WO2021140013A1 - Verfahren und vorrichtung zum bereitstellen einer ersatzanzeige für eine anzeigeeinheit - Google Patents
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- WO2021140013A1 WO2021140013A1 PCT/EP2020/087273 EP2020087273W WO2021140013A1 WO 2021140013 A1 WO2021140013 A1 WO 2021140013A1 EP 2020087273 W EP2020087273 W EP 2020087273W WO 2021140013 A1 WO2021140013 A1 WO 2021140013A1
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Definitions
- the present invention relates to a method and a device for providing a replacement display for a display unit, in particular for a display unit in a means of locomotion.
- ASIC application-specific integrated circuit
- ASIC application-specific integrated Circuit
- a method that is described in DE 10 2007 045 774 B4 can be used to synchronize the image display.
- a first image signal which is provided by a first device
- a second image signal which is provided by a second device
- the first device and the second device are time-controlled independently of one another.
- the second image signal is synchronized with the first image signal by changing a blanking interval of the second image signal.
- an inexpensive special ASIC or an FPGA FPGA: Field programmable gate array; in the field programmable (logic) gate arrangement
- FPGA Field programmable gate array
- the replacement graphics essentially cover small symbols and test images.
- TCON Timing Controller
- a method for providing a replacement display for a display unit comprises the steps:
- a device for providing a replacement display for a display unit has:
- a controller for synchronizing the first image data with second image data for generating synchronized image data and for outputting the synchronized image data to the display unit.
- the solution according to the invention is based on the approach of combining a smaller graphics module, for example a smaller graphics ASIC, with a controller, for example an FPGA or ASIC, which carries out the adaptation of the frequencies.
- the graphics module is operated in a synchronized manner so that the line frequency is almost identical to the output of the central unit and the beginning of the image is at a fixed distance from the output of the central unit. This is preferably done as described in DE 102007045 774 B4.
- the graphics module works with the same line frequency, but with a much lower pixel frequency. If it is assumed as an example that the display has a resolution of 1920x720 pixels and is controlled with a pixel frequency of 100 MHz, the graphics module can only output a resolution of 480x720 pixels at 25 MHz, for example.
- the solution described achieves the quality of the above-mentioned expensive solution, with costs which are close to those of the above-mentioned inexpensive solution.
- the approach also scales when connecting multiple displays to a central unit. In this case, a controller must be provided for each correspondingly connected display.
- the generation of the image data can be defined and verified in the graphics module according to the requirements of functional safety (ASIL: Automotive Safety Integrity Level) according to a safety concept.
- ASIL Automotive Safety Integrity Level
- the first image data is temporarily stored in a memory of the controller. Since the outputs of the central processing unit and the graphics module are almost synchronized with one another line by line, the frequency can also be adjusted line by line. A buffer in the controller can be used for this line. Since one line is read into the controller at the same time while another is output, and perfect synchronization is not possible, a memory requirement of three lines can be assumed.
- control information assigned to the first image data is transmitted from the graphics module to the controller. These can be contained in the first image data or transmitted via a separate connection.
- the control information for the areas can be contained in the image data that are transmitted from the graphics module to the controller. Additional rows or columns can be used for this purpose, for example.
- the image data can contain the control information directly in addition to the image information.
- Another possibility is that the control information is transmitted from the graphics module to the controller via a separate connection.
- a serial connection can be used for this, e.g. using UART (UART: Universal asynchronous receiver transmitter; universal asynchronous receiver and transmitter), I2C (I2C: Inter integrated Circuit; inter-integrated circuit) or SPI (SPI: Serial peripheral interface; serial peripheral interface).
- control information can be implemented using a suitable safety concept to meet functional safety requirements (ASIL), e.g. through end-to-end protection.
- ASIL functional safety requirements
- the first image data are processed in the controller on the basis of the control information.
- This can include at least one of the following operations: expanding the image data, superimposing image data, repeating image data, mirroring image data, scaling image data, changing a color depth of the image data.
- expanding the image data for example, the data can be expanded for an area using a palette, ie a lookup table or conversion table, for example from 8 bits to 24 bits.
- the overlaying of image data can be used to realize multi-colored symbols. Repeating image data is particularly useful for background images or test images.
- at least parts of the image data can also be mirrored. In this way, patterns can be generated efficiently.
- scaling the image data areas can in particular be scaled up horizontally.
- a bilinear or higher-quality filtering is preferably used for this.
- data can be changed from a lower color depth, e.g. RGB565, to a higher one Color depth, e.g. RGB888, can be converted. This is preferably done using dithering.
- the first image data are output to the controller in a run-length-coded manner.
- run length coding loss-free compression of the data to be transmitted can be achieved in a simple manner.
- the first image data are output as an alpha mask.
- the alpha mask can, for example, have a resolution of 4 bits or 8 bits.
- a foreground color and a background color can preferably also be set.
- the graphics module is set up to store at least part of the second image data in a memory assigned to the graphics module.
- the data can be learned from the central unit by the graphics module.
- the image data from the central unit are received by the graphics module via a video input.
- the transmitted data can then be stored in a non-volatile memory in or on the graphics module. For example, a background image can be captured and stored in this way for personalization or adaptation to a vehicle series.
- the solution according to the invention is implemented in the display unit or in a central unit.
- the solution according to the invention for realizing a replacement display is usually integrated into the display unit in order to be able to bridge errors in the cable connection between the central unit and the display unit.
- a method according to the invention or a device according to the invention is used particularly advantageously in a means of locomotion.
- Means of locomotion can be, for example, a motor vehicle or an aircraft.
