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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung und von einem Verfahren
zur Darstellung eines Farbbildes nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Zur unterschiedlichen farblichen Darstellung von Bildern gibt es
die Möglichkeit,
diese Bilder in der gewünschten
Farbe zu berechnen, zu speichern und bei Bedarf das Bild in der
gewünschten Farbe
abzurufen. Die Bilder können
hierbei beispielsweise im Bitmap-Format
gespeichert werden. Um den Speicherplatz und insbesondere die Verwaltung der
zahlreichen gespeicherten Bilder zu vereinfachen, ist es bekannt,
eine Farbtabelle vorzusehen. Einem Bildpunkt ist dabei lediglich
ein Code zugewiesen, der anhand der Farbtabelle in einen Farbwert
für die
Bilddarstellung umgesetzt wird. Um eine schnelle Umschaltung zwischen
Bildern verschiedener Farbe zu ermöglichen, ist es aus der
EP 457 297 A2 bekannt,
mehrere Speicher vorzusehen, die jeweils mit einer eigenen Tabellenzuordnung
(Look-Up-Table) versehen sind. Durch ein Umschalten zwischen den beiden
Speichern ist ein schneller Farbwechsel möglich.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung und
das erfindungsgemäße Verfahren
zur Darstellung eines Farbbildes haben demgegenüber den Vorteil, mit einem
geringen Speicherplatz und mit geringem Rechenaufwand eine Darstellung
in einer gewünschten, änderbaren
Farbe zu ermöglichen.
Hierzu ist erfindungsgemäß eine Graubilddarstellung
vorgesehen, die durch eine vorgegebene Rechenoperation in eine Farbdarstellung
einer gewünschten
Farbe umgesetzt wird. Für
eine Vielzahl verschiedener Farbdarstellungen muss daher nur eine
Graubilddarstellung gespeichert werden. Indem eine Rechenoperation
einheitlich auf alle Bildpunkte angewendet wird, ist auch eine einfache
Berechung des endgültigen,
darzustellenden farbigen Bildes möglich. Vorteilhaft wird das
Bild dabei unmittelbar in den Bildspeicher geschrieben, so dass
weitere Verarbeitungsschritte nicht erforderlich sind. Damit wird
es ermöglicht,
Bilder auch während
des Betriebs unmittelbar einzufärben,
ohne vorher entsprechend gefärbte
Bilder berechnen und speichern zu müssen. Insbesondere wird es
damit aufgrund einer schnell möglichen Einfärbung auch
möglich,
einen kontinuierlichen Farbwechsel vorzunehmen. Weiterhin ist es
möglich, dass
eine Farbeinstellung möglich
ist, deren Farbausrichtung zum Tag der Herstellung der Anzeigevorrichtung
noch nicht festgelegen hat. Weiterhin bleiben bei der Anpassung
sowohl ein bereits vorgenommenes Antialiasing als auch die Schwarzanteile eines
Bildes erhalten.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den
nebengeordneten Ansprüchen
angegebenen Anzeigevorrichtung und des Verfahrens zur Darstellung
eines Farbbildes möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, einen vorzugsweise nichtflüchtigen
Speicher vorzuhalten, in dem verschiedene Rechenoperationen zum
Erzeugen unterschiedlicher Farbeindrücke abgelegt sind. In Abhängigkeit
von einer Ansteuerung der Anzeigevorrichtung kann damit durch eine
Auswahl einer der Rechenoperationen unmittelbar ein Farbeindruck hervorgerufen
werden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, den Anzeigewert für die Grau-Bilddarstellung
als einen RGB (Rot-Grün-Blau-Wert)
mit jeweils gleichen Farbwerten zu codieren. Ein in dieser Form
codiertes Bildsignal ist durch eine farbige Anzeigevorrichtung auf
einfache Weise verarbeitbar. Sollte also keine Veränderung
des Bildsignals erfolgen, so kann die Grau-Bilddarstellung unmittelbar auch über einen
Farbbildschirm ausgegeben werden. Durch eine digitale Codierung
ist ferner auch eine sichere Weiterleitung und eine anderweitige
Verarbeitbarkeit der Daten sichergestellt. Ferner können die
Bildinformationen, sofern sie RGB-kodiert sind, auf einfache Weise über Anzeigen
verschiedener Anzeigetechniken ausgegeben werden.
