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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf ein System als
Schnittstelle zu einem Anwender.
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Ein
Anwender kann eine grafische Schnittstelle viel effektiver verwenden,
wenn die Schnittstelle genau der Realität entspricht. Gegenwärtig stellen Informationsanzeigen
und/oder Benutzerschnittstellen Informationen bereit, die von künstlich
erzeugten Grafiken erzeugt wurden. Eine solche Anzeige kann einen
Berührungsbildschirm
für ein
Radio oder ein Navigationssystem in einem Fahrzeug umfassen. Oft weisen
diese Anzeigen ein deutlich unnatürliches Aussehen auf, das unerwünschte ästhetische
und funktionale Eigenschaften liefern kann. Zum Beispiel kann bei
einigen Berührungsbildschirmschnittstellen ein
Rechteck bereitgestellt sein, um eine Fläche zu beschreiben, die ein
Anwender berühren
kann, um eine Aktion durchzuführen.
Wenn jedoch das Rechteck isometrisch als eine dreidimensionale Taste
bereitgestellt wird, wird das Drücken
der Fläche
auf dem Bildschirm für
den Anwender viel intuitiver. Doch selbst mit isometrischer Darstellung
muten die meisten Benutzerschnittstellen künstlich an.
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Beim Überwinden
der aufgezählten
Nachteile und anderer Begrenzungen aus dem Stand der Technik stellt
die vorliegende Erfindung ein verbessertes System als Schnittstelle
zu einem Anwender bereit. Das System umfasst im Wesentlichen einen Sensor,
eine Steuerung und eine Anzeige. Der Sensor ist konfiguriert, um
die Umgebungsbedingungen rund um die Anzeige zu erfassen, welche
die Wahrnehmung physikalischer Tasten (oder anderer Objekte), die
durch Grafiken auf der Anzeige dargestellt werden, beeinträchtigen
würden.
Der Sensor erzeugt ein Signal, das die Umgebungsbedingungen an die Steuerung
kommuniziert. Die Steuerung ist konfiguriert, um Grafiken zu erzeugen
und die Grafiken auf der Anzeige bereitzustellen. Die Grafiken umfassen ein
oder mehrere umge bungsmäßig korrigierte
Anzeigeelemente, die den vom Sensor erfassten Umgebungsbedingungen
entsprechen.
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In
einem Aspekt der Erfindung erfasst der Sensor die Richtung des Umgebungslichts
im Hinblick auf die Anzeige und erzeugt grafische Elemente, basierend
auf der Richtung des Umgebungslichts. Zum Beispiel kann die Steuerung
Schatten erzeugen, basierend auf der tatsächlichen Richtung des Lichts,
das auf die Anzeige angewendet wird. Das System kann Sensoren umfassen,
die rund um die Anzeige angeordnet sind, zum Beispiel über, unter, links
und rechts der Anzeige. Die Steuerung als solche kann das Signal
der zwei gegenüber
positionierten Sensoren vergleichen, um die Richtung des Umgebungslichts
zu bestimmen.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Sensor konfiguriert,
um die Temperaturbedingungen rund um die Anzeige zu erfassen. Dementsprechend
ist die Steuerung konfiguriert, um eine Hintergrundfarbe der Anzeige
zu ändern
oder eine visuelle Anzeige zu implementieren, die der Temperatur
entspricht.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden Fachleuten
nach Durchsicht der nachstehenden Beschreibung mit Bezug auf die Figuren
und Ansprüche,
die dieser Patentschrift angefügt
sind und einen Teil davon bilden, leicht deutlich.
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1 ist
ein schematisches Diagramm eines Systems zum Erzeugen von Grafiken
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine Darstellung der Vorderseite der Anzeige und der Sensoren, wobei
das Licht in einer ersten Richtung über der Anzeige dargestellt wird;
und
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3 ist
eine Darstellung der Vorderseite der Anzeige und der Sensoren, wobei
das Licht in einer zweiten Richtung über der Anzeige dargestellt wird.
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Mit
Bezug auf 1 wird ein System dargestellt,
das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält, und
mit 10 bezeichnet. Als Hauptbestandteile umfasst das System 10 eine
Steuerung 12, Sensoren 14–22 und eine Anzeige 26.
