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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung befassen sich mit einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts um eine geografische Position auf der Erdoberfläche herum basierend auf digitalen Geodaten, wobei die digitalen Geodaten Höheninformationen aufweisen.
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Navigationsvorrichtungen zur Anzeige von Fahrt- oder Flugrouten sind bekannt. Derartige Navigationsvorrichtungen umfassen im Allgemeinen eine Anzeigevorrichtung in Form eines Displays, auf welchem ein Ausschnitt einer Land- bzw. Straßenkarte basierend auf digitalen Geodaten, oder topografischen Daten, dargestellt werden kann. Üblicherweise zeigt das Display im Wesentlichen den Verlauf der Straßen und Wege innerhalb des dargestellten Kartenausschnitts sowie Merkmale der Umgebung, wie beispielsweise Umrisse von anliegenden Gebäuden, Stadteile oder bewaldeten Gebieten. Herkömmlicherweise können dreidimensionale Geodaten mit Navigationssystemen zweidimensional dargestellt werden, jedoch vermitteln eine derartige bekannte Darstellungen keinen Eindruck einer räumlichen Plastizität.
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Es besteht somit ein Bedarf daran, eine Navigationsvorrichtung mit einer verbesserten Anzeige bereitzustellen, die dem Benutzer eine ausgereifte räumlich realistische Wahrnehmung des angezeigten Kartenabschnitts vermittelt.
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Diesem Bedarf tragen eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche Rechnung.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts um eine geografische Position auf der Erdoberfläche herum basierend auf digitalen Geodaten vorgesehen. Dabei weisen die digitalen Geodaten bzw. topografischen Daten neben zweidimensionalen Koordinaten bzw. Lageangaben zusätzlich auch Höheninformationen auf. Die Navigationsvorrichtung umfasst gemäß Ausführungsbeispielen eine erste Eingangsschnittstelle für die digitalen Geodaten, eine zweite Eingangsschnittstelle für Koordinaten bzw. Lageangaben der geografischen Position und eine dritte Eingangsschnittstelle für eine zu einer gewünschten Betrachtungsrichtung auf die Position korrespondierenden Perspektivenfestlegungsgröße. Ferner umfasst die Navigationsvorrichtung ein mit der ersten, zweiten und dritten Eingangsschnittstelle gekoppeltes Prozessormodul. Dabei ist das Prozessormodul eingerichtet bzw. angepasst, um, basierend auf der Perspektivenfestlegungsgröße und der geografischen Position, eine zu der gewünschten Betrachtungsrichtung korrespondierende Koordinatentransformation der Geodaten zu ermitteln bzw. zu berechnen. Ferner ist das Prozessormodul eingerichtet bzw. angepasst, um den Geodaten für unterschiedliche topologische Höhenwerte unterschiedliche visuelle Wahrnehmungswerte zuzuordnen, um eine zu den Höheninformationen korrespondierende visuell unterschiedlich wahrnehmbare bzw. plastisch wirkende Projektion der Geodaten zu erhalten. Ferner umfasst die Navigationsvorrichtung eine mit dem Prozessormodul gekoppelte Ausgangsschnittstelle zum Ausgeben von Ausgabedaten, welche der zu den Höheninformationen korrespondierenden visuell unterschiedlich wahrnehmbaren Projektion der Geodaten entsprechen.
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Mit anderen Worten kann das Prozessormodul beispielsweise vermittels geeigneter Programmierung und/oder elektrischer Verschaltung ausgebildet sein, um basierend auf den über die erste, zweite und dritte Eingangsschnittstelle erhaltenen Eingabedaten die digitalen Geodaten derart zu verändern bzw. zu ergänzen, dass eine für einen Betrachter einer Anzeige wahrnehmbare räumliche Plastizität einer auf den Ausgabedaten basierenden elektronischen Navigationskarte erhalten wird.
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Gemäß Ausführungsbeispielen kann die erste Eingangsschnittstelle beispielsweise als ein Zugriffsgerät auf ein elektronisches Speichermedium, insbesondere eine CD-ROM, DVD-ROM oder einen Festplattenspeicher realisiert sein, auf welchem die digitalen Geodaten gespeichert sind. Über die zweite Eingangsschnittstelle können die Koordinaten der geografischen Position von Interesse eingelesen werden. Dabei bezieht sich die geografische Position beispielsweise auf eine aktuelle Position eines Fahrzeugs, in welchem die Navigationsvorrichtung eingebettet sein kann. Die geografische Position als aktuelle Fahrzeugposition kann dabei beispielsweise über eine GPS-Einrichtung (GPS = Global Positioning System) ermittelt werden und über die zweite Eingangsschnittstelle dem Prozessormodul übergeben werden. Die geografische Position kann aber auch eine gewünschte vom Nutzer spezifizierte Zielposition darstellen. Über die dritte Eingangsschnittstelle kann der Benutzer eine gewünschte Betrachtungsrichtung bzw. eine gewünschte virtuelle Betrachtungshöhe eingeben, also eine Perspektive festlegen, aus welcher der Benutzer die geografische Position auf der elektronischen bzw. digitalen Karte betrachten will. So kann der Benutzer festlegen, dass er Straßen und deren Umgebung aus einer gewünschten virtuellen Höhe, beispielsweise 100 m oberhalb des Fahrzeugs, betrachten möchte. Basierend auf der festgelegten Perspektive und der geografischen Position ermittelt das Prozessormodul eine zu der gewünschten Betrachtungsrichtung korrespondierende Koordinatentransformation bzw. Projektion der digitalen Geodaten. Dabei können die digitalen Geodaten durch das Prozessormodul unter Verwendung von Bildwiedergabetechniken durch Skalieren, Drehen und Verschieben in eine perspektivisch wirkende 2D- oder 3D-Ansicht umgewandelt werden – je nach Format der ursprünglichen digitalen Geodaten. Den aufgrund der festgelegten Perspektive transformierten bzw. projizierten Geodaten werden durch das Prozessormodul ferner unterschiedliche visuelle Wahrnehmungswerte für unterschiedliche topologische Höhenwerte zugeordnet. Auf diese Weise werden die Ausgangsdaten, die eine zu den Höheninformationen korrespondierende visuell unterschiedlich wahrnehmbare Projektion der Geodaten kodieren, erhalten. Die somit erhaltenen Ausgangsdaten können über eine Ausgangsschnittstelle an eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der bearbeiteten Geodaten in Form einer plastisch wirkenden Karte ausgegeben werden.