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Insbesondere
ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung in einem
Kraftfahrzeug vorteilhaft, da in diesem Umfeld sowohl der Speicherplatz,
als auch die Rechenkapazität
begrenzt ist. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
kann einerseits eine hochwertige Bildausgabe und andererseits eine
hohe Farbanpassbarkeit gewährleistet
werden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass eine Anwendung der Rechenvorschrift auf
einen Rot-, Grün-
oder Blau-Wert für
die Ansteuerwerte eines jeden Bildpunktes erfolgt, indem der jeweilige
Ansteuerwert mit einem Faktor multipliziert wird. Insbesondere ist
es hierbei vorteilhaft, einen Faktor kleiner eins zu wählen. Bei
einer Halbierung oder einer Viertelung ist es z.B. bei einer Bit-Codierung
für die
einzelnen Bildpunkte möglich,
durch einfaches Umsetzen der Bits bzw. entsprechendes Auslesen beschränkt auf
die jeweiligen, übrig
bleibenden Bits das Erzeugen eines Farbeindrucks mit geringem Rechenaufwand
zu ermöglichen.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, die einzelnen Bitwerte der Bildpunkte des Grauwertes
mit einem festen Bitwert jeweils mittels logischem UND bitweise
zu verknüpfen.
Hierdurch können
eine oder mehrere Farben auf einfache Weise aus dem von den vorhandenen
Grundfarben aufgespanntem Farbspektrum teilweise oder sogar ganz
ausgeblendet werden.
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Es
ist ferner vorteilhaft, zwischen zwei aufeinander folgenden, dargestellten
Bildern die Rechenvorschrift für
die Farbdarstellung zu wechseln, um durch eine geänderte Vorschrift
eine leichte Farbänderung
zu bewirken. Hierdurch ist es insbesondere möglich, eine kontinuierliche
Farbänderung
auch bei der Verwendung des gleichen Grauwertbildes als Ausgangsdatensatz
zu erreichen.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung,
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2 eine
erfindungsgemäße Ausführung eines
Verfahrens zur Anzeige eines Farbbildes.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann
beliebig verwendet werden. Insbesondere ist ihre Verwendung jedoch
in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft. Einerseits steht in einem Kraftfahrzeug
verhältnismäßig wenig
Rechenressource zur Verfügung. Andererseits
sind die Anforderungen für
die Erkennbarkeit von in einer Anzeige dargestellten Bildern hoch,
da ein Fahrer in der Lage sein muss, ein Bild schnell erfassen zu
können,
um eine hohe Fahrsicherheit zu gewährleisten. Daher ist die vorliegende Erfindung
im Folgenden am Beispiel einer Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug
erläutert.
Eine solche Anzeigevorrichtung kann zur Ausgabe von Hinweisen von
Fahrerunterstützungssystemen
dienen, wie z.B. einem Navigationssystem oder einer Einparkhilfe.
Ferner kann die Anzeigevorrichtung auch zur Darstellung von Fahrinformationen
verwendet werden, z.B. der Ausgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit,
des Tankfüllstands
oder anderer fahrzeugrelevanter Daten. Entsprechend ist es auch möglich, mittels
der Anzeigevorrichtung und einer zugeordneten Bedieneinheit eine
Steuerung von Fahrzeugsystemen vorzunehmen. Die Anzeigevorrichtung
kann hierzu z.B. in der Instrumententafel, in der Mittelkonsole
oder insbesondere unmittelbar vor dem Fahrer angeordnet sein. Eine
Bilddarstellung kann dabei in der Weise erfolgen, dass stets das
gesamte Anzeigenbild ausgetauscht und in erfindungsgemäßer Weise
eingefärbt
wird. Weiterhin ist es auch möglich,
dass sich eine erfindungsgemäße Darstellung eines
Farbbildes nur auf einen oder mehrere Teilbereiche der Anzeige beschränkt.