Die Steuerung 12 ist konfiguriert, um mindestens einen
Teil eines Fahrzeugsubsystems zu steuern, wie zum Beispiel ein Audiosystem,
ein Navigationssystem, eine Klimaanlage etc. Die Steuerung 12 kann
Logik umfassen, um das entsprechende Fahrzeugsubsystem zu manipulieren
sowie die Grafiken für
die Anzeige 26 zu erzeugen, wie zum Beispiel Grafiken,
welche Bedienelemente darstellen, die in einer Grafikschnittstelle
verwendet werden. Die Daten von einem oder mehreren Sensoren als
solche werden von der Steuerung verarbeitet, um eine Eigenschaft
des Bildes zu ändern, wie
zum Beispiel Schatten, Farbe, Sättigung,
Farbton etc.
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Wie
vorstehend erwähnt,
kommuniziert die Steuerung 12 mit den Sensoren 14–22,
um die Umgebungsbedingungen zu erfassen und die Grafikanzeige entsprechend
einzustellen. In einem Beispiel erfassen die Sensoren 14, 16, 18 und 20 die
Umgebungslichtbedingungen und interpretieren die Lichtbedingungen,
um die Richtung des Umgebungslichts über der Anzeige 26 zu
identifizieren. Die Sensoren 14–20 als solche können Photodioden
sein, die um die Anzeige 26 angeordnet sind. Jedoch können auch
andere lichtempfindliche Geräte
verwendet werden, umfassend verschiedene Farb- oder Infrarotsensoren.
Andere Umgebungsbedingungen können
ebenfalls beobachtet werden. Ein Temperatursensor 22 als
solcher kann ebenfalls mit der Steuerung 12 kommunizieren,
um Umgebungstemperaturdaten an die Steuerung 12 zu liefern.
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Ein
Sensorlogikmodul 28 in der Steuerung 12 empfängt die
Signale von jedem der Sensoren 14–22. Das Sensorlogikmodul 28 umfasst
Logik, um die Sensor signale zu interpretieren und den Zustand der
Umgebungsbedingungen zu identifizieren. Wie vorstehend beschrieben,
kann jeder der Sensoren 14–20 eine Photodiode
sein, die ein elektrisches Signal bereitstellt, basierend auf der
Intensität
des Lichts, das auf jeden Sensor projiziert wird. Jeder der Sensoren 14–20 als
solcher kann in gleich großen
Intervallen rund um die Anzeige 26 angeordnet sein. Das
Sensorlogikmodul 28 kann daher eine Nachschlagetabelle
umfassen, welche die Spannung des elektrischen Signals in einen
Lichtintensitätsmesswert
umwandelt. Durch Vergleichen des Signals eines Sensors mit einem
anderen Sensor interpretiert das Sensorlogikmodul 28 die
Verteilung oder Richtung des Umgebungslichts über der Anzeige 26.
Das Sensorlogikmodul 28 liefert Daten an das Grafikmaschinenmodul 30,
das eine oder mehrere der Umgebungsbedingungen rund um die Anzeige 26 identifiziert.
Die Daten können
durch elektrische Signale oder einen gemeinsamen Speicher oder andere
Einrichtungen dem Grafikmaschinenmodul 30 vom Sensorlogikmodul 28 bereitgestellt
werden.
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Basierend
auf den von dem Sensorlogikmodul 28 empfangenen Umgebungsbedingungen
erzeugt das Grafikmaschinenmodul 30 Anwendungsgrafiken.
