DE102016009333A1 - Native control of an image projector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Bildprojektors (20) durch einen Grafikprozessor (10). Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf:
– Bereitstellen (S1) einer Bildinformation mit mehreren Farbkomponenten an den Grafikprozessor (10) durch eine Datenschnittstelle (5),
– auf Basis der Bildinformation für jede der Farbkomponenten Erzeugen (S2) eines Farbkomponentenbildes (50) mit jeweils einer Anzahl N Bildzeilen (52) und mit jeweils einer Anzahl M von Bildpixeln (54) pro Bildzeile (52) durch den Grafikprozessor (10),
wobei ein Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Bildpixeln (54) für alle Bildpixel (54) in Zeilenrichtung identisch ist,
– sequentielles Übertragen (S5) der Farbkomponentenbilder (50) vom Grafikprozessor (10) an den Bildprojektor (20) durch eine Übertragungseinheit (15), und
– sequentielles Darstellen (S6) der Farbkomponentenbilder (50) durch den Bildprojektor (20).The invention relates to a method for driving an image projector (20) by a graphics processor (10). The method has the following steps:
Providing (S1) image information having a plurality of color components to the graphics processor (10) through a data interface (5),
- based on the image information for each of the color components generating (S2) a color component image (50) each having a number N image lines (52) and each having a number M of image pixels (54) per image line (52) by the graphics processor (10),
wherein a distance between immediately adjacent image pixels (54) is identical for all image pixels (54) in the line direction,
- transmitting sequentially (S5) the color component images (50) from the graphics processor (10) to the image projector (20) by a transmission unit (15), and
- representing sequentially (S6) the color component images (50) by the image projector (20).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Bildprojektors durch einen Grafikprozessor und einen Grafikprozessor zum Ausführen einiger Verfahrensschritte des Verfahrens.The invention relates to a method for driving an image projector by a graphics processor and a graphics processor for carrying out some method steps of the method.
Anzeigeeinheiten zur Visualisierung von Daten können je nach Zweck und Modell sehr unterschiedliche technische Effekte zur Datenwiedergabe nutzen. Ebenso vielfältig sind die Protokolle, mit der sich die verschiedenen Anzeigeeinheiten ansteuern lassen. Die Art, wie ein Datenstrom aus einem Grafikprozessor durch eine Anzeigeeinheit in eine wahrnehmbare Darstellung gewandelt wird, erfordert unter Umständen Datenpuffer, insbesondere dann, wenn das interne Ansteuersignal der Anzeigeeinheit protokollarische oder systematische Differenzen gegenüber dem Datenstrom des Grafikprozessors aufweist. Solche Differenzen können in der Reihenfolge der Daten oder im Protokoll begründet sein. Im letzteren Fall sind Konvertierungen der Signale notwendig. Derartige Differenzen machen Pufferspeicher notwendig, in welche die Daten des Datenstroms aus dem Grafikprozessor gespeichert werden, um anschließend insbesondere paketweise und in einer besonderen Reihenfolge ausgelesen und/oder konvertiert werden. Pufferspeicher führen unausweichlich zu Totzeiten, die die Gesamtlatenz der Übertragung erhöhen. Insbesondere bei einem Head-Up-Display („HUD”) für eine Augmented-Reality Anwendung ist jedoch ein Hauptqualitätsmerkmal, dass eingeblendete virtuelle Objekte möglichst zeitsynchron mit der Bewegung einer Umgebung um das HUD mitbewegt werden. Anders ausgedrückt soll bei einer Bewegung des HUD gegenüber der Umgebung ein virtuelles Objekt in der Anzeige des HUD so in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden, dass sich seine relative Position gegenüber der Umgebung nicht ändert – dies wird auch als „Kontaktanalogie” bezeichnet. Damit diese Nachführung zur Bewegungskompensation möglichst zeitsynchron durch möglichst geringe Latenzen geschieht, ist entscheidend, dass die Latenz von der Feststellung einer Bewegung bis zur Anzeige des Bildes mit nachgeführten Objekten möglichst klein ist.Depending on the purpose and model, display units for visualizing data can use very different technical effects for data reproduction. Equally diverse are the protocols with which the various display units can be controlled. The manner in which a data stream from a graphics processor is converted into a perceptual representation by a display unit may require data buffers, especially if the internal drive signal of the display unit has protocol or systemic differences with respect to the data stream of the graphics processor. Such differences may be due to the order of the data