- the solution according to the invention can also be used in other environments or for other applications, e.g. in trucks, in rail technology and in public transport, in cranes and construction machinery, etc.
- FIG. 1 shows schematically a known system concept for the display of content provided by a central unit on a display
- FIG. 2 schematically shows a method for providing a replacement display for a display unit
- FIG. 3 shows an embodiment of a device for providing a replacement display for a display unit
- FIG. 4 shows, by way of example, image data provided by a graphics module and their display on a display
- Fig. 5 shows schematically a means of locomotion in which a solution according to the invention is implemented.
- the central unit 1 schematically shows a known system concept for the display of content provided by a central unit 1 on a display 8 of a display unit 2.
- the central unit 1 outputs content that is sent to the display unit 2 and there on one or more displays 8 for display should come.
- the display unit 2 has display electronics 7 with a memory 9.
- the displays 2 can be, for example, TFT displays (TFT: thin film transistor).
- the content can be transmitted via an LVDS line (LVDS: Low voltage differential signaling). Further communication between the central unit 1 and the display electronics 7 can take place via a CAN bus (CAN: Controller Area Network).
- CAN Controller Area Network
- the other content should be generated locally in order to achieve a higher level of security or functional safety and availability of the display or to implement displays with requirements for low latency. This situation often exists in applications in motor vehicles that are intended for the driver, e.g. for a display of an instrument cluster, a head-up display or electronic mirrors.
- FIG. 2 schematically shows a method for providing a replacement display for a display unit.
- first image data are generated by a graphics module 10.
- the graphics module can be a smaller graphics ASIC.
- the first image data are then output 11 to a controller, for example an FPGA or ASIC.
- the first image data can be run length-coded and / or output as an alpha mask 11.
- the controller synchronizes 12 the first image data with second image data in order to generate synchronized image data.
- the first image data can be temporarily stored in a memory of the controller.
- the synchronized image data are finally output to the display unit 13.
- control information assigned to the first image data can be transmitted from the graphics module to the controller. These can be contained in the first image data or can be transmitted via a separate connection.
- the first image data can then be processed in the controller on the basis of the control information.
- This processing can include at least one of the following operations: expanding the image data, superimposing image data, repeating image data, mirroring image data, scaling image data, changing a color depth of the image data.
- the device 20 has a graphics module 4 for generating first image data S1.
- the graphics module 4 is a smaller graphics ASIC.
- the first image data can be run length-coded by the graphics module 4 and / or output as an alpha mask.
- a controller 3 for example an FPGA or ASIC, synchronizes the first image data S1 with second image data S2 in order to generate synchronized image data S3.
- the controller 3 has a memory 5 in which the first image data S1 can be temporarily stored. Another memory e can be assigned to the graphics module 4.
- the second image data S2 are provided by a central unit 1 and received via an input 21 of the device.
- An LVDS line for example, can be used for this purpose.
- the synchronized image data S3 are output to the display unit 2 via an output 22 of the device.
- control information SD assigned to the first image data S1 can be transmitted from the graphics module 4 to the controller 3. These can be contained in the first image data S1 or can be transmitted via a separate connection. A serial connection can be used for this, e.g. using UART, I2C or SPI.
- the first image data can then be processed in the controller 3 on the basis of the control information SD. This processing can include at least one of the following operations: expanding the image data, superimposing Image data, repeating image data, mirroring image data, scaling image data, changing a color depth of the image data.
- the graphics module 4 can optionally be set up to store at least part of the second image data S2 in the memory 6 assigned to the graphics module 4. In this way, the data can be learned from the central unit 1 by the graphics module 4. For example, a background image can be captured and stored in this way for personalization or adaptation to a vehicle series.
- the device 20 is shown as an independent component. Usually, however, it is integrated into the display unit 2 in order to be able to bridge errors in the cable connection between the central unit 1 and the display unit 2. Alternatively, it can also be integrated into the central unit 1 in order to increase the security of this unit.
- FIG. 4 shows, by way of example, image data provided by a graphics module for different areas E1-E8 and their display on a display.
- a number of areas E1-E8 are shown in a layer of the graphics module with corresponding image data.
- the corresponding areas can be seen in a layer of the controller or on the display.
- a wide variety of options can be implemented for graphics processing. At least the areas on the display can be freely positioned horizontally. This can be seen, for example, in the areas E1-E3 in FIG.
- the data of an area can be expanded with a palette, i.e. a lookup table or conversion table, e.g. from 8 bits to 24 bits.
- a palette i.e. a lookup table or conversion table, e.g. from 8 bits to 24 bits.
- the data of an area can be transmitted as an alpha mask, which is, for example, resolved with 4 bits or 8 bits.
- a foreground and background color can be set for this. This is advantageous for a text display or for monochrome symbols.
- FIG. 4 Several areas can be overlaid for multi-colored symbols. This is the case in FIG. 4 in the areas E6 and E7. Repetition and optionally mirroring of parts is particularly useful for background images or test images. Patterns can thus be generated efficiently. This is the case in FIG. 4 in the area E4.
- Areas can be scaled up horizontally. This is shown in FIG. 4 in the area E2.
- bilinear or higher-quality filtering is preferably used.
- the data can be converted from a lower color depth, e.g. RGB565, to a higher color depth, e.g. RGB888. This is preferably done using dithering.
- one or more background colors or background patterns can be set for the display.
- Symbols can be incorporated into the data with each display frame. In this way, animations of symbols can also be realized.
- Fig. 5 shows schematically a means of locomotion 30 in which a solution according to the invention is implemented.
- the means of locomotion 30 in this example is a motor vehicle.
- the motor vehicle has a central unit 1 for providing content and at least one display unit 2 for displaying the content.
