的平均色;3)前景顏色與背景顏色之間的平均色。這樣總共需要6種顏色(即三種獨立顏色和三種中間顏色)。
迄今為止，要以二進制的形式表示并存儲六種可能有的顏色中哪一種顏色應分配給某一象素需用三個二進制位。如果要使各二進制位都能單獨加以控制，則640×400象素解象力的顯示需要3×640×400＝768，000二進制位的存儲空間來存儲彩色信號數據。從存儲器的成本和能量消耗的角度考慮，如此龐大的系統在電視接收機中是不能采用的。
在本發明中可以看出，能很好識別出六種顏色中的一種顏色的信息可以只用存儲器的兩個二進制位存儲，能很好識別出120種顏色中的一種顏色的信息可以只用存儲器的四個二進制位存儲。這是通過只存儲前景、鑲邊和背景的顏色(即，在本說明書中稱之為“獨立”顏色)和“內插運算符”代碼，并通過配備正確譯出和處理內插運算符代碼以產生“中間彩色”達到的。這樣可以將存儲器大小減小33%，而且可以降低有關屏幕上顯示(OSD)掃描轉換轉換電路在“取速度”方面的要求。


圖1是字幕字符的示意圖，示出了含中間彩色的各部位。
圖2是體現本發明的電視接收機的簡化方框圖。
圖3是適宜實現本發明的集成電路的簡化方框圖。
圖4、5和6是圖3集成電路各部分的簡化方框圖。
參看圖1，字幕字符“A”基本上以它在電視屏幕上顯示出現的象素格式示出。該字符包括前景顏色100(白)、紅背景顏色110(用垂直條紋區表示)、鑲邊顏色120(黑)、多個灰色區130(用水平條紋區表示)和多個深紅色區140(用對角線條紋區表示)。上面說過，白色的前景、黑色的鑲邊和紅色的背景都是字符圖象的獨立顏色。灰色區是加上去以便使黑色與白色各區之間的過渡平滑的中間顏色區。顯然，灰色是黑色和白色的平均色。深紅區是加上去以便使黑色與紅色區之間的過渡平滑的中間顏色區。深紅色是黑色與紅色的平均色。上面說過，加上中間顏色使字幕字符看起來平滑的作法是本技術領域的公知技術。
本發明介紹了一種彩色內插系統。在詳細說明該系統的線路之前，有必要說明一下內插法的功能部件。彩色內插功能部件便于顯示鑲邊平滑的字幕，并增加可同時顯示的顏色的數目。即使在高解象力的工作模式(即640象素/行而不是320象素/行)下，對角線方向上彩色的平滑過渡也只能采用各中間顏色產生。上面在談到圖1時即談到了中間顏色的應用。內插功能部件是為產生兩種調色板(palette)顏色之間的中間顏色而設的。在高解象力工作模式下，OSD只用2二進制位/象素就能產生并很好地確定出三種獨立顏色和三種中間顏色。在較低解象力工作模式下，OSD只用4二進制位/象素就能產生并很好地確定15種獨立顏色和105種中間顏色。通常，中間顏色的數目等于獨立顏色每次取兩種的子集進行組合得出的總數。就是說，中間顏色的數目等于2N-1C2(其中N為表示獨立顏色在調色板上的位置的二進制位，組合C是通過每次取兩種獨立顏色形成的)。舉例說，若調色板的顏色數目是16個，則N等于4，中間顏色的數目等于15C2，或105[即，15！/(13！×2！)]。
按慣例，采用2二進制位/行的彩色變換系統將四種顏色中的某一特定顏色表示為各象素0至3的其中一種顏色。相比之下，本發明的設備將位組合1至3表示為特定的獨立顏色，保留代碼“0”作為叫做內插運算符的特定運算符。本系統的工作如下。在輸入的二進制位流中，象素序例111意為將排成一行的三個象素加上存儲在調制板位置1的顏色。序列102表示將排成一行的三個象素，第一個象素加上存儲在調色板位置1的顏色，第二個象素加上存儲在調色板位置1與2各顏色之間的中間顏色，第三個象素則加上存儲在調色板位置2的顏色。
存儲在調色板位置1和2的顏色的平均色是通過分別求出RGB(紅、綠、藍)各彩色分量的平均色得出的。若顏色1為(r2，g2，b2)，顏色2為(r2，g2，b2)，則內插的顏色為[(r1+r2)/2，(g1+g2)/2，(b1+b2)/2]。圖4示出了求出顏色分量中間顏色的線路，下面將詳細說明該線路。
