CN106537455B - 与硬件无关地显示图形效果 - Google Patents

Abstract

为了产生图形效果，特别是为多个电子设备产生图形效果，进行如下的步骤：‑确定图形内容，在所述图形内容中应使用图形效果(20)；‑计算图形效果(22)；‑在运行期间产生所计算的图形效果的与平台无关的模型(24)；‑将所述与平台无关的模型编译成图形效果的与平台有关的表示(26)；以及‑将所述图形效果的与平台有关的表示显示在显示装置上(30)。

Description

与硬件无关地显示图形效果

技术领域

本发明涉及一种用于特别是在车辆中与硬件无关地显示图形效果方法、一种用于特别是在车辆中与硬件无关地显示图形效果系统和一种用于特别是在车辆中与硬件无关地显示图形效果计算机程序产品。

背景技术

在车辆中具有如下的微处理器控制的系统，在所述系统上实施产生三维(3d)图像数据的应用。对此在现有技术中每个应用或应用程序建立一个单独的、所谓的场景模型，所述场景模型描述三维场景。为了在显示单元上表示所述三维场景而使用所谓的渲染器。这些系统同样可以在微处理器上、特别是在计算机上进行实施。这些系统基本上用于这样处理三维场景的三维图像数据，使得所述三维图像数据适配于在显示单元上的表示。

在渲染处理的过程中例如可以实现从三维场景中计算二维图像。在转换三维图像数据时，可以在渲染处理的过程中例如实现将物体的三维表示、例如多边形网格变换到在二维(2d)计算机图形中的物体的点状的像素表示中。

三维渲染器例如可以从每个单个三维场景中生成单独的二维图形。借助于控制组件、即所谓的图层管理器，可以通过叠加不同的二维图形来产生用于显示在显示单元上的整体图像。在此，各个二维图像作为图层按照固定的顺序上下重叠。在此，较高层中的内容可以覆盖较低层中的内容。对于最高层可以保证其内容的能见度。

通过这样的基于图层的架构或者数据处理，不同的应用的三维内容可以显示在一个共同的显示器(显示装置)上。在此，还可以确保，安全重要的应用的内容被表示在显示器上，亦即，所述安全重要的应用的内容不被其他的、非安全重要的应用的内容所覆盖。

三维内容的表示取决于如下的内容的相互作用，所述内容例如包括照明效果、镜面反射、阴影和类似的效果。这些内容无法像二维内容那样静态地保存，而是必须在运行期间计算。

如果应该使用在不同的设备或者设备类型、例如控制设备或者用户终端设备中的图形效果，则必须为每个设备开发自身的、亦即平台特定的着色器(Shader)。这极大地提高了开发耗费并且极大地限制了灵活性，例如限制了能使用的设备的类型。于是，在车辆中不能使用新开发的控制设备或者用户终端设备，因为在车辆中没有为所述新的控制设备或者用户终端设备开发着色器。因此，仅能在设备上显示制造商在车辆的开发时已经考虑了的内容。特别不利的是，应考虑新开发的用户终端设备。

文献US 8,289,327 B2公开了，可以在运行期间将参数传送到着色器上。

文献US 2002/0003541 A1公开了，利用API(应用程序编程接口)将参数传送到着色器的硬件实现上。

文献DE 11 2009 004 418公开了一种可以加载的着色器。

文献DE 10 2009 007 334 A1公开了着色器的再加载。

在文献DE 10 2013 201 377.9中公开了一种方法和一种图像处理系统，其至少部分地叠加多个三维图像场景并且形成三维整体场景，该文献的内容在此通过引用被完整地引入。此外，渲染三维输出图像数据。

发明内容

本发明提出如下的任务，提供一种方法和一种系统，它们能够为多个电子设备产生图形效果。

本发明的任务通过根据本发明的方法、根据本发明的计算机程序产品和根据本发明的显示系统得到解决。

一种用于产生图形效果的方法包括：确定图形内容，在所述图形内容中应使用图形效果和计算图形效果。按照本发明在运行期间产生所计算的图形效果的与平台无关的模型，并且将所述与平台无关的模型编译或者翻译为图形效果的与平台有关的表示。最后将所述图形效果的与平台有关的表示显示在显示装置上、例如在车辆的中央通道上的中央显示装置上、设置在转向盘后面的组合仪表上、投射在挡风玻璃上的显示装置上、用户终端设备上。所述图形内容可以是一种三维内容。所述图形效果的与平台有关的描述可以是一种像素图形。

