DE102021208659A1 - Apparatus for providing a graphical representation of sonar data - Google Patents
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Abstract
Es ist eine Vorrichtung (20) zur Bereitstellung einer grafischen Darstellung von Sonardaten (22) offenbart. Die Vorrichtung umfasst eine Monitorschnittstelle (24) und einen Grafikprozessor (26). Der Grafikprozessor ist ausgebildet, eine Sequenz von Bildern (28), die die Sonardaten (22) grafisch darstellen, an die Monitorschnittstelle (24) zu senden. Ferner ist der Grafikprozessor (26) ausgebildet, zu Aktualisierungszeitpunkten jeweils weitere Sequenzen von Bildern (28) zu erzeugen, die aktuellen Sonardaten (22) entsprechen und die Bilder der weiteren Sequenzen an die Monitorschnittstelle (24) zu senden. Der Grafikprozessor ist weiter ausgebildet, ein erstes Bild einer Sequenz der weiteren Sequenzen von Bildern zu manipulieren und die Sequenz mit dem manipulierten Bild an die Monitorschnittstelle (24) zu senden, um ein Flickern eines an die Monitorschnittstelle (24) angeschlossenen Monitors (30) durch den Übergang von einem Bild einer aktuellen Sequenz in ein nachfolgendes Bild einer nachfolgenden Sequenz zu verringern. An apparatus (20) for providing a graphical representation of sonar data (22) is disclosed. The device includes a monitor interface (24) and a graphics processor (26). The graphics processor is configured to send a sequence of images (28) graphically representing the sonar data (22) to the monitor interface (24). The graphics processor (26) is also designed to generate further sequences of images (28) at update times that correspond to the current sonar data (22) and to send the images of the further sequences to the monitor interface (24). The graphics processor is further designed to manipulate a first image of a sequence of the further sequences of images and to send the sequence with the manipulated image to the monitor interface (24) in order to prevent flickering of a monitor (30) connected to the monitor interface (24). to reduce the transition from an image of a current sequence to a subsequent image of a subsequent sequence.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Reduzierung des Flickerns (auch als Flackern bezeichnet) von Monitoren, insbesondere Flüssigkristallmonitoren (LCD - Liquid Crystal Display). Bildschirm oder Display sind Synonyme für einen Monitor.The invention relates to the reduction of flickering (also referred to as flickering) of monitors, in particular liquid crystal monitors (LCD - Liquid Crystal Display). Screen or display are synonyms for a monitor.
Das Flickern von Monitoren und insbesondere Flüssigkristallmonitoren tritt auf, wenn Bildpunkte (Pixel), die nahe beieinanderliegen, zeitgleich von Hell auf Dunkel umgeschaltet werden. Je mehr Bildpunkte an dieser Umschaltung beteilig sind, umso stärker wird ein flächendeckendes „Flickern“ wahrnehmbar, welches für den Betrachter auf Dauer sehr unangenehm werden kann. Aktuelle Monitore, beispielsweise Flüssigkristallmonitore oder Monitore aus organischen Lichtdioden (OLED-Monitore) sind je nach eingesetzter Technologie bzw. eingesetztem Panel mehr oder weniger stark von dem Phänomen des Flickerns betroffen. Flüssigkristallmonitore sind die derzeit die wohl am weitesten verbreiteten Monitore. Insbesondere sind Flüssigkeitskristallmonitore mit IPS-Panel (In-Plane-Switching-Panels) aufgrund ihrer Blickwinkelunabhängigkeit für den Einsatz in Konsolen, die beispielsweise in einem Leitstand eines Wasserfahrzeugs, z.B. einem Schiff oder einem U-Boot, eingesetzt werden, gut geeignet. Bei Flüssigkristallmonitoren tritt das Flickern je nach eingesetztem Panel unterschiedlich stark auf. Bei IPS-Panels ist das Flickern sehr ausgeprägt. In Zeiten der Röhrenmonitore war der Effekt noch weniger stark zu beobachten, da die einzelnen Pixel eine größere Trägheit hatten und jedes Pixel daher in sich bereits eine Art Tiefpassfilter aufwies.Flickering of monitors and especially liquid crystal monitors occurs when picture elements (pixels) that are close together are switched from light to dark at the same time. The more pixels are involved in this switching, the more noticeable is the area-wide “flickering”, which can become very uncomfortable for the viewer in the long run. Current monitors, such as liquid crystal monitors or monitors made from organic light emitting diodes (OLED monitors), are more or less affected by the flicker phenomenon depending on the technology or panel used. Liquid crystal monitors are currently probably the most widespread monitors. In particular, liquid crystal monitors with IPS panels (in-plane switching panels) are well suited for use in consoles, which are used, for example, in a control station of a watercraft, e.g. a ship or a submarine, due to their viewing angle independence. With liquid crystal monitors, flickering occurs to varying degrees depending on the panel used. Flickering is very pronounced on IPS panels. In the days of tube monitors, the effect was even less noticeable, since the individual pixels had a greater inertia and each pixel therefore already had a kind of low-pass filter.
