EP1557811A1 - Übertragungseinrichtung zur drahtlosen Ankopplung eines Bildgerätes an einen Rechner - Google Patents

Übertragungseinrichtung zur drahtlosen Ankopplung eines Bildgerätes an einen Rechner Download PDF

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EP1557811A1
EP1557811A1 EP04001430A EP04001430A EP1557811A1 EP 1557811 A1 EP1557811 A1 EP 1557811A1 EP 04001430 A EP04001430 A EP 04001430A EP 04001430 A EP04001430 A EP 04001430A EP 1557811 A1 EP1557811 A1 EP 1557811A1
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image signals
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Withdrawn
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EP04001430A
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Willi Brändli
Max Loder
Patrik Schönenberger
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Siemens Schweiz AG
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Siemens Schweiz AG
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/003—Details of a display terminal, the details relating to the control arrangement of the display terminal and to the interfaces thereto
    • G09G5/006—Details of the interface to the display terminal
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2370/00—Aspects of data communication
    • G09G2370/04—Exchange of auxiliary data, i.e. other than image data, between monitor and graphics controller
    • G09G2370/045—Exchange of auxiliary data, i.e. other than image data, between monitor and graphics controller using multiple communication channels, e.g. parallel and serial

Definitions

  • Wi-Fi Wi-Fi
  • driver software installed for access to the respective projector and must be configured. This is how a major hurdle for users, not least this requires that the person has administrator rights must have to actually install this to carry out.
  • the transmitter is directly connected to an interface of the computer containing image signals, no driver software is to be installed for commissioning and there are no performance losses with other WLAN applications.
  • a possibly necessary adjustment of the characteristics of the image device such as resolution can be made directly on the computer with the screen settings, this no administrator rights are required.
  • the pixel rate at the SVGA output is given below.
  • the latency of the video transmission should not be greater than 0.3s. Pixel rate depending on the resolution resolution pixel rate 800x600 28.8 MP / s 1024x768 47.2 MP / s 1152x864 59.7 MP / s 1280x768 59.0 MP / s 1280x960 73.7 MP / s 1280x1024 78.6 MP / s
  • the starting point is the analogous Video transmission regarding a television standard also listed.
  • the required for the present invention Bandwidth is up from the 625 lines of the PAL standard extrapolated the respective SVGA line number. Because the horizontal Resolution must also be proportionally better, takes the bandwidth with the square of the line number too.

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  • Computer Hardware Design (AREA)
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Abstract