or in the protocol. In the latter case, conversions of the signals are necessary. Such differences make buffer memory necessary, in which the data of the data stream are stored from the graphics processor, in order to subsequently be read out and / or converted in particular in packets and in a special sequence. Buffers inevitably lead to dead times which increase the overall latency of the transmission. However, especially in the case of a head-up display ("HUD") for an augmented reality application, a main quality feature is that the displayed virtual objects are moved as far as possible synchronously with the movement of an environment around the HUD. In other words, as the HUD moves relative to the environment, a virtual object in the display of the HUD should be moved in the opposite direction so that its relative position to the environment does not change-this is also referred to as "contact analogy." In order for this tracking to the motion compensation as time synchronous as possible by latencies as low as possible, it is crucial that the latency from the detection of a movement to the display of the image with tracking objects is as small as possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, Latenzen in der Ansteuerung eines Bildprojektors durch einen Grafikprozessor zu minimieren.The object of the invention is to minimize latencies in the control of an image projector by a graphics processor.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Bildprojektors durch einen Grafikprozessor. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- – Bereitstellen einer Bildinformation mit mehreren Farbkomponenten an den Grafikprozessor durch eine Datenschnittstelle,
- – auf Basis der Bildinformation für jede der Farbkomponenten Erzeugen eines Farbkomponentenbildes mit jeweils einer Anzahl N Bildzeilen und mit jeweils einer Anzahl M von Bildpixeln pro Bildzeile durch den Grafikprozessor, wobei ein Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Bildpixeln für alle Bildpixel in Zeilenrichtung identisch ist,
- – sequentielles Übertragen der Farbkomponentenbilder vom Grafikprozessor an den Bildprojektor durch eine Übertragungseinheit, und
- – sequentielles Darstellen der Farbkomponentenbilder durch den Bildprojektor.
- Providing image information with a plurality of color components to the graphics processor through a data interface,
- On the basis of the image information for each of the color components, generating a color component image each having a number N image lines and each having a number M of image pixels per image line by the graphics processor, a distance between immediately adjacent image pixels being identical for all image pixels in the line direction,
- Sequentially transferring the color component images from the graphics processor to the image projector by a transmission unit, and
- - Sequential representation of the color component images by the image projector.
Die Datenschnittstelle ist bevorzugt eine Schnittstelle zu einem Prozessor, auch CPU („Central Processing Unit”) genannt, der eine Bildinformation in Form von Rohdaten für ein darzustellendes Bild an den Grafikprozessor übergibt. Insbesondere werden diese Rohdaten im Grafikprozessor „gerendert”, das heißt, das Bild wird für einen Bildprojektor erzeugt und berechnet. Die dabei auftretenden Berechnungen werden bevorzugt in Software ausgeführt. Hierbei wird im Grafikprozessor letztendlich ein Datenstrom erzeugt, der an den Bildprojektor übermittelt wird. Der Datenstrom vom Grafikprozessor an den Bildprojektor weist Farbkomponentenbilder auf, die in dieser Form ohne weitere Konvertierung intern im Bildprojektor verwendet werden und über einen Mikrocontroller direkt an die Anzeigeelemente des Bildprojektors zum Ausgeben optischer Informationen übermittelt wird. Ein Pufferung der Daten im Bildprojektor zu Konvertierungszwecken entfällt somit. Dies wird durch das gleichermaßen sequentielle Darstellen der Farbkomponentenbilder ermöglicht. Die Farbkomponentenbilder werden in diesem Sinne im Datenstrom vom Grafikprozessor an den Bildprojektor sequentiell übermittelt und direkt und in der gleichen Reihenfolge vom Bildprojektor ausgegeben. Die sequentielle Übermittlung bedeutet, dass ein Farbkomponentenbild nach dem anderen übermittelt wird. Die Übermittlung erfolgt über eine Übertragungseinheit, auch Videolink genannt. Die Farbkomponentenbilder selbst entstehen dadurch, dass die mehrere Farbkomponenten enthaltende Bildinformation aus der Datenschnittstelle nach einzelnen Farbkomponenten sortiert ausgegeben wird. So ist insbesondere jeweils ein Farbkomponentenbild mit Blauwerten, eines mit Grünwerten und eines mit Rotwerten vorhanden.The data interface