Bei der Darstellung von Sonardaten ist der Effekt des Flickerns bedingt durch die Bildinformationen sehr deutlich zu sehen. So weisen Sonardaten überwiegend Rauschen auf, so dass benachbarte Bildpunkte des Monitors nicht deterministisch sind und beliebige Helligkeitswerte annehmen können. Nur in dem Bereich des Bilds, in dem ein Ziel detektiert wird, ist ein größerer Bereich mit Pixeln vorzufinden, die in einem ähnlichen Helligkeitsbereich liegen. Wird ein neues Bild dargestellt, können die Bildpunkte, die ein Rauschen darstellen, einen beliebigen anderen Helligkeitswert annehmen. So treten auf einer großen Fläche des Monitors Helligkeitssprünge bei einem Wechsel des Bilds auf. Das Flickern ist so für das menschliche Auge deutlich wahrnehmbar.When displaying sonar data, the flickering effect caused by the image information can be seen very clearly. For example, sonar data mainly shows noise, so that neighboring pixels of the monitor are not deterministic and can assume any brightness values. Only in the area of the image where a target is detected is there a larger area with pixels that are in a similar brightness range. If a new image is displayed, the pixels that represent noise can assume any other brightness value. Jumps in brightness occur over a large area of the monitor when the image changes. The flickering is clearly perceptible to the human eye.
Das Flickern heutiger Monitore wird durch die Asymmetrie der Ein- und Ausschaltcharakteristik der einzelnen Pixel eines Monitor Panels verursacht. Verschiebt sich ein heller Pixel in die nächste Zeile so hat der sich noch abschaltende Pixel eine gewisse Trägheit. Gleiches gilt für das sich gerade einschaltende Pixel, welches ebenfalls eine endliche Einschaltzeit besitzt. Eine beispielhafte Darstellung einer Kennlinie für ein Pixel ist in
Wie gut zu erkennen ist, ist die Abfallzeit des Pixels langsamer im Abfall der Helligkeit, während der sich einschaltende Pixel eine relativ steile Helligkeitskurve zeigt. Da die Helligkeitsverläufe nicht linear sind, gleicht sich im Zeitpunkt der Umschaltung die Durchschnittshelligkeit nicht in derart aus, dass sie der Helligkeit eines einzelnen Pixels entspricht. D.h., die Ein- und Ausschaltflanken zweier Pixel überlagern sich im Extremfall so, dass sich in dem Moment der Umschaltung die Resthelligkeit so addiert, dass es entweder einen kurzen Helligkeitseinbruch oder Anstieg gibt, je nachdem ob sich die steigenden Flanken im Extrempunkt derart überlagern, dass die Gesamthelligkeit des sich ausschaltenden und einschaltenden Pixels kleiner oder größer als die Helligkeit des einzelnen Pixels ist. Je nach Display-Technologie, Umgebungstemperatur, Ansteuerelektronik und Farbton kann sich die Durchschnittshelligkeit in unterschiedlicher Weise addieren.As can be seen, the fall time of the pixel is slower as the brightness decreases, while the pixel turning on shows a relatively steep brightness curve. Since the brightness curves are not linear, the average brightness does not balance out at the time of switching in such a way that it corresponds to the brightness of an individual pixel. In other words, in extreme cases, the switch-on and switch-off edges of two pixels overlap in such a way that at the moment of switching the residual brightness is added in such a way that there is either a brief drop in brightness or an increase in brightness, depending on whether the rising edges overlap at the extreme point in such a way that the total brightness of the pixel turning off and on is less than or greater than the brightness of the individual pixel. Depending on the display technology, ambient temperature, control electronics and color tone, the average brightness can add up in different ways.
Somit addieren sich visuell die Helligkeiten während der Umschaltzeiten so, dass es entweder zu einer geringeren oder höheren wahrgenommenen Helligkeit kommt. Diese Über- bzw. Unterschwinger werden entsprechend als „Flickern“ wahrgenommen. In
Es sei angemerkt, dass
Ebenso zeigt
Lösungen für das Flickern bieten die Monitorhersteller zwar an, diese sind jedoch mit hohen Kosten verbunden und/oder unflexibel. Hersteller von Monitoren bieten beispielsweise an, die Reaktionszeit der Pixel von Monitoren künstlich zu verlangsamen. Dies ist jedoch kostenintensiv, da eine individuelle Anfertigung und man ist an diese Hersteller gebunden und somit unflexibel bei der Wahl der Monitore. Ferner wird der Monitor auch für solche Anwendungen träge, bei denen das Flickern nicht sichtbar bzw. störend ist.Although monitor manufacturers offer solutions for flickering, these are expensive and/or inflexible. Monitor manufacturers, for example, offer to artificially slow down the response time of monitor pixels. However, this is cost-intensive, since an individual production and one is bound to these manufacturers and therefore inflexible when choosing the monitors. Furthermore, the monitor also becomes sluggish for applications in which flickering is not visible or disturbing.
