CN110678876B - 速度计显示器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种避免数字突然变化的速度计显示器。速度计中的数字显示包括一组控制点(21、22)，该组控制点通过扭曲、缠绕、移动等方式形成数字，从而创建数字。这种类型的转换为用户提供了友好的显示以及数字之间的平滑转换。显示的空间也减小了，并且实现该显示的成本最少。数字转换的表示进一步扩展到各种形式，例如形成数字的线条、数字的迸发和收敛、连接以形成数字的点、烟雾状数字和日历类型(翻转)的数字。速度计可用于所有具有数字显示单元的系统，以及所有使用数字显示的车辆。

Description

速度计显示器

技术领域

本发明是一种避免数字突然变化的车辆速度计显示器。

背景技术

在现有的速度计中，存在一种数字显示器，其中，数字被一个接一个地替换。

标题为“Electronic digital speedometer”的美国专利US 3868570 A公开了一种具有液晶显示器的电子数字车辆速度计，用于显示机动车的速度。速度计响应于由位于变速器中的磁换能器和音轮产生的多个速度脉冲。但是，这种显示方式存在问题。无论何时发生速度变化，显示屏上的数字都会发生突然变化。很明显，用户在显示器上会看到速度的忽然变化。这种忽然变化给用户理解速度之间的变化带来了困难，因此对用户不太友好且不具吸引力。

标题为“Digital display device”的美国专利US 4788539 A公开了一种数字设备，用于直观地显示连续变化的功能值，如车辆速度。该设备显示全部范围内的子范围，将它们分别放置在观察区域中。根据需要，将替换观察区域中所显示的子范围，以允许显示全部范围的输入功能。该设备允许选择新的子范围，其属性是输入功能值最初将位于新的子范围的内部位置，从而防止子范围之间的重复快速切换。可以使用缩放标记在查看区域中的几个固定位置定义子范围显示。

标题为“Speedometer display and method for motor vehicles”的美国专利US6844811 B2公开了一种用作机动车辆速度度计的速度显示的装置和方法。该装置包括耦联到机动车内部部分的显示器，其面向驾驶员。显示器与用于识别机动车辆速度率的输出配对。还涉及显示器的第一图形显示部分，用于通过第一协议输出机动车的第一当前速度指示。第一图形显示部分耦联到输出。还包括显示器的第二图形显示部分，其使用第二协议输出机动车的第二当前速度指示。第二图形显示部分耦联到第一显示部分，使得第一协议中的第一当前速度指示与第二协议中的第二当前速度指示相匹配。

如上述专利中所述，传统的数字显示器存在诸多缺陷。由于速度变化很快，可能会有闪烁效应。闪烁可以是分散注意力的视觉闪烁。例如，七段中的五段在数字【1】和【2】之间的转换中变化，并且几个数字可能同时变化。这可能是危险的，例如在驾驶车辆的情况下。为了减少这种情况，可以在数字变化之间实现延迟，但这可能会导致难以精确显示当前值。需要在显示器的视觉稳定性和准确性之间权衡。

避免数字显示问题的一种方法是使用数字组件对模拟仪表的外观进行模拟。例如，条形显示器，其由可以被激活以产生不同长度的条形的以桩栅式布置的多个显示段构成，该条形显示器与比例尺一起使用。与上述数字显示中所需的数字解码相比，该伪模拟显示允许快速观察。

但是，这种条形显示器存在缺陷。首先，条形显示器必须足够大以显示整个刻度，就像它所模拟的模拟仪表一样大。显示器所需的空间越大，重量就越大，一般来说，设备中材料的数量越多，成本就越高。其次，用于实现模拟显示的平滑模拟的精度越高，就像条形显示中的段数越多，设备的成本就越高。减少上述问题的另一种方法是设置0-20、20-40等的条形。条形指示根据速度变化。但是，这种设计的问题是，条形之间的变化会很快，而且用户很难跟上。