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Mit der genannten Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts kann einem Benutzer auf einer Anzeigevorrichtung, insbesondere auf einem Navigationsdisplay, eine plastische Darstellung der ihn umgebenden Straßen und Gebäude sowie des ihn umgebenden Geländereliefs zur Verfügung gestellt werden, wodurch dem Benutzer eine verbesserte Beurteilung seiner Umgebung ermöglicht wird. Eine derartige Darstellung ist besonders dann hilfreich, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, oder wenn die Sichtverhältnisse schlecht sind.
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Gemäß manchen Ausführungsbeispielen können bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts die digitalen Geodaten zweidimensionale Geodaten plus zugeordnete Höhenwerte aufweisen. Hierbei kann sich um sogenannte 2½D bzw. 2.5D Daten handeln, bei denen jeder Punkt in dem dargestellten Kartenabschnitt zusätzlich zu zweidimensionalen x- und y- bzw. Längen- und Breiten-Koordinaten eine Höhenangabe aufweist. Die 2.5D Darstellung eignet sich insbesondere, um eine perspektivische bzw. plastische Quasi-3D Kartendarstellung des Kartenausschnitts zu realisieren. Jedoch sind senkrechte Wände und Überhänge auf diese Weise nicht modellierbar. Im Fall von 2½D Geodaten kann das Prozessormodul eingerichtet bzw. angepasst sein, um, basierend auf der Perspektivenfestlegungsgröße, also z. B. der virtuellen Höhenangabe, und der geografischen Position, eine zu der gewünschten Betrachtungsrichtung korrespondierende zweidimensionale Koordinatentransformation bzw. Projektion der zweidimensionalen Geodaten zu ermitteln, und, um den zweidimensionalen Geodaten für unterschiedliche topografische Höhenwerte unterschiedliche visuelle Wahrnehmungswerte zuzuordnen, welche trotz einer immer noch zweidimensionalen Darstellung der transformierten Geodaten zu dem plastischen Betrachtungseffekt führen.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen können die digitalen Geodaten auch echt dreidimensional, d. h. mit dreidimensionalen x-, y-, und z-Koordinaten, vorliegen. In solchen Fällen kann die Navigationsvorrichtung ferner auch eine vierte Eingangsschnittstelle für wenigstens eine zu einer gewünschten virtuellen Lichtquelle korrespondierenden Lichtquellenfestlegungsgröße aufweisen. Das Prozessormodul kann in solchen Fällen eingerichtet bzw. angepasst sein, um, basierend auf der Perspektivenfestlegungsgröße und der geografischen Position, eine zu der gewünschten Betrachtungsrichtung korrespondierende dreidimensionale Koordinatentransformation bzw. Projektion der Geodaten zu ermitteln. Ferner kann das Prozessormodul eingerichtet bzw. angepasst sein, um den dreidimensionalen Geodaten für unterschiedliche topografische bzw. toplogische Höhenwerte unterschiedliche visuelle Wahrnehmungswerte zuzuordnen, und, um der daraus resultierenden dreidimensionalen Projektion der Geodaten abhängig von der Lichtquellenfestlegungsgröße unterschiedliche Licht- und Schattenbereiche zuzuordnen.
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Über die vierte Eingangsschnittstelle der Navigationsvorrichtung können Eingangsdaten eingelesen werden, die eine virtuelle Lichtquelle modellieren. Dabei sind diese Eingangsdaten als eine Lichtquellenfestlegungsgröße, beispielsweise in Form eines Vektors, repräsentiert. Die Lichtquellenfestlegungsgröße kann Angaben über die Höhe, den Winkel und/oder die Richtung der Lichtquelle relativ zu der geografischen Position umfassen. Durch eine Kombination der über die vier Eingangsschnittstelle erhaltenen Größen, insbesondere der Höheninformationen, der Perspektivenfestlegungsgröße, vorbestimmten visuellen Wahrnehmungswerten für die Plastizität sowie der Lichtquellenfestlegungsgröße kann eine für den Benutzer ausgereifte räumlich realistische Wahrnehmung erzeugt werden.
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Optional kann bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel das Prozessormodul ausgebildet bzw. eingerichtet sein, um bei einer Betrachtungsrichtung, die einem Beobachtungspunkt hinter und oberhalb der geografischen Position entspricht, einen virtuellen Horizontbereich in einem Bereich des digitalen Kartenausschnitts vorzusehen, der durch die Koordinatentransformation bzw. die perspektivische Verkippung der ursprünglichen Geodaten in einem Anzeigebereich der Geodaten frei wird. Darunter ist ein Anzeigebereich zu verstehen, der sich durch eine der Koordinatentransformation entsprechenden Verkippung bzw. Verdrehung der ursprünglichen Geodaten aus einer reinen Draufsicht heraus ergibt. Eine reine Draufsicht insbesondere auf zweidimensionale Geodaten ermöglicht keine plastisch wirkende Darstellung. Gemäß Ausführungsbeispielen werden deshalb die Geodaten verkippt bzw. verdreht, z. B. durch eine Zentralprojektion. Durch die Verkippung ergibt sich dann ein freigewordener Bildbereich, der zur Anzeige der verkippten Daten nicht mehr benötigt wird. In diesem Bildbereich kann daher zur Verstärkung des plastischen Eindrucks ein Horizontbereich vorgesehen werden, beispielsweise durch entsprechende Einfärbung. Durch Vorsehen eines Horizontbereichs in dem digitalen Kartenausschnitt ist es möglich eine natürliche und realistische Darstellung des Horizonts zu erreichen, die eine optische Anmutung einer Erdkrümmung vermittelt.