Weiterhin gibt es die Möglichkeit, eine Kompensationsbox zwischen Monitorschnittstelle und Monitor anzuordnen. Auch dieser Ansatz ist teuer und unflexibel, da die Kompensationsbox nur für einen bestimmten Monitor (d.h. Monitore eines Typs eines Herstellers) geeignet sind. Werden neue Schnittstellen entwickelt, muss die Kompensationsbox an die neue Schnittstelle angepasst werden. Ferner fallen beispielsweise für Verschlüsselungen (z.B. HDCP - High-bandwidth Digital Content Protection) separate Lizenzkosten an.There is also the option of arranging a compensation box between the monitor interface and the monitor. Again, this approach is expensive and inflexible, since the compensation boxes are only appropriate for a specific monitor (i.e. monitors of one type from one manufacturer). If new interfaces are developed, the compensation box must be adapted to the new interface. There are also separate license costs for encryption (e.g. HDCP - High-bandwidth Digital Content Protection).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept zur Darstellung von Sonardaten zu schaffen.The object of the present invention is therefore to create an improved concept for displaying sonar data.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Further advantageous embodiments are the subject matter of the dependent patent claims.
Ausführungsbeispiele zeigen eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer grafischen Darstellung von Sonardaten mit einer Monitorschnittstelle und einem Grafikprozessor (GPU). Die Vorrichtung ist beispielsweise ein Personal Computer (PC) oder ein eingebetteter Rechner, der den Grafikprozessor umfasst. Der Grafikprozessor ist ausgebildet, eine Sequenz von Bildern, die die Sonardaten grafisch darstellen, an die Monitorschnittstelle zu senden. Die Bilder der Sequenz von Bildern können mit einer Bildwiederholrate von dem Grafikprozessor an der Monitorschnittstelle bereitgestellt werden. Zu Aktualisierungszeitpunkten erzeugt der Grafikprozessor jeweils weitere Sequenzen von Bildern, die aktuellen Sonardaten entsprechen. D.h. die Sequenz von Bildern kann mit einer Aktualisierungsrate erzeugt werden.Example embodiments show an apparatus for providing a graphical representation of sonar data with a monitor interface and a graphics processing unit (GPU). The device is, for example, a personal computer (PC) or an embedded computer that includes the graphics processor. The graphics processor is configured to send a sequence of images graphically representing the sonar data to the monitor interface. The images of the sequence of images can be provided at a refresh rate by the graphics processor at the monitor interface. At update times, the graphics processor generates further sequences of images that correspond to current sonar data. That is, the sequence of images can be generated at an update rate.
Die Aktualisierungsrate ist typischerweise geringer als die Bildwiederholrate. Die Aktualisierungsrate beträgt beispielweise zwischen einer halben und drei Aktualisierungen pro Sekunde, während die Bildwiederholrate zwischen 20 und 100 Hertz (Hz), typischerweise bei 50 oder 60 Hz, liegt. D.h. die (gleichen) Bilder werden häufiger an der Monitorschnittstelle bereitgestellt, als neue Sequenzen von Bildern mit anderem Inhalt erzeugt werden. Die aktuellen Sonardaten können den Daten entsprechen, die zum letzten Abtastzeitpunkt erhalten worden sind. Die Sonardaten können von Wasserschallwandlern bereitgestellt werden. Die Sensordaten können von den Wasserschallwandlern mittels Abtastung zu Abtastzeitpunkten erhalten werden.The refresh rate is typically lower than the refresh rate. For example, the refresh rate is between half a second and three refreshes per second, while the refresh rate is between 20 and 100 Hertz (Hz), typically 50 or 60 Hz. That is, the (same) images are provided at the monitor interface more often than new sequences of images with different content are generated. The current sonar data may correspond to the data obtained at the last sampling time. The sonar data can be provided by hydrophones. The sensor data can be obtained from the hydrophones by sampling at sampling times.
Die Grafikschnittstelle sendet die Bilder der weiteren Sequenzen an die Monitorschnittstelle. D.h., die Grafikschnittstelle stellt die Bilder der weiteren Sequenzen mittels der Monitorschnittstelle bereit. Das Senden der Bilder bzw. das Bereitstellen der Bilder kann wiederum mit der Bildwiederholrate erfolgen.The graphic interface sends the images of the further sequences to the monitor interface. That is, the graphics interface provides the images of the other sequences using the monitor interface. The sending of the images or the provision of the images can in turn take place at the frame rate.