为了克服上述问题，美国专利4788539A介绍了一种数字设备，其中只有一个数字条形，其起点和终点有所变化。例如，如果速度为25，则起点和终点分别变化为0和35。如果速度为45，则起点和终点将变化为35和50，以此类推。可以使用不同的速度指示，如箭头、条形等。

上述数字设备也有一些缺点。短时间间隔内起点和终点的变化可能会令人困惑。因为其为条形显示，所以用以进行显示所需的空间很大。在表示条形显示时，这些值可能是不正确的。构造这样的条形显示的费用相对较高。

本发明的目的是克服与上述现有技术相关联的问题，并提供一种数字显示器，其以清晰、精确和舒适的方式将数字信息传送给用户。本发明通过用一些动画呈现现有的数字显示来实现这一点。本发明涉及以平滑的方式使数字变化，其中，转换不是突然的，并且能够明显地被用户看到。由于使用了数字显示器，因此所需要的空间相对较小，并且与现有显示器相比，计算能力和内存增加最小。

通过下面对本发明的详细实施例的描述，本发明的这些和其他优点将显而易见。

发明内容

本发明公开了一种速度计中的具有数字转换功能的数字显示，其避免了数字的突然变化。该数字显示包括一组控制点，该组控制点通过扭曲、缠绕、移动等方式形成数字，从而创建数字。这种类型的转换为用户提供了友好的显示，并且图形之间的平滑转换能够被观察到。显示的空间也减小了，并且实现该显示的成本也很少。数字转换的表示进一步扩展到各种形式，例如形成数字的线条、数字的迸发和收敛、连接以形成数字的点、烟雾状数字和日历类型(翻转)的数字。

速度计可用于所有具有数字显示单元的系统，以及所有使用数字显示的车辆。

附图说明

参照附图描述具体实施方式。在整个附图中，相同的数字用于表示相似的特征和组件。

图1示出了线型转换的数字三的控制点。

图2示出了线型转换的过程和组件。

图3示出了从50到69的线型转换的流程图。

图4示出了在迸发转换中数字三的控制点的示例。

图5示出了数字的迸发。

图6示出了点转换中数字的控制点的示例。

图7示出了烟雾消散转换中数字三的烟雾效果的示例。

图8示出了翻转转换中的速度显示。

具体实施方式

下面的描述说明了用于显示比如车辆速度等信息的转换的数字转换。尽管在优选实施例中使用的是车辆速度，但本发明适用于其他变量，诸如发动机转速、燃油油位、电池充电状态、行驶距离、加速度等。

线型转换

当速度发生变化时，数字的变换显示为线形形成的数字。

速度传感器产生指示车辆速度的信号10。速度传感器的输出被提供给仪表盘。仪表盘具有逻辑块，其中，速度被分成个位、十位和百位。先前的速度也以个位、十位和百位存储在逻辑块中。例如，假设先前的速度是50，而当前速度是69。这样，先前的速度50被分成5为个位，0为十位，没有百位。当前速度是69，所以是6为个位，9为十位，没有百位。个位和十位是分开比较的，如果它们相同，就不进行任何更改。如果个位和十位不同，则计算新的个位和十位的控制点13并将其存储在数据库15中。新的数字(个位或百位)开始成形，并且为从一个数字到另一个数字的转换提供X毫秒的延迟。仅考虑个位作为示例，从5到6。绘制贝塞尔曲线(Bezier Curve)，从起点6到其第一控制点20。一旦绘制了其以后，第一控制点变为起点，并且下一控制点则变为终点21。这种情况一直持续到达到数字6的终点21，由此可以见证到从5到6的平滑转换。如果可能的话，对十位和百位也遵循这个过程。