這里也將序例101、202和303加以限定，這樣做還是有用的。象素序列101使第一象素上成顏色1，第二象素上成顏色1和顏色2的平均色，第三象素加上顏色1。圖1示出了應用這種性能的一個實例，其中在兩個白色區之間繪有陰影條135(而不是從白到黑的過渡)。象素序列202使第一象素加上顏色2，第二象素上成顏色2與3的平均色，第三象素上面則加上顏色2。象素序列303使第一象素加上顏色3，第二象素加上顏色2和顏色3的平均色，第三象素加上顏色3。圖6示出了限定特定序列101、202和303的線路，下面將詳細說明該線路。
體現本發明的電視接收機如圖2中所示。參看圖2，電視接收機有一個射頻輸入端200，該輸入端接收射頻(RF)信號，并將這些信號加到調諧裝置202上。調諧裝置202在調諧器控制器204的控制下選擇特定的射頻信號，并將其加以放大，調諧器控制器204則經導線203將調諧電壓提供給調諧裝置202，并經用寬雙頭箭頭203′表示的信號線路將波段轉換信號提供給調諧裝置202。
調諧裝置202將所收到的射頻信號轉換成中頻(IF)信號，并將中頻輸出信號提供給視頻(VIF)和聲頻(SIF)放大器和檢波器單元230。VIF/SIF放大器和檢波器單元230將加到其輸入端上的中頻信號加以放大，并檢出包含在其中的視頻和聲頻信息。所檢出的視頻信息加到視頻處理器單元255的一個輸入端上。視頻處理器單元255的另一個輸入端接屏幕上顯示和圖形處理電路240。所檢出的聲頻信號在加到揚聲裝置236之前，先加到聲頻處理器235上加以處理并放大。
調諧器控制器204根據系統控制微計算機(μC)210供來的控制信號產生調諧電壓和波段轉換信號。這里所使用的“微計算機”、控制器和“微處理器”等術語都是等效的。這里還應該指出，微計算機210的控制功能可由積分電路，特別是特殊用途的積分電路(即“定做的芯片”)來執行，而這里所使用的“控制器”一詞也包括這類器件。微計算機210接收使用者引發的來自紅外(IR)接收器222和來自裝在電視接收機本身上面的“本機”鍵盤220的指令。IR接收器222接收遙控發信器225發送的信號。微計算機210包括中央處理單元(CPU)212和程序存儲器(ROM)214，且將與各頻道有關的數據存入隨機存取存儲器(RAM)216中。RAM216可以裝在微處理器210內部或外部，可以是易失性的或非易失性的存儲器。“RAM”一詞也包括電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)217。熟悉本技術領域的技術人員都知道，當采用易失性存儲器時，最好是采用適當形式的備用電源，以便在關斷電視接收機時可以保留其所存儲的內容。
微計算機210還包括定時器218，下面將說明該定時器的工作情況。微計算機(或控制器)210根據使用者從本機鍵盤220和從紅外(IR)接收器222輸入的控制信號產生控制信號，用以使調諧器控制單元204控制調諧器202而選擇特定的射頻信號。
調諧器202產生中頻信號，并將其加到由視頻中頻(VIF)放大級、AFT(自動頻率調諧)電路、射頻檢波器和聲頻中頻(SIF)放大級組成的處理單元230。處理單元230產生第一基帶復合視頻信號(TV)和伴音載波信號。伴音載波信號加到聲頻信號處理器單元235上。處理器單元235包括一個聲頻檢波器，可能還包括一個立體聲解碼器。聲頻信號處理器單元235產生第一基帶聲頻信號，并將其加到揚聲器單元236上。來自外部信號源的第二基帶復合視頻信號和第二基帶聲頻信號可以加到VIDEOIN和AUDIOIN端子上。
第一和第二基帶視頻信號(TV)耦合到視頻處理器單元255(具有一個選擇電路，圖中未示出)上。在控制器210的控制下，屏幕上顯示處理器240產生字符信號和圖形信號，并將它們加到視頻信號處理器255的第二輸入端上，以便加入到被處理的視頻信號中。電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM217)耦合到控制器210上，作為非易失性存儲元件供存儲自動編程頻道數據和使用者輸入的頻道數據之用。