- the motor vehicle has a device 20 for providing a replacement display for the display unit 2.
- the device 20 can of course also be integrated into the central unit 1 or the display unit 2.
- the motor vehicle also has a sensor system 31 with which sensor data can be recorded.
- the sensor system 31 can in particular include sensors for recognizing the surroundings, for example ultrasonic sensors, Laser scanners, radar sensors, lidar sensors or cameras. Data recorded by the sensor system 31 can be used, for example, to display corresponding information on the display unit 2.
- further components of the motor vehicle are a navigation system 32 and a data transmission unit 33.
- a connection to a service provider can be set up by means of the data transmission unit 33, for example to call up content to be displayed.
- a memory 34 is provided for storing data. The data exchange between the various components of the motor vehicle takes place via a network 35.
- the approach according to the invention uses three interacting units.
- the first unit is the central unit 1, from which the second image data S2 for the normal image come.
- the second unit is the graphics module 4, a small graphics controller that generates the first image data S1 for the replacement display.
- Such a graphics controller has a simpler structure and is therefore faster and cheaper than known, more complex solutions for generating a replacement display.
- Such a graphics controller supplies an image that is more simply structured than the image of the central unit 1.
- the image delivered by the graphics controller also contains less data than the image delivered by the central unit.
- the third unit is the controller 3, a device that mixes the image data S2 from the central unit 1 and the image data S1 from the graphics module 4.
- the controller 3 processes the image data S1 received from the graphics module 4, which are simply structured, into a larger, more complex image, as described, for example, in relation to FIG. This "inflated" image then becomes the image data S3 to be displayed after mixing with the image data S2.
- Graphics module 4 and controller 3 are preferably combined in one unit, device 20. All three units work synchronized. Originally, the controller 3 works synchronously with the central unit 1, according to “master slave.” The small controller, the graphics module 4, which generates the image data S1 for the substitute display, is actively synchronized, for example, using the method described in DE 10 2007 045 774 A1.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit (2), insbesondere für eine Anzeigeeinheit (2) in einem Fortbewegungsmittel. Bei dem Verfahren werden durch ein Grafikmodul (4) erste Bilddaten (S1) generiert. Die ersten Bilddaten (S1) werden dann an einen Controller (3) ausgegeben. Der Controller (3) synchronisiert die ersten Bilddaten (S1) mit zweiten Bilddaten (S2), um synchronisierte Bilddaten (S3) zu erzeugen. Die synchronisierten Bilddaten (S3) werden schließlich an die Anzeigeeinheit (2) ausgegeben.
Description
Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit, insbesondere für eine Anzeigeeinheit in einem Fortbewegungsmittel.
In Kraftfahrzeugen ist es üblich, dass auf einem oder mehreren Displays Inhalte zur Anzeige kommen, die von einer Zentraleinheit an eine Anzeigeeinheit geschickt werden. Zusätzlich sollen weitere Inhalte lokal in der Anzeigeeinheit erzeugt werden, die dann überlagert oder an anderen Stellen auf dem Display dargestellt werden. Die weiteren Inhalte sollen lokal generiert werden, um eine höhere Sicherheit bzw. funktionale Sicherheit und Verfügbarkeit der Anzeige zu erreichen oder Anzeigen mit Anforderungen an eine geringe Latenz zu realisieren. Diese Situation existiert häufig in Anwendungen im Kraftfahrzeug, die für den Fahrer gedacht sind, z.B. für ein Display eines Kombiinstruments, ein Head-Up-Display oder elektronische Spiegel.
Während hierfür vormals vor allem dedizierte Geräte zum Einsatz kamen, die lokal das entsprechende Display ansteuern und auch die Maßnahmen zur Sicherheit und Verfügbarkeit lokal implementieren, kommt inzwischen vermehrt ein Ansatz zum Einsatz, bei dem eine zentrale Einheit die Aufbereitung aller Daten vornimmt, insbesondere auch der Bilddaten für die Displays. Um hier auch bei einer Störung der zentralen Einheit oder auch der Verbindung die Sicherheit und Verfügbarkeit sicherzustellen, wird in der Anzeigeeinheit neben Funktionen zur Überwachung eine Ersatzanzeige realisiert. Während die Überwachung wenig Aufwand erfordert, ist die Ersatzanzeige potentiell mit erheblichem technischen Aufwand verbunden.
Es sind zwei unterschiedliche Ansätze für die Umsetzung der Ersatzanzeige in der Anzeigeeinheit bekannt. Bei einem Ansatz wird ein Standard-Grafik-ASIC (ASIC: Application-specific integrated Circuit; anwendungsspezifische integrierte
Schaltung) für die Grafik genutzt, der das Videosignal von der Zentraleinheit einliest, darüber die Ersatzanzeige legt und das resultierende Videosignal wieder an das Display ausgibt.
Zur Synchronisation der Bildanzeige kann in diesem Zusammenhang ein Verfahren genutzt werden, das in DE 10 2007 045 774 B4 beschrieben ist. Bei dem Verfahren werden ein erstes Bildsignal, das von einer ersten Einrichtung bereitgestellt wird, und ein zweites Bildsignal, das von einer zweiten Einrichtung bereitgestellt wird, zusammen zur Anzeige gebracht. Die erste Einrichtung und die zweite Einrichtung sind voneinander unabhängig zeitgesteuert. Das zweite Bildsignal wird durch Veränderung einer Austastlücke des zweiten Bildsignals mit dem ersten Bildsignal synchronisiert.
