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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Zeigers in einer Instrumententafel sowie ein Fahrzeug mit solch einer Anzeigevorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, eine Vorrichtung und entsprechendes Fahrzeug, wobei ein Zeiger eines anzuzeigenden Instruments der Instrumententafel aus einem Texturatlas abgerufen wird und auf einer Anzeigevorrichtung mit der abgerufenen Zeigerform gerendert wird.
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Herkömmliche Anzeigeverfahren und Vorrichtungen für Instrumententafeln berechnen die Position eines Zeigers anhand von Zustandsdaten eines Instruments (beispielsweise eines Tachometers oder Drehzahlmessers). Anschließend wird das anzuzeigende Instrument durch eine entsprechende Grafiksteuerung oder einen Grafikprozessor mit dem Zeiger an der berechneten Position gerendert, d. h. elektronisch gezeichnet und an ein Anzeigemodul gesendet.
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Bei der Anzeige von sich bewegenden Gegenständen wird die Sichtbarkeit aufgrund technischer Gegebenheiten eingeschränkt. So kann die durch ein Anzeigemodul bereitgestellte oder verwendete Bildfrequenz eine Einschränkung darstellen, ebenso wie eine für die Erzeugung der Grafik bereitgestellte Prozessorleistung (Bilderzeugungsrate durch den Grafikprozessor und/oder Grafik-/Videospeicher). Durch das Erzeugen und Anzeigen von einzelnen Bildern zu bestimmten Zeitpunkten wird das klare und deutliche Anzeigen eines bewegenden Zeigers ab einer bestimmten Geschwindigkeit des Zeigers schwierig. So können zeitliche Veränderungen des Zeigers nur bei Frequenzen, die kleiner oder gleich der Hälfte der Wiederholungsrate (sampling frequency) sind, deutlich dargestellt werden, wie dies in dem Nyquist-Shannon-Sampling-Theorem beschrieben ist.
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Bei der Anzeige von sich bewegenden Gegenständen können Aliasing-Fehler oder andere Anzeigeartefakte entstehen, wodurch bei herkömmlichen Anzeigevorrichtungen ein Stroboskopeffekt (Jitter) sichtbar wird. 1 zeigt schematisch einen solchen Effekt bei einem Zeiger. Alternativ kann ein solcher Stroboskopeffekt gezielt angezeigt werden, wobei der in 1 rechts dargestellte Zeiger in etwa dem Zeiger zum aktuellen Zeitpunkt entspricht, während die links davon dargestellten Zeiger jeweils einer Zeigerposition aus der Vergangenheit entsprechen. Durch Abschwächung der Helligkeit und/oder Farbe (Farbintensität) der die Vergangenheit repräsentierenden Zeiger, wird dem Betrachter die Geschwindigkeit des sich bewegenden Zeigers verdeutlicht. Da bei der in 1 dargestellten Variante mehrere Zeiger gleichzeitig sichtbar sind oder gezielt angezeigt werden, ist die Lesbarkeit des Zeigers, und insbesondere das Erkennen der genauen Lage des Zeigers, für den Betrachter schwierig.
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Eine weitere Darstellungsmöglichkeit eines sich (schnell) bewegenden Objekts wurde daher in Form einer Bewegungsunschärfe („motion blur“) realisiert. 2 zeigt schematisch ein mit Bewegungsunschärfe dargestelltes Objekt, das einem Zeiger ähnelt. Hierbei wird das Objekt nicht an einer festgelegten Position angezeigt, sondern über einen bestimmten Bereich „verteilt“. Diese Bewegungsunschärfe wird meist ab einer bestimmten darzustellenden Geschwindigkeit des Objekts (ab einem bestimmten Schwellenwert) eingesetzt. Dadurch kommt es ebenfalls zu sichtbaren Sprüngen bei der Darstellung des Objekts, wenn von einem einzeln dargestellten Objekt zu einem mit Bewegungsunschärfe dargestellten Objekt gewechselt wird und umgekehrt.
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Sowohl die Anzeige eines Zeigers mit Stroboskopeffekt (1) als auch mit Bewegungsunschärfe (2) bedarf einer hohen Rechenleistung, da eine sich bewegende Grafik in einem größeren Bereich, und somit eine größere Anzahl von sich verändernden Pixeln, mit jeder Bildwiederholung berechnet werden muss, als dies bei einem einzelnen Zeiger der Fall ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Zeigers in einer Instrumententafel sowie ein Fahrzeug mit solch einer Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die bei möglichst geringer Rechenleistung eine optimal lesbare Anzeige eines sich bewegenden Zeigers ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Anzeigen eines Zeigers in einer digitalen Instrumententafel ein Abrufen eines aktuellen Instrumentenzustands eines anzuzeigenden Instruments der Instrumententafel, ein Ermitteln einer Zeigerform basierend auf dem aktuellen Instrumentenzustand, ein Abrufen der ermittelten Zeigerform aus einem Texturatlas, und ein Rendern des Zeigers in der Instrumententafel mit der abgerufenen Zeigerform.