由此能实现，借助于抽象的高级语言作为与平台无关的模型的例子为在开发时未知的输出装置提供图形信息。图形效果的开发可以在不具有对于目标硬件的专门知识的情况下进行实施。在中期时得到更快的开发周期，因为在开发控制设备时不必考虑每个目标硬件。此外，可以以抽象的方式实现开发并且在每次个开发时不需要效果表示的专业人员。此外克服了基于图层的架构的缺点。

概念“与平台有关的”可以解释为“与设备类型有关的”。每一种设备类型可以使用不同的描述(例如指令，像素数据等)，以便去处理图像数据。此外，可以在显示与平台有关的表示之前在确定的设备个体上进行适配，例如三原色(RGB)校正、伽马(Gamma)校正等。

此外，所述方法包括将与平台无关的模型发送到与显示装置相耦合的输出装置上的步骤。将与平台无关的模型编译成图形效果的与平台有关的表示的步骤在输出装置中实施。所述输出装置能够与多个设备或多个设备类型相耦合，以便表示具有图形效果的图形内容。

在运行期间产生所计算的图形效果的与平台无关的模型的步骤可以由车辆的控制设备、移动用户终端设备、移动电话、计算机、移动计算机、平板计算机、中央服务器和类似物进行实施。这些能与输出装置相耦合的设备与输出装置经由车辆内部网络或者无线网络、例如蓝牙进行通信。所述显示装置可以从多个设备输出图形内容。但也可能的是，所述显示装置在移动用户终端设备、移动电话、移动计算机、平板计算机或者类似物中实现，从而这些设备可以播放由车辆所产生的图形内容。

所述图形效果可以包括照明效果、阴影效果、镜面反射效果、模糊、透明度、半透明度、图形内容的部分场景相继或者相叠的布置。任何其他效果是可能的。

所述与平台无关的模型可以是与机器无关的、可以使用数据结构、可以使用与机器无关的数据类型和可以使用与机器无关的指令。这样的针对与平台无关的模型的判据、例如针对高级语言的判据对于本领域技术人员是已知的并且在此不再进一步解释。

所述与平台无关的模型可以使用图形效果的与机器无关的描述。由此可以确保，图形内容和图形效果可以表示在多个终端设备和显示装置上。所述与平台无关的模型表明安全重要的图形内容。所述显示装置或者终端设备可以与非安全重要的内容不一样地处理这些安全重要的内容。安全重要的图形内容可以是关于刹车故障的警告、关于油位、油压、胎压或类似方面的警告。

所述与平台无关的模型或高级语言可以是具有对效果抽象的描述的模型。由此非实现图形效果领域的技术人员也能产生图形效果。高级语言或与平台无关的模型可以为至少两个图形效果使用不同的模型。这些模型可以任意互相结合。优选的，对于每个图形效果具有一个单独的模型。由此用户界面的开发者和类似人员可以在多个终端设备上产生几乎任意的图形效果。

在将所述与平台无关的模型编译成图形效果的与平台有关的描述之后可以将包括图形效果的三维图形内容转换成表示在二维显示装置上的二维表示。该过程也称为渲染。

图形内容可以具有计算机程序的用户界面的至少一个元素、计算机程序的整个用户界面、符号、图示、车辆的至少一个组件的表示、车辆外部的至少一个物体的表示、导航地图或者类似物。所述内容可以是三维的。所述图形内容可以包括任意的物体，所述物体通过多边形网格、矢量图形或者其他几何描述进行定义。

本发明还涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在加载到至少一台计算机的存储器中时实施之前所描述的方法的步骤。

本发明还涉及一种显示系统，所述显示系统构成为用于将图形内容显示在车辆中的显示装置上。所述显示系统包括能与电子装置相耦合的输出装置。所述电子装置构成为用于确定图形内容，在该图形内容中应使用图形效果。所述电子装置可以计算图形效果。按照本发明，所述电子装置在运行期间产生所计算的图形效果的与平台无关的模型。所述输出装置构成为用于将所述与平台无关的模型编译成图形效果的与平台有关的表示并且将图形效果的与平台有关的表示显示在显示装置上。