Mit dem beschriebenen Ansatz lassen sich sehr flexible und relativ aufwendige Ersatzanzeigen realisieren. Aber selbst, wenn das Synchronisationsverfahren aus DE 10 2007 045 774 B4 zum Einsatz kommt, ist hier mindestens der Speicher für die Ersatzanzeige nötig, der bei heute üblichen Auflösungen von 1920x720 Pixeln je nach Ansatz 4 bis 8 Mbyte benötigt. Da der ASIC damit auch Video-Frequenzen im Bereich von 100 MHz verarbeiten können muss, und zwar vom Eingang über die interne Verarbeitung bis zum Ausgang, kann hier kein preisgünstiger ASIC zum Einsatz kommen, der lediglich kleinere Displays mit niedrigerer Frequenz abdecken kann. Der beschriebene Ansatz ist daher sehr teuer.
Bei einem zweiten Ansatz kommt anstelle des flexiblen Grafik-AS ICs ein preisgünstiges spezielles ASIC oder ein FPGA (FPGA: Field programmable gate array; im Feld programmierbare (Logik-)Gatter-Anordnung) zum Einsatz, das neben dem Empfang des Eingangssignals und der Ansteuerung des Displays über die Möglichkeit einer Überwachung der vom Zentralrechner bzw. der zentralen Einheit kommenden Inhalte und der Einblendung simpler Ersatzgrafiken verfügt. Die Überwachung der Inhalte kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass über Bereiche ein CRC (CRC: Cyclic redundancy check; zyklische Redundanzprüfung) durchgeführt wird. Die Ersatzgrafiken decken im Wesentlichen kleine Symbole und Testbilder ab. Eine gewisse Flexibilität ist durch Ablage der Konfiguration in einem
programmierbaren Speicher möglich. Dieser ASIC oder FPGA wird üblicherweise als TCON (TCON: Timing Controller; Zeittakt-Controller) bezeichnet. Nachteilig sind hier vor allem die starken Einschränkungen für die Grafiken.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Lösungen zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit die Schritte:
- Generieren von ersten Bilddaten durch ein Grafikmodul;
- Ausgeben der ersten Bilddaten an einen Controller;
- Synchronisieren der ersten Bilddaten mit zweiten Bilddaten durch den Controller zum Erzeugen von synchronisierten Bilddaten; und
- Ausgeben der synchronisierten Bilddaten an die Anzeigeeinheit.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit auf:
- ein Grafikmodul zum Generieren von ersten Bilddaten; und
- einen Controller zum Synchronisieren der ersten Bilddaten mit zweiten Bilddaten zum Erzeugen von synchronisierten Bilddaten und zum Ausgeben der synchronisierten Bilddaten an die Anzeigeeinheit.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf dem Ansatz, ein kleineres Grafikmodul, z.B. einen kleineren Grafik-ASIC, mit einem Controller zu kombinieren, z.B. einem FPGA oder ASIC, welcher die Adaption der Frequenzen vornimmt. Das Grafikmodul wird dabei so synchronisiert betrieben, dass die Zeilenfrequenz nahezu identisch mit der Ausgabe der Zentraleinheit und die Bildanfänge in festem Abstand zu der Ausgabe der Zentraleinheit laufen. Dies erfolgt vorzugsweise wie in DE 102007045 774 B4 beschrieben. Das Grafikmodul arbeitet zwar mit derselben Zeilenfrequenz,
aber mit einer wesentlich kleineren Pixelfrequenz. Wenn als Beispiel angenommen wird, dass das Display eine Auflösung von 1920x720 Pixeln hat und mit einer Pixelfrequenz von 100 MHz angesteuert wird, kann das Grafikmodul beispielsweise lediglich eine Auflösung von 480x720 Pixeln bei 25 MHz ausgeben.
Die beschriebene Lösung erreicht die Qualität der oben angeführten teuren Lösung, mit Kosten, die nahe an denen der oben angeführten preisgünstigen Lösung liegen. Der Ansatz skaliert auch bei Anbindung von mehreren Displays an eine Zentraleinheit. In diesem Fall ist für jedes entsprechend angebundene Display jeweils ein Controller vorzusehen.
Die Generierung der Bilddaten kann nach Anforderungen der funktionalen Sicherheit (ASIL: Automotive Safety Integrity Level) nach einem Sicherheitskonzept im Grafikmodul definiert und nachgewiesen werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt ein Zwischenspeichern der ersten Bilddaten in einem Speicher des Controllers. Da die Ausgaben der Zentraleinheit und des Grafikmoduls zueinander Zeile für Zeile nahezu synchron sind, kann auch Zeile für Zeile eine Anpassung der Frequenz erfolgen. Dazu kann ein Zwischenspeicher im Controller für diese Zeile genutzt werden. Da gleichzeitig eine Zeile in den Controller eingelesen wird, während eine andere ausgegeben wird, und keine perfekte Synchronisation möglich ist, kann von einem Speicherbedarf von drei Zeilen ausgegangen werden.
Durch entsprechende Erweiterungen ist eine noch bessere Nutzung des Grafikmoduls möglich, indem die Ausgaben des Grafikmoduls beim Adaptieren der Frequenz auch noch entsprechend entpackt werden und damit potentiell das ganze größere Display abdecken können. Dazu werden bestimmte Bereiche, die typischerweise rechteckig sind, auf dem Display getrennt verarbeitet. Mindestens können die Bereiche auf dem Display horizontal frei positioniert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden den ersten Bilddaten zugeordnete Steuerinformationen vom Grafikmodul an den Controller übermittelt. Diese können
in den ersten Bilddaten enthalten sein oder über eine separate Verbindung übermittelt werden. Die Steuerinformationen für die Bereiche können in den Bilddaten mit enthalten sein, die vom Grafikmodul an den Controller übertragen werden. Dazu können beispielsweise zusätzliche Zeilen oder Spalten benutzt werden. Alternativ können die Bilddaten die Steuerinformationen direkt neben den Bildinformationen beinhalten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Steuerinformationen über eine separate Verbindung vom Grafikmodul an den Controller übertragen werden. Dazu kann eine serielle Verbindung genutzt werden, z.B. unter Verwendung von UART (UART: Universal asynchronous receiver transmitter; universeller asynchroner Empfänger und Sender), I2C (I2C: Inter integrated Circuit; inter-integrierte Schaltung) oder SPI (SPI: Serial peripheral interface; serielle Peripherie-Schnittstelle).