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Der Texturatlas umfasst mindestens ein bereits berechnetes Bild (Grafik oder Textur) eines Zeigers oder einer bestimmten Zeigerform. Aufgrund des Renderns des Zeigers mithilfe einer aus einem Texturatlas abgerufenen Zeigerform ist/sind der Rechenaufwand und/oder die Berechnungskomplexität für jeden Bilderzeugungszyklus gleich. Unabhängig von der Bewegung und der Geschwindigkeit des Zeigers und unabhängig von der Position des Zeigers kann das vorausberechnetes Bild (Grafik oder Textur) des Zeigers aus dem Texturatlas geladen werden und schnell und einfach angezeigt werden. Der Render-Vorgang ist daher jedes Mal identisch, zumindest was die Rechenleistung und größtenteils auch die Speichernutzung betrifft.
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Bei herkömmlichen Systemen muss insbesondere bei dem Einsatz einer Bewegungsunschärfe (2) vor jeder Aktualisierung der Anzeige (Pixel-Refresh) ein mit Bewegungsunschärfe darzustellender Zeiger für die aktuelle Position auf der Anzeige neu berechnet werden.
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Gemäß dem hier offenbarten Verfahren geschieht dies im Vorfeld und muss nur einmalig durchgeführt werden. Dadurch wird während des Anzeigens eines Instruments mit Zeiger deutlich Rechenleistung eingespart. Auch lässt sich die Information, die in dem Texturatlas gespeichert ist, für mehr als ein Instrument verwenden (Beispielsweise Tachometer und Drehzahlmesser mit gleich aussehenden Zeigern), wodurch insgesamt Rechenleistung für die Darstellung und Anzeige einer Instrumententafel eingespart wird.
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So kann der Texturatlas eine Vielzahl von Grafiken, Texturen, Bildern, etc. umfassen, wobei jede Grafik, Textur, Bild, etc. eine Zeigerform enthält. Dies erlaubt auch die Verwendung unterschiedlicher Gestaltungen des Zeigers. So können Zeigervarianten mit Stroboskopeffekt und/oder Bewegungsunschärfe („motion blur“) für eine bestimmte Zeigerform in dem Texturatlas gespeichert sein. Dabei können sowohl der Stroboskopeffekt als auch die Bewegungsunschärfe, zum Beispiel in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit oder Beschleunigung des anzuzeigenden Zeigers, unterschiedlich stark ausgeprägt sein.
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Beispielsweise kann der Texturatlas eine Grafik, Textur, Bild, etc. für einen „normalen“ Zeiger (einen stillstehenden oder sich nur sehr langsam bewegenden Zeiger), eine Grafik, Textur, Bild, etc. für einen sich etwas schneller bewegenden Zeiger mit einem in die Vergangenheit reichenden Schatten, eine Grafik, Textur, Bild, etc. für einen sich etwas schneller bewegenden Zeiger mit geringer Bewegungsunschärfe oder Stroboskopeffekt, eine Grafik, Textur, Bild, etc. für einen sich noch schneller bewegenden Zeiger mit deutlich ausgeprägter Bewegungsunschärfe umfassen. Dabei ist die Anzahl der unterschiedlichen Abstufungen der Schatten, Bewegungsunschärfe und/oder der weiteren unterschiedlichen Darstellungen des Zeigers nicht eingeschränkt.
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Beim Ermitteln der Zeigerform basierend auf dem aktuellen Instrumentenzustand kann somit in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter (Instrumentenzustand, wie zum Beispiel aktuelle Geschwindigkeit des Zeigers, Beschleunigung des Zeigers, Position des Zeigers in Relation zu weiteren dargestellten Elementen (Instrumentenskala, Hintergrund, etc.)) eine bestimmte Zeigerform ausgewählt werden, die die aktuellen Parameter am besten widerspiegelt und/oder bei der der Zeiger am besten sichtbar/erkennbar ist.
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Das Abrufen der ermittelten Zeigerform aus dem Texturatlas kann über ein einfaches Identifikationsverfahren erfolgen. So kann jede Grafik, Textur, Bild, etc. über einen eindeutigen Kennzeichner (ID) aus den Texturatlas abgerufen werden, der beim Ermitteln der Zeigerform bestimmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Grafik, Textur, Bild, etc. anhand von Koordinaten in einer/einem größeren (übergeordneten) Grafik, Textur, Bild, etc. mit allen Zeigerformen identifiziert werden. Vorzugsweise hat jede Grafik, Textur, Bild, etc. eine identische Größe innerhalb der übergeordneten Grafik, Textur, Bild, etc., sodass lediglich die Ursprungskoordinaten ermittelt werden müssen und die entsprechende Grafik, Textur, Bild, etc. aus dem Texturatlas abgerufen werden muss.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann das Ermitteln einer Zeigerform ein Berechnen einer Zeigerposition umfassen. Die Zeigerposition kann eine beliebige Position entlang eines linearen und/oder gekrümmten Instrumentenverlaufs (insbesondere Verlauf der Skala des Instruments) sein. So kann bei einem runden oder kurvenförmigen Instrument die Zeigerposition eine Radialposition sein. Bei einem geraden und/oder gekrümmten Instrumentenverlauf kann die Zeigerposition als eindimensionale oder mehrdimensionale Koordinate berechnet werden, die eine bestimmte Position entlang des Instrumentenverlaufs (entlang der Achse der in dem Instrument angezeigten Skala) widerspiegelt.