In einem Beispiel kann die Richtung des Umgebungslichts über der
Anzeige 26 als Eingabe in einen Strahlenaufzeichnungsalgorithmus
verwendet werden, um Grafiken zu erzeugen, die eine wahrgenommene
Tiefe oder Schattierung aufweisen, die der tatsächlichen Richtung des Umgebungslichts
entspricht. Solche Strahlenaufzeichnungsprogramme werden gern in
Videospielanwendungen verwendet. Jedoch wird in Videospielen die
tatsächliche
Richtung von Umgebungslicht ignoriert und eine beliebige oder vordefinierte
Lichtquellenposition verwendet, basierend auf dem Wunsch des Grafikers.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die Grafikmaschine Temperaturdaten von dem Temperatursensor 22 verwenden,
um eine Hintergrundfarbe des Bildschirms (d. h. rot für warm und
blau für
kalt) zu ändern
oder eine visuelle Anzeige bereitzustellen, wie zum Beispiel eine
optische Welle über
dem Bildschirm, die den optischen Effekt nachbildet, wie Wärme von
einer Straße
ansteigt, oder eine Welle in dem Bild der Hintergrundszenerie zu
erzeugen. Die Grafikmaschine 30 als solche kann grafische
Elemente (d. h. Bedienelemente) und entsprechende Umgebungsanzeigeelemente
(d. h. Schatten oder Wellen) innerhalb der Ausgabegrafiken erzeugen,
die an die Anzeige 26 geliefert werden.
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Die
Grafikmaschine 30 kann konfiguriert werden, um die Grafiken,
einschließlich
der Grafikelemente und Umgebungsanzeigeelemente in der Grafikmaschine
zu fixieren, zum Beispiel durch Speichern der grafischen Daten in
einem Speicher 31 oder Kommunizieren der grafischen Daten
an einen Anzeigetreiber 32 durch elektrische Signale. Der
Anzeigetreiber 32 empfängt
die grafischen Daten und erzeugt ein Anzeigesignal, das an die Anzeige 26 geliefert
wird.
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Die
Anzeige 26 kann eine Kathodenstrahlröhre (CRT), ein Projektionsbildschirm,
eine Flüssigkristallanzeige
(LCD), eine Plasmaanzeige oder eine ähnliche Anzeige sein. Darüber hinaus
kann die Anzeige 26 eine Berührungsbedienfeldanzeige sein, durch
die das System 10 mit einem interaktiven Eingabemechanismus
bereitgestellt wird, um die grafischen Elemente, wie zum Beispiel
Bedienelemente, durch Berühren
der Anzeige 26 zu manipulieren. Die Steuerung 12 als
solche kann ein Eingabelogikmodul 36 in Kommunikation mit
der Anzeige 26 umfassen, um Eingabedaten zu empfangen und
Konfigurationsinformationen des Systems 10 zu manipulieren.
Der Anzeigetreiber 32 und das Eingabelogikmodul 36 können mit
der Anzeige 26 über
elektrische Signale kommunizieren, die zum Beispiel durch ein Kabel oder
einen Kabelsatz geliefert werden.
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Nun
wird mit Bezug auf 2 eine Darstellung einer Anzeige 26 bereitgestellt,
wobei das Umgebungslicht in eine erste Richtung von einer Quelle 106 scheint.
Die Anzeige 26 kann ein Hintergrundfeld oder Bild 102 aufweisen,
und wie vor stehend erläutert,
können
ein oder mehrere Bedienelemente 104 auf dem Hintergrund 102 bereitgestellt
sein. Wie leicht erkannt werden wird, würde eine physikalische Taste
eine bestimmte Bewegungstiefe aufweisen und aus dem Bedienfeld herausragen.
Jedoch sind die Bedienelemente 104 virtuelle Bedienelemente
und können
daher flach auf der Anzeige 26 erscheinen. Während die
Taste in 3D gezeichnet werden kann, um dreidimensional anzumuten,
können
die Bedienelemente 104 ein künstliches Aussehen aufweisen, wenn
die Umgebungsbedingungen, die die Bedienelemente umgeben, nicht
berücksichtigt
werden. Die Sensoren 14–22 als solche sind
um die Anzeige 26 angeordnet.
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Wie
von den Strahlenaufzeichnungen 110, 112, 114 angedeutet,
wird die Lichtintensität
von der Lichtquelle 106 nahe der Quelle 106 höher und
in Entfernung zur Quelle 106 weniger intensiv sein. Jeder
der Sensoren 14–20 kann
etwas Licht von der Lichtquelle 106 empfangen und in Antwort
auf die empfangene Lichtintensität
ein elektrisches Signal erzeugen. Jedoch befinden sich der Sensor 14 und der
Sensor 18 näher
an der Lichtquelle 106 und werden daher Licht mit höherer Intensität empfangen
als der Sensor 20 und der Sensor 16. Dementsprechend wird
durch Vergleichen der Signale von Sensor 14 und Sensor 16 die
Steuerung 12 in der Lage sein, zu bestimmen, dass die Lichtquelle 106 über der
Anzeige liegt. Gleichermaßen
wird durch Vergleichen von Sensor 18 und Sensor 20 die
Steuerung 12 in der Lage sein, zu bestimmen, dass die Lichtquelle 106 rechts
der Anzeige 26 liegt. Die Position der Lichtquelle 106 als
solche kann durch Betrachten des abgeleiteten Intensitätsquotienten
zwischen jedem der Sensoren 14–20 berechnet werden.