Die Steuerinformationen können bei Bedarf über ein geeignetes Sicherheits-Konzept zur Erfüllung von Anforderungen an funktionale Sicherheit (ASIL) realisiert werden, z.B. durch eine Ende-zu-Ende-Absicherung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt auf Grundlage der Steuerinformationen eine Verarbeitung der ersten Bilddaten im Controller. Diese kann zumindest eine der folgenden Operationen umfassen: Expandieren der Bilddaten, Überlagern von Bilddaten, Wiederholen von Bilddaten, Spiegeln von Bilddaten, Skalieren von Bilddaten, Ändern einer Farbtiefe der Bilddaten. Beim Expandieren der Bilddaten kann beispielsweise für einen Bereich eine Expansion der Daten mit einer Palette, d.h. einer Lookup-Table oder Umsetzungstabelle erfolgen, z.B. von 8 Bit auf 24 Bit. Das Überlagern von Bilddaten kann verwendet werden, um mehrfarbige Symbole zu realisieren. Das Wiederholen von Bilddaten ist insbesondere für Hintergrundbilder oder für Testbilder sinnvoll. Optional kann dabei auch eine Spiegelung von zumindest Teilen der Bilddaten erfolgen. Auf diese Weise können Muster effizient erzeugt werden. Beim Skalieren der Bilddaten können Bereiche insbesondere horizontal hochskaliert werden. Bevorzugt wird dazu eine bilineare oder höherwertige Filterung genutzt. Beim Ändern der Farbtiefe der Bilddaten können Daten von einer niedrigeren Farbtiefe, z.B. RGB565, auf eine höhere
Farbtiefe, z.B. RGB888, umgerechnet werden. Vorzugsweise geschieht dies unter Nutzung von Dithering.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die ersten Bilddaten lauflängenkodiert an den Controller ausgegeben. Durch die Verwendung einer Lauflängenkodierung lässt sich auf einfache Weise eine verlustfreie Kompression der zu übertragenden Daten erreichen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die ersten Bilddaten als Alphamaske ausgegeben. Dieser Ansatz ist besonders vorteilhaft für eine Darstellung von Text oder für einfarbige Symbole. Die Alphamaske kann z.B. mit 4 Bit oder 8 Bit aufgelöst sein. Vorzugsweise können zusätzlich eine Vordergrundfarbe und eine Hintergrundfarbe gesetzt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Grafikmodul eingerichtet, zumindest einen Teil der zweiten Bilddaten in einem dem Grafikmodul zugeordneten Speicher abzulegen. Auf diese Weise kann ein Lernen der Daten von der Zentraleinheit durch das Grafikmodul erfolgen. Die Bilddaten der Zentraleinheit werden vom Grafikmodul über einen Videoeingang empfangen. Die übertragenen Daten können dann in einem nichtflüchtigen Speicher in oder an dem Grafikmodul abgelegt werden. Beispielsweise kann ein Hintergrundbild auf diese Art für eine Personalisierung oder Anpassung an eine Fahrzeugbaureihe erfasst und abgelegt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die erfindungsgemäße Lösung in der Anzeigeeinheit oder in einer Zentraleinheit umgesetzt. Die erfindungsgemäße Lösung zur Realisierung einer Ersatzanzeige wird üblicherweise in die Anzeigeeinheit integriert werden, um auch Fehler in der Kabelverbindung zwischen Zentraleinheit und Anzeigeeinheit überbrücken zu können. Es ist aber auch denkbar, die Lösung in die Zentraleinheit zu integrieren, um die Sicherheit dieser Einheit zu erhöhen.
Besonders vorteilhaft wird ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Fortbewegungsmittel eingesetzt. Bei dem
Fortbewegungsmittel kann es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug oder ein Luftfahrzeug handeln. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Lösung auch in anderen Umgebungen oder für andere Anwendungen genutzt werden, z.B. in Lastkraftwagen, in der Bahntechnik und im ÖPNV, bei Kranen und Baumaschinen, etc.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
Figurenübersicht
Fig. 1 zeigt schematisch ein bekanntes Systemkonzept für die Anzeige von durch eine Zentraleinheit bereitgestellten Inhalten auf einem Display;
Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit;
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit;
Fig. 4 zeigt beispielhaft von einem Grafikmodul bereitgestellte Bilddaten und ihre Anzeige auf einem Display; und
Fig. 5 stellt schematisch ein Fortbewegungsmittel dar, in dem eine erfindungsgemäße Lösung realisiert ist.