Der Grafikprozessor ist nunmehr ausgebildet, ein erstes Bild einer Sequenz der weiteren Sequenzen von Bildern zu manipulieren und die Sequenz mit dem manipulierten Bild an die Monitorschnittstelle zu senden, um ein Flickern eines an die Monitorschnittstelle angeschlossenen Monitors durch den Übergang von einem Bild einer aktuellen Sequenz in ein nachfolgendes Bild einer nachfolgenden Sequenz zu verringern.The graphics processor is now designed to manipulate a first image of a sequence of the further sequences of images and to send the sequence with the manipulated image to the monitor interface in order to prevent flickering of a monitor connected to the monitor interface due to the transition from an image of a current sequence to reduce a subsequent image of a subsequent sequence.
D.h., der Grafikprozessor erzeugt, beispielsweise mit der Bildwiederholrate, eine Sequenz von Bildern. Die Bilder entsprechen den darzustellenden Sonardaten. Da die Sonardaten typischerweise seltener aktualisiert werden, als das Bild auf dem Monitor, werden mehrere gleiche Bilder erzeugt. Das erste Bild einer neuen Sequenz, d.h. das erste Bild, in dem neue Sonardaten dargestellt werden, wird jedoch manipuliert. Die Manipulation hat zum Ziel, das Flickern des Monitors zu reduzieren oder zu verhindern. Dies wird dadurch erreicht, dass durch die Manipulation die durchschnittliche Helligkeit in dem Zeitraum, in dem die Umschaltung des Bildinhaltes stattfindet, möglichst konstant gehalten wird. Je konstanter die durchschnittliche Helligkeit des Monitors während des Umschaltens von einer Sequenz von Bildern auf die folgende Sequenz von Bildern ist, desto geringer ist auch die Wahrnehmung des Flickerns durch den Betrachter.This means that the graphics processor generates a sequence of images, for example with the refresh rate. The images correspond to the sonar data to be displayed. Since the sonar data is typically updated less frequently than the image on the monitor, several identical images are generated. However, the first image of a new sequence, i.e. the first image in which new sonar data is presented, is manipulated. The aim of the manipulation is to reduce or prevent the flickering of the monitor. This is achieved by the fact that the manipulation keeps the average brightness as constant as possible during the period in which the picture content is switched. The more constant the average brightness of the monitor while switching from one sequence of images to the next sequence of images, the lower the perception of flickering by the viewer.
Das Flickern des an die Monitorschnittstelle angeschlossenen Monitors erfolgt bei dem Übergang von einem (letzten) Bild einer aktuellen Sequenz in ein (erstes) nachfolgendes Bild einer (unmittelbar) nachfolgenden Sequenz. Idee ist es nun, das Flickern zu verringern, indem das erste Bild der Folgesequenz manipuliert wird. Dies kann nicht nur bei einer Sequenz sondern durch Manipulation der jeweils ersten Bilder der weiteren Sequenzen von Bildern durch den Grafikprozessor für jede Sequenz, die auf die erste Sequenz folgt, durchgeführt werden. Wenn nachfolgend davon gesprochen wird, dass das Bild einer Sequenz manipuliert wird, ist es selbstredend auch möglich, die jeweils ersten Bilder der nachfolgenden Sequenzen zu manipulieren.The monitor connected to the monitor interface flickers when there is a transition from a (last) image in a current sequence to a (first) subsequent image in an (immediately) subsequent sequence. The idea is now to reduce the flickering by manipulating the first image of the subsequent sequence. This can be carried out not only for one sequence but by manipulating the respective first images of the further sequences of images by the graphics processor for each sequence that follows the first sequence. If it is subsequently said that the image of a sequence is manipulated, it is of course also possible to manipulate the respective first images of the subsequent sequences.
In Ausführungsbeispielen ist der Grafikprozessor ausgebildet, als grafische Darstellung eine Wasserfalldarstellung an die Monitorschnittstelle zu senden. Die Wasserfalldarstellung ist die übliche Art der Darstellung von Sonardaten. Diese ist jedoch auch sehr anfällig für das Flickern. Bei der Wasserfalldarstellung wird die aktuelle Abtastung der Wasserschallwandler typischerweise in der obersten Zeile des Monitors dargestellt. Treffen die Sonardaten der nächsten Abtastung ein, werden die bisherigen Abtastwerte eine Zeile nach unten verschoben, so dass die aktuellen Daten wieder in der obersten Zeile dargestellt werden können. Die Bildpunkte einer Zeile entsprechen der Richtung, aus der die Sonardaten erhalten worden sind. Die Richtung kann mittels Richtungsbildung, dem sogenannten Beamforming, aus den Daten der Wasserschallwandler ermittelt werden.In exemplary embodiments, the graphics processor is designed to send a waterfall display to the monitor interface as a graphic display. The waterfall display is the most common way to display sonar data. However, this is also very susceptible to flickering. In the case of the waterfall display, the current sampling of the waterborne transducers is typically displayed in the top line of the monitor. When the sonar data of the next scan arrives, the previous scans are shifted down one row so that the current data can be displayed on the top row again. The pixels of a line correspond to the direction from which the sonar data was obtained. The direction can be determined from the data of the waterborne sound transducer by means of direction formation, the so-called beamforming.