is preferably an interface to a processor, also called a CPU ("Central Processing Unit"), which transfers image information in the form of raw data for an image to be displayed to the graphics processor. In particular, this raw data is "rendered" in the graphics processor, that is, the image is generated and calculated for an image projector. The resulting calculations are preferably carried out in software. In the process, a data stream is finally generated in the graphics processor which is transmitted to the image projector. The data stream from the graphics processor to the image projector has color component images that are used internally in the image projector in this form without further conversion and transmitted via a microcontroller directly to the display elements of the image projector for outputting optical information. A buffering of the data in the image projector for conversion purposes is thus eliminated. This is made possible by the equally sequential representation of the color component images. The color component images are transmitted in this sense in the data stream from the graphics processor to the image projector sequentially and output directly and in the same order from the image projector. The sequential transmission means that one color component image is transmitted one after the other. The transmission takes place via a transmission unit, also called Videolink. The color component images themselves arise from the fact that the image information containing a plurality of color components is output from the data interface sorted by individual color components. In particular, in each case a color component image with blue values, one with green values and one with red values is present.
In anderen Worten werden die Farbkomponentenbilder vom Grafikprozessor in einem für den Bildprojektor nativ kompatiblen Format übertragen. Dies betrifft insbesondere die sequentielle Natur des Datenstroms, in dem die Farbkomponentenbilder nacheinander übertragen werden. Bevorzugt weist der Bildprojektor eine DLP-Einheit auf („Digital Light Processing”), in welcher das Licht einer Beleuchtungseinheit mittels eines Mikrospiegelarrays moduliert ist. Alternativ weist der Bildprojektor eine einer DLP-Einheit ähnlichen Vorrichtung auf, die jedoch die für eine DLP-Einheit charakteristischen Eigenschaften hat, nämlich zumindest die sequentielle Darstellung von Farbkomponentenbildern.In other words, the color component images are transmitted by the graphics processor in a format that is natively compatible with the image projector. This particularly concerns the sequential nature of the data stream in which the color component images are transmitted one after the other. The image projector preferably has a DLP unit ("Digital Light Processing "), in which the light of a lighting unit is modulated by means of a micromirror array. Alternatively, the image projector has a device similar to a DLP unit, but having the characteristics characteristic of a DLP unit, namely at least the sequential representation of color component images.
In wiederum anderen Worten werden bei dieser nativen Zeitansteuerung des Anzeigegeräts die Farbkomponenten in der zeitlichen Sortierung übertragen, in der sie vom Bildprojektor auch angezeigt werden: Liegt zum Beispiel eine klassische DLP-Einheit vor, welche für jede Bildinformation drei Farbkomponentenbilder anzeigt, bestehend aus den Farbkomponenten der Bildinformation (z. B. zuerst das Rotbild, dann dass Grünbild und dann das Blaubild), dann wird zuerst die Rotkomponente aller Bildpixel der Bildinformation übertragen, dann die Grünkomponente aller Bildpixel und dann die Blaukomponente aller Bildpixel. Auf diese Weise empfängt der Bildprojektor nacheinander die Farbkomponentenbilder und kann diese jeweils sofort anzeigen, ohne auf ein vorheriges oder nachfolgendes Farbkomponentenbild warten zu müssen.In other words, in this native time control of the display device, the color components are transmitted in temporal sorting in which they are also displayed by the image projector: For example, if there is a classic DLP unit which displays three color component images for each image information consisting of the color components the image information (eg, first the red image, then the green image and then the blue image), then first the red component of all image pixels of the image information is transmitted, then the green component of all image pixels and then the blue component of all image pixels. In this way, the image projector successively receives the color component images and can display them immediately at once, without having to wait for a previous or subsequent color component image.
Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass Latenzen in der Ansteuerung eines Bildprojektors durch einen Grafikprozessor minimiert werden, insbesondere dadurch, dass die Steuersignale des Grafikprozessors zum Ansteuern des Bildprojektors den nativen Ausgabesignalen des Bildprojektors entsprechen und Pufferspeicher zu Konvertierungszwecken entfallen.It is an advantageous effect of the invention that latencies in the control of an image projector are minimized by a graphics processor, in particular in that the control signals of the graphics processor for driving the image projector correspond to the native output signals of the image projector and buffer storage accounts for conversion purposes.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine zur Darstellung genau einer Bildinformation vollständige Sequenz von Farbkomponentenbildern durch den Bildprojektor n-fach wiederholt dargestellt.According to an advantageous embodiment, a complete sequence of color component images for displaying exactly one image information is repeatedly displayed n times by the image projector.
Zur Vermeidung von sogenannten „Regenbogeneffekten” wird hierbei die Abfolge der Anzeige der einzelnen Farbkomponenten einer Bildinformation mehrfach je Bildinformation wiederholt vom Bildprojektor dargestellt. Bevorzugt wird jedes Farbkomponentenbild zweimal oder viermal wiederholt („2× color wheel speed” oder „4× color wheel speed”). So wird bei „4× color wheel speed” jede der drei Farbkomponenten Rot, Grün, Blau (RGB) viermal angezeigt, beispielsweise in der Abfolge „RGB-RGB-RGB-RGB”. Hierbei werden also für jede Bildinformation zwölf Farbkomponentenbilder nacheinander angezeigt. Alternativ bevorzugt wird ein Farbkomponentenbild einer Anzeigeeinheit, bevorzugt ein Mikrospiegelarray, zusätzlich zu den drei Grundfarben RGB noch mit weiteren Farben belichtet. Dies betrifft insbesondere die Belichtung mit Weiß für eine hellere Darstellung, um eine bessere Farbdarstellung zu erreichen. Vorteilhaft werden somit Regenbogeneffekte vermieden.In order to avoid so-called "rainbow effects", the sequence of the display of the individual color components of an image information item is repeatedly shown by the image projector several times per image information. Preferably, each color component image is repeated twice or four times ("2 × color wheel speed" or "4 × color wheel speed"). For example, in "4 × color wheel speed" each of the three color components red, green, blue (RGB) is displayed four times, for example in the sequence "RGB-RGB-RGB-RGB". In this case, twelve color component images are displayed one after the other for each image information. Alternatively, a color component image of a display unit, preferably a micromirror array, is additionally exposed to further colors in addition to the three primary colors RGB. This applies in particular to the exposure to white for a brighter presentation, in order to achieve a better color representation. Advantageously, rainbow effects are thus avoided.
Alternativ bevorzugt wird eine zur Darstellung genau einer Bildinformation vollständige Sequenz von Farbkomponentenbildern bereits durch die Übertragungseinheit n-fach wiederholt vom Grafikprozessor an den Bildprojektor übertragen. In dieser Alternative wird, im Gegensatz zu der vorig beschriebenen Ausführungsform, die Sequenz der Farbkomponentenbilder bereits vom Grafikprozessor wiederholt ausgegeben und an den Bildprojektor übertragen. Vorteilhaft sind dadurch die Anforderungen an den Bildprojektor weiter gesenkt, da der Grafikprozessor größere Rechenkapazitäten bietet und eine Wiederholung der Bildsequenzen leichter realisierbar ist.Alternatively preferably, a sequence of color component images which is complete to display exactly one image information item is repeatedly transmitted n times by the transfer unit to the image projector by the graphics processor. In this alternative, unlike the previously described embodiment, the sequence of color component images is already repeatedly output from the graphics processor and transmitted to the image projector. Advantageously, the requirements for the image projector are further reduced because the graphics processor offers greater computing capacity and a repetition of the image sequences is easier to implement.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die relative Position der N Bildzeilen in Zeilenrichtung in dem jeweiligen Farbkomponentenbild zueinander durch den Grafikprozessor derart angeordnet, dass ein Anfang jeder zweiten Bildzeile des Farbkomponentenbildes relativ zu einer unmittelbar benachbarten Bildzeile um den halben Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Bildpixeln einer Bildzeile gegenüber einer zu den Bildzeilen rechtwinkligen Referenzlinie versetzt ist.According to a further advantageous embodiment, the relative position of the N picture lines in the line direction in the respective color component image to each other by the graphics processor is arranged such that a beginning of every second image line of the color component image relative to an immediately adjacent image line by half the distance between two immediately adjacent image pixels of a picture line is offset from a reference line perpendicular to the image lines.