Zur drahtlosen Ankopplung eines Bildgerätes (2) wie z.B. einer Projektors oder Beamers an einen Rechner (1) wird eine Übertragungseinrichtung (10, 20) vorgeschlagen, die die Bildsignale direkt von der beim betreffenden Rechner (1) verfügbaren Schnittstelle bezieht. Dadurch ist eine ausserordentlich leichte Bedienung und Anpassung an die jeweilige Auflösung möglich. Insbesondere braucht der Benutzer keinerlei Software-Einstellungen vorzunehmen und demzufolge auch keine besonderen Rechte wie z.B. Administratorenrechte. Die Funkstrecke (9) selber kann in analoger oder digitaler Übertragungstechnik ausgeführt sein. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übertragungseinrichtung zur Ankopplung eines Bildgerätes an einen Rechner nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der heutigen Geschäftswelt gehört ein tragbarer Personalcomputer oder ein Notebook zur normalen Ausrüstung. Für Konferenzen werden dabei anstelle von Hellraumprojektoren Projektoren eingesetzt, die über ein Kabel mit einem Notebook verbunden werden können und daher für Präsentationen sehr geeignet sind, da keine Folien mehr erstellt werden müssen.
Die Verwendung von Kabeln zur Verbindung eines Notebooks mit einem Projektor ist unhandlich. Um diesem Problem abhelfen zu können, werden die Bildsignale drahtlos an einen Projektor übermittelt, dabei werden besondere Einheiten vorgesehen, die an das Notebook bzw. an den Projektor angeschlossen werden.
Auf dem Markt bekannt sind Produkte von z.B. HP, Hewlett Packard, siehe wwww.hp.com oder von OTC Wireless (WiJet), siehe www.otcwireless.com. Diesen Produkten ist gemeinsam, dass Sie sich der Technologie eines WLAN auf der Basis der Norm IEEE 802.11 bedienen. Weitere Beispiele können gefunden werden unter:
   www.wireless-forum.ch ,
   www.win-report.com ,
   www.eio.com ,
   www.linksys.com .
Die Technologie des WLAN bedingt, dass beim Notebook einerseits eine WLAN-Karte eingesteckt sein muss und dass Treibersoftware für den Zugriff auf den jeweiligen Projektor installiert und konfiguriert werden muss. Dies stellt nach wie vor eine beträchtliche Hürde für die Benutzer dar, nicht zuletzt bedingt dies, dass die betreffende Person Administratorenrechte haben muss, um diese Installation tatsächlich durchführen zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Übertragungseinrichtung zur Ankopplung eines Bildgerätes an einen Rechner anzugeben, so dass keine zusätzliche Software zu installieren ist und welche für die Übertragungseinrichtung sehr einfach zu benutzen ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Dadurch dass
der Sender direkt mit einer Bildsignale enthaltenden Schnittstelle des Rechners galvanisch verbindbar ist, ist zur Inbetriebnahme keine Treibersoftware zu installieren und es ergeben sich auch keine Leistungseinbussen mit anderen WLAN-Anwendungen. Eine allfällig erforderliche Anpassung der Eigenschaften des Bildgerätes wie z.B. Auflösung kann beim Rechner direkt mit den Bildschirmeinstellungen vorgenommen werden, dazu sind keine Administratorenrechte erforderlich.
Bevorzugt wird eine proprietäre Funkstrecke zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit, da dadurch auch eine wesentliche Verbesserung der Abhörsicherheit erreicht werden kann. Zusätzlich zu einer proprietären Lösung könnte eine Verschlüsselung der zu übertragenden Bildsignale vorgesehen werden. Beim Einsatz solcher Geräte werden oft geschäftsvertrauliche Daten präsentiert, so dass verhindert werden muss, dass in der Umgebung eines Sitzungszimmers diese Daten von unbefugten Personen eingesehen werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In der einzigen Figur 1 wird gezeigt:
Figur 1
Übersichtsschema der erfindungsgemässen Übertragungseinrichtung
Unter einem Bildgerät 2 wird nachstehend ein Projektor, Bildschirm, Beamer oder ein TFT-Monitor verstanden. Mit der pauschalen Bezeichnung Rechner 1 ist in nicht abschliessender Aufzählung ein Personalcomputer oder ein Notebook, Laptop usw. zu verstehen, der die üblichen Einheiten Tastatur 4 und Bildschirm 5 aufweist.
Vor der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden zunächst Angaben zur Energieversorgung gemacht. Basierend auf der SVGA-Schnittstelle wird anschliessend ein Mengengerüst angegeben.
Die Energieversorgung kann auf der Seite des Bildgerätes 2 mit einem Steckernetzteil 30 realisiert werden.
Auf der Rechnerseite 1 kann die Energieversorgung vom Rechner aus ab einer USB-Schnittstelle über ein Kabel 8 oder von einem PS2 Tastatur-/Mausanschluss aus erfolgen. Möglich ist auch, ein separates Stromversorgungsmodul beizustellen, z.B. ein Steckernetzgerät 30, siehe dazu die Figur 1.
Die SVGA Schnittstelle verwendet üblicherweise einen 9poligen D-Sub Stecker. Übertragen werden die analogen RGB-Signale, ein Horizontal- und ein Vertikal-Synchronisier-Signal. Die SVGA Bildauflösungen betragen üblicherweise:
Figure 00030001
Es wird angenommen, dass die Framerate mindestens 60Hz beträgt, tiefere Raten sind bei modernen Grafikkarten kaum mehr verfügbar. Ein Flimmern ist, wie beim LCD-Monitor, aufgrund der Bilddarstellungstechnologie der Beamer 2 nicht zu erwarten.
Aufgrund der vorstehenden Angaben wird die Pixelrate am SVGA-Ausgang nachstehend angegeben. Dazu wird folgender Wert für die Latenzzeit angenommen: Die Latenzzeit der Videoübertragung sollte nicht grösser als 0.3s betragen.
Pixelrate in Abhängigkeit von der Auflösung
Auflösung Pixelrate
800 x 600 28.8 MP/s
1024 x 768 47.2 MP/s
1152 x 864 59.7 MP/s
1280 x 768 59.0 MP/s
1280 x 960 73.7 MP/s
1280 x 1024 78.6 MP/s
Unter Verwendung einer proprietären, erfindungsgemässen Funkübertragung, sei es in analoger oder digitaler Technik, bieten sich beispielsweise die in Tabelle 3 gezeigten Funkbänder an. Diese Bänder werden auch als ISM-Frequenzbänder bezeichnet und den Funkdienstklassen "Non-specific Short Range Device" (SRD) zugeordnet.
Verfügbare ISM-Frequenzbänder
Frequenzband zulässige Sendeleistung (EIRP) maximale Kanalbreite
433 ... 434.8 MHz 10 mW ganzes Band
868 ... 870 MHz 25 mW ganzes Band
2400 ... 2483 MHz 10 mW ganzes Band
5725 ... 5875 MHz 25 mW ganzes Band
24.0 ... 24.25 GHz 100 mW ganzes Band
61.0 ... 61.5 GHz 100 mW ganzes Band
122 ... 123 GHz 100 mW ganzes Band
244 ... 246 GHz 100 mW ganzes Band
Ausgehend von den vorstehend gemachten technischen Mengengerüsten eröffnen sich für die vorliegende Erfindung zwei verschiedenen Ausführungsarten:
  • a) Analoge Übertragungstechnik,
  • b) Digitale Übertragungstechnik.
    • Für ein Ausführungsbeispiel in analoger Übertragungstechnik ergibt sich der in der Tabelle 4 gezeigte Bandbreitenbedarf.
    Bandbreitenbedarf in Abhängigkeit der Zeilenzahl bei einer festen Framerate von 60 Hz
    Zeilenzahl Framerate HF-Kanalbreite
    PAL 625 25 Hz 6.25 MHz
    SVGA 600 60 Hz 13.8 MHz
    SVGA 768 60 Hz 22.6 MHz
    SVGA 864 60 Hz 28.7 MHz
    SVGA 960 60 Hz 35.4 MHz
    SVGA 1024 60 Hz 40.3 MHz
    In der vorstehenden Tabelle 4 ist als Ausgangspunkt die analoge Videoübertragung bezüglich eines Fernsehstandards ebenfalls aufgeführt. Die für die vorliegende Erfindung erforderliche Bandbreite wird von den 625 Zeilen der PAL-Norm, auf die jeweilige SVGA-Zeilenzahl extrapoliert. Da die horizontale Auflösung auch proportional besser werden muss, nimmt die Bandbreite mit dem Quadrat der Zeilenzahl zu.
    Die vorstehend in Tabelle 2 genannten Bandbreiten können mit den in Tabellen 3 aufgeführten Bändern realisiert werden.
    Damit diese analoge Übertragung einigermassen robust gegen Störbänder ist und somit das Auftreten von Bildstörungen vermieden wird, ist anstelle der Amplitudenmodulation vorzugsweise eine störrobustere Frequenzmodulation vorzusehen. Dabei ist jedoch etwa eine fünfmal grössere Bandbreite erforderlich.
    Es ist daher empfehlenswert eine analoge Übertragung im 2.44 GHz oder im 5.8 GHz Band zu realisieren. Die Reichweite r berechnet sich nach folgender Formel: r:= λ4·π · Pt·Gt·Gr SN·F·k·T0·B
    Reichweite in Abhängigkeit von Sende/Empfangskenngrössen für zwei Beispiele
    Grösse Symbol Beispiel 1 Beispiel 2
    Trägerfrequenz f 2440MHz 5800 MHz
    Sendeleistung Pt 10mW 25mW
    Antennengewinn Sender Gt 0dB 0dB
    Antennengewinn Empfänger Gr 0dB 0dB
    Bandbreite B 40.3MHz 40.3MHz
    Empfängerrauschzahl F 10dB 10dB
    Signal/Noise Ratio vor dem Demodulator SN 30dB 30dB
    Resultierende Reichweite r 25 m 16 m
    In der obgenannten Formel bedeuten:
    k
    Boltzmannsche Konstante (1.38e-23 Ws/K);
    T0
    Betriebstemperatur des Empfängers in °K, vorliegend T0 = 295°K, entspricht etwa 25° C;
    B
    Bandbreite, vorliegend B = 40.3 MHz;
    λ
    Wellenlänge der Trägerfrequenz f.
    Nach dieser Betrachtung der Mengengerüste wird nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel angegeben, bei dem die Übertragung in digitaler Technik erfolgt, dazu wird auf die Figur 1 bezug genommen.
    Grundsätzlich müssen die drei RGB-Signale mit einer Auflösung von mindestens 8 Bit und einer Samplingrate von max. 78.6 MP/s digitalisiert werden. Des weiteren ist eine Zeilensynchronisation und eine Bildsynchronisation erforderlich.
    In Figur 1 ist mit Sender 10 eine Einheit bezeichnet, die direkt über ein Verbindungskabel 6 mit der SVGA-Schnittstelle eines Notebooks 1 verbunden ist. Die Sendeeinheit 10 enthält ein Codiermodul 12, in dem die vorerwähnte Digitalisierung vorgenommen wird. Nachfolgend wird in der Sendeeinheit 10 in einem Kompressionsmodul 13 eine Komprimierung vorgenommen. Zur Komprimierung bieten sich vorzugsweise die Komprimierungsverfahren MPEG 2 und MPEG 4 an. Diese Standards sind für die Formate von Fernsehbildern ausgelegt und sind für die Komprimierung von SVGA-Signalen entsprechend anzupassen. Dabei können - ohne die kontinuierliche Darstellung durch einen Projektor 2 zu stören - bei der Übertragung einzelne Frames weggelassen werden. Auf der Seite des Projektors 2 ist dann die Framerate durch entsprechende Wiederholungen wieder zu rekonstruieren.