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Das Rendern des Zeigers kann somit ein Rendern des Zeigers mit der abgerufenen Zeigerform an der berechneten Zeigerposition umfassen. Dabei kann das Rendern ferner ein Ausrichten des Zeigers entsprechend der Zeigerposition umfassen. Beispielsweise kann der Texturatlas die verschiedenen Zeigerformen mit der gleichen Ausrichtung enthalten. Entsprechend der Zeigerposition muss die abgerufene Grafik, Textur, Bild, etc. gegebenenfalls gedreht (rotiert) werden, um an die Position des Zeigers innerhalb des Instruments an das angezeigte Instrument angepasst zu werden. So kann die abgerufene Zeigerform so ausgerichtet werden, dass sie senkrecht zu einer die Skala des Instruments beschreibenden Linie oder Kurve steht. Ferner kann die abgerufene Zeigerform durch Kippen und/oder eine Zoom-Funktion an die Größe des angezeigten Instruments angepasst werden. Selbstverständlich kann auch eine dreidimensionale Ansicht des Zeigers auf Basis der aus dem Texturatlas abgerufenen Zeigerform erzeugt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante kann das Berechnen der Zeigerposition ein Berechnen der Zeigerposition zu einem zukünftigen Zeitpunkt, zu dem der Zeiger in der Instrumententafel angezeigt werden wird, umfassen. So kann beim Abrufen des aktuellen Instrumentenzustands ein bestimmter Wert, der durch den Zeiger angezeigt werden soll, ermittelt werden. Dieser Wert entspricht einer bestimmten Position in der Skala des Instruments. Jedoch vergeht eine bestimmte Zeitspanne zwischen dem Abrufen des aktuellen Instrumentenzustands und dem tatsächlichen Anzeigen des Zeigers auf einem Anzeigemodul (Anzeige, Bildschirm, Display, etc.). Beispielsweise benötigt die Abarbeitung der weiteren Verfahrensschritte sowie die Erzeugung der entsprechenden Pixeldaten in einem Grafikspeicher (Videospeicher) und die Anzeige der Pixel auf dem Anzeigemodul entsprechend dem aktualisierten Grafikspeicher eine bestimmte Zeitspanne. Nach dieser Zeitspanne kann der Zeiger einen anderen Wert einnehmen als dies zum Zeitpunkt des Abrufens des aktuellen Instrumentenzustands der Fall war.
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Ferner kann in einer Implementierungsvariante das Ermitteln einer Zeigerform ferner ein Ermitteln einer Geschwindigkeit des Zeigers, mit der sich der Zeiger in dem anzuzeigenden Instrument der Instrumententafel bewegt, umfassen. Die Geschwindigkeit kann auf Basis vorheriger Instrumentenzustände ermittelt werden. Die Geschwindigkeit des Zeigers kann in jeder beliebigen Einheit berechnet werden, beispielsweise Zentimeter pro Sekunde, Pixel pro Sekunde, Grad pro Sekunde (bei runden Instrumenten), im Instrument anzuzeigender Wert pro Sekunde, etc. Durch Multiplikation der ermittelten Geschwindigkeit des Zeigers mit einer bestimmten Zeitspanne, beispielsweise die oben beschriebene Verzögerung aufgrund der Grafikbearbeitung bis zum tatsächlichen Anzeigen des Zeigers auf einem Anzeigemodul oder jeder beliebigen Zeitspanne, um einen zukünftigen Zeitpunkt festzulegen, kann eine zukünftige Position des Zeigers ermittelt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Ermitteln der Zeigerform ferner ein Ermitteln eines Bewegungsunschärfetyps auf Basis der ermittelten Geschwindigkeit des Zeigers umfassen. Dabei gilt je schneller der Zeiger sich bewegt, desto stärker ist die Bewegungsunschärfe. Beispielsweise kann der Bereich, in dem ein bewegungsunscharfer Zeiger dargestellt wird, mit zunehmender Geschwindigkeit des Zeigers größer werden. Somit kann für höhere Geschwindigkeiten des Zeigers eine Zeigerform mit stärkerer Bewegungsunschärfe abgerufen werden.
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Ebenfalls alternativ oder zusätzlich kann der Bewegungsunschärfetyp auch in Abhängigkeit einer positiven oder negativen Geschwindigkeit des Zeigers ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Bewegungsunschärfetyp eine Unschärfe in die Vergangenheit, in die Zukunft oder in die Vergangenheit und Zukunft umfassen. Eine Unschärfe in die Vergangenheit bedeutet, dass der Zeiger in die Richtung unscharf dargestellt wird, aus der der Zeiger kommt (also Zeigerpositionen, an denen sich der Zeiger zu einem vorherigen Zeitpunkt befand), während eine Unschärfe in die Zukunft bedeutet, dass der Zeiger in die Richtung unscharf dargestellt wird, in die sich der Zeiger bewegt (also Zeigerpositionen, an denen der Zeiger an einem zukünftigen Zeitpunkt (wahrscheinlich) sein wird). Eine mögliche Form der Unschärfe ist ein Verwischen der entsprechenden Seite oder Kante des anzuzeigenden Zeigers. Eine andere Form der Unschärfe ist ein „Nachleuchten“ bzw. „Vorausleuchten“ des Zeigers.