简要逻辑

选择一组终点和控制点。思路在于：如图1所示，绘制四条三次贝塞尔曲线Al、A2、A3、A4。创建路径并将其移动到第一终点。然后从该处开始，使用给定的控制点绘制贝塞尔曲线到第二终点。该终点将是下一段的【第一】终点，依此类推。该逻辑将不带任何动画地绘制数字。为了包含一些动画比特位，每个转换由X帧数定义，称为Y毫秒间隔。前两帧和后两帧是静态的，就像数字停止跳动一样。中间的n帧映射了数字之间的段的终点和控制点，并基于插值绘制了转换的一部分。这将使曲线从一条变为另一条，其中，中间的曲线看起来是扭曲和弯曲的。图1显示了为数字三设置的控制点。

图2解释了线型转换的流程，其中速度传感器生成指示车辆速度的信号10。始终以先前的速度11检查该速度。如果速度不相同，则将速度传感器输出提供给仪表盘。仪表盘具有逻辑块12，其中，速度被分成个位和十位和百位。先前的速度也以个位、十位和百位存储在逻辑块中。例如，假设原来的速度是50，而当前速度是69。则，原来的速度50被分成5为个位，0为十位，没有百位。当前的速度是69，则6为个位，9为十位，没有百位。个位和十位是分开比较的，如果它们相同，就不进行任何更改。如果个位和十位不同，则计算新的个位和十位控制点13和终点14并将其存储在数据库15中。然后，这些计算出的控制点和终点存储在公共储存库中，以供将来使用22。新的数字(个位或百位)开始成形，其通过画布绘制工具17来完成，并且延迟单元16提供X毫秒的延迟，用于从一个数字到另一个数字的转换。

仅考虑个位作为示例，从5到6。绘制贝塞尔曲线，从起点6到其第一控制点20。一旦绘制了其以后，第一控制点变为起点，并且下一控制点则变为终点21。这一过程一直持续到达到6的终点21，由此可以见证到从5到6的平滑转换。最后，所有点以无缝方式连接在一起18。如果可能的话，对十位和百位也遵循这个过程。如果实现了所需的转换，则循环从逻辑块19跳出，并且速度传感器继续检查速度变化。

图3解释了从50到69的数字转换。贝塞尔曲线是计算机图形学及相关领域中常用的参数曲线。将贝塞尔曲线推广到更高维称为贝塞尔曲面。贝塞尔曲线用于时域，特别是用于动画、用户界面设计和视线控制界面中的平滑光标轨迹方面。例如，贝塞尔曲线可用于物体随时间变化的速度，比如从a移动到b的图标随时间变化的速度，而不仅仅是每一步以固定数量的像素移动。[1]

当动画师或界面设计师谈论操作的“物理”或“感觉”时，他们可能指的是用于控制移动随时间变化的速度的特定贝塞尔曲线。[1]

通过利用上述过程，如下所述，可在速度计中以不同的形式完成转换。

迸发转换

在速度变化的过程中，数字被隐藏几秒钟，在该间隔内使颗粒迸发，然后在爆发后显示下一速度。这给人一种在速度发生变化时使数字迸发的感觉。

爆发的概念：爆发只不过是一堆散布在屏幕上的颗粒(无论是像素、小形状还是图像)，它们源自单个点。为了简化起见，假设所有颗粒都源自单个点，则将创建几个颗粒并将它们放在一个位置(原点)，并赋予它们随机的力。力是向量，其意味着包含大小和方向。大小将决定速度，方向将指示颗粒选择路径。

图4解释了为数字三设置的控制点。图5解释了如何显示数字的迸发。

点转换

在速度变化期间，数字转换被表示为形成数字的点。

图6解释了点转换中的数字显示。该逻辑类似于字母数字显示。按字母数字显示方式放置这些点并将其隐藏起来，并且根据数字的变化使这些点可见。速度变化之间的动画非常平滑。

烟雾消散转换

在速度变化期间，数字转换被表示为形成数字的烟雾。

图7示出了烟雾转换中的数字显示。数字被分成颗粒，并且通过使用颗粒系统渲染出烟雾效果。每个颗粒都被呈现为阿尔法蒙版图像。因此，用户会体会到烟雾感的数字转换。

翻转转换

图8示出了数字的翻转。速度变化期间数字的翻转转换是通过使用一组预设值设置翻转器动画来获得的。根据速度的变化使翻转器转动。

信息显示系统，比如车辆速度计，也可以具有上述数字转换方法的组合。例如，车辆速度可以通过线型转换来变化，发动机速度可以通过迸发转换来变化，行驶距离可以通过点转换来变化，等等。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，这些和其他修改是可能的。