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In
der 1 ist eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit einer
Anzeigeeinheit 1 gezeigt, die einzelne, nur schematisch
dargestellte Bildpunkte 2 aufweist. Bevorzugt bestehen
diese Bildpunkte 2 wiederum aus Teilbildpunkten, z.B. in
den Farben Rot, Grün
und Blau. Damit ist ein weites Farbspektrum durch die Anzeigeeinheit 1 abdeckbar.
Die Anzeigeeinheit 1 ist hierzu z.B. als eine Flüssigkristallanzeige,
insbesondere einer TFT- Anzeige,
als eine Lumineszenzanzeige oder als eine Plasmaanzeige ausgeführt. Eine
Bilddarstellung in der Anzeigeeinheit 1 erfolgt derart,
dass in regelmäßigen Zyklen
ein Bildspeicher 3 ausgelesen wird. Für jeden Bildpunkt existieren
in dem Bildspeicher 3 entsprechende Speicherzellen, wobei
die einzelnen Bildpunkte 2 in Abhängigkeit von einem Ansteuerwert
in der jeweiligen Speicherzelle des Bildspeichers angesteuert werden. Der
Bildspeicher 3 wird von einem Grafikcontroller 4 mit
dessen Systemtakt in der Weise angesteuert, dass gegebenenfalls
geänderte
Bilddaten in den Bildspeicher 3 geschrieben werden. Anweisungen
für ein
Schreiben von Bilddaten erhält
der Grafikcontroller von einer Recheneinheit 5. In Abhängigkeit
von den Anweisungen, die der Grafikcontroller 4 von der Recheneinheit 5 erhält, greift
er auf einen vorzugsweise nichtflüchtig ausgeführten Speicher 6 zurück. Der
Speicher 6 weist zumindest einen ersten Bereich 7 und
in einer bevorzugten Ausführung
einen zweiten Speicherbereich 8 auf. In dem ersten Speicherbereich 7 sind
verschiedene Bilddarstellungen abgelegt. Verschiedene Speicherbereiche
sind dabei nicht zwingend als physikalisch unterschiedliche Bereiche zu
verstehen, sondern können
z.B. auch in Form einer logisch unterschiedlichen Zuordnung zu verschiedenen
Verzeichnissen realisiert sein. Eine erste Bilddarstellung 11,
eine zweite Bilddarstellung 12 und einer dritte Bilddarstellung 13 beziehen
sich jeweils auf die gesamte Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 1. Die
Bilddarstellungen sind bevorzugt im Bitmap-Format abgelegt. Ferner
sind auch eine vierte Bilddarstellung 14, eine fünfte Bilddarstellung 15 und
eine sechste Bilddarstellung 16 in dem ersten Speicherbereich 7 abgelegt.
Diese beziehen sich nur auf Teile der Anzeigefläche und können an einer vorgesehen Stelle
der Anzeigefläche
in die Anzeige eingeblendet werden. Unter einer Bilddarstellung
soll in diesem Zusammenhang eine Darstellung in einem zweidimensionalen
Bereich der Anzeigefläche
verstanden werden, der bevorzugt, aber nicht notwendiger Weise rechteckig
sein muss. Der Grafikcontroller 4 wählt in Abhängigkeit von Informationen,
die von der Recheneinheit 5 an ihn gegeben werden, Bilddarstellungen aus
dem ersten Speicherbereich 7 aus und kopiert diese in den
Bildspeicher 3. In einer weiteren, in der Zeichnung nicht
dargestellten Ausführungsform
kann der Speicher 6 auch der Recheneinheit 5 unmittelbar zugeordnet
sein. In diesem Fall sind die darzustellenden Bildinformationen
von der Recheneinheit 5 an den Grafikcontroller zu übertragen,
in dem die Einfärbung
vorgenommen wird. In einer weiteren Variation dieser Ausführungsform
kann die erfindungsgemäße Einfärbung auch
in der Recheinheit 5 selbst erfolgen. In diesem Fall übernimmt
der Grafikcontroller nur die Weiterleitung an den Bildspeicher 3.