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In einer Implementierungsvariante kann das Ermitteln eines Bewegungsunschärfetyps ein Vergleichen der Geschwindigkeit des Zeigers mit mindestens einem Schwellenwert umfassen. Dabei kann ein Bewegungsunschärfetyp in Abhängigkeit davon ausgewählt werden, ob die Geschwindigkeit des Zeigers den mindestens einen Schwellenwert übersteigt. So können beispielsweise mehrere Geschwindigkeitsbereiche durch entsprechende Schwellenwerte definiert sein, in denen jeweils eine bestimmte Zeigerform zur Anzeige des Zeigers verwendet wird. Zu den geschwindigkeitsabhängigen Bewegungsunschärfetypen zählen auch die oben beschriebenen Unschärfen in die Vergangenheit bzw. Zukunft bzw. beides.
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Der Texturatlas kann ferner dazu eingerichtet sein, eine Vielzahl von unterschiedlichen Zeigertypen zu umfassen. Dabei ist für jeden Zeigertyp die Vielzahl von Zeigerformen in dem Texturatlas abgelegt. Bei den Zeigertypen kann es sich einerseits um unterschiedlich aussehende Zeiger für dasselbe Instrument handeln. Andererseits können in dem Texturatlas auch Zeigertypen für unterschiedliche Instrumente abgelegt werden, wobei jedes dieser Instrumente nach dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt oder einer seiner Implementierungsvarianten gerendert wird. Für jeden Zeigertyp können unterschiedliche Zeigerformen im Vorfeld berechnet und in dem Texturatlas abgelegt sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Instrumententafel ein Anzeigemodul, das dazu eingerichtet ist, zumindest eine Instrumententafel mit mindestens einem Zeigerinstrument anzuzeigen, und eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt unter Verwendung des Anzeigemoduls durchzuführen. So kann die Steuerung eine Zeigerform ermitteln und auf dem Anzeigemodul an einer entsprechenden Position in dem Instrument der Instrumententafel anzeigen.
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In einer Implementierungsvariante umfasste die Vorrichtung ferner einen Speicher, der dazu eingerichtet ist, mindestens einen Texturatlas zu speichern und der Steuerung bereitzustellen. Der Texturatlas umfasst die zum ersten Aspekt beschriebenen Grafiken, Texturen, Bilder, etc., um bestimmte Zeigerformen, und auch Zeigertypen mit bestimmten Zeigerformen, schnell und einfach auf dem Anzeigemodul zur Anzeige zu bringen.
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In einer weiteren Implementierungsvariante ist die Steuerung ferner eingerichtet zum Berechnen einer oder mehrerer Zeigerformen, und optional auch eines oder mehrerer Zeigertypen mit einer oder mehreren Zeigerformen, und zum Speichern der berechneten einen oder mehreren Zeigerformen/Zeigertypen in dem Speicher. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, im Vorfeld Zeigerformen zu berechnen, wobei jegliche Typen an Zeigerformen, die zum ersten Aspekt beschrieben wurden, durch die Vorrichtung (insbesondere die Steuerung) berechnet werden können. Anschließend werden die Zeigerformen in dem Speicher, beispielsweise in Form eines Texturatlas, abgespeichert. Anschließend kann die Steuerung ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt oder einer seiner Implementierungsvarianten unter Hinzuziehung des Texturatlas ausführen.
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In noch einer weiteren Implementierungsvariante kann das Berechnen der einen oder mehreren Zeigerformen und/oder Zeigertypen auf Basis einer Benutzerpräferenz durchgeführt werden. So kann der Benutzer das allgemeine Erscheinungsbild der Instrumententafel durch Auswählen oder Anpassen der Benutzerpräferenz ändern. Hierzu zählen nicht nur bestimmte ausgewählte Farben des Zeigers, des Instruments, des Hintergrunds, etc., sondern auch die Form des Zeigers oder für welches Instrument der Instrumententafel bestimmte Zeigerformen in dem Texturatlas gespeichert sein sollen. Somit kann ein Benutzer auch auswählen, ob für ein bestimmtes Instrument in der Instrumententafel die Zeigerform je nach Instrumentenzustand unterschiedlich gerendert wird. Ferner können unterschiedliche Zeigertypen und/oder Zeigerformen für bestimmte Fahrmodi des Fahrzeugs vor ausgewählt werden. Zu den Fahrmodi des Fahrzeugs zählen beispielsweise ein Ecomodus, Sportmodus, Geländemodus, etc., sodass je nach ausgewähltem Fahrmodus das Erscheinungsbild der Instrumententafel oder eines oder mehrerer Instrumente schnell und einfach angepasst werden kann.