参考文献

[Bezier curve]，维基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/B％E9zier_curve

Claims (9)

1.一种用于车辆的数字式速度计显示器，所述数字式速度计显示器包括：

仪表盘；

传感器；

逻辑块（12），包括数据库（15）、延迟单元（16）、画布绘制工具（17）和一个或多个控制点；和

储存库，

其中，

所述传感器配置为生成指示车辆参数的信号（10），

由所述传感器生成的所述信号作为输入提供给所述逻辑块（12），

所述逻辑块（12）配置为将所述输入的当前值与从所述逻辑块（12）接收的所述输入的先前值进行比较，其中分别比较所述输入的当前值的个位值与所述输入的先前值的个位值、所述输入的当前值的十位值与所述输入的先前值的十位值以及所述输入的当前值的百位值与所述输入的先前值的百位值，

所述逻辑块（12）配置为如果所述输入的当前值和所述输入的先前值在比较时被确定为相同，则在所述控制点中不产生变化，

所述逻辑块（12）配置为如果输入的所述当前值和所述输入的先前值在比较时被确定为不同，则计算一组开始控制点（13）和一组终点控制点（14）并将所述一组开始控制点（13）和所述一组终点控制点（14）存储在所述数据库（15）中，

所述画布绘制工具（17）配置为对于所述输入的个位值、十位值和百位值中的每一者绘制贝塞尔曲线，所述贝塞尔曲线在计算出的所述一组开始控制点（13）之间从第一控制点（20）绘制到下一控制点，其中所述第一控制点（20）是所述一组开始控制点（13）中的第一个控制点，所述下一控制点移动到随后的下一控制点并且最后移动到所述下一控制点中的最后一个控制点，其中所述下一控制点中的所述最后一个控制点是所述一组终点控制点（14）中的最后一个控制点，所述画布绘制工具（17）配置为连接所述控制点中的每一个控制点，用于实现所述输入的先前值的每个数字到所述输入的当前值的每个数字的转换。

2.根据权利要求1所述的数字式速度计显示器，其中，一个或多个数字通过迸发转换、点转换、烟雾消散转换、翻转转换中的一者显示在所述仪表盘上，所述一个或多个数字对应于车辆速度的值的个位值、十位值和百位值，