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Zur Erzeugung des plastischen Eindrucks kann bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung des digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel das Prozessormodul angepasst bzw. eingerichtet sein, um den digitalen Geodaten für einen ersten topologischen Höhenwert einen ersten digitalen Farbcode zuzuordnen, und, um den digitalen Geodaten für einen zweiten, ggf. benachbarten Höhenwert einen zweiten digitalen Farbcode zuzuordnen, der sich von dem ersten digitalen Farbcode vorzugsweise nur geringfügig unterscheidet. Somit können für unterschiedliche topologische Höhenwerte unterschiedliche Farbcodes als visuelle Wahrnehmungswerte bereitgestellt werden, die in Kombination mit der festgelegten Perspektivenfestlegungsgröße eine wahrnehmbare Plastizität einer Navigationskarte erzeugen. Dabei können sich Farbcodes, die benachbarten diskreten Höhenwerten zugeordnet sind, gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen nur geringfügig unterscheiden, um einen „weichen” Übergang zwischen benachbarten Höhenwerten zu erhalten. So wird es möglich, den Gesamteindruck einer unter Umständen nur zweidimensionalen Navigationskarte mit Höhenunterschieden ohne die komplexe technische Umsetzung eines tatsächlichen dreidimensionalen Höhenmodells zu vermitteln. Durch eine Kombination der durch den Farbcode festgelegten Farbabstufungen für die Darstellung der verschiedenen topologischen Höhen und ggf. mit der Lichtquellenfestlegungsgröße kann zusätzlich ein Licht- und Schattenspiel an Höhenmodellen und 3D-Gebäudemodellen erzeugt werden, wodurch eine räumlich realistische Wahrnehmung der Navigationskarte vermittelt wird.
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Als Farbcode kann beispielsweise ein RGB-Farbraum verwendet werden, der als ein additiver Farbraum die Farbwahrnehmungen durch additives Mischen dreier Grundfarben, Rot, Grün und Blau, nachbildet. Andere Farbcodes, wie beispielsweise das CMYK-Farbmodell, können ebenfalls zur farblichen Darstellung unterschiedlicher Höhenwerte verwendet werden.
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Als eine Alternative zu Farbcodes können auch mittels eines Texturcodes definierte Texturen, d. h. auf der Oberfläche der abzubildenden Objekte befindliche Bilder oder Muster verwendet werden. In diesem Fall kann bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel das Prozessormodul angepasst bzw. eingerichtet sein, um den digitalen Geodaten für einen ersten Höhenwert einen ersten digitalen Texturcode zuzuordnen, und, um den digitalen Geodaten für einen zweiten Höhenwert einen zweiten digitalen Texturcode zuzuordnen. Das Verwenden von unterschiedlichen Texturen zur Darstellung unterschiedlicher topologischer Höhenwerte ist besonders vorteilhaft für Benutzer mit einer Farbschwäche.
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Da die Berechnung der visuellen Wahrnehmungswerte für unterschiedliche topologische Höhenwerte durch das Prozessormodul einen hohen Rechenaufwand zur Folge haben kann, können gemäß manchen Ausführungsbeispielen statisch definierte Lookup-Tabellen, in welche zu unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende digitale visuelle Wahrnehmungswerte hinterlegt sind, verwendet werden. Daher kann optional eine Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel einen elektronischen Speicherbereich mit einer darin gespeicherten Lookup-Tabelle aufweisen, in welche zu unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende digitale visuelle Wahrnehmungswerte hinterlegt sind.
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Durch das statische Hinterlegen von visuellen Wahrnehmungswerten, die unterschiedlichen Höhenwerten entsprechen, werden im Zuge der Ermittlung der zu den Höheninformationen korrespondierenden visuell unterschiedlich wahrnehmbaren Projektion der Geodaten aufwendige Berechnungen und damit verbunden einen hohen Speicherverbrauch vermieden. Ein Verwenden von Lookup-Tabellen erweist sich insbesondere bei einer sich schnell verändernden Umgebung, wie beispielsweise bei hoher Fahrtgeschwindigkeit, als besonders vorteilhaft, wenn eine Aktualisierung des Kartenausschnitts schnell erfolgen soll.
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Optional können bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel in der Lookup-Tabelle zu unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende Farbcodes hinterlegt sein, wobei eine Zuordnung für eine Tag-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts mit zweidimensionalen (oder 2.5D) Geodaten gemäß folgender Zuordnung von RGB-Werten zu topologischen Höhenwerten erfolgen kann:
| Höhe | R | G | B |
| 50 ± 50 | 187 ± 30% | 206 ± 30% | 176 ± 30% |
| 100 ± 50 | 173 ± 30% | 188 ± 30% | 165 ± 30% |
| 200 ± 100 | 143 ± 30% | 166 ± 30% | 139 ± 30% |
| 500 ± 200 | 97 ± 30% | 124 ± 30% | 100 ± 30% |
| 1000 ± 500 | 77 ± 30% | 95 ± 30% | 80 ± 30% |
| 1500 ± 500 | 62 ± 30% | 75 ± 30% | 70 ± 30% |
| 2000 ± 500 | 54 ± 30% | 58 ± 30% | 58 ± 30% |
| 3000 ± 500 | 88 ± 30% | 87 ± 30% | 69 ± 30% |
| 4000 ± 500 | 127 ± 30% | 126 ± 30% | 99 ± 30% |
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Bei der Höhenangabe kann es sich beispielsweise um metrische Angaben, wie mm, cm, dm, m, oder km handeln. Andere Größen, wie z. B. Yards, Meilen, etc., sind ebenfalls denkbar. Der Wert „50 ± 50” meint dabei, dass der entsprechende Höhenwert zwischen 0 und 100 Höheneinheiten betragen kann. Entsprechend meint „100 ± 50”, dass der entsprechende Höhenwert zwischen 50 und 150 Höheneinheiten liegen kann, etc. Die Farbwerte können lediglich exemplarisch als vorzeichenlose 8-Bit Werte dargestellt werden. Die Angabe „± 30%” bedeutet jeweils, dass der entsprechende Farbwert um bis zu 30% des Farbmittelwerts von dem angegebenen Mittelwert nach oben oder unten abweichen kann. Bevorzugt weichen die Farbwerte jeweils um weniger als 20% und noch bevorzugter um weniger als 10% des Farbmittelwerts von dem angegebenen Mittelwert nach oben oder unten ab.