    Bei einer Präsentation von Folien werden kaum bewegte Bilder gezeigt. Lässt man eine gewisse Latenzzeit zu, verbunden mit einer maximalen Bildrate, so kann alternativ die klassische JPEG-Komprimierung angewendet werden. Ein Test der JPEG-Komprimierung vorliegender Präsentationen hat gezeigt, dass die JPEG-Komprimierungsqualität beim Faktor 50 (oder 5 bei Zehnerteilung) eine ausreichende Qualität zeigt. Die 1280 x 1024 Bilder konnten damit auf etwa 7% ihrer Bitmapgrösse komprimiert werden, was Dateigrössen von ca. 90 kB ergibt.
    Würde zur Funkdatenübertragung ein IEEE 802.11g System zugrunde gelegt, kann man mit einer Nutzdatenrate von mindestens 10 Mbps gerechnet werden. Damit ergibt sich eine Übertragungszeit von ca. 72 ms. Mit einer genügend leistungsfähigen Bildkomprimierung kann daher eine minimale Bildrate von 10 Bildern pro Sekunde erreicht werden.
    Auf der Seite des Bildgerätes 2 ist ein Empfänger 20 vorgesehen, die auch Empfängereinheit 20 genannt sein kann. In spiegelbildlicher Art zur Sendeeinheit 10 enthält diese ein Empfangsmodul 21. Die empfangenen Signale werden einem Dekompressionsmodul 23 zugeführt und anschliessend in einem Decodiermodul in entsprechende analoge Videosignale umgeformt. Die vorstehend genannte Entsprechung beinhaltet dabei den vom Rechner 1 an seinem Stecker Verfügung gestellten Signale entsprechend der jeweiligen Bildschirmtyp-Einstellung. Die Verbindung Empfängereinheit 20 mit dem Projekt 2 erfolgt über ein gewöhnliches Kabel 7. Eine weitere Steuerverbindung ist dank der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, ausgenommen eine allfällige Energieversorgung durch ein externe Stromversorgungsgerät 30.
    In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, zusätzlich in der Sendeeinheit 10 und der Empfangseinheit 20 je ein Verschlüsselungsmodul vorzusehen (in der Figur 1 nicht dargestellt). Dies wird bevorzugt mit Cryptochips implementiert, solche Cryptochips sind beispielsweise auf Bankkarten vorhanden.
    Alternativ könnte für die Funkstrecke auch die verfügbare IEEE 802.11g Technik eingesetzt werden, dabei ist für die Adressierung entweder auf fix eingestellte oder auf mit sogenannten Dip-Schaltern einstellbare Adressparameter abzustellen. Möglich wäre es auch, dies über eine V.24-Kabel 8 oder eine zusätzliche USB-Strecke 8 vorzusehen. Bevorzugt ist jedoch eine proprietäre digitale Funkstrecke 9, so dass möglichst keine weiteren Einstellung bei der Benutzung erforderlich sind.
    Die vorgenannten Dip-Schalter können auch dazu dienen, bei Bedarf eine elektrische Anpassung der von der Empfängereinheit 20 abgegebenen Bildsignale einstellen zu können.
    In einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung kann auch ein zusätzlicher Steuerkanal implementiert werden, um beispielsweise Steuerdaten für eine Einstellung der Fokussierung des Objektives 3 zu übertragen.
    Die Erfindung ist nicht auf die in diesem Ausführungsbeispiel genannte SVGA-Schnittstelle beschränkt, sondern kann auch für andere Schnittstellen angewendet werden, z.B. auf eine DVI-Schnittstelle, um damit Video- oder DVD-Präsentation vorführen zu können.
    Liste verwendeten Bezugszeichen
    1
    Rechner, Personalcomputer, Notebook
    2
    Bildgerät, Projektor, Bildschirm, Beamer, TFT-Monitor
    3
    Objektiv
    4
    Tastatur
    5
    Bildschirm
    6
    Verbindungskabel Notebook → Sender
    7
    Verbindungskabel Empfänger → Bildgerät
    8
    optionales Zusatzkabel, USB-Strecke, V.24-Strecke
    9
    Funkstrecke
    10
    Sender, Sendeeinheit
    11
    Sendemodul
    12
    Codiermodul
    13
    Kompressionsmodul
    20
    Empfänger, Empfangseinheit
    21
    Empfangsmodul
    22
    Decodiermodul
    23
    Dekompressionsmodul
    30
    Externes Stromversorgungsgerät, Steckernetzteil
    Liste der verwendeten Abkürzungen
    DVD
    Digital Video Disc
    DVI
    Digital Video Input
    EIRP
    Effective Isotropic Radiated Power
    IEEE
    Institute of Electric and Electronic Engineers
    ISM
    Industrial, Scientific, Medical
    JPEG
    joint photografic expert group; Verfahren zum Komprimieren und Speichern von Bild- und Videodaten
    MPEG
    motion pictures expert group
    PAL
    Phase Alternation Line, Norm zur Codierung eines Fernsehbildsignal (NTSC National Television Standards Committee)
    RGB
    Rot, Grün, Blau - Farbmodell
    SRD
    Short Range Device
    SVGA
    Super Video Grafics Array
    TFT
    Thin Film Transistor, Bildschirmtechnik
    USB
    Universal Serial Bus
    V.24
    Serielle Schnittstelle
    VGA
    Video Graphics Array