其中，所述迸发转换将所述车辆速度的先前值的数字隐藏数秒，其间对应于所述车辆速度的先前值的数字迸发并爆发并且对应于所述车辆速度的当前值的数字被显示，

所述点转换包括以字母数字显示的形式放置隐藏点，并且当在所述车辆速度的先前值的数字之后显示所述车辆速度的当前值的数字时使所述点可见，

所述烟雾消散转换包括将所述一个或多个数字的每个颗粒渲染为阿尔法蒙版图像，由此当所述一个或多个数字被显示给用户时提供烟雾感，

所述翻转转换包括使用一组预设值设置翻转器动画，所述翻转器根据从所述车辆速度的先前值的数字到所述车辆速度的当前值的数字的变化来转动。

3.根据权利要求1或2所述的数字式速度计显示器，其中，所述传感器是车辆速度传感器。

4.一种数字式速度计显示器，所述数字式速度计显示器包括：

速度传感器，所述速度传感器配置为生成指示车辆速度的信号（10）；

仪表盘；

逻辑块（12），所述逻辑块（12）包括数据库（15）、延迟单元（16）、画布绘制工具（17）以及一个或多个控制点；和

储存库，

其中，

所述逻辑块（12）配置为接收指示所述车辆速度的所述信号（10）并且将所述车辆速度的当前值与所述车辆速度的先前值进行比较；

所述仪表盘配置为当所述逻辑块（12）确定所述车辆速度的当前值不等于所述车辆速度的先前值时，接收所述信号（10），

所述逻辑块（12）配置为通过将所述车辆速度的当前值分成个位值、十位值和百位值来确定所述车辆速度的当前值的一个或多个数字；

所述逻辑块（12）配置为将所述车辆速度的先前值存储为个位值、十位值和百位值；

所述逻辑块（12）配置为将所述车辆速度的当前值的个位值与所述车辆速度的先前值的个位值、所述车辆速度的当前值的十位值与所述车辆速度的先前值的十位值、所述车辆速度的当前值的百位值与所述车辆速度的先前值的百位值进行比较，

所述逻辑块（12）配置为基于所述车辆速度的当前值的每个位值与所述车辆速度的先前值的每个对应位值的所述比较来计算一组开始控制点（13）和一组终点控制点（14），并且将所述一组开始控制点（13）和所述一组终点控制点（14）存储在所述数据库（15）中；

所述逻辑块配置为将计算出的所述一组开始控制点（13）和计算出的所述一组终点控制点（14）存储在所述储存库中；

所述画布绘制工具（17）配置为针对所述车辆速度的当前值的个位值、十位值和百位值中的每一者绘制贝塞尔曲线，所述贝塞尔曲线在计算出的所述一组开始控制点（13）之间从第一控制点（20）绘制到下一控制点，其中所述第一控制点（20）是所述一组开始控制点（13）中的第一个控制点，所述下一控制点移动到随后的下一控制点并且最后移动到所述下一控制点中的最后一个控制点，其中所述下一控制点中的所述最后一个控制点是所述一组终点控制点（14）中的最后一个控制点，所述画布绘制工具（17）配置为连接所述控制点中的每一个控制点，用于实现所述车辆速度的先前值的每个数字到所述车辆速度的当前值的每个数字的转换，

其中，

所述延迟单元（16）配置为提供X毫秒的预定延迟，用于使所述数字的所述转换能够显示在所述仪表盘上，以及

所述速度传感器配置为确定所述车辆速度的当前值中的任何变化。

5.根据权利要求4所述的数字式速度计显示器，其中，对应于所述车辆速度的值的个位值、十位值和百位值的一个或多个数字通过迸发转换显示在所述仪表盘上，所述迸发转换将所述车辆速度的先前值的数字隐藏数秒，其间对应于所述车辆速度的先前值的数字迸发并爆发，并且对应于所述车辆速度的当前值的数字被显示。

6.根据权利要求4所述的数字式速度计显示器，其中，对应于所述车辆速度的值的个位值、十位值和百位值的一个或多个数字通过点转换显示在所述仪表盘上，所述点转换包括以字母数字的形式放置隐藏点，并且当在所述车辆速度的先前值的数字之后显示所述车辆速度的当前值的数字时使所述点可见。

7.根据权利要求4所述的数字式速度计显示器，其中，对应于所述车辆速度的值的个位值、十位值和百位值的一个或多个数字通过烟雾消散转换显示在所述仪表盘上，所述烟雾消散转换包括将所述一个或多个数字的每个颗粒渲染为阿尔法蒙版图像，由此当所述一个或多个数字被显示给用户时提供烟雾感。

8.根据权利要求4所述的数字式速度计显示器，其中，对应于所述车辆速度的值的个位值、十位值和百位值的一个或多个数字通过翻转转换方式显示在所述仪表盘上，所述翻转转换方式包括使用一组预设值设置翻转器动画，所述翻转器根据从所述车辆速度的先前值的数字到所述车辆速度的当前值的数字的变化来转动。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的数字式速度计显示器，其中所述速度计应用于具有数字式显示单元的系统中和使用数字式显示器的车辆中。