Wenn die Bedienelemente 104 eine definierte virtuelle Tiefe
aufweisen, kann ein Strahlenaufzeichnungsalgorithmus verwendet werden,
um die Projektion der Lichtquelle auf das Bedienelement 104 zu
verstehen. Dementsprechend wird ein grafisches Element 108 berechnet,
das der tatsächlichen
Lichtquelle 106 und der definierten Tiefe des Bedienelements 104 entspricht. Das
grafische Element 108 in 2 wird mit
Schattierung darge stellt, jedoch können auch Blenden, Reflektionen,
Texturen oder ähnliche
Elemente zusätzlich
oder alternativ verwendet werden. Des Weiteren können die grafischen Elemente
erzeugt werden unter Verwendung von Echtzeitdarstellung oder basierend
auf gespeicherten Bildern, die basierend auf dem Sensorsignal ausgewählt werden.
Ferner kann die definierte Tiefe geändert werden, basierend darauf,
ob das Bedienelemente 104 aktiv oder inaktiv, ist ganz
wie eine Taste, die gedrückt
oder losgelassen wird. Ferner wird ein Fachmann genau verstehen, dass,
obwohl das Bedienelement 104 als Taste dargestellt ist,
verschiedene andere Bedienelemente verwendet werden können, umfassend,
aber nicht begrenzt auf Wählscheiben,
Schieber, Hebel etc. Ferner kann erwähnt werden, dass der Temperatursensor 22 neben
der Anzeige 26 bereitgestellt werden kann, um die Temperaturinformationen
rund um die Anzeige 26 zu erfassen. Die Grafiken als solche können basierend
auf den Temperaturdaten angepasst werden. Zum Beispiel können mit
der Bezugsziffer 118 bezeichnete Wellen dynamisch in die
Grafiken eingefügt
werden und einen ansteigenden Wärmewelleneffekt
darstellen und simulieren, wenn die Temperaturdaten über einer
vordefinierten Temperatur liegen.
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Als
Referenz stellt 3 eine Darstellung der Anzeige 26 bereit,
wobei das Umgebungslicht in eine zweite Richtung von der Quelle 202 scheint.
Die Anzeige 26, die Sensoren 14–22,
der Hintergrund 102 und das Bedienelement 104 entsprechen
denselben Elementen, die in Bezug auf 2 bereitgestellt
wurden. Jedoch ersetzt die Lichtquelle 202 die Lichtquelle 106 von 2 und
ist oben links in der Figur positioniert. Die Richtung der Lichtquelle 202 wird durch
die Strahlungsaufzeichnungen 206, 208 und 210 angedeutet. Ähnlich dem
in 2 beschriebenen Szenario kann die Position der
Lichtquelle 202 berechnet werden durch Betrachten des abgeleiteten Intensitätsquotienten
zwischen den Sensoren 14–20. Befände sich
die Lichtquelle 202 zum Beispiel näher am Sensor 20 als
am Sensor 18, was in 3 dargestellt
ist, dann befände
sich die Lichtquelle 202 links der Anzeige 26.