Bei DLP-Einheiten werden die Zeilen häufig in einem „Diamond-Pattern” angeordnet, bei dem im Vergleich zu einem „Manhattan-Pattern” jede zweite Bildzeile um den halben Abstand zwischen zwei unmittelbar in einer Bildzeile benachbarten Pixel seitlich versetzt ist. Beim Manhattan-Pattern, oder „orthogonal Pattern”, das beispielsweise bei CRTs und LCDs angewendet wird, sind die Pixel in einer rechteckigen Anordnung entlang der Zeilen und Spalten des Bilds gleichmäßig angeordnet. Rastereinheiten von 3D-Grafikchips können typischerweise nur im Manhattan-Pattern rastern, weswegen bei Abweichung vom Manhattan-Pattern im Bildprojektor ein Resampling des gerenderten Bilds an den tatsächlichen Pixelpositionen durchgeführt werden müsste, was auch eine höhere Auflösung des Bildes im Datenstrom des Grafikprozessors voraussetzen würde, da durch Aliasing-Effekte bei der Konvertierung in das Diamond-Pattern Verluste entstehen, die durch einen höhere Auflösung des Quellenbildes zu kompensieren wären. Dadurch, dass auf Basis der Bildinformation für jede der Farbkomponenten ein Farbkomponentenbild erzeugt wird, das eine für den Bildprojektor bereits passende Anordnung der Zeilen (nämlich dem Diamond-Pattern) je Farbkomponentenbild aufweist, sind Konvertierungen ab dem Datenstrom bis zur Ausgabe durch den Bildprojektor unnötig. Die bereits passende Anordnung der Zeilen je Farbkomponentenbild ist derart, dass ein Anfang jeder zweiten Bildzeile des Farbkomponentenbildes relativ zu einer unmittelbar benachbarten Bildzeile um den halben Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Bildpixel einer Bildzeile gegenüber einer zu den Bildzeilen rechtwinkligen Referenzlinie versetzt ist, wobei jedes Farbkomponentenbild eine Anzahl N Bildzeilen und mit jeweils einer Anzahl M von Bildpixeln pro Bildzeile aufweist und ein Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Bildpixeln für alle Bildpixel in Zeilenrichtung identisch ist.In DLP units, the lines are often arranged in a "diamond pattern", in which, compared to a "Manhattan pattern" every other image line is offset by half the distance between two adjacent directly in a picture line pixels. For example, in the Manhattan pattern, or "orthogonal pattern" used in CRTs and LCDs, the pixels are arranged in a rectangular array along the rows and columns of the image. Raster units of 3D graphics chips can typically only rasterize in the Manhattan pattern, which is why deviating from the Manhattan pattern in the image projector would require a resampling of the rendered image at the actual pixel positions, which would also require a higher resolution of the image in the data stream of the graphics processor, Aliasing effects when converting to the Diamond pattern cause losses that could be compensated by a higher resolution of the source image. Characterized in that a color component image is generated based on the image information for each of the color components, which already has an arrangement of the lines (namely the diamond pattern) per color component image for the image projector, conversions from the data stream to the output by the image projector are unnecessary. The already fitting arrangement of the lines per color component image is such that a beginning of every second image line of the color component image is offset relative to an immediately adjacent image line by half the distance between two immediately adjacent image pixels of a picture line opposite a reference line perpendicular to the picture lines, each color component image one Number of N picture lines and each having a number M of image pixels per image line and a distance between immediately adjacent image pixels for all image pixels in the line direction is identical.