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In einer anderen Implementierungsvariante kann die Vorrichtung ferner eine Schnittstelle umfassen, die zumindest dazu eingerichtet ist, einen Texturatlas repräsentierende Daten zu empfangen und der Steuerung und/oder dem Speicher zur Speicherung eines Texturatlas bereitzustellen. Die Schnittstelle kann eine kabellose oder kabelgebundene Schnittstelle sein oder eine Schnittstelle zum Einlegen eines Speichermediums. Dadurch lässt sich ein Texturatlas in dem Speicher der Vorrichtung ablegen, sodass er durch die Vorrichtung und insbesondere die Steuerung zur Anzeige eines Zeigers in einem Instrument verwendet werden kann. Ferner kann der Texturatlas auch einfach ausgetauscht werden, sodass das Erscheinungsbild eines Instruments oder der gesamten Instrumententafel schnell geändert werden kann (beispielsweise durch ein Software-Update).
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt zum besseren Verständnis der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Fahrzeug eine Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt.
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Die oben beschriebenen Aspekte, Ausgestaltungen und Varianten können selbstverständlich kombiniert werden, ohne dass dies explizit beschrieben ist. Jede der beschriebenen Implementierungsvarianten ist somit optional zu jedem der Aspekte, Ausgestaltungen und Varianten oder bereits Kombinationen davon zu sehen. Die vorliegende Offenbarung ist somit nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen und Implementierungsvarianten in der beschriebenen Reihenfolge oder einer bestimmten Kombination der Aspekte und Implementierungsvarianten beschränkt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei
- 1 schematisch eine herkömmliche Anzeige eines Zeigers darstellt, wobei sich ein Stroboskopeffekt eingestellt hat;
- 2 schematisch eine Anzeige eines Zeigers mit Bewegungsunschärfe darstellt;
- 3 schematisch einen Texturatlas zeigt;
- 4 schematisch beispielhafte Bewegungsunschärfetypen für einen Zeiger in einem ausschnittsweise dargestellten Instrument zeigt;
- 5 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines Texturatlas zeigt;
- 6 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anzeigen eines Zeigers in einer Instrumententafel zeigt; und
- 7 schematisch eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Instrumententafel zeigt.
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3 zeigt schematisch zumindest ausschnittsweise einen Texturatlas 120. Der Texturatlas 120 kann für einen oder mehrere Zeigertypen eine oder mehrere Zeigerformen 121 - 128 enthalten. In 3 sind beispielhaft für einen Zeigertyp acht Zeigerformen 121 - 128 dargestellt. Bei dem Zeigertyp handelt es sich um eine asymmetrisch in die Länge gezogene Raute, wobei die erste Zeigerform 121 scharfe Konturlinien des Zeigers aufweist. Diese erste Zeigerform 121 kann beispielsweise verwendet werden, wenn der Zeiger still steht oder sich nur langsam innerhalb des Instruments bewegt. Mit anderen Worten wird die erste Zeigerform 121 verwendet, wenn ein aktueller Instrumentenzustand mit einem vorherigen Instrumentenzustand übereinstimmt oder nur marginal davon abweicht (beispielsweise weniger als 10 % oder weniger als 5 %).
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Die übrigen Zeigerformen 122 - 128 weisen eine zunehmende Bewegungsunschärfe auf. So verliert die entsprechende Zeigerform 122 - 128 nicht nur zunehmend die scharfen Konturlinien des Zeigers, sondern wird auch farblich immer schwächer dargestellt. Beispielsweise kann die Farbe des Zeigers in der jeweiligen Zeigerform 122 - 128 immer stärker transparent dargestellt werden. Dadurch wird die Farbe des Zeigers mehr und mehr mit einer Hintergrundfarbe des Instruments 117 (7) vermischt werden, sodass sich die Farbe des Zeigers mehr und mehr der Hintergrundfarbe angleicht. Die Zeigerformen 122 - 128 können beispielsweise verwendet werden, wenn der Zeiger sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit innerhalb des Instruments 117 bewegt. In einer Ausgestaltungsvariante kann ein Geschwindigkeitsbereich zwischen Null und einer maximalen noch anzeigbaren Geschwindigkeit des Zeigers (bei der für einen durchschnittlichen Betrachter der Zeiger gerade noch erkennbar ist) in gleichgroße Geschwindigkeitsbereiche unterteilt werden, wobei jedem Geschwindigkeitsbereich eine Zeigerform 121 - 128 zugeordnet ist.
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Soll nun ein Zeiger in einem Instrument 117 angezeigt werden, der sich auf der Skala des Instruments 117 mit einer bestimmten Geschwindigkeit (relativ zu dem in dem Anzeigemodul feststehend dargestellten Instrument 117) bewegt, kann auf die entsprechende Zeigerform 121 - 128 aus dem Texturatlas 120 zurückgegriffen werden.
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Ein anschließendes Rendern des Zeigers in dem Instrument 117 auf einem entsprechenden Anzeigemodul 110 (7) kann somit sehr schnell und ohne umfangreiche Berechnungen durchgeführt werden.