可以如之前关于方法所描述的那样地进一步形成所述显示系统。

所述输出装置不必由车辆进行实现。所述输出装置可以由移动用户终端、移动电话、计算机、移动计算机实现，所述输出装置表示利用车辆的器件产生了的图形内容。

所述电子装置例如包括车辆的控制设备、移动用户终端设备、移动电话、移动计算机、平板计算机或者类似物。

本发明还涉及一种具有所述显示系统的车辆。

附图说明

现在参考附图进一步阐明本发明，附图示出本发明的非限制性的实施形式，其中，适用：

图1示出车辆的电子系统的所选择的组件的示意性图示；

图2示出按照本发明的方法的示意性图表；以及

图3示出与平台无关的模型的例子。

具体实施方式

图1示出车辆的电子系统1的部分。所述车辆包括显示装置，例如屏幕、设置在转向盘后面的组合仪表、设置在中央通道上的中央显示装置、投射在挡风玻璃上的显示装置(抬头显示器)或者类似物。输出装置4连接到显示装置2上。所述输出装置4可以为车辆中的多个电子设备准备如下的内容，所述内容被显示在显示装置2上。所述多个电子设备通过总线5连接到输出装置4上。

所述车辆包括如下的监控装置6，所述监控装置例如监控油位、油压、轮胎压力、冷却液温度或类似物。一旦需要在显示装置2上输出警告，所述警告装置6就传输包括符号和可选的操作元素的图形内容到输出装置4上。所述输出装置4将图形内容表示在显示装置2上。此外，所述车辆包括娱乐装置8，所述娱乐装置可以包括收音机、音乐播放系统或者类似物。所述娱乐装置8可以将对于操作娱乐装置8必要的图形内容输出到输出装置4上，所述图形内容还包括符号和可选的操作元素，所述输出装置将图形内容表示在显示装置2上。

所述车辆包括第一耦合装置9，移动电话10和/或移动计算机11、例如平板计算机可以与所述耦合装置相耦合。所述移动电话10和/或移动计算机11可以经由耦合装置9和输出装置4将图形内容输出在显示装置2上。所述移动电话10和/或移动计算机11可以借助于无线网络、例如蓝牙与耦合装置9相耦合。

但也可能的是，车辆的内部装置、例如监控装置6和/或娱乐装置8经由耦合装置9将图形内容输出在所述移动电话10上和/或移动计算机11上。

此外，处于车辆外的第二移动电话16和处于车辆外的计算机17经由网络14、例如移动无线网络与车辆1的第二耦合装置12相耦合。车辆内的电子装置可以将图形内容表示在车辆外的电子装置上。但也有可能的是，在车辆外的电子装置借助于输出装置4将图形内容表示在显示装置2上。

所述监控装置6例如可以经由第二耦合装置12和移动无线网络将图形内容表示在处于车辆外的移动电话16或计算机17上。这些信息例如可以包括关于燃油过低的油位警告。但也可能的是，处于车辆外的计算机17或处于车辆外的移动电话16经由网络14和第二耦合装置12借助于输出装置4将图形信息表示在显示装置2上。

通过对图2附加的参考详细地阐明本发明的工作方式。在步骤20中确定是否存在图形内容，在所述图形内容中使用图形效果。借助于合适的通信机制、例如进程内通信、进程间通信或者类似的通信机制，可以传送如下的数据，在所述数据中应使用图形效果。

在步骤22中计算图形效果。该步骤例如可以包括产生适合于图形效果的表示的参数。在步骤24中在运行期间产生图形效果的与平台无关的模型。所述与平台无关的模型可以包括图形效果的与机器无关的描述。所述与平台无关的模型可以表明安全重要的图形内容。所述与平台无关的模型可以包括具有效果的抽象描述的模型。所述与平台无关的模型可以为不同的图形效果使用不同的模型，其中，所述模型可以互相结合。

如在图3中所示出的那样，所述与平台无关的模型例如可以如高级语言那样构成为用于表示图形内容。

所述在图3中借助于伪代码所描述的效果可以实现模糊、例如所谓的“Blur”。方法“片段级和顶点级(fragmentStage und vertexStage)”是用于产生模糊的基本组成部分。所述在图3中所示出的运算程序在正常的数据类型、例如“float(浮点数)”方面是如下的数值，在相应类型的实例化时局部地预计算所述数值。所有以“E”开始的数据类型、例如EVector4是仅能在图形硬件中计算的数据类型。

步骤20至24可以由车辆内的装置实施，所述装置固定地安装在车辆中或者在使用车辆期间由用户作为移动设备带入到车辆中。步骤20至24但也可以由车辆外的电子装置进行实施，所述电子装置例如应在车辆中显示雷雨警告。