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Optional können bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel in der Lookup-Tabelle zu unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende Farbcodes hinterlegt sein, so dass eine Zuordnung für eine Nacht-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts mit zweidimensionalen Geodaten gemäß folgender Zuordnung von RGB-Werte zu topologischen Höhenwerten erfolgt:
| Höhe | R | G | B |
| 50 ± 50 | 26 ± 30% | 31 ± 30% | 24 ± 30% |
| 100 ± 50 | 38 ± 30% | 47 ± 30% | 36 ± 30% |
| 200 ± 100 | 57 ± 30% | 67 ± 30% | 56 ± 30% |
| 500 ± 200 | 64 ± 30% | 79 ± 30% | 65 ± 30% |
| 1000 ± 500 | 72 ± 30% | 89 ± 30% | 75 ± 30% |
| 1500 ± 500 | 84 ± 30% | 104 ± 30% | 83 ± 30% |
| 2000 ± 500 | 95 ± 30% | 119 ± 30% | 94 ± 30% |
| 3000 ± 500 | 120 ± 30% | 148 ± 30% | 129 ± 30% |
| 4000 ± 500 | 158 ± 30% | 180 ± 30% | 163 ± 30% |
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Optional kann bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel in der Lookup-Tabelle zu unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende Farbcodes hinterlegt sein, wobei eine Zuordnung für eine Tag-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts mit dreidimensionalen Geodaten gemäß folgender Zuordnung von RGB-Werten zu topologischen Höhenwerten erfolgt:
| Höhe | R | G | B |
| –1000 ± 500 | 234 ± 30% | 255 – 30% | 217 ± 30% |
| –200 ± 100 | 234 ± 30% | 255 – 30% | 217 ± 30% |
| 0 ± 50 | 209 ± 30% | 229 ± 30% | 197 ± 30% |
| 50 ± 50 | 209 ± 30% | 229 ± 30% | 197 ± 30% |
| 100 ± 50 | 187 ± 30% | 206 ± 30% | 176 ± 30% |
| 200 ± 100 | 187 ± 30% | 206 ± 30% | 176 ± 30% |
| 500 ± 200 | 149 ± 30% | 170 ± 30% | 140 ± 30% |
| 1000 ± 500 | 123 ± 30% | 145 ± 30% | 114 ± 30% |
| 1500 ± 500 | 102 ± 30% | 124 ± 30% | 103 ± 30% |
| 2000 ± 500 | 93 ± 30% | 112 ± 30% | 95 ± 30% |
| 3000 ± 500 | 112 ± 30% | 117 ± 30% | 92 ± 30% |
| 4000 ± 500 | 134 ± 30% | 140 ± 30% | 110 ± 30% |
| 5000 ± 500 | 158 ± 30% | 165 ± 30% | 130 ± 30% |
| 6000 ± 500 | 193 ± 30% | 198 ± 30% | 171 ± 30% |
| 7000 ± 500 | 193 ± 30% | 198 ± 30% | 171 ± 30% |
| 8000 ± 500 | 193 ± 30% | 198 ± 30% | 171 ± 30% |
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Optional kann bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel in der Lookup-Tabelle zu unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende Farbcodes hinterlegt sein, wobei eine Zuordnung für eine Nacht-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts mit dreidimensionalen Geodaten gemäß folgender Zuordnung von RGB-Werten zu topologischen Höhenwerten erfolgt:
| Höhe | R | G | B |
| –1000 ± 500 | 31 ± 30% | 31 ± 30% | 31 ± 30% |
| –200 ± 100 | 31 ± 30% | 31 ± 30% | 31 ± 30% |
| 0 ± 50 | 38 ± 30% | 47 ± 30% | 36 ± 30% |
| 50 ± 50 | 38 ± 30% | 47 ± 30% | 36 ± 30% |
| 100 ± 50 | 47 ± 30% | 58 ± 30% | 45 ± 30% |
| 200 ± 100 | 57 ± 30% | 67 ± 30% | 56 ± 30% |
| 500 ± 200 | 64 ± 30% | 79 ± 30% | 65 ± 30% |
| 1000 ± 500 | 72 ± 30% | 89 ± 30% | 75 ± 30% |
| 1500 ± 500 | 84 ± 30% | 104 ± 30% | 83 ± 30% |
| 2000 ± 500 | 95 ± 30% | 119 ± 30% | 94 ± 30% |
| 3000 ± 500 | 120 ± 30% | 148 ± 30% | 129 ± 30% |
| 10000 ± 5000 | 158 ± 30% | 180 ± 30% | 163 ± 30% |
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Mit anderen Worten stellen derartige Lookup-Tabellen eine Parametrisierung der topologischen Höhen unter Berücksichtigung einer Tag/Nacht-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts bereit. Die über die Lookup-Tabellen definierten Höhe-Farbe-Zuordnungen können gemäß manchen Ausführungsbeispielen einem software- und/oder hardwareimplementierten Grafikprozessor zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise im Rahmen einer sogenannten Programmierschnittstelle (englisch: Application Programming Interface (API), deutsch: „Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung”).
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Bei sämtlichen vorhergehenden Höhe-Farbe-Zuordnungen lässt sich erkennen, dass sich die Farbcodes (RGB-Werte) die benachbarten Höhenwerten zugeordnet sind, derart wenig voneinander unterscheiden, so dass beim Betrachter ein „fließender” Farbverlaufseindruck entsteht. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen unterscheiden sich einzelne Farbwerte (z. B. R-, G-, B-Werte) benachbarter Höherwerte (die sich um bis zu 1000 Höheneinheiten unterscheiden können) um nicht mehr als 30% voneinander. D. h., 0.7 < (X[h ± 1]/X[h]) < 1.3, wobei X[h ± 1] für einen Farbwert (z. B. R-, G- oder B-Wert) steht, der zu einem dem Höheindex h benachbarten Höheindex h ± 1 korrespondiert.
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Optional kann bei einer Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel die gewünschte Betrachterperspektive über eine veränderte bzw. veränderbare Perspektivenfestlegungsgröße verstellt werden. Die Perspektivenfestlegungsgröße kann also einstellbar sein, beispielsweise vermittels einer Mensch-Maschine-Schnittstelle der Navigationsvorrichtung. Optional kann die Perspektivenfestlegungsgröße einer (virtuellen) Höhe über der Erdoberfläche entsprechen, über die ein Betrachtungswinkel zwischen der Betrachtungsrichtung und der Erdoberfläche eingestellt werden kann. Mit anderen Worten kann die Perspektivenfestlegungsgröße als eine Zoomstufe einer im dreidimensionalen Raum angeordneten (virtuellen) Kamera modelliert werden, wobei der Kamerawinkel als der Bildwinkel der Kamera durch bzw. über den Betrachtungswinkel festgelegt wird.