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In
erfindungsgemäßer Weise übernimmt
der Grafikcontroller nun eine Einfärbung der in dem ersten Speicherbereich 7 abgelegten
Informationen von Bilddarstellungen. Hierbei sind die Bilddarstellungen 11,..., 16 als
Grauwert-Darstellungen abgelegt. Dies bedeutet, dass bei einer Darstellung
zumindest eines Teiles der in dem ersten Speicherbereich 7 abgelegten
Bildinformationen diese bei einer unmittelbaren, unveränderten
Weiterleitung in dem Bildspeicher 3 und damit zur Darstellung
der Anzeigeeinheit 1 dort ein Bild erscheinen würde, das
nur Grautöne
einschließlich
weiß und
schwarz beinhalten würde.
Ferner ist es auch möglich,
die Grauwert-Darstellungen in einer komprimierten Form zu speichern.
Vor einer weiteren Verarbeitung wären die gespeicherten Bilddaten
nun zunächst
zu dekomprimieren. Zur Einfärbung
greift der Grafikcontroller 4 vorzugsweise nach Anweisung
durch die Recheneinheit 5 auf den zweiten Speicherbereich 8 zu.
In dem zweiten Speicherbereich 8 ist eine erste Rechenvorschrift 21,
eine zweite Rechenvorschrift 22 und eine dritte Rechenvorschrift 23 abgelegt.
In einer anderen Ausführungsform
können
die Rechenvorschriften auch beispielsweise in dem Grafikcontroller 4 oder
der Recheneinheit 5 abgelegt sein.
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Im
Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren
beispielhaft anhand der ersten Bilddarstellung 11 erläutert. Die
erste Bilddarstellung 11 umfasst für jeden Bildpunkt der Anzeigeeinheit 1 einen
Ansteuerwert für
diesen Bildpunkt. Wenn nun die erste Rechenvorschrift 21 ausgewählt wird,
so wendet der Grafikcontroller 4 diese erste Rechenvorschrift 21 auf jeden
Bildpunkt der als ein Graubild gespeicherten Bilddarstellung 11 an
und kopiert die entsprechend geänderten
Ansteuerwerte unmittelbar in den Bildspeicher 3. Die gespeicherte,
erste Bilddarstellung 11 selbst bleibt hierbei unverändert. Soll
nun die Farbe geändert
werden, so wendet der Grafikcontroller 4 in einem nachfolgenden
Schritt beispielsweise die zweite Rechenvorschrift 22 auf
die erste Bilddarstellung 11 an und kopiert somit geänderte Ansteuerwerte
in den Bildspeicher 3. Entsprechend kann der Grafikcontroller 4 auch
beispielsweise auf die vierte Bilddarstellung 14 zugreifen.
Diese kopiert er nicht in den gesamten Bildspeicher 3,
sondern entsprechend einer Vorschrift an bestimmte Stellen des Bildspeichers 3,
so dass durch die vierte Bilddarstellung 14 nur ein Teil
der Anzeigefläche
der Anzeigeeinheit 1 ausgefüllt wird.
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Eine
Farbauswahl für
eine Darstellung in der Anzeigeeinheit 1 erfolgt beispielsweise
in Abhängigkeit
von einer Farbwahl durch einen Benutzer über eine Bedieneinheit 24.
Weiterhin ist es auch möglich, dass
eine Farbwahl durch ein externes Gerät 17 vorgegeben wird,
beispielsweise eine Navigationsvorrichtung, die eine entsprechende
Farbdarstellung wünscht.
Weiterhin kann die Recheneinheit 5 eine Farbdarstellung
auch selbst auswählen.
Eine Farbdarstellung kann beispielsweise abhängig von Sensorwerten vorgegeben
sein, die der Recheneinheit 5 über einen Datenbus 18 und
an den Datenbus 18 angeschlossene Sensoren zugeleitet wird.