Figurenbeschreibung
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur
erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
Fig. 1 zeigt schematisch ein bekanntes Systemkonzept für die Anzeige von durch eine Zentraleinheit 1 bereitgestellten Inhalten auf einem Display 8 einer Anzeigeeinheit 2. Die Zentraleinheit 1 gibt Inhalte aus, die an die Anzeigeeinheit 2 geschickt werden und dort auf einem oder mehreren Displays 8 zur Anzeige kommen sollen. Zu diesem Zweck weist die Anzeigeeinheit 2 eine Anzeigeelektronik 7 mit einem Speicher 9 auf. Bei den Displays 2 kann es sich beispielsweise um TFT-Displays (TFT: Thin film transistor; Dünnschichttransistor) handeln. Die Übermittlung der Inhalte kann über eine LVDS-Leitung (LVDS: Low voltage differential signaling; Niederspannungs-Differentialsignal) erfolgen. Weitere Kommunikation zwischen der Zentraleinheit 1 und der Anzeigeelektronik 7 kann über einen CAN-Bus (CAN: Controller area network) erfolgen. Zusätzlich sollen gegebenenfalls weitere Inhalte lokal in der Anzeigeeinheit 2 erzeugt werden, die dann überlagert oder an anderen Stellen auf dem Display 8 dargestellt werden. Die weiteren Inhalte sollen lokal generiert werden, um eine höhere Sicherheit bzw. funktionale Sicherheit und Verfügbarkeit der Anzeige zu erreichen oder Anzeigen mit Anforderungen an eine geringe Latenz zu realisieren. Diese Situation existiert häufig in Anwendungen im Kraftfahrzeug, die für den Fahrer gedacht sind, z.B. für ein Display eines Kombiinstruments, ein Head-Up-Display oder elektronische Spiegel.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit. Bei dem Verfahren werden durch ein Grafikmodul erste Bilddaten generiert 10. Bei dem Grafikmodul kann es sich um einen kleineren Grafik-ASIC handeln. Die ersten Bilddaten werden dann an einen Controller ausgegeben 11, z.B. einen FPGA oder ASIC. Beispielsweise können die ersten Bilddaten lauflängenkodiert und/oder als Alphamaske ausgegeben werden 11. Der Controller synchronisiert 12 die ersten Bilddaten mit zweiten Bilddaten, um
synchronisierte Bilddaten zu erzeugen. Dabei kann ein Zwischenspeichern der ersten Bilddaten in einem Speicher des Controllers erfolgen. Die synchronisierten Bilddaten werden schließlich an die Anzeigeeinheit ausgegeben 13. Zusätzlich können den ersten Bilddaten zugeordnete Steuerinformationen vom Grafikmodul an den Controller übermittelt werden. Diese können in den ersten Bilddaten enthalten sein oder über eine separate Verbindung übermittelt werden. Auf Grundlage der Steuerinformationen kann dann eine Verarbeitung der ersten Bilddaten im Controller erfolgen. Diese Verarbeitung kann zumindest eine der folgenden Operationen umfassen: Expandieren der Bilddaten, Überlagern von Bilddaten, Wiederholen von Bilddaten, Spiegeln von Bilddaten, Skalieren von Bilddaten, Ändern einer Farbtiefe der Bilddaten.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung 20 zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit 2. Die Vorrichtung 20 hat ein Grafikmodul 4 zum Generieren von ersten Bilddaten S1. Bei dem Grafikmodul 4 handelt es sich in diesem Beispiel um einen kleineren Grafik-ASIC. Beispielsweise können die ersten Bilddaten vom Grafikmodul 4 lauflängenkodiert und/oder als Alphamaske ausgegeben werden. Ein Controller 3, z.B. ein FPGA oder ASIC, synchronisiert die ersten Bilddaten S1 mit zweiten Bilddaten S2, um synchronisierte Bilddaten S3 zu erzeugen. Dazu weist der Controller 3 einen Speicher 5 auf, in dem die ersten Bilddaten S1 zwischengespeichert werden können. Ein weiterer Speicher e kann dem Grafikmodul 4 zugeordnet sein. Die zweiten Bilddaten S2 werden von einer Zentraleinheit 1 bereitgestellt und über einen Eingang 21 der Vorrichtung empfangen. Dazu kann z.B. eine LVDS-Leitung genutzt werden. Die synchronisierten Bilddaten S3 werden über einen Ausgang 22 der Vorrichtung an die Anzeigeeinheit 2 ausgegeben. Zusätzlich können den ersten Bilddaten S1 zugeordnete Steuerinformationen SD vom Grafikmodul 4 an den Controller 3 übermittelt werden. Diese können in den ersten Bilddaten S1 enthalten sein oder über eine separate Verbindung übermittelt werden. Dazu kann eine serielle Verbindung genutzt werden, z.B. unter Verwendung von UART, I2C oder SPI. Auf Grundlage der Steuerinformationen SD kann dann eine Verarbeitung der ersten Bilddaten im Controller 3 erfolgen. Diese Verarbeitung kann zumindest eine der folgenden Operationen umfassen: Expandieren der Bilddaten, Überlagern von
Bilddaten, Wiederholen von Bilddaten, Spiegeln von Bilddaten, Skalieren von Bilddaten, Ändern einer Farbtiefe der Bilddaten. Optional kann das Grafikmodul 4 eingerichtet sein, zumindest einen Teil der zweiten Bilddaten S2 in dem dem Grafikmodul 4 zugeordneten Speicher 6 abzulegen. Auf diese Weise kann ein Lernen der Daten von der Zentraleinheit 1 durch das Grafikmodul 4 erfolgen. Beispielsweise kann ein Hintergrundbild auf diese Art für eine Personalisierung oder Anpassung an eine Fahrzeugbaureihe erfasst und abgelegt werden.
In Fig. 3 ist die Vorrichtung 20 als eigenständige Komponente dargestellt. Üblicherweise ist sie aber in die Anzeigeeinheit 2 integriert, um auch Fehler in der Kabelverbindung zwischen der Zentraleinheit 1 und der Anzeigeeinheit 2 überbrücken zu können. Alternativ kann sie auch in die Zentraleinheit 1 integriert werden, um die Sicherheit dieser Einheit zu erhöhen.