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Optional kann eine Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel in dem elektronischen Speicherbereich eine weitere darin gespeicherte Lookup-Tabelle aufweisen, in welcher zu unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende Betrachtungswinkel gemäß der folgenden Tabelle hinterlegt sind:
| Höhe | Betrachtungswinkel (°) |
| 30–750 m | 34 ± 10% |
| 1–4 km | 34 ± 10% |
| 6–8 km | 36 ± 10% |
| 10 km | 37 ± 10% |
| 15 km | 38 ± 10% |
| 20–30 km | 39 ± 10% |
| 40 km | 42 ± 10% |
| 50 km | 45 ± 10% |
| 60 km | 48 ± 10% |
| 80 km | 54 ± 10% |
| 100 km | 60 ± 10% |
| 125 km | 63 ± 10% |
| 150 km | 66 ± 10% |
| 175 km | 69 ± 10% |
| 200 km | 72 ± 10% |
| 300 km | 78 ± 10% |
| 400 km | 81 ± 10% |
| 500 km | 84 ± 10% |
| 600 km | 87 ± 10% |
| 1000 km | 90 – 10% |
| 1500 km | 90 – 10% |
| 2000 km | 90 – 10% |
| 2500 km | 90 – 10% |
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Auch hier kann über die Lookup-Tabelle definierte Höhe-Winkel-Zuordnung gemäß manchen Ausführungsbeispielen einem software- und/oder hardwareimplementierten Grafikprozessor zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise im Rahmen einer sogenannten Programmierschnittstelle (englisch: Application Programming Interface (API), deutsch: „Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung”), wie z. B. der OpenGL (Open Graphics Library), welche eine Spezifikation für eine plattform- und programmiersprachenunabhängige Programmierschnittstelle zur Entwicklung von 2D- und 3D-Computergrafik darstellt. Die Angabe „± 10%” bedeutet in der obigen Tabelle jeweils, dass der entsprechende Betrachtungswinkel um bis zu 10% des Winkelmittelwerts von dem angegebenen Mittelwert nach oben oder unten abweichen kann. Bevorzugt weichen die Betrachtungswinkel jeweils um weniger als 5% und noch bevorzugter um weniger als 2% des Winkelmittelwerts von dem angegebenen Mittelwert nach oben oder unten ab.
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Somit wird es möglich, eine perspektivische Ansicht eines Kartenausschnitts unter einem (vom Nutzer) festgelegten Betrachtungswinkel relativ zur Erde zu definieren. Der Betrachtungswinkel kann vergrößert werden, um den Kartenausschnitt von weiter oben darzustellen, wodurch ein großflächigerer Kartenausschnitt dargestellt wird. Der vergrößerte Betrachtungswinkel in Falle der Darstellung eines großflächigeren Kartenausschnitts kann für den Benutzer das Verständnis der Umgebung um die geografische Position verbessern.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird ferner ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts um eine geografische Position auf der Erdoberfläche basierend auf digitalen Geodaten gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, wobei die geografische Position eine aktuelle oder eine gewünschte Fahrzeugposition darstellt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts um eine geografische Position auf der Erdoberfläche basierend auf digitalen Geodaten vorgesehen, wobei die digitalen Geodaten auch Höheninformationen umfassen: Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- • Einlesen der digitalen Geodaten;
- • Einlesen der Koordinaten der geografischen Position;
- • Einlesen einer zu einer gewünschten Betrachtungsrichtung auf die Position korrespondierenden Perspektivenfestlegungsgröße;
- • Ermitteln, basierend auf der Perspektivenfestlegungsgröße und der geografischen Position, eine zu der gewünschten Betrachtungsrichtung korrespondierende Koordinatentransformation der Geodaten;
- • Zuordnen unterschiedlicher visueller Wahrnehmungswerte zu unterschiedlichen topografischen Höhenwerten der Geodaten, um eine zu den Höheninformationen korrespondierende visuell unterschiedlich wahrnehmbare Projektion der Geodaten zu erhalten; und
- • Ausgeben von Ausgabedaten, welche der zu den Höheninformationen korrespondierenden visuell unterschiedlich wahrnehmbaren Projektion der Geodaten entsprechen.
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Wie bereits im Zusammenhang mit der Navigationsvorrichtung erläutert wurde, kann auch ein Navigationsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel einem Benutzer auf einer Anzeigevorrichtung, insbesondere auf einem Navigationsdisplay eine plastische Darstellung der ihm umgebenden Straßen und Gebäuden sowie des ihm umgebenden Geländereliefs zur Verfügung stellen, wodurch dem Fahrer eine verbesserte Beurteilung seiner Umgebung ermöglicht werden kann. Eine derartige Darstellung ist besonders dann hilfsreich, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, oder wenn die Sichtverhältnisse schlecht sind.