Durch das zeilenweise Aktualisieren des Bilds, beispielsweise mit der Aktualisierungsrate, verschiebt sich auch das Rauschen, das typischerweise den überwiegenden Teil einer Bildzeile ausmacht, mit jeder Aktualisierung eine Zeile nach unten. Die Zeile, die überschrieben wird, ist jedoch zu der neuen Zeile in den Bereichen, in denen das Rauschen vorliegt, unkorreliert. Es können und werden demnach überwiegend Helligkeitssprünge der einzelnen Bildpunkte auftreten. Die Wasserfalldarstellung offenbart demnach eine große Anfälligkeit für das Flickern.By updating the image line by line, for example with the update rate, the noise, which typically makes up the majority of an image line, is also shifted down one line with each update. However, the line being overwritten is uncorrelated to the new line in the areas where the noise is present. Jumps in brightness of the individual pixels can and will therefore predominantly occur. The waterfall display therefore reveals a high susceptibility to flickering.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist der Grafikprozessor ausgebildet, das erste Bild der Sequenz in Abhängigkeit von dem angeschlossenen Monitor zu manipulieren. Die Eigenschaft kann eine beliebige Auswahl folgender Merkmale des angeschlossenen Monitors umfassen: die Marke bzw. der Hersteller, das Modell, eine (Betriebs-) Temperatur, ein Alter bzw. eine Betriebsdauer, eine durchschnittlichen Helligkeit, einem Paneltyp (z.B. IPS, TN, VA, MVA, etc.). Die Daten können manuell eingegeben oder automatisch von dem Monitor oder einem Sensor an den Grafikprozessor übermittelt werden. So kann die Manipulation des ersten Bilds der Sequenz an die aktuellen Gegebenheiten angepasst und somit optimiert werden, um das Flickern weiter zu reduzieren. Der Monitor kann in diesem Ausführungsbeispiel auch Teil der Vorrichtung sein.In further exemplary embodiments, the graphics processor is designed to manipulate the first image of the sequence depending on the connected monitor. The property can include any selection of the following characteristics of the connected monitor: the brand or the manufacturer, the model, an (operating) temperature, an age or an operating time, an average brightness, a panel type (e.g. IPS, TN, VA , MVA, etc.). The data can be entered manually or sent automatically from the monitor or a sensor to the graphics processor. In this way, the manipulation of the first image in the sequence can be adapted to the current situation and thus optimized in order to further reduce flickering. In this exemplary embodiment, the monitor can also be part of the device.
Ausführungsbeispiele zeigen, dass der Grafikprozessor eine Shadingeinheit aufweist, die ausgebildet ist, die Manipulation des ersten Bilds durchzuführen. Da die An-/Abklingzeit eines Bildpunkts im Bereich von ca. 5-10 ms liegt und somit geringer ist als die Zeitdauer, die ein Bild auf dem Monitor angezeigt wird (60 Hz entsprechen einer Dauer von 16,6ms, die ein Bild angezeigt wird) ist es vorteilhaft, dass die Kompensation des Flickern ohne Verlangsamung des Displays taktgenau zur Bildwiderholrate des Display eingreift. Der Einsatz von den Shadern des Grafikprozessors (sowohl OnBoard als auch dediziert) eignet sich aus diesem Grund besonders, da diese durch die Verwendung von V-Sync (vertikale Synchronisierung) exakt wissen, wann der Monitor das neue Bild darstellen kann.Exemplary embodiments show that the graphics processor has a shading unit that is designed to manipulate the first image. Since the rise/fall time of a pixel is in the range of approx. 5-10 ms and is therefore less than the time that an image is displayed on the monitor (60 Hz corresponds to a duration of 16.6ms that an image is displayed ) it is advantageous that the compensation for flickering intervenes at the exact clock rate of the display refresh rate without slowing down the display. The use of the shaders of the graphics processor (both onboard and dedicated) is particularly suitable for this reason, since they know exactly when the monitor can display the new image through the use of V-Sync (vertical synchronization).