In anderen Worten übergibt hierbei der Grafikprozessor sequentiell Farbkomponentenbilder an den Bildprojektor mit einer Zeilenanordnung der Pixel im Diamond-Pattern, wobei genau diese beiden Merkmale (sequentielle Abfolge der Farbkomponentenbilder und Zeilenanordnung der Bildpixel im Diamond-Pattern) dem nativen Format des Bildprojektors entsprechen, sodass vorteilhaft weitere Konvertierungsschritte und damit sowohl Rechenzeiten als auch Pufferzeiten ab dem ausgegebenen Datenstrom des Grafikprozessors entfallen.In other words, the graphics processor sequentially transfers color component images to the image projector with a row arrangement of the pixels in the diamond pattern, whereby exactly these two features (sequential sequence of the color component images and line arrangement of the image pixels in the diamond pattern) correspond to the native format of the image projector, so that advantageous Further conversion steps and thus both calculation times and buffer times from the output data stream of the graphics processor are eliminated.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird durch die Übertragungseinheit vom Grafikprozessor an den Bildprojektor ein Unterschied zwischen zwei Farbkomponentenbildern unterschiedlicher Farbkomponenten aus einer gemeinsamen Bildinformation übertragen.According to a further advantageous embodiment, a difference between two color component images of different color components is transmitted by the transmission unit from the graphics processor to the image projector from a common image information.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird durch die Übertragungseinheit vom Grafikprozessor an den Bildprojektor ein Unterschied zwischen zwei Farbkomponentenbildern der gleichen Farbkomponente unterschiedlicher Bildinformationen übertragen.According to a further advantageous embodiment, a difference between two color component images of the same color component of different image information is transmitted by the transfer unit from the graphics processor to the image projector.
Es kann der Fall auftreten, dass sich die Information gewisser Farbkomponentenbilder aus vorherigen Farbkomponentenbildern gewinnen lässt. In diesem Fall können als Verfeinerung der puren nativen Zeitansteuerung nur die Farbkomponentenbilder mit neuen Bildinformationen übertragen; zu den Zeiten, in denen in der nativen Version Farbkomponentenbilder, die sich aus vorherigen Farbkomponentenbildern gewinnen lassen, übertragen würden, wird einfach nichts übertragen, da kein Unterschied vorhanden ist. Dies dient vorteilhaft der Reduktion der Leistungsaufnahme bzw. der Reduktion der Wärmeentwicklung im Videolink.It may be the case that the information of certain color component images can be obtained from previous color component images. In this case, as the refinement of the pure native time drive, only the color component images may be transmitted with new image information; at the times when in the native version color component images that can be obtained from previous color component images would be transmitted, simply nothing is transmitted since there is no difference. This advantageously serves to reduce power consumption or reduce heat generation in the video link.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform findet die Anordnung der relativen Position der N Bildzeilen in Zeilenrichtung in dem jeweiligen Farbkomponentenbild zueinander durch den Grafikprozessor in einer Warpingeinheit des Grafikprozessors statt.According to a further advantageous embodiment, the arrangement of the relative position of the N picture lines in the row direction in the respective color component picture to one another takes place by the graphics processor in a warping unit of the graphics processor.