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Ferner kann optional ein Computerprogramm mit einem Programmcode vorgesehen sein, der zum Durchführen eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel geeignet ist, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen somit eine ausgereifte räumliche Höhendarstellung auf einer Navigationskarte bereit, die durch Kombination aus Höhenmodell, Farbabstufung und Lichteinfluss eine räumliche realistische Wahrnehmung vermittelt. Dabei entscheidet eine Parametrisierung von Betrachtungswinkeln über Betrachtungshöhen, mit anderen Worten, eine Parametrisierung von Kamerawinkeln über Zoomstufen, der Farbabstufungen für die Darstellung der verschiedenen topologischen Höhen sowie der Lichtquellen zur Erzeugung eines Licht- und Schattenspiels an Höhenmodellen und dreidimensionalen Objekten über die räumlich realistische Wahrnehmung der Navigationskarte.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, bezugnehmend auf die beigefügten Figuren, näher erläutert.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Navigationsvorrichtung zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3a zeigt eine Lookup-Tabelle, die unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende RGB-Werte zuordnet für eine Tag-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts mit zweidimensionalen Geodaten;
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3b zeigt eine Lookup-Tabelle, die unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende RGB-Werte zuordnet für eine Nacht-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts mit zweidimensionalen Geodaten;
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3c–3d zeigen Farbdiagramme die einen Farbverlauf zwischen benachbarten Höhenabschnitten in Tag-/Nacht-Darstellung für zweidimensionale Geodaten angeben;
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4a zeigt eine plastische Darstellung eines 2½D Kartenabschnitts für eine Tag-Darstellung mit Farbabstufungen entsprechend der Lookup-Tabelle aus 3a;
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4b zeigt eine plastische Darstellung eines 2½D Kartenabschnitts für eine Nacht-Darstellung, mit Farbabstufungen entsprechend der Lookup-Tabelle aus 3b;
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5a zeigt eine Lookup-Tabelle, die unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende RGB-Werte zuordnet für eine Tag-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts mit dreidimensionalen Geodaten;
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5b zeigt eine Lookup-Tabelle, die unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende RGB-Werte zuordnet für eine Nacht-Darstellung des digitalen Kartenausschnitts mit dreidimensionalen Geodaten;
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6 zeigt eine Lookup-Tabelle, in welcher zu unterschiedlichen Höhenwerten korrespondierende Betrachtungswinkel hinterlegt sind;
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5c–5d zeigen Farbdiagramme die einen Farbverlauf zwischen benachbarten Höhenabschnitten in Tag-/Nacht-Darstellung für dreidimensionale Geodaten angeben;
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5e zeigt schematisch eine virtuelle Lichtquelle;
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6 zeigt eine Lookup-Tabelle zur Parametrisierung einer Betrachtungsrichtung;
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7a–7b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel von räumlich plastischen Darstellungen eines Kartenabschnitts mit dreidimensionalen Geodaten;
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7c zeigt eine Draufsicht auf eine räumlich plastische Darstellung eines Kartenausschnitts mit 2½D Geodaten;
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8 zeigt eine plastische Darstellung eines Fahrzeugsymbols sowie einen Ausschnitt einer Karte mit einem darauf dargestellten plastischen Fahrzeugsymbol;
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9 zeigt eine plastische Darstellung eines Kartenabschnitts mit einem realistischen Horizontverhalten;
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10 zeigt eine Lookup-Tabelle zur Parametrisierung von Horizonteinstellungen;
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11 zeigt einen Kartenausschnitt, welcher durch einen kombinierten Einsatz aus Farben, Straßenbreiten, Verdrängungen sowie Ein- und Ausblendungen erzeugt wurde;
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12a–12f zeigen übersichtliche Navigationskarten in allen Maßstäben durch kombinierten Einsatz aus Farben, Straßenbreiten, Verdrängungen sowie Ein- und Ausblendungen;
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13 zeigt eine plastische Darstellung großer Distanzen an der Erdoberfläche; und
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14 zeigt eine optische Hervorhebung von Einbahnstraßen auf einem Kartenabschnitt.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponente oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschreiben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer Navigationsvorrichtung 100 zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung.
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Die Navigationsvorrichtung 100 umfasst eine erste Eingangsschnittstelle 110, über welche digitale Geodaten, also Informationen, die sich auf Orte oder Bereiche der Erde beziehen, erhalten werden. Über die erste Eingangsschnittstelle 110 werden insbesondere auch Höheninformationen bzw. -werte des in dem digitalen Kartenausschnitt dargestellten Bereichs der Erdoberfläche eingelesen. Bei den digitalen Geodaten handelt es sich gemäß Ausführungsbeispielen also wenigstens um sogenannte 2½D oder 2,5D Daten. Gegenüber reinen 2D-Daten, wo jeder Punkt eines betreffenden Objekts zwei Zahlenangaben für seine Position benötigt, ist bei 2½D die dritte Koordinate (d. h. die Höhe) nur als Attribut verspeichert, nicht also in einer räumlichen Struktur. Typische Beispiele für 2½D-Strukturen sind z. B. rechtwinkelige Koordinaten plus ein metrisches Skalar (z. B. Höhe) als Attribut zum Punkt, oder geografische Breite/Länge plus ein beliebiges Attribut (z. B. Geländeneigung, Schwerkraft, Bewuchs, Höhe, etc.). Während es sich bei 2D um Punktdaten auf einer (ebenen oder gekrümmten) Fläche handelt, kann aus 2½D-Daten ein Quasi-Raummodell konstruiert werden, mit der Höhe z. B. ein digitales Geländemodell. Die Höheninformationen können natürlich auch Teil eines echten 3D-Modells, d. h. 3D-Geodaten, sein. Im Gegensatz zu 2½D erlaubt ein echtes 3D-Modell auch räumliche Korrelationen aller Attribute oder Schnittverfahren für Linien und Flächen im Raum. Beispiele für letztere sind die Sonneneinstrahlung (als Funktion von Hangneigung und -Richtung) oder die Verschneidung geologischer Schichten mit dem Gelände. Beispielsweise kann die erste Eingangsschnittstelle 110 als ein Leselaufwerk für eine die digitalen 2½D oder 3D Geodaten enthaltene CD-ROM ausgeführt sein.
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Über eine zweite Eingangsschnittstelle 120 der Navigationsvorrichtung 100 können Koordinaten (z. B. Breite/Länge) der geografischen Position, beispielsweise der aktuellen Fahrzeugposition, in das Navigationssystem eingelesen werden. Die zweite Eingangsschnittstelle 120 kann beispielsweise als eine Kommunikationsschnittstelle mit einer GPS-Lokalisierungseinrichtung (nicht gezeigt) zur Ermittlung der aktuellen Fahrzeugposition ausgeführt sein.