In Ausführungsbeispielen ist der Grafikprozessor ausgebildet ist, Bildpunkte des ersten Bilds der weiteren Sequenz mit einem Bias zu versehen oder mit einem Faktor zu multiplizieren, um das erste Bild zu manipulieren. D.h. das erste Bild einer Sequenz wird derart manipuliert, dass es heller oder dunkler wird. Dies kann mittels eines Bias (auch als Offset bezeichnet) erfolgen, der von dem Helligkeitswert des Bildpunkts abgezogen oder zu diesem addiert wird. Alternativ kann dies auch mittels eines Faktors geschehen, der mit dem Helligkeitswert des Bildpunkts multipliziert wird. So kann jeder Bildpunkt des Bilds mit dem gleichen Wert (Bias oder Faktor) manipuliert, d.h. verändert, werden. Es kann aber auch nur ein Teilbereich des Bilds, d.h. eine Auswahl von Bildpunkten, manipuliert werden. Beispielsweise ist es möglich, die Spur eines Ziels auf dem Monitor zu detektieren und die entsprechenden Bildpunkte, die typischerweise über mehrere Zeilen und mehrere Bildpunkte nebeneinander einen ähnlichen Helligkeitswert aufweisen, von der Manipulation ausnehmen. Dadurch, dass diese Bildpunkte einen ähnlichen Helligkeitswert aufweisen, sind sie weniger bis gar nicht anfällig für das Flickern.In exemplary embodiments, the graphics processor is designed to provide pixels of the first image of the further sequence with a bias or to multiply them by a factor in order to manipulate the first image. This means that the first image in a sequence is manipulated in such a way that it becomes lighter or darker. This can be done by means of a bias (also referred to as an offset), which is subtracted from or added to the brightness value of the pixel. Alternatively, this can also be done using a factor that is multiplied by the brightness value of the pixel. In this way, each pixel of the image can be manipulated, i.e. changed, with the same value (bias or factor). But it is also possible to manipulate just a part of the image, i.e. a selection of pixels. For example, it is possible to detect the track of a target on the monitor and to exclude the corresponding pixels, which typically have a similar brightness value over several lines and several pixels next to one another, from being manipulated. Because these pixels have a similar brightness value, they are less or not at all susceptible to flickering.
In Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung einen Monitor, der an die Monitorschnittstelle angeschlossen ist. Der Grafikprozessor ist nun ausgebildet, die Manipulation des ersten Bilds in Abhängigkeit von einer aktuellen Temperatur des Monitors durchzuführen. Die Vorrichtung bzw. der Grafikprozessor können eine Schnittstelle aufweisen, um einen Wert eines Temperatursensors zu erhalten. So kann der Monitor einen Temperatursensor aufweist. Dieser kann die aktuelle Temperatur des Monitors an den Grafikprozessor zu übermitteln.In exemplary embodiments, the device includes a monitor that is connected to the monitor interface. The graphics processor is now designed to manipulate the first image as a function of a current temperature of the monitor. The device or the graphics processor can have an interface in order to obtain a value from a temperature sensor. For example, the monitor can have a temperature sensor. This can transmit the current temperature of the monitor to the graphics processor.
Indirekt kann die Temperatur auch über die Strom- bzw. Spannungsaufnahme des Monitors über der Zeit ermittelt werden. Dies ist möglich, da der (Innen-) Widerstand des Monitors abhängig ist von der aktuellen Temperatur des Monitors. D.h., die aktuelle Temperatur des Monitors kann (indirekt) anhand der Strom- bzw. Spannungsaufnahme und somit anhand der Widerstandsänderung des Monitors bestimmt werden. So kann der Grafikprozessor eine Schnittstelle für ein Strom- und ergänzend oder alternativ ein Spannungsmessgerät aufweisen. So kann der Grafikprozessor eine Strom- bzw. Spannungskennlinie aufnehmen oder von dem Strom- bzw. Spannungsmessgerät eine Strom- bzw. Spannungskennlinie erhalten. Anhand der aktuellen Strom- bzw. Spannungsaufnahme bzw. der Veränderung der Strom- bzw. Spannungsaufnahme über der Zeit kann der Grafikprozessor, beispielsweise anhand der Strom- bzw. Spannungskennlinie, eine aktuelle Temperatur des Monitors bestimmen. Ohne Sensorschnittstelle, dafür beispielsweise mit einer Schnittstelle, um Eigenschaften des Monitors auszulesen, ist es möglich, dass der Grafikprozessor eine aktuelle Strom- und Spannungsaufnahme von dem Monitor erhält. Der Grafikprozessor kann dann ebenfalls die aktuelle Temperatur basierend auf der Strom- und Spannungsaufnahme des Monitors bestimmen.The temperature can also be determined indirectly via the current or voltage consumption of the monitor over time. This is possible because the (internal) resistance of the monitor depends on the current temperature of the monitor. This means that the current temperature of the monitor can be determined (indirectly) based on the current or voltage consumption and thus based on the change in resistance of the monitor. The graphics processor can have an interface for a current meter and, additionally or alternatively, a voltage meter. So the graphics processor can record a current or voltage characteristic or receive a current or voltage characteristic from the current or voltage measuring device. Based on the current current or voltage consumption or the change in current or voltage consumption over time, the graphics processor can determine a current temperature of the monitor, for example using the current or voltage characteristic. Without a sensor interface, for example with an interface to read out properties of the monitor, it is possible for the graphics processor to receive current current and voltage consumption from the monitor. The graphics processor can then also determine the current temperature based on the current and voltage consumption of the monitor.