Eine Warping-Einheit ist ausgeführt, die in einem HUD auftretende Bildverzerrung zu kompensieren. Das Warping dient bei HUD und ähnlichen Anzeigeoptiken, welche eine Verzerrung aufweisen, zur Kompensation dieser Verzerrung. Dabei wird typischerweise ein fertig gerendertes, unverzerrtes Farbkomponentenbild mit dem Inversen der Verzerrung einem Resampling-Vorgang unterzogen. Wenn das gerenderte Farbkomponentenbild aus technischen Gründen im Manhattan-Pattern vorliegt, kann das gewarpte Farbkomponentenbild ebenfalls im Manhattan-Pattern vorliegen. Hierbei kann jedoch das Zielpixelpattern schlicht durch Vorgabe der Stellen, an denen das gerenderte Farbkomponentenbild einem Resampling unterworfen wird, vorgegeben werden: Werden die Punkte für ein Resampling entlang eines Manhattan-Patterns wählt, wird das gewarpte Farbkomponentenbild im Manhattan-Pattern erhalten. Werden die Punkte für das Resampling entlang eines Diamond-Patterns wählt, wird das gewarpte Farbkomponentenbild im Diamond-Pattern erhalten. Demnach ist keine separate Komponente zur Patternkonvertierung notwendig, weshalb eine zusätzliche Latenz oder ein Qualitätsverlust durch ein weiteres Resampling entfallen.A warping unit is designed to compensate for image distortion occurring in a HUD. The warping is used in HUD and similar display optics, which have a distortion, to compensate for this distortion. Typically, a finished rendered undistorted color component image is resampled with the inverse of the distortion. If the rendered color component image is in the Manhattan pattern for technical reasons, the warped color component image may also be in the Manhattan pattern. Here, however, the target pixel pattern can be simply specified by specifying the locations at which the rendered color component image is resampled: If the points are selected for resampling along a Manhattan pattern, the warped color component image is obtained in the Manhattan pattern. When the points for resampling are selected along a Diamond pattern, the warped color component image in the Diamond pattern is obtained. Thus, no separate component for pattern conversion is necessary, which is why an additional latency or a loss of quality due to further resampling omitted.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Farbkomponentenbilder jeweils die Farbkomponenten Rot, Grün und Blau auf.According to a further advantageous embodiment, the color component images each have the color components red, green and blue.
Alternativ bevorzugt weisen die Farbkomponentenbilder jeweils die Farbkomponenten Rot, Grün, Blau, und Weiß auf, wobei die Farbkomponente Weiß eine Kombination der Farbkomponenten Rot, Grün und Blau ist, und wobei die Kombination der jeweiligen Farbkomponentenbilder der Farbkomponenten Rot, Grün und Blau im Bildprojektor erfolgt.Alternatively, preferably, the color component images each have the color components red, green, blue, and white, wherein the color component white is a combination of the color components red, green and blue, and wherein the combination of the respective color component images of the color components red, green and blue takes place in the image projector ,
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf:
- – Schätzen einer Relativbewegung des Bildprojektors gegenüber einer Umgebung des Bildprojektors durch eine kinematische Messvorrichtung, und
- – Ermitteln einer Ausgleichsfunktion zum Ausgleichen der Relativbewegung für das Farbkomponentenbild auf Basis der geschätzten Relativbewegung durch den Grafikprozessor. Vorteilhaft wird somit bereits durch den Grafikprozessor eine Bewegungskompensation des jeweiligen Farbkomponentenbildes berechnet, um eine Relativbewegung insbesondere eines in einer Virtual-Reality Umgebung dargestellten Objekts derart auszugleichen, dass das dargestellte Objekt für einen Betrachter ortsfest gegenüber einer Umgebung erscheint. Dadurch, dass diese Aufgabe im Grafikprozessor erledigt wird, entfallen weitere Latenzen für eine derartige Berechnung im Bildprozessor, und das Farbkomponentenbild beinhaltet bereits diese Bewegungskompensation bei Erreichen des Bildprojektors.
- Estimating a relative movement of the image projector with respect to an environment of the image projector by a kinematic measuring device, and
- Determining a compensation function to compensate for the relative motion for the color component image based on the estimated relative motion through the graphics processor. Advantageously, a motion compensation of the respective color component image is thus already calculated by the graphics processor in order to compensate for a relative movement, in particular of an object displayed in a virtual reality environment, such that the object shown appears stationary to an environment for a viewer. The fact that this task is done in the graphics processor eliminates further latencies for such computation in the image processor and the color component image already includes this motion compensation when the image projector is reached.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Bildprojektor in einem Fahrzeug angeordnet, wobei eine Drehkomponente einer Eigenbewegung des Fahrzeugs gegenüber einem ortsfest vor Bildprojektor darzustellenden Objekt durch Verschieben und/oder Drehen des durch den Grafikprozessor erzeugten Farbkomponentenbildes kompensiert wird.According to a further advantageous embodiment of the image projector is arranged in a vehicle, wherein a rotational component of a self-motion of the vehicle relative to an object to be displayed in front of image projector by Movement and / or rotation of the color component image generated by the graphics processor is compensated.