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Eine dritte Eingangsschnittstelle 130 der Navigationsvorrichtung 100 kann zur Eingabe einer gewünschten Betrachtungsrichtung oder einer gewünschten Betrachtungshöhe durch den Benutzer verwendet werden, um eine Perspektive festzulegen, aus welcher der Benutzer die geografische Position auf einer Anzeigevorrichtung betrachten will. So kann der Benutzer festlegen, dass er die Straßen und die Umgebung aus einer gewünschten (virtuellen) Höhe, beispielsweise 100 m über dem Fahrzeug bzw. der Erdoberfläche, betrachten möchte. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der virtuelle Betrachtungspunkt nicht nur oberhalb, sondern stets auch hinter der Fahrzeugposition liegen. Die gewünschte Betrachtungshöhe kann dann in einen Betrachtungswinkel umgewandelt werden, der beispielsweise von einem Renderingprogramm verstanden wird.
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Über eine vierte Eingangsschnittstelle 140 der Navigationsvorrichtung 100 können optional weitere Eingangsdaten eingelesen werden, die eine (virtuelle) Lichtquelle modellieren. Dabei sind diese Eingangsdaten als wenigstens eine Lichtquellenfestlegungsgröße, beispielsweise in Form eines Vektors, repräsentiert. Die Lichtquellenfestlegungsgröße kann Angaben über die Höhe, den Winkel, die Intensität und/oder die Richtung der Lichtquelle relativ zu der anzuzeigenden geografischen Position umfassen.
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Weiterhin umfasst die Navigationsvorrichtung 100 ein Prozessormodul 150, das die über die vier Eingangsschnittstellen 110, 120, 130, 140 eingegebenen Daten elektronisch verarbeiten kann. Basierend auf der vermittels der Perspektivenfestlegungsgröße festgelegten Perspektive und der geografischen Position kann das Prozessormodul 150 eine zu der gewünschten Betrachtungsrichtung korrespondierende Koordinatentransformation bzw. Projektion der digitalen 2D- oder 3D-Geodaten ermitteln. Dabei können die digitalen Geodaten durch das Prozessormodul unter Verwendung von Bildwiedergabetechniken durch Skalieren, Drehen und Verschieben in eine perspektivisch wirkende Quasi-3D- oder 3D-Ansicht umgewandelt werden, beispielsweise vermittels einer Zentralprojektion. Das ist eine Abbildung, die Punkte des dreidimensionalen Raums auf Punkte einer gegebenen Ebene abbildet. Um den daraus resultierenden perspektivischen bzw. plastischen Effekt zu verstärken, können den aufgrund der festgelegten Perspektive transformierten Geodaten durch das Prozessormodul 150 ferner unterschiedliche visuelle Wahrnehmungswerte, wie z. B. unterschiedliche Farben, für unterschiedliche topologische Höhenwerte der digitalen 2,5D oder 3D Geodaten zugeordnet werden. Dabei können beispielsweise spezielle vordefinierte Farbtabellen zum Einsatz kommen, die einen weichen bzw. fließenden Farbverlauf zwischen benachbarten diskreten Höhenwerten definieren. Auf diese Weise werden Prozessorausgangsdaten, die eine zu den Höheninformationen korrespondierende visuell unterschiedlich wahrnehmbare (perspektivische) Projektion der Geodaten codieren, erhalten. Die somit erhaltenen Ausgangsdaten werden über eine Ausgangsschnittstelle 160 an eine Anzeigevorrichtung 170 der Navigationsvorrichtung 100 ausgegeben.
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Die 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur räumlichen Darstellung eines digitalen Kartenausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Verfahren kann es sich um ein computerimplementiertes bzw. -implementierbares Verfahren handeln, dessen Verfahrensschritte von einem Computer bzw. einer programmierbaren Hardwarekomponente durchgeführt werden können.
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Nach einem Start des Verfahrens im Schritt S200 werden zunächst im Schritt S201 die digitalen 2,5D oder 3D Geodaten über die erste Eingangsschnittstelle 110 der Navigationsvorrichtung 100 eingelesen. Im Schritt S202 werden die Koordinaten der geografischen Position über die zweite Eingangsschnittstelle 120 eingelesen. Dabei können die Schritte S201 und S202 sequenziell aber auch parallel durchgeführt werden. Im Schritt S203 wird über die dritte Eingangsschnittstelle 130 wenigstens eine Perspektivenfestlegungsgröße eingelesen, die einer gewünschten Betrachtungsrichtung auf die geografische Position entspricht. In einem Ausführungsbeispiel stellt die Perspektivenfestlegungsgröße eine durch den Nutzer eingegebene Betrachtungshöhe dar. Die Betrachtungshöhe gibt an, aus welcher virtuellen Höhe der Nutzer die Umgebung um die geografische Position betrachten will. Mit anderen Worten entspricht die Betrachtungshöhe einer Zoomstufe einer sich im Raum befindlichen virtuellen Kamera – je geringer die Betrachtungshöhe desto größer die Zoom- bzw. Vergrößerungsstufe. Die Eingabe der Zoomstufe kann beispielsweise über Eingabemittel (nicht gezeigt) der Navigationsvorrichtung 100 erfolgen. Denkbar ist eine Realisierung mittels eines Drehschalters oder mittels Bedienfeldern auf einem Touchscreen, über welchen der Nutzer die Zoomstufe einstellen kann. Eine direkte Eingabe von numerischen Werten, beispielsweise über eine Tastatur und/oder ein Touchscreen, sind ebenfalls möglich. Im Schritt S204 wird, basierend auf der Perspektivenfestlegungsgröße und der geografischen Position, eine zu der gewünschten Betrachtungsrichtung korrespondierende Koordinatentransformation bzw. Projektion der 2D- oder 3D-Geodaten ermittelt. Im Schritt S205 erfolgt eine Zuordnung von unterschiedlichen visuellen Wahrnehmungswerten (z. B. Farben, Texturen, Schraffuren, etc.) zu unterschiedlichen topografischen Höhenwerten der Geodaten, um eine zu den Höheninformationen korrespondierende visuell unterschiedlich wahrnehmbare Transformation bzw. Projektion der Geodaten zu erhalten. Im Schritt S206 gibt das Prozessormodul 150 daraus resultierende Ausgabedaten, welche der zu den unterschiedlichen Höheninformationen korrespondierenden visuell unterschiedlich wahrnehmbaren Projektion der Geodaten entsprechen, an die Anzeigevorrichtung 170 aus, um eine grafische Anzeige der bearbeiteten Geodaten zu erhalten.