在視頻信號處理器單元255輸出端的已處理視頻信號加到顯象管激勵放大器256進行放大，然后加到彩色顯象管裝置258的電子槍顯示出來。在視頻信號處理單元255輸出端的已處理的視頻信號也加到同步信號分離器單元260上，以便將水平和垂直激勵信號分離開來再加到偏轉單元270上。偏轉單元270的輸出信號加到顯象管裝置258的偏轉線圈上供控制電子束的偏轉。到此為止所介紹的電視接收機，除OSD和圖形處理器240之外，是眾所周知的，例如美國印第安納州，印第安納波利斯市ThomsonConsumerElectronics公司制造的RCACTC.140彩色電視機就是這種電視機。
OSD和圖形處理器240包括屏幕上顯示(OSD)單元240a、RAM2406、ROM240c和CPU240d。圖3中以方框圖的形式更詳細地示出了OSD和圖形處理器240的一部分。晶體控制振蕩器300將28兆赫的時鐘信號加到同步時鐘和時鐘信號發生電路310上。同步時鐘和時鐘信號發生電路310接收來自圖2的同步信號分離電路260的垂直消隱(VERBLK)和水平消隱(HORBLK)信號，并將定時信號提供給水平位置調節單元315、垂直位置調節單元320、系統定時單元345、彩色旋轉和方式選擇單元325、光柵變換(map)單元330、字符變換(map)單元335和場參數單元340。
水平位置調節單元315產生左邊限和右邊限的定時信號和起動字符定時的定時信號。垂直位置調節單元320產生頂部邊限和底部邊限的定時信號，和供起動顯示頁面定時的定時信號。系統定時單元345接收來自水平位置調節單元315的HCLK信號、來自垂直位置調節單元320的VOLK信號，并給屏幕上顯示(OSD)提供列、行、欄和其它的定時。彩色旋轉和方式選擇單元325應用來自視頻緩沖單元375的視頻信息產生供幾種不同工作方式(例如，圖形工作方式、電文廣播工作方式、圖文工作方式和320/640象素掃描工作方式)用的象素信息。光柵變換單元330產生待顯示的現有單元的光柵變換地址。字符變換單元335應用現有單元和行信息產生字符地址。場參數單元340產生各場參數的RAM(隨機存取存儲器)地址。
光柵變換單元330、字符變換單元335和場參數單元340給地址多路轉換器單元380提供信號，地址多路轉換器單元380則選擇待放到存儲器地址總線上的地址。上述各單元與外部電路之間在數據上的聯系是經本技術領域中叫做IM總線的數據總線進行的。IM總線371將數據經IM總線接口單元370傳送到外部電路。微計算機邏輯單元385用作存儲器管理機構，它使系統能訪問RAM的64千字節以上。
彩色多路轉換器和邊限控制單元350接收來自水平位置調節單元315的左邊限(LM)、右邊限(RM)和起始字符(SC)信號，接收來自垂直位置調節單元320的列間隔(RS)、頂部邊限(TM)、底部邊限(BM)、起始頁面(SP)、垂直卷動(VS)和邊限彩色(MC)等信號，并接收來自彩色旋轉和方式選擇單元325的字符顏色信號。彩色多路轉換器和邊限控制單元350確保象素信息的輸出，從而使其顯示在各邊限所界定的區域內。四位調色板地址信號[象素彩色(PC)]供到彩色調色板單元355上。彩色調色板單元355是個16種顏色的存儲器，包括16個寄存器，各寄存器存儲表示特定顏色的16位字(即5位紅色信息、5位綠色信息、5位藍色信息，1位OSD/視頻透明度信息)。象素彩色信號所尋址的特定16位字加到內插單元360，下面將詳細說明單元360。16位彩色信號從內插單元360輸出加到數/模轉換器單元365，由單元365將數字數據轉換成模擬形式，以便最后顯示在顯象管258上。
圖4、5和6以簡化的形式示出了圖3的內插單元360中所包含的有關線路。應該指出，這時也可以顯示出順次內插的各顏色。就是說，xOOy意為將第一象素加上包含在調色板位置“x”的顏色，第二和第三象素加上顏色x和y的平均色，第四象素加上顏色y。一般說來，xO…Oy(其中O…O為n個O)意為象素1加上顏色x，象素n+2加上顏色y，象素2至n+1加上顏色x和y的平均色。為簡化這些代碼的計算機可讀性，將各運算符串用“波蘭表示法”而不用“中綴表示法”表示。因此，象素序列xOy實際寫成xyO;xOOy寫成xyOO;xOOOy寫成xyOOO。這樣，計算機能即刻獲取各平均色，而且只需要提前預備好一個象素即可。顯示字幕時，顏色1為背景，顏色2為邊限或衰減陰影，顏色3為前景。