Fig. 4 zeigt beispielhaft von einem Grafikmodul bereitgestellte Bilddaten für verschiedene Bereiche E1-E8 und ihre Anzeige auf einem Display. Links in der Figur sind eine Reihe von Bereichen E1-E8 in einem Layer des Grafikmoduls mit entsprechenden Bilddaten dargestellt. Rechts in der Figur sind die entsprechenden Bereiche in einem Layer des Controllers bzw. auf dem Display zu sehen. Bei der Grafikverarbeitung können unterschiedlichste Optionen realisiert werden. Mindestens können die Bereiche auf dem Display horizontal frei positioniert werden. Dies ist z.B. bei den Bereichen E1-E3 in Fig. 4 zu sehen.
Für die Daten eines Bereichs kann eine Expansion mit einer Palette erfolgen, d.h. einer Lookup-Table oder Umsetzungstabelle, z.B. von 8 Bit auf 24 Bit.
Die Daten eines Bereichs können als Alphamaske übertragen werden, die z.B. mit 4 Bit oder 8 Bit aufgelöst ist. Dazu kann eine Vorder- und Hintergrundfarbe gesetzt werden. Dies ist vorteilhaft für eine Textdarstellung oder für einfarbige Symbole.
Für mehrfarbige Symbole können mehrere Bereiche überlagert werden. Dies ist in Fig. 4 bei den Bereichen E6 und E7 der Fall.
Insbesondere für Hintergrundbilder oder für Testbilder ist eine Wiederholung und optional Spiegelung von Teilen sinnvoll. Damit können Muster effizient erzeugt werden. Dies ist in Fig. 4 bei dem Bereich E4 der Fall.
Bereiche können horizontal hochskaliert werden. Dies ist in Fig. 4 bei dem Bereich E2 dargestellt. Bevorzugt wird dazu eine bilineare oder höherwertige Filterung genutzt.
Die Daten können von einer niedrigeren Farbtiefe, z.B. RGB565, auf eine höhere Farbtiefe, z.B. RGB888, umgerechnet werden. Vorzugsweise geschieht dies unter Nutzung von Dithering.
Zusätzlich können eine oder mehrere Hintergrundfarben bzw. Hintergrundmuster für das Display zu setzen sein.
Es kann sinnvoll sein, den Bereich, der im Grafikmodul generiert wird, vertikal kleiner zu gestalten und oben und unten Teilbereiche nur mit Hintergrundfarbe bzw. Hintergrundmuster zu haben. Diese Teilbereiche stellen aus Sicht des Grafikmoduls dann eine größere Austastlücke dar.
Symbole können mit jedem Display-Frame in die Daten eingebracht werden. Auf diese Weise lassen sich auch Animationen von Symbolen realisieren.
Fig. 5 stellt schematisch ein Fortbewegungsmittel 30 dar, in dem eine erfindungsgemäße Lösung realisiert ist. Bei dem Fortbewegungsmittel 30 handelt es sich in diesem Beispiel um ein Kraftahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist eine Zentraleinheit 1 zum Bereitstellen von Inhalten sowie zumindest eine Anzeigeeinheit 2 zum Darstellen der Inhalte auf. Zusätzlich weist das Kraftfahrzeug eine Vorrichtung 20 zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für die Anzeigeeinheit 2 auf. Die Vorrichtung 20 kann natürlich auch in die Zentraleinheit 1 oder die Anzeigeeinheit 2 integriert sein. Das Kraftfahrzeug weist zudem eine Sensorik 31 auf, mit der Sensordaten erfasst werden können. Die Sensorik 31 kann insbesondere Sensoren zur Umfelderkennung umfassen, z.B. Ultraschallsensoren,
Laserscanner, Radarsensoren, Lidarsensoren oder Kameras. Von der Sensorik 31 erfasste Daten können beispielsweise genutzt werden, um entsprechende Hinweise mit der Anzeigeeinheit 2 anzuzeigen. Weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs sind in diesem Beispiel ein Navigationssystem 32 sowie eine Datenübertragungseinheit 33. Mittels der Datenübertragungseinheit 33 kann eine Verbindung zu einem Dienstanbieter aufgebaut werden, z.B. zum Abrufen von anzuzeigenden Inhalten. Zur Speicherung von Daten ist ein Speicher 34 vorhanden. Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten des Kraftfahrzeugs erfolgt über ein Netzwerk 35.