Dementsprechend wird der Schattenbereich 204 rechts und
unten, des Bedienelementes 104 bereitgestellt, was der
Position der Lichtquelle 202 genau entspricht. Des Weiteren
kann die Temperatur in 3 kälter sein, weshalb eine kristallförmige Anzeige 212 angezeigt
werden kann. Die kristallförmige
Anzeige 212 kann in die angezeigten Grafiken oder den Hintergrund 102 integriert
werden und anzeigen, dass die Temperatur unter ein vorbestimmtes
Niveau gefallen ist. Wenn zwei Lichtquellen vorhanden sind, kann
das System den Schatten von der inaktiven Lichtquelle implementieren
oder alternativ die Schatten basierend auf beiden Lichtquellen für jedes
Bedienelement implementieren.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
geeignete Hardwareimplementierungen, wie zum Beispiel anwendungsspezifische
integrierte Schaltungen, programmierbare Logikanordnungen und andere
Hardwaregeräte
konstruiert werden, um ein oder mehrere der hierin beschriebenen
Verfahren zu implementieren. Anwendungen, die das Gerät und Systeme
verschiedener Ausführungsformen
umfassen, können
allgemein eine Vielfalt elektronischer Systeme und Computersysteme
umfassen. Eine oder mehrere hierin beschriebene Ausführungsformen
können
Funktionen implementieren unter Verwendung von zwei oder mehr spezifischen
miteinander verbundenen Hardwaremodulen oder Geräten mit ähnlichen Steuerungs- und Datensignalen,
die zwischen und durch die Module oder als Teile einer anwendungsspezifischen
integrierten Schaltung kommuniziert werden. Dementsprechend umfasst das
vorliegende System Software, Firmware und Hardwareimplementierungen.
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Gemäß verschiedenen
Ausführungsformen der
vorliegenden Darstellung können
die hierin beschriebenen Verfahren durch Softwareprogramme implementiert
werden, die von einem Computersystem ausführbar sind. Ferner können in
einer beispielhaften unbegrenzten Ausführungsform Implementierungen
eine verteilte Datenverarbeitung, eine komponenten-/objektverteilte
Datenverarbeitung und eine parallele Datenverarbeitung umfassen.
Alternativ kann eine virtuelle Computerdatenverarbeitung konstruiert
werden, um ein oder mehrere Verfahren oder Funktionalität, wie hierin
beschrieben, zu implementieren.
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Ferner
können
die hierin beschriebenen Verfahren in einem computerlesbaren Medium
enthalten sein. Der Begriff „computerlesbares
Medium" umfasst
ein einzelnes Medium oder mehrere Medien, wie zum Beispiel eine
zentralisierte oder verteilte Datenbank und/oder zugewiesene Caches
und Server, die einen oder mehrere Sätze aus Anwendungen speichern.
Der Begriff „computerlesbares
Medium" sollte ebenfalls
jedes Medium umfassen, das in der Lage ist, einen Satz Anweisungen
zur Ausführung durch
einen Prozessor zu speichern, zu kodieren oder zu tragen, oder ein
Computersystem zu veranlassen, ein beliebiges oder mehrere der hierin
offenbarten Verfahren oder Operationen durchzuführen.
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Wie
Fachleute leicht erkennen werden, ist die vorstehende Beschreibung
als eine Darstellung der Implementierung der Prinzipien dieser Erfindung gedacht.
Diese Beschreibung beabsichtigt nicht, den Anwendungsbereich oder
die Anwendung dieser Erfindung darin zu begrenzen, dass die Erfindung
empfänglich
ist für
Modifikation, Variation oder Änderung, ohne
vom Geist dieser Erfindung, wie in den nachstehenden Ansprüchen definiert,
abzuweichen.
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- 10
- System
- 12
- Steuerung
- 14
- Sensor
- 16
- Sensor
- 18
- Sensor
- 20
- Sensor
- 22
- Temperatursensor,
Sensor
- 26
- Anzeige
- 28
- Sensorlogikmodul
- 30
- Graphikmaschinenmodul,
Grafikmaschine
- 31
- Speicher
- 32
- Anzeigetreiber
- 36
- Eingabelogikmodul
- 102
- Hintergrund,
Bild
- 104
- Bedienelemente
- 106
- Lichtquelle,
Quelle
- 108
- grafisches
Element
- 110
- Strahlenaufzeichnung
- 112
- Strahlenaufzeichnung
- 114
- Strahlenaufzeichnung
- 118
- Welle
- 202
- Lichtquelle,
Quelle
- 204
- Schattenbereich
- 206
- Strahlenaufzeichnung
- 208
- Strahlenaufzeichnung
- 210
- Strahlenaufzeichnung
- 212
- kristallförmige Anzeige