将所述在步骤24中所产生的图形效果的与平台无关的模型传输到输出装置4上或者车辆内的移动电话10上、车辆内的移动计算机11上、车辆外的移动电话16上和/或车辆外的计算机17上。在那里实施步骤26至30。在步骤26中，将所述图形效果的与平台无关的模型转换、编译或翻译成图形效果的与平台有关的描述。编译器或翻译器的工作原理是本领域技术人员所已知的并且在此不必进一步说明。

在步骤28中，将具有图形效果的三维信息转换成二维表示中，以便显示在二维显示装置2上或者在具有二维显示装置(屏幕)的终端设备10、11、16、17上。这也称为渲染。

在步骤30中，将二维信息表示在显示装置2上或者移动终端设备10、11、16、17上。

所述输出装置2不必由车辆实现。所述输出装置可以由移动用户终端、移动电话、计算机、移动计算机实现，所述输出装置表示利用车辆的器件产生的图形内容。

本发明具有如下的优点，在没有考虑目标硬件和无需目标硬件的专门知识的情况下可以开发和产生效果。由此得到更快的开发周期，因为在实现时可以较少地考虑目标硬件。对效果较高的抽象能实现，不太专业的人员就能实现所述效果。此外，可以根据目标硬件的特性自动化地综合各效果，以便提高性能。

Claims (7)

1.用于产生图形效果的方法，具有以下步骤：

-确定图形内容，在所述图形内容中应使用图形效果；

-计算图形效果；

-在运行期间产生所计算的图形效果的与平台无关的模型；

-将所述与平台无关的模型编译成图形效果的与平台有关的表示；并且

-将所述图形效果的与平台有关的表示显示在显示装置上；

-发送与平台无关的模型到如下的输出装置上，所述输出装置与显示装置相耦合；

其中，在所述输出装置中实施将与平台无关的模型编译成图形效果的与平台有关的表示的步骤，

其中，在运行期间产生所计算的图形效果的与平台无关的模型的步骤通过下列装置中的至少一个实施：

-车辆的控制设备；

-移动用户终端设备；

-移动电话；

-台式计算机；

-移动计算机；

-平板计算机；

-中央服务器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图形效果包括至少一个以下效果：

-照明效果；

-阴影效果；

-镜面反射效果；

-模糊；

-透明度；

-半透明度；

-图形内容的部分场景相继或者相叠的布置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述与平台无关的模型具有以下判据之一：

-所述与平台无关的模型是与机器无关的；

-所述与平台无关的模型使用数据结构；

-所述与平台无关的模型使用与机器无关的数据类型；

-所述与平台无关的模型使用与机器无关的指令；

-所述与平台无关的模型使用图形效果的与机器无关的描述；

-所述与平台无关的模型表明安全重要的图形内容；

-所述与平台无关的模型使用具有图形效果的抽象描述的模型；

-所述与平台无关的模型为至少两个图形效果使用不同的模型，其中，所述不同的模型能够互相结合。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在将所述与平台无关的模型编译成图形效果的与平台有关的表示之后实施以下步骤：

-将三维图形内容转换成二维表示，所述二维表示显示在显示装置上。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述图形内容包括以下内容中的至少一个：

-计算机程序的用户界面的至少一个元素；

-计算机程序的整个用户界面；

-符号；

-图示；

-车辆的至少一个组件的表示；

-车辆外部的至少一个物体的表示；

-导航地图。

6.计算机程序产品，所述计算机程序产品在加载到至少一台计算机的存储器中时实施根据权利要求1至5之一所述的方法的步骤。

7.显示系统，所述显示系统构成为用于将图形内容显示在车辆中的显示装置上，所述显示系统具有:

-输出装置，所述输出装置能与电子装置耦合，

-其中，所述电子装置构成为于确定图形内容、用于计算图形效果和用于在运行期间产生所计算的图形效果的与平台无关的模型，在所述图形内容中应使用图形效果，并且

-其中，所述输出装置构成为用于将所述与平台无关的模型编译成图形效果的与平台有关的表示和用于将所述图形效果的与平台有关的表示显示在显示装置上，

其中，所述电子装置包括以下装置中的至少一个：

-车辆的控制设备；

-移动用户终端设备；

-移动电话；

-台式计算机；

-移动计算机；

-平板计算机。