Alternativ oder Ergänzend zur Bestimmung der Temperatur des Monitors kann die Vorrichtung eine Temperaturmesseinheit aufweisen, die eine Umgebungstemperatur der Vorrichtung ermitteln und an den Grafikprozessor übergeben kann. Auch hier kann der Grafikprozessor wieder Schnittstelle aufweisen, um die Umgebungstemperatur zu erhalten. Der Grafikprozessor kann dann die Manipulation des ersten Bilds in Abhängigkeit von einer aktuellen Umgebungstemperatur des Monitors durchzuführen. Beispielsweise kann die Temperatur des Monitors anhand der Umgebungstemperatur geschätzt werden.As an alternative or in addition to determining the temperature of the monitor, the device can have a temperature measuring unit that can determine an ambient temperature of the device and transfer it to the graphics processor. Again, the graphics processor can have an interface to get the ambient temperature. The graphics processor can then carry out the manipulation of the first image depending on a current ambient temperature of the monitor. For example, the temperature of the monitor can be estimated based on the ambient temperature.
In weiteren Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung ebenfalls den Monitor auf, der an die Monitorschnittstelle angeschlossen ist. Weiter umfasst die Vorrichtung einen Helligkeitssensor, der ausgebildet ist, eine durchschnittliche Helligkeit des Monitors zu bestimmen. Der Helligkeitssensor umfasst beispielsweise eine Photodiode. Der Grafikprozessor ist ausgebildet, die Manipulation des ersten Bilds einer dritten Sequenz basierend auf einer durchschnittlichen Helligkeit des Monitors während einer ersten und einer zweiten Sequenz durchzuführen. In anderen Worten wird die Änderung der durchschnittlichen Helligkeit bei zwei aufeinanderfolgenden Sequenzen von Bildern mittels des Helligkeitssensors gemessen. Typischerweise wurde bereits das erste Bild der zweiten Sequenz manipuliert. In Abhängigkeit von der Helligkeitsänderung kann dann die Manipulation für das erste Bild der dritten Sequenz angepasst werden. Beispielsweise kann das erste Bild der dritten Sequenz heller oder dunkler eingestellt werden, als das erste Bild der zweiten Sequenz. Das Prinzip kann iterativ fortgeführt werden, so dass nach und nach die optimale Manipulation erreicht wird. Ferner kann so auch eine Änderung des Ansprechverhaltens der Bildpunkte beispielsweise durch eine geänderte Temperatur des Monitors durch eine geänderte Manipulation kompensiert werden.In further exemplary embodiments, the device also has the monitor, which is connected to the monitor interface. The device also includes a brightness sensor that is designed to determine an average brightness of the monitor. The brightness sensor includes a photodiode, for example. The graphics processor is configured to perform the manipulation of the first image of a third sequence based on an average brightness of the monitor during a first and a second sequence. In other words, the change in the average brightness in two consecutive sequences of images is measured using the brightness sensor. Typically, the first image of the second sequence has already been manipulated. Depending on the change in brightness, the manipulation for the first image of the third sequence can then be adjusted. For example, the first image of the third sequence can be set lighter or darker than the first image of the second sequence. The principle can be continued iteratively so that the optimal manipulation is gradually achieved. Furthermore, a change in the response behavior of the pixels, for example due to a changed temperature of the monitor, can also be compensated for by a changed manipulation.
Umfasst die Vorrichtung einen Monitor, ist dies vorteilhafterweise ein Flüssigkeitskristallmonitor, insbesondere ein Flüssigkeitskristallmonitor mit IPS-Panel. Diese Monitore haben technisch bedingt eine große Tendenz zu Flickern.If the device includes a monitor, this is advantageously a liquid crystal monitor, in particular a liquid crystal monitor with an IPS panel. For technical reasons, these monitors have a great tendency to flicker.