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4 zeigt schematisch beispielhafte Bewegungsunschärfetypen 131 - 133 für einen Zeiger in einem ausschnittsweise dargestellten Instrument 117. Bei dem ersten Bewegungsunschärfetyp 131 wird eine Bewegungsunschärfe in die Vergangenheit vorgesehen. In 4 bewegt sich der Zeiger von links nach rechts bzw. im Uhrzeigersinn und hat zu dem Zeitpunkt, zu dem die Darstellung der 4 angezeigt wird, die Position 135 relativ zu der Skala des Instruments 117 betrachtet. Die Bewegungsunschärfe wird dabei in dem Bereich in 4 links von der Position 135 angezeigt. Beispielhaft ist der Zeiger in dem Bereich, in dem sich die Zeigerposition zeitlich vor der aktuellen Position 135 befand, verschwommen und mit größerem Abstand von der aktuellen Position 135 kontinuierlich abschwächend gezeichnet. Dieser Bewegungsunschärfetyp 131 kann beispielsweise einer der Zeigerformen 122 - 128 entsprechen. Die Breite der Unschärfe, also der Abstand zwischen der aktuellen Position 135 und dem „ältesten“ Bereich des Instruments 117, an dem ein unscharfer Zeiger dargestellt wird, kann abhängig von mindestens einem Parameter gewählt werden. Beispielsweise kann mit zunehmender Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Zeigers der Bereich der Unschärfe immer größer gewählt werden.
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Der Bewegungsunschärfetyp 132 umfasst eine symmetrische Bewegungsunschärfe, also in die Vergangenheit und in die Zukunft. Die Bewegungsunschärfe in die Zukunft ist entsprechend rechts von der aktuellen Position 135 bzw. im Uhrzeigersinn und zeitlich vor der aktuellen Position 135 gezeichnet. Dabei kann eine symmetrische Unschärfe ausgehend von der aktuellen Position 135 gezeichnet werden. Ferner kann auch eine Unschärfe an der aktuellen Position 135 gezeichnet werden, wie dies in 4 dargestellt ist. Dadurch wird die tatsächliche aktuelle Position 135 nur vage erkennbar, wodurch sich hohe Geschwindigkeiten des Zeigers widerspiegeln lassen. Auch hier kann die gesamte Breite der Unschärfe oder die Breite des Zeigers (der Bereich, in dem ein unscharfer Zeiger angezeigt wird) in Abhängigkeit mindestens eines Parameters des Instruments 117 gewählt werden.
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Der Bewegungsunschärfetyp 133 schließlich verwendet eine in die Zukunft gerichtete Unschärfe. Hierfür können Zeigerpositionen, die sich aufgrund der Bewegungsrichtung des Zeigers in der Zukunft befinden (in 4 rechts von der aktuellen Position 135 bzw. im Uhrzeigersinn), durch Unschärfebereiche des Zeigers widergespiegelt werden.
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Selbstverständlich kann der Texturatlas 120 auch Zeigerformen 121 - 128 enthalten, die denen der Bewegungsunschärfetypen 132, 133 entsprechen. So kann beispielsweise der in 3 dargestellte Texturatlas 120 weitere Zeigerformen als die Zeigerformen 121 - 128 umfassen, die für bestimmte Parameter des Instrumentenzustands angewandt werden, oder manche oder alle der Zeigerformen 121 - 128 können durch andere Bewegungsunschärfetypen ersetzt werden.
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Ferner ist in 4 auch zu erkennen, dass der Zeiger bzw. die Zeigerform 121 - 128 nicht auf einen nadelförmigen, lang gestreckten Zeiger beschränkt ist. So kann eine Bewegungsunschärfe auch am äußeren und/oder inneren Ende des Zeigers in einer entsprechenden Zeigerform gezeichnet sein und/oder stärker ausgeprägt sein als im Bereich des eigentlichen Zeigers. Beispielsweise kann am äußeren Ende des Zeigers eine Bewegungsunschärfe dargestellt sein, die zu einem T-förmigen Zeiger führt, sodass am äußeren Rand der Instrumentenskala die Position des Zeigers (der Instrumentenzustand) verdeutlicht wird. Dies erhöht die Erkennbarkeit des Zeigers auch bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten des Zeigers innerhalb des Instruments 117.
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5 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines Texturatlas 120. Dabei wird/werden zunächst in einem Schritt 106 eine oder mehrere Zeigerformen 121 - 128 berechnet. Die Berechnung umfasst einen Zeichenvorgang, wobei Pixelwerte (Farbwerte, Helligkeit, Transparenz, etc.) für einen bestimmten Bereich berechnet werden. Anschließend werden in einem Schritt 107 die mindestens eine Zeigerform 121 - 128 in dem Texturatlas 120 gespeichert. Mit anderen Worten werden die berechneten Pixelwerte in einem entsprechenden Abschnitt des Texturatlas 120 abgelegt. Jeder der Abschnitte entspricht einer Zeigerform 121 - 128 des Texturatlas 120. Dieses Verfahren kann unabhängig von der späteren Verwendung des Texturatlas 120 durchgeführt werden, also auch unabhängig von der Hardware, die den Zeiger unter Verwendung des Texturatlas 120 rendert. Beispielsweise kann der Texturatlas 120 auf einem Server oder anderem elektronischen Gerät mit größerer Rechenleistung als einem Steuergerät zur Anzeige von Instrumenten 117 und Zeigern erzeugt werden.