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Im Falle von 2D- bzw. 2½D Geodaten als Eingabedaten kann im Schritt S104 ein vorbestimmter Betrachtungswinkel, d. h., ein Kamerawinkel von beispielsweise 30° ± 10°, über alle Zoomstufen festgelegt werden. Im Falle von 3D-Geodaten als Eingabedaten können unterschiedliche Betrachtungswinkel in Abhängigkeit von unterschiedlichen Zoomstufen berücksichtigt werden, wie weiter unten im Zusammenhang mit 6 noch erläutert werden wird.
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Die 3a und 3b zeigen jeweils Lookup-Tabellen (LUT) 300 und 350, die unterschiedlichen Höhenwerten jeweils dazu korrespondierende RGB-Werte als visuelle Wahrnehmungswerte zuordnen, für eine Tag-Darstellung (siehe 3a) bzw. für eine Nacht-Darstellung (siehe 3b) des digitalen Kartenausschnitts mit lediglich 2D- bzw. 2½D Geodaten.
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Die erste bzw. linke Spalte 302 der Tag-Darstellung 300 enthält verschiedene Höhenwerte in einer festgelegten Höheneinheit. Diese kann eine metrische Einheit, wie beispielsweise m oder km darstellen, oder aber auch angloamerikanische Maßeinheiten, beispielsweise Yards oder Meilen. Die zweite Spalte 304 der Lookup-Tabelle in 3a zeigt farbige Wiedergaben der den jeweiligen Höhenwerten 302 zugeordneten RGB-Farbcodes. Die dritte, vierte beziehungsweise fünfte Spalte 306, 308, 310 gibt den Rot-, Grün- bzw. Blauwert des verwendeten Farbcodes als RGB-Werte an. Die letzte Spalte 312 enthält einen Transparenzwert (A-Wert). Die RGB-Werte 306, 308, 310 sowie der Transparenzwert 312 sind als ganzzahlige Werte in einem Bereich zwischen 0 und 255, entsprechend einer exemplarischen 8-Bit-Codierung, angegeben.
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Dementsprechend enthält die erste bzw. linke Spalte 352 der Nacht-Darstellung 350 verschiedene Höhenwerte der Höheneinheit. Die zweite Spalte 354 der Lookup-Tabelle in 3b zeigt farbige Wiedergaben der den jeweiligen Höhenwerten 352 zugeordneten RGB-Farbcodes. Die dritte, vierte beziehungsweise fünfte Spalte 356, 358, 360 gibt den Rot-, Grün- bzw. Blauwert des verwendeten Farbcodes als RGB-Werte an. Die letzte Spalte 362 enthält wieder einen Transparenzwert (A-Wert).
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Die einzelnen Farbwerte (R-, G-, B-) können jeweils um bis zu 30% des in den Tabellen dargestellten Farbmittelwerts von dem angegebenen Mittelwert nach oben oder unten abweichen. Bevorzugt weichen die R-, G-, B-Farbwerte sogar jeweils um weniger als 20% und noch bevorzugter um weniger als 10% des Farbmittelwerts von dem angegebenen Mittelwert nach oben oder unten ab. Dabei liegen die Höhenunterschiede zwischen benachbarten Höhenwerten zwischen 10 und 1000 Höheneinheiten.
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Die 3c zeigt den fließenden Farbverlauf 370 zwischen benachbarten Höhenabschnitten bzw. -werten in der Tag-Darstellung gemäß der 3a für 2D- bzw. 2½D Geodaten, als eine Funktion von Höhenwert versus Quersumme des entsprechenden RGB-Wertes, also einer Summe über die einzelnen R-, G-, B-Werte. Dabei zeigt die Abszissenachse die benachbarten diskreten Höhenwerte an und die Ordinatenachse die Quersumme des zugehörigen Farbcodewerts. Wie dem Diagramm in 3c entnommen werden kann, ergibt sich zwischen benachbarten Höhenabschnitten ein fließender Farbverlauf, mit einem geringen Unterschied zwischen den benachbarten Farbtönen. Auch die Quersummen höhenmäßig benachbarter Farbwerte unterscheiden sich bevorzugt um nicht mehr als 30% einer Quersumme voneinander.
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Die 3d zeigt einen entsprechenden fließenden Farbverlauf 380 für die Nacht-Darstellung gemäß 3b. Benachbarte Höhenwerte weisen hier einen noch geringeren Farbunterschied auf, als bei der Tag-Darstellung. D. h., die Quersummen höhenmäßig benachbarter Farbwerte unterscheiden sich hier bevorzugt um nicht mehr als 20% einer der benachbarten Farbwertquersummen voneinander. Dadurch wird eine realistische Darstellung des Kartenabschnitts ermöglicht, die sich an den jeweiligen Tag/Nacht Gegebenheiten richtet.
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Bei den in den 3a und 3b gezeigten Höhe-Farbe-Zuordnungen lässt sich erkennen, dass sich Farbcodes (RGB-Werte), die benachbarten Höhenwerten zugeordnet sind, derart wenig voneinander unterscheiden, so dass beim Betrachter ein „fließender” Farbverlaufseindruck entsteht. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen unterscheiden sich auch einzelne Farbwerte (z. B. R-, G-, B-Werte) benachbarter Höherwerte um nicht mehr als 30% voneinander. D. h., 0.7 < (X[h ± 1]/X[h]) < 1.3, wobei X[h ± 1] für einen Farbwert (z. B. R-, G- oder B-Wert) steht, der zu einem dem Höheindex h benachbarten Höheindex h ± 1 korrespondiert. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen unterscheiden sich – wie oben dargelegt – die Quersummen der Farbwerte benachbarter Höherwerte um nicht mehr als 30% voneinander. D. h., 0.7 < (X[h ± 1]/X[h]) < 1.3, wobei X[h ± 1] für einen Quersumme eines Farbwerts steht, der zu einem dem Höheindex h benachbarten Höheindex h ± 1 korrespondiert. Bevorzugt ist der Unterschied sogar geringer als 20%. Dabei unterscheiden sich die Höhenwerte gemäß einem Ausführungsbeispiel um wenigstens 50 (Meter) und maximal um 1000 (Meter).
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Die 4a zeigt eine aus der Farbtabelle 300 der 3a resultierende plastische Darstellung eines Kartenabschnitts