Da das Rendern eines eigenen Farbkomponentenbildes je Bildinformation hohe Leistungsanforderungen an den Grafikprozessor stellt und gewisse Latenzen einbringt, lässt sich das vorliegende Verfahren vorteilhaft mit „Asynchronous Time Warping” kombinieren. Dabei wird die Drehkomponente der Bewegung durch Verschieben und Drehen eines bereits gerenderten Bildes kompensiert. Bei einer DLP-Einheit mit einer handelsüblichen Bildfrequenz von 60 fps („frames per second”) und einem „4× color wheel speed” sind so Latenzen von der Erkennung einer Bewegung bis zum Ende der Anzeige des bewegungskompensierten Bilds bis auf unter 2 ms erreichbar, während bei einer konventionellen Ansteuerung der DLP-Einheit allein für Übertragung und Anzeige eines Bildes mindestens 33 ms benötigt werden.Since the rendering of a separate color component image per image information sets high performance requirements on the graphics processor and introduces certain latencies, the present method can advantageously be combined with "asynchronous time warping". In doing so, the rotational component of the movement is compensated by moving and rotating an already rendered image. With a DLP unit with a standard frame rate of 60 fps ("frames per second") and a "4 × color wheel speed", latencies from the detection of a movement to the end of the display of the motion-compensated image can be achieved down to less than 2 ms while conventional control of the DLP unit requires only at least 33 ms for transmission and display of an image.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Grafikprozessor, der ausgeführt ist, einen Bildprojektor gemäß den entsprechenden Verfahrensschritten, wie oben und im Folgenden beschrieben, anzusteuern.Another aspect of the invention relates to a graphics processor configured to drive an image projector in accordance with the respective method steps as described above and below.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Grafikprozessor wie oben und im Folgenden beschrieben.Another aspect of the invention relates to a vehicle having a graphics processor as described above and below.
Das Fahrzeug kann ein PKW, LKW, Bus, Schienenfahrzeug, Wasserfahrzeug (beispielsweise Schiff), Unterwasserfahrzeug, oder ein Luftfahrzeug sein.The vehicle may be a car, truck, bus, rail vehicle, watercraft (eg, ship), underwater vehicle, or an aircraft.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen:Show it:
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.The illustrations in the figures are schematic and not to scale.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been further illustrated and explained in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exists. It is also to be understood that exemplified embodiments are really only examples that are not to be construed in any way as limiting the scope, applicability, or configuration of the invention. Rather, the foregoing description and description enable the skilled artisan to practice the exemplary embodiments, and those of skill in the knowledge of the disclosed inventive concept may make various changes, for example, to the function or arrangement of particular elements recited in an exemplary embodiment. without departing from the scope defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanation in the specification.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 55
- DatenschnittstelleData Interface
- 1010
- Grafikprozessorgraphics processor
- 1515
- Übertragungseinheittransmission unit
- 2020
- Bildprojektorimage viewer
- 3030
- kinematische Messvorrichtungkinematic measuring device
- 5050
- FarbkomponentenbildColor component image
- 5252
- Bildzeileimage line
- 5454
- Bildpixelimage pixels
- 5656
- Referenzliniereference line
- S1S1
- BereitstellenProvide
- S2S2
- ErzeugenProduce
- S3S3
- SchätzenEstimate
- S4S4
- ErmittelnDetermine
- S5S5
- Sequentielles ÜbertragenSequential transfer
- S6S6
- Sequentielles DarstellenSequential presentation
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016009333.1A DE102016009333A1 (en) | 2016-07-30 | 2016-07-30 | Native control of an image projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016009333.1A DE102016009333A1 (en) | 2016-07-30 | 2016-07-30 | Native control of an image projector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016009333A1 true DE102016009333A1 (en) | 2017-02-23 |
Family
ID=57961482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016009333.1A Withdrawn DE102016009333A1 (en) | 2016-07-30 | 2016-07-30 | Native control of an image projector |
Country Status (1)
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-
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- 2016-07-30 DE DE102016009333.1A patent/DE102016009333A1/en not_active Withdrawn
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