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6 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anzeigen eines Zeigers in einer Instrumententafel 115 (7). Dieses Verfahren dient dem eigentlichen Rendern eines Zeigers auf einem Anzeigemodul 110. Hierfür wird zunächst in Schritt 205 der aktuelle Instrumentenzustand abgerufen. Dabei wird/werden ein oder mehrere bestimmte Parameter des Instruments 117 abgerufen und/oder berechnet, wie zum Beispiel ein in dem Instrument 117 anzuzeigender Wert. Anschließend wird auf Basis des Parameters eine Zeigerform 121 - 128 und optional auch eine Zeigerposition in Schritt 210 ermittelt. In einer einfachen Ausgestaltung wird ein Vergleich des Parameters mit mindestens einem Schwellenwert durchgeführt, um festzustellen, in welchem vorgegebenen möglichen Bereich aller Parameterwerte sich der abgerufene Parameter (Instrumentenzustand) befindet.
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Bei dem Ermitteln der Zeigerform 121 - 128 und optional der Zeigerposition kann eine Geschwindigkeit des Zeigers auf Basis eines oder mehrerer früherer Parameterwerte (Instrumentenzustände) ermittelt werden und/oder es kann ein zukünftiger Zeitpunkt herangezogen werden, zu dem der Zeiger in der Instrumententafel 115 angezeigt werden wird. Die Zeigerform 121 - 128 wird beispielsweise anhand der ermittelten Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Zeigers und/oder Lage des Zeigers innerhalb des Instruments 117 bestimmt. So können verschiedene Geschwindigkeits-/Beschleunigungsbereiche eine Zeigerform 121 - 128 identifizieren, wodurch ein möglicher Geschwindigkeits-/Beschleunigungsbereich für den Zeiger in verschiedene Geschwindigkeits-/Beschleunigungsunterbereiche unterteilt wird, denen jeweils eine Zeigerform 121 - 128 zugeordnet ist.
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Anschließend wird in Schritt 215 die ermittelte Zeigerform 121 - 128 aus dem Texturatlas 120 abgerufen. Dabei kann über einen Kennzeichner und/oder Koordinaten eine bestimmte Zeigerform 121 - 128 eines bestimmten Zeigertyps aus dem Texturatlas abgerufen werden. Beispielhaft ist in 3 ein Koordinatenursprung U für die erste Zeigerform 121 dargestellt. Sind alle Zeigerformen 121 - 128 in dem Texturatlas 120 gleich groß, kann über den jeweiligen Koordinatenursprung die die festgelegte Größe die jeweilige Zeigerform 121 - 128 schnell und in einfacher Weise abgerufen werden. Das Abrufen kann hier das Auslesen einer Grafik, Textur, Bild, etc. oder einfach ein Auslesen von Pixelwerten aus dem Texturatlas umfassen. In dem Schritt 215 werden beispielsweise Rohdaten für die Anzeige auf einem Anzeigemodul 110 aus den Texturatlas gelesen oder gegebenenfalls erzeugt.
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Schließlich findet in Schritt 220 ein Rendern des Zeigers mit der abgerufenen Zeigerform statt. Anhand der ermittelten Zeigerposition kann die aus dem Texturatlas 120 entnommene Grafik, Textur, Bild, etc. an die entsprechende Pixelposition innerhalb des Grafikspeichers gelegt werden. Gegebenenfalls findet auch eine Drehung, ein Kippen, eine Zoom-Funktion der dem Texturatlas 120 entnommenen Grafik, Textur, Bild, etc. (entnommenen Pixelwerte) statt, um die abgerufene Zeigerform 121 - 128 entsprechend dem dargestellten Instrument 117 richtig zu positionieren und auf die richtige Größe zu bringen. Dabei können Pixelwerte aus dem Texturatlas 120 (mit oder ohne weitere Bearbeitung der Pixelwerte) in einen Grafikspeicher übertragen werden. Aus den Rohdaten der ausgewählten Zeigerform 121 - 128 werden somit Pixeldaten, die auf einem Anzeigemodul 110 dargestellt (sichtbar gemacht) werden können.
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Das Ermitteln der Zeigerform 121 - 128 kann ferner ein Ermitteln eines Zeigertyps umfassen. Der Zeigertyp kann in Abhängigkeit des Instruments 117 und/oder in Abhängigkeit einer Benutzerpräferenz gewählt werden. Für jeden Zeigertyp kann der Texturatlas 120 eine entsprechende Gruppe an Zeigerformen 121 - 128 enthalten. Alternativ enthält jeder Texturatlas 120 einen bestimmten Zeigertyp und davon die verschiedenen Zeigerformen 121 - 128.
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7 zeigt schematisch eine Vorrichtung 10 zum Anzeigen einer Instrumententafel 115. Bei der Vorrichtung 10 kann es sich um ein allgemeines Steuergerät in einem Fahrzeug (nicht dargestellt) handeln. Alternativ kann die Vorrichtung 10 ein spezielles Grafikmodul zur Anzeige von Instrumenten 117 sein.