An den Datenbus 18 kann beispielsweise ein Geschwindigkeitssensor 19 oder
ein Tankfüllstandsensor 20 angeschlossen
sein. So ist es z.B. möglich,
die Farbdarstellung in der Anzeigeeinheit 1 in Abhängigkeit
von einer Gefahrensituation zu ändern.
Beispielsweise kann die Geschwindigkeitsanzeige bei einem Überschreiten
eines vorgegebenen Geschwindigkeitswerts, beispielsweise 135 km/h,
in Ihrer Farbe geändert
werden. Weiterhin ist es möglich,
die Farbe der Darstellung der Tankuhr bei einem Erreichen einer Tankreserve
in eine Warnfarbe zu ändern.
Ferner ist es auch möglich,
dass der Benutzer über
die Bedieneinheit 24 eine ihm genehme Farbe auswählen kann.
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Die
Erzeugung einer Farbdarstellung wird im Folgenden am Beispiel einer
Bit-Darstellung
der Ansteuerwerte für
die einzelnen Bildpunkte erläutert.
Im vorliegenden Bespiel sind für
jede der Farben Rot, Grün,
Blau jeweils 5 Bits vorgesehen. Ein bei einer 16-Bit-Umsetzung übriges sechzehntes
Bit kann z.B. als Paritätsbit
oder für
die Angabe weiterer Informationen verwendet werden. Mit der Größe des Bitwertes wird
eine Intensität
der jeweiligen Farbe angegeben. Je höher der Bitwert ist, umso intensiver
ist die jeweilige Farbe in der Darstellung. Ein Graustufenbild wird also
dann erreicht, wenn die Intensität
für jede
Farbe gleich ist, d.h. wenn für
jeden Bildpunkt der Bitwert für Rot,
Grün und
Blau jeweils gleich groß ist.
Somit kann in einer ersten Form ein Graustufenbild in der Weise
gespeichert sein, dass für
die Bildpunkte stets für
Rot, Grün
und Blau der gleiche Bitwert gespeichert ist. In einer weiteren
Ausführungsform
kann das Graustufenbild auch in der Weise abgelegt sein, dass für jeden
Bildpunkt nur der Grauwert gespeichert ist und bei dem Schreibvorgang
in den Bildspeicher 3 für jeden
Farbwert in Abhängigkeit
von der vorgegebenen Rechenvorschrift der Farbwert jeweils bestimmt und
in den Bildspeicher 3 geschrieben wird. Weiterhin ist es
möglich,
dass das Graustufenbild komprimiert abgelegt wurde, z.B. über eine
Lauflängenkodierung.
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Um
eine Farbdarstellung zu erreichen, werden die einzelnen Farben Rot,
Grün, Blau
jeweils gewichtet, wobei für
jeden Bildpunkt die gleiche Wichtung der Farben verwendet wird.
In einer ersten Ausführungsform
können
dabei ein oder mehrere der Bitwerte mit einem Faktor kleiner eins
multipliziert werden. Maximal zwei Ansteuerungswerte können hierbei
mit diesem Faktor multipliziert werden, damit eine Gewichtung der
einzelnen Bitwerte erfolgt. Soll z.B. das Bild grünlich eingefärbt werden,
so wären
die Bitwerte für
Rot und für
Blau beispielsweise mit dem Faktor 0,8 zu multiplizieren, während der
Bitwert für Grün unverändert bleibt.
Durch den Grafikcontroller 4 muss dabei gegebenenfalls
entsprechend gerundet werden. Liegt z.B. der 5-Bit-Wert 01000 vor,
und wird dieser mit 0,8 multipliziert, so wäre das Ergebnis 6,4, das entsprechend
in Bits auf den Wert 6 (00110) umgesetzt wird. Besonders vorteilhaft
ist es daher, im Dualsystem glatt umsetzbare Faktoren auszuwählen, beispielsweise
1/2, 1/4 oder 1/8. Bei einer Multiplikation mit dem Faktor 1/2 wären z.B.