圖4中示出了求平均色的電路。從圖中可以看到三條完全相同的并聯通路，每種顏色分量一條通路。為簡便起見，這里只介紹紅色分量的通路。LATCHLEFT是圖5總編號為540的線路在檢測出內插運算符“O”時產生的信號。LATCHLEFT信號促使出現在總線400R上的彩色信號強度值被鎖存入紅色鎖存器410R中。出現在總線400R上的下一個彩色信號強度值，則加到該鎖存入紅色鎖存器410R的值中，同時由相加再除以2單元420R對該相加的結果進行二進制除法(即向右進一位)。同一顏色分量的兩個信號強度的平均值加到選擇(即多路轉換器)單元430R。選擇信號ZERONEXTCENTER當中心象素用內插運算符“O”表示時選擇顏色鎖存器440輸出值的平均值。
翻看圖5。通過與一個恒定的硬連線二進制數三比較，比較器510檢測出內插運算符“O”，比較器515檢測出101、202和303序列，比較器520檢測出303序列。總編號為530的邏輯電路產生輸出啟動信號OE1、OE2和OE3，這些信號加到圖6的線路。
上面說過，圖6解決了表示特殊情況101、202和303的問題。輸出啟動信號OE1只有在情況303下是真實的，它迫使恒定值2經傳輸門電路加到調色板地址中。這樣，303三個象素組的第二象素就會加上顏色2和3的平均色。輸出啟動信號OE2除中心象素都是“O”且左右兩個象素顏色相同(例如101和202)的情況之外都是真實的。在該情況下，我們要使中心象素加上左邊象素和左邊象素加1的平均色(即在101的情況加上1和2的平均色，在202的情況加上2和3的平均色)。這是用加法器615和用輸出啟動信號OE3選通的鎖存器620實現的。所有其它情況由借助于輸出啟動信號OE2選通的鎖存器625處理。
這里使用的“電視”和“電視接收機”包括具有顯示裝置(通常叫做電視機)、視頻監示器和攝象錄象機的電視接收機，以及不帶顯示裝置的電視接收機，例如盒式磁帶錄象機。
權利要求
1.一種圖形發生設備，包括存儲裝置(240b)，用以存儲多個數字字，各所述數字字表示相應象素的顏色，各所述數字字包含N個二進制位；和控制裝置(240d)，用以接收圖形數據，并用以將所述圖形數據存入所述存儲裝置中；所述控制裝置從所述存儲裝置讀出所述圖形數據，為根據所述圖形數據產生各象素的顏色信息；其特征在于除所述顏色信息外，所述圖形數據還包含指令碼，該指令碼用以促使所述控制裝置在與一對象素有關的顏色之間進行內插，從而產生表示所述一對象素的所述顏色的中間顏色；所述中間顏色為總共2N以上的多個中間顏色的一個中間顏色。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述指令碼等于0。
3.如權利要求1所述的設備，其特征還在于，所述多個中間顏色以等于2N-1C2的子集組合表示。
全文摘要
一種彩色內插電路(360)使能夠很好地識別六種顏色中一種顏色的信息只用存儲器的兩個二進制位，以及使能夠很好地識別120種顏色的其中一種顏色的信息只用存儲器的四個二進制位存儲。這是通過只存儲前景、鑲邊和背景顏色(即這里稱之為“獨立”顏色)和“內插運算符”代碼并通過配備能正確譯出和處理內插運算符代碼以產生“中間顏色”的線路實現的。這可將存儲器的大小減小33％，并降低有關屏幕上顯示(OSD)掃描轉換線路在“取出速度”方面的要求。
文檔編號H04N9/74GK1076323SQ9211270
公開日1993年9月15日 申請日期1992年10月29日 優先權日1991年10月30日
發明者J·W·錢尼, 小·B·W·拜爾斯, K·E·布里奇沃特, J·E·海利, J·圖爾斯, H·布拉特 申請人:湯姆森消費電子有限公司