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Die Vorrichtung 10 umfasst hierfür einen Speicher 101, der dazu eingerichtet ist, mindestens einen Texturatlas 120 zu speichern, sowie eine Steuerung 105 und ein Anzeigemodul 110. Die Steuerung 105 ist dazu eingerichtet, ein Verfahren zum Anzeigen eines Zeigers in einer Instrumententafel 115 auf dem Anzeigemodul 110 anzuzeigen oder darzustellen. Das Anzeigemodul 110 ist entsprechend dazu eingerichtet, zumindest eine Instrumententafel 115 mit mindestens einem Zeigerinstrument 117 anzuzeigen. Dabei kann/können ein oder mehrere Zeigerinstrumente 117 unveränderlich in dem Anzeigemodul 110 angezeigt werden, während die Steuerung 105 lediglich das Anzeigen eines Zeigers steuert. Selbstverständlich kann die Steuerung 105 auch das Anzeigen sämtlicher Objekte (wie zum Beispiel die Skala oder den Skalenabschnitt des Instruments 117 aus 4), die in dem Anzeigemodul 110 angezeigt werden, einschließlich aller Zeigerinstrumente 117, steuern.
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In einer optionalen Ausgestaltung kann die Vorrichtung 10, insbesondere die Steuerung 105, den Texturatlas 120 editieren und/oder ergänzen. So können eine oder mehrere Zeigerformen 121 - 128 berechnet werden, wobei die Anzeigedaten (Pixelwerte) für die jeweilige Zeigerform 121 - 128 so berechnet werden, dass sie im einfachsten Fall in einen Grafikspeicher zum direkten Anzeigen auf dem Anzeigemodul 110 übertragen werden können. In dem Speicher 101 werden die Zeigerformen 121 - 128 in mindestens einem Texturatlas 120 abgelegt. 7 zeigt beispielhaft und schematisch je einen Texturatlas 120 für drei Zeigerformen 121 - 128.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 10 eine Schnittstelle 102 umfassen, über die einen Texturatlas 120 repräsentierende Daten empfangen werden können.
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Ferner kann die Schnittstelle 120 dazu eingerichtet sein, der Steuerung 105 und/oder dem Speicher 101 die Daten zur Speicherung eines Texturatlas 120 bereitzustellen.
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Die aus dem Texturatlas 120 gewonnenen Pixeldaten können mit oder ohne weitere Bearbeitung in einen Grafikspeicher übertragen werden, wobei der Grafikspeicher in der Steuerung 105 integriert sein kann oder als dezidierte Speicher (nicht dargestellt) angelegt sein kann. Die Übertragung der Pixeldaten von dem Grafikspeicher, welcher beispielsweise als Video-RAM implementiert sein kann, an das Anzeigemodul 110 erfolgt dann mit der Bildwiedergabefrequenz des Anzeigemoduls 110.
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Zur Aktualisierung der in dem Anzeigemodul 110 angezeigten Grafik können die Pixeldaten in dem Grafikspeicher in bestimmten vorgegebenen Zeitabständen aktualisiert werden. Vorzugsweise findet die Aktualisierung des Grafikspeichers mit derselben Frequenz/Taktung statt, wie die Bildwiedergabefrequenz des Anzeigemoduls (beispielsweise 60 Hz). Alternativ kann der Grafikspeicher auch mit einer größeren oder kleineren Frequenz/Taktung aktualisiert werden. Beim Abrufen des aktuellen Instrumentenzustands und Ermitteln der Zeigerform (Schritte 205 und 210 in 6) kann die Steuerung 105 zunächst auch ermitteln, ob eine Darstellung des Zeigers nach einem Aktualisierungsintervall (1/60 s) des Anzeigemoduls 110 notwendig ist. Insbesondere bei geringen Veränderungen (geringen Geschwindigkeiten) des Zeigers ist die Bewegung des Zeigers aufgrund der Pixelauflösung des Anzeigemoduls 110 gegebenenfalls nicht sichtbar, sodass keine „neue“ Zeigerform 121 - 128 und Zeigerposition 135 ermittelt/berechnet werden muss und somit auch kein Abrufen der Zeigerform 121 - 128 erfolgen muss. Der Grafikspeicher würde in diesem Fall nicht aktualisiert werden.
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Die hier offenbarte Form des Renderns eines Zeigers ermöglicht eine kontinuierliche Rechenleistung zur Darstellung unterschiedlicher Zeigerformen 121 - 128 und auch unterschiedlicher Zeigertypen mit entsprechend unterschiedlichen Zeigerformen 121 - 128, da die Berechnung zur Darstellung der jeweiligen Zeigerform 121 - 128 bzw. Zeigertyp bereits im Vorfeld geschah und das entsprechende Ergebnis in dem Texturatlas 120 in dem Speicher 101 abgelegt ist. Der Zugriff auf den Speicher 101 und die entsprechende Umsetzung der Pixeldaten auf das Anzeigemodul 110 sind für jede Zeigerform 121 - 128 gleich. Auch können die in dem Texturatlas 120 gespeicherten Zeigerformen 121 - 128 für mehr als ein Instrument 117 verwendet werden, wodurch die gesamte Rechenleistung zur Anzeige der Instrumententafel 115 signifikant reduziert werden kann.
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Ferner ermöglicht der Einsatz mindestens eines Texturatlas 120 ein leichtes Austauschen der verschiedenen Zeigerformen 121 - 128 und Zeigertypen, wodurch ein Anpassen der Instrumententafel 115 einfach erfolgen kann.