    Claims (7)

    1. Übertragungseinrichtung (10, 20) zur Ankopplung eines Bildgerätes (2) an einen Rechner (1) umfassend eine Sendeeinheit (10) und eine Empfängereinheit (20), wobei das Bildgerät (2) drahtlos mit dem mit dem Rechner (1) verbindbaren Sender (10) gekoppelt ist,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Sender (10) direkt mit einer Bildsignale enthaltenden Schnittstelle des Rechners (1) galvanisch verbindbar ist.
    2. Übertragungseinrichtung (10, 20) nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die drahtlose Kopplung (9) durch eine Übertragung (9) in analoger Technik realisiert ist, wobei die Sendeeinheit (10) ein Sendemodul (11) aufweist, mit dem die Bildsignale frequenzmoduliert übertragen werden.
    3. Übertragungseinrichtung (10, 20) nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die drahtlose Kopplung (9) durch eine Übertragung (9) in analoger Technik realisiert ist, wobei die Sendeeinheit (10) ein Sendemodul (11) aufweist, mit dem die Bildsignale amplitudenmoduliert übertragen werden.
    4. Übertragungseinrichtung (10, 20) nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die drahtlose Kopplung (9) durch eine Übertragung (9) in digitaler Technik realisiert ist, wobei die Sendeeinheit (10) ein Codiermodul (12) zur Digitalisierung der Bildsignale und ein Sendemodul (11) aufweist.
    5. Übertragungseinrichtung (10, 20) nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Sendeeinheit (10) ein Kompressionsmodul (13) zur Komprimierung der digitalisierten Bildsignale aufweist, das mit dem Codiermodul (12) verbunden ist.
    6. Übertragungseinrichtung (10, 20) nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Komprimierungsmodul (13) alternativ als MPEG-2- oder als MPEG-4- oder als JPEG-Komprimierungsmodul ausgebildet ist.
    7. Übertragungseinrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Sendeeinheit (10) und Empfangseinheit (20) je ein Verschlüsselungsmodul aufweisen, um die Bildsignale verschlüsselt zu übertragen.
    EP04001430A 2004-01-23 2004-01-23 Übertragungseinrichtung zur drahtlosen Ankopplung eines Bildgerätes an einen Rechner Withdrawn EP1557811A1 (de)

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