Der erfindungsgemäße Ansatz verwendet drei zusammenwirkende Einheiten. Die erste Einheit ist die Zentraleinheit 1 , von der die zweiten Bilddaten S2 für das normale Bild kommen. Die zweite Einheit ist das Grafikmodul 4, ein kleiner Grafik-Controller, der die ersten Bilddaten S1 für die Ersatzanzeige generiert. Ein solcher Grafik-Controller ist einfacher aufgebaut und damit auch schneller und kostengünstiger als bekannte, aufwendigere Lösungen zum Generieren einer Ersatzanzeige. Ein solcher Grafik-Controller liefert ein Bild, das einfacher aufgebaut ist als das Bild der Zentraleinheit 1 . Gemäß einer vorteilhaften Variante enthält das vom Grafik-Controller gelieferte Bild auch weniger Daten als das von der Zentraleinheit gelieferte Bild. Die dritte Einheit ist der Controller 3, ein Gerät, das die Bilddaten S2 der Zentraleinheit 1 und die Bilddaten S1 des Grafikmoduls 4 mischt. Der Controller 3 verarbeitet die vom Grafikmodul 4 erhaltenen Bilddaten S1 , die einfach aufgebaut sind, zu einem größeren, komplexeren Bild, wie beispielsweise zu Fig.4 beschrieben. Dieses "aufgeblasene" Bild wird dann nach Mischen mit den Bilddaten S2 zu den anzuzeigenden Bilddaten S3. Grafikmodul 4 und Controller 3 sind bevorzugt in einer Einheit, der Vorrichtung 20, zusammengefaßt. Alle drei Einheiten arbeiten synchronisiert. Ursprünglich arbeitet der Controller 3 synchron zur Zentraleinheit 1 , gemäß "Master Slave“. Der kleine Controller, das Grafikmodul 4, welches die Bilddaten S1 für die Ersatzanzeige generiert, wird beispielsweise über das in DE 10 2007 045 774 A1 beschriebene Verfahren, aktiv synchronisiert. Danach - im eingeschwungenen Zustand - laufen alle (auf Zeilenebene) zumindest „nahezu synchron“ , ähnlich wie eine PLL mit Nachsynchronisation. Dadurch
reichen kleine Buffer, wie der Speicher 5, aus, um die restlichen Schwankungen abzufangen. Die Synchronisation ist hier aktiv Teil des Verfahrens.
Claims
1. Verfahren zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit (2), mit den Schritten:
- Generieren (10) von ersten Bilddaten (S1) durch ein Grafikmodul (4);
- Ausgeben (11 ) der ersten Bilddaten (S1 ) an einen Controller (3);
- Synchronisieren (12) der ersten Bilddaten (S1) mit zweiten Bilddaten (S2) durch den Controller (3) zum Erzeugen von synchronisierten Bilddaten (S3); und
-Ausgeben (13) der synchronisierten Bilddaten (S3) an die Anzeigeeinheit (2).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei die ersten Bilddaten (S1 ) dieselbe Zeilenfrequenz wie die zweiten Bilddaten (S2) aufweisen, aber eine wesentlich kleinere Pixelfrequenz.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Pixelfrequenz der ersten Bilddaten (S1) etwa 25% der Pixelfrequenz der zweiten Bilddaten (S2) beträgt.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Zwischenspeichern der ersten Bilddaten in einem Speicher (5) des Controllers (3) erfolgt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Synchronisieren (12) der Bilddaten (S1 ,S2) zeilenweise erfolgt.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den ersten Bilddaten (S1) zugeordnete Steuerinformationen (SD) vom Grafikmodul (4) an den Controller (3) übermittelt werden.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die ersten Bilddaten (S1 ) basierend auf den Steuerinformationen (SD) vom Controller (3) entpackt werden.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuerinformationen (SD) in den ersten Bilddaten (S1) enthalten sind oder über eine separate Verbindung übermittelt werden.
9. Verfahren gemäß Anspruch 6, 7 oder 8, wobei auf Grundlage der Steuerinformationen (SD) eine Verarbeitung der ersten Bilddaten (S1) im Controller (3) erfolgt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Verarbeitung der ersten Bilddaten (S1) im Controller (3) zumindest eine der folgenden Operationen umfasst: Expandieren der Bilddaten, Überlagern von Bilddaten, Wiederholen von Bilddaten, Spiegeln von Bilddaten, Skalieren von Bilddaten, Ändern einer Farbtiefe der Bilddaten.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei beim Expandieren der Bilddaten direkt nebeneinanderliegende Bereiche (E1-E3) in den ersten Bilddaten (S1) des Grafikmoduls (4) für die synchronisierten Bilddaten (S3) frei voneinander beabstandet positioniert werden.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , wobei das Expandieren der Bilddaten mittels einer in den Steuerinformationen (SD) enthaltenen Umsetzungstabelle erfolgt.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei beim Expandieren der Bilddaten ein Bereich (E4) in den ersten Bilddaten (S1) des Grafikmoduls (4) für die synchronisierten Bilddaten (S3) wiederholt wird.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei beim Expandieren der Bilddaten ein Bereich (E2) in den ersten Bilddaten (S1) des Grafikmoduls (4) für die synchronisierten Bilddaten (S3) horizontal hochskaliert wird.
15. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten Bilddaten (S1) lauflängenkodiert an den Controller (3) ausgegeben werden (11 ).
16. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten Bilddaten (S1 ) als Alphamaske ausgegeben werden (11 ).
17. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Grafikmodul (4) eingerichtet ist, zumindest einen Teil der zweiten Bilddaten (S2) in einem dem Grafikmodul (4) zugeordneten Speicher (6) abzulegen.
18. Vorrichtung (20) zum Bereitstellen einer Ersatzanzeige für eine Anzeigeeinheit (2), mit:
- einem Grafikmodul (4) zum Generieren (10) von ersten Bilddaten (S1); und
- einem Controller (3) zum Synchronisieren (12) der ersten Bilddaten (S1) mit zweiten Bilddaten (S2) zum Erzeugen von synchronisierten Bilddaten (S3) und zum Ausgeben (13) der synchronisierten Bilddaten (S3) an die Anzeigeeinheit (2).
19. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 18, wobei die Vorrichtung (20) in die Anzeigeeinheit (2) oder in eine Zentraleinheit (1) integriert ist.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 -17 oder Vorrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die ersten Bilddaten (S1) eine höhere Sicherheit erreichen als die zweiten Bilddaten (S2).
21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 -17 oder 20 oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-20, wobei die ersten Bilddaten (S1) eine geringere Latenz erreichen als die zweiten Bilddaten (S2).
22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 -17 oder 20-21 oder Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-21, wobei die zweiten Bilddaten (S2) von einer Zentraleinheit (1 ) bereitgestellt werden.
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