Analog ist ein Verfahren zur grafischen Darstellung von Sonardaten mit folgenden Schritten offenbart: Senden einer Sequenz von Bildern, die die Sonardaten grafisch darstellen, von einem Grafikprozessor an eine Monitorschnittstelle; Erzeugen, zu Aktualisierungszeitpunkten, jeweils weiterer Sequenzen von Bildern, die aktuellen Sonardaten entsprechen, durch den Grafikprozessor; Manipulieren eines ersten Bilds einer Sequenz der weiteren Sequenzen von Bildern durch den Grafikprozessor; Senden der Sequenz mit dem manipulierten Bild an die Monitorschnittstelle, um ein Flickern eines an die Monitorschnittstelle angeschlossenen Monitors durch den Übergang von einem Bild einer aktuellen Sequenz in ein nachfolgendes Bild einer nachfolgenden Sequenz zu verringern.Similarly, a method of graphing sonar data is disclosed, comprising the steps of: sending a sequence of images graphing the sonar data from a graphics processor to a monitor interface; generating, at update times, respective further sequences of images corresponding to current sonar data; manipulating by the graphics processor a first image of a sequence of the further sequences of images; sending the sequence with the manipulated image to the monitor interface to reduce flickering of a monitor connected to the monitor interface due to the transition from an image of a current sequence to a subsequent image of a subsequent sequence.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 a : eine schematische Darstellung eines beispielhaften Helligkeitsverlaufs eines Pixels über der Zeit im Vergleich zu dem idealen Verlauf; -
1 b : eine schematische Darstellung eines beispielhaften durchschnittlichen Helligkeitsverlaufs eines Monitors über der Zeit; und -
2 : eine schematische Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Bereitstellung einer grafischen Darstellung von Sonardaten.
-
1 a : a schematic representation of an exemplary brightness profile of a pixel over time in comparison to the ideal profile; -
1 b : a schematic representation of an exemplary average brightness profile of a monitor over time; and -
2 1 is a schematic block diagram of an apparatus for providing a graphical representation of sonar data.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.Before exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the drawings, it is pointed out that identical elements, objects and/or structures that have the same function or have the same effect are provided with the same reference symbols in the different figures, so that the elements shown in different exemplary embodiments Description of these elements is interchangeable or can be applied to each other.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung 20 ferner einen Monitor 30, der die von dem Grafikprozessor 30 erzeugten Bilder anzeigt. D.h., umfasst die Vorrichtung 20 den Monitor, können die Sonardaten nicht nur zur grafischen Darstellung bereitgestellt werden, sondern die grafische Darstellung wird auch ausgeführt.In some embodiments,
Die offenbarten (Wasser-) Schallwandler sind für den Einsatz unter Wasser, insbesondere im Meer, ausgelegt. Die Schallwandler sind ausgebildet, Wasserschall in eine dem Schalldruck entsprechenden elektrischen Signal (z.B. Spannung oder Strom), das Wasserschallsignal, umzuwandeln. Überdies sind die Schallwandler ausgebildet, eine anliegende elektrische Spannung in Wasserschall umzuwandeln. Die Schallwandler können demnach als Wasserschallempfänger und/oder als Wasserschallsender verwendet werden. Als sensorisches Material weisen die Schallwandler ein piezoelektrisches Material, beispielsweise eine Piezokeramik, auf. Die Schallwandler können für (Aktiv- und/oder Passiv-) Sonar (sound navigation and ranging, dt.: Schall-Navigation und -Entfernungsbestimmung) eingesetzt werden. Die Schallwandler sind nicht für medizinische Anwendungen geeignet.The (water) sound transducers disclosed are designed for use under water, in particular in the sea. The sound converters are designed to convert waterborne sound into an electrical signal (e.g. voltage or current) corresponding to the sound pressure, the waterborne sound signal. In addition, the sound converters are designed to convert an applied electrical voltage into waterborne sound. Accordingly, the sound converters can be used as waterborne sound receivers and/or as waterborne sound transmitters. The sound transducers have a piezoelectric material, for example a piezoceramic, as the sensory material. The transducers can be used for (active and/or passive) sonar (sound navigation and ranging). The transducers are not suitable for medical applications.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also constitute a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It is understood that modifications and variations to the arrangements and details described herein will occur to those skilled in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the following claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.
BezugszeichenlisteReference List
- 2020
- Vorrichtungcontraption
- 2222
- Sonardatensonar data
- 2424
- Monitorschnittstellemonitor interface
- 2626
- GrafikprozessorGPU
- 2828
- BilderPictures
- 3030
- Monitormonitor
Claims (12)
Priority Applications (2)
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DE102021208659.4A DE102021208659A1 (en) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | Apparatus for providing a graphical representation of sonar data |
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US20070236432A1 (en) | 2006-04-06 | 2007-10-11 | Lockheed Martin Corporation | Compensation for display device flicker |
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Patent Citations (1)
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US20070236432A1 (en) | 2006-04-06 | 2007-10-11 | Lockheed Martin Corporation | Compensation for display device flicker |
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