nur die ersten vier Bits des 5-Bit-Wertes auszuwählen und um eine Stelle nach
rechts zu kopieren. Beispielsweise würde sich aus dem Bitwert 11011
durch eine Multiplikation mit 1/2 der Wert 01101 ergeben. Ein entsprechendes Multiplizieren
wäre durch
ein Umkopieren der ersten vier Stellen auf die entsprechende Position
eines Fünf-Bit-Werts
in dem Bildspeicher 3 möglich.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist es auch möglich,
eine UND-Verknüpfung
mit einem festen Bitwert vorzusehen. Wird z.B. der Bitwert für Grün und für Blau jeweils
mit dem Bitwert 111 11 UND-verknüpft,
so bleibt der ursprüngliche,
für diese
Farbe eingetragene Bitwert erhalten. Wird gleichzeitig der Bitwert
von Rot mit dem Bitwert 00000 mit UND logisch verknüpft, so
wird die Intensität
von Rot auf Null gesenkt. Damit entsteht ein grün-blauer Farbeindruck der Darstellung.
Eine entsprechende Maske in Form einer UND-Verknüpfung kann dabei auch auf mehrere
Farben angewendet werden. Ferner ist es auch möglich, eine Multiplikation
gemäß der ersten Ausführungsform
mit einer UND-Verknüpfung
im Sinne einer Multiplikation mit Null zu verbinden. So kann z.B.
der Wert für
Rot mit ½ multipliziert
werden und Grün
vollständig über eine
UND Verknüpfung
mit 00000 entfernt werden, während
der Wert für
Blau ungeändert
bleibt.
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In
der 2 ist ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf erläutert. In
einem ersten Auswahlschritt 30 wird eine Bildinformation
aus dem Speicher 6 ausgewählt. In einem Ausleseschritt 31 wird
eine Bildpunktinformation des jeweiligen Bildes aus dem Speicher 6 ausgelesen
und gegebenenfalls dekomprimiert. In einem Rechenschritt 32 wird
die entsprechende Rechenvorschrift, also beispielsweise eine Multiplikation
mit einem Faktor oder eine UND-Verknüpfung auf die einzelnen Bildpunkten
angewendet. Anschließend
wird der gegenüber
dem in dem Speicher 6 abgelegte Ansteuerwert gegebenenfalls
geänderte
Ansteuerwert für
den jeweiligen Bildpunkt an eine ihm zugeordnete Stelle in dem Bildspeicher 3 in einem
Speicherschritt 33 geschrieben. In einem anschließenden ersten
Prüfschritt 34 wird überprüft, ob das
gesamte Bild mit Zeilen und Spalten in den Bildspeicher geschrieben
wurde. Falls nein, so wird zu dem Ausleseschritt 31 zurückverzweigt
und der nächste
Bildpunkt wird ausgelesen. Ist das gesamte Bild geschrieben worden,
so wird zu einem zweiten Prüfschritt 35 verzweigt.
In dem zweiten Prüfschritt 35 wird überprüft, ob ein
weiteres Bild zur Ausgabe ansteht. Ist dies nicht der Fall, so wird
die Bilddarstellung mit einem Endschritt 36 beendet. Wird
festgestellt, dass ein weiteres Bild zur Ausgabe ansteht, so wird
in dem zweiten Prüfschritt 35 auch
geprüft,
ob eine andere Rechenvorschrift und damit eine andere Farbdarstellung
für das
Bild ausgewählt
wurde. Ist dies nicht der Fall, so wird unmittelbar zu der nächsten Durchführung des
Auswahlschritts 30 für
eine Bilddarstellung zurückverzweigt.
Hierbei kann gegebenenfalls das gleiche, aber auch je nach Auswahl ein
anderes Bild aus dem Speicher 6 für die Darstellung ausgewählt werden.
Wird in dem zweiten Prüfschritt 35 dagegen
festgestellt, dass eine andere Farbdarstellung erfolgen soll, so
wird zu einem Wahlschritt 37 verzweigt, in dem eine andere
Rechenvorschrift, beispielsweise aus dem zweiten Speicherbereich, 8 für eine anschließende Bilddarstellung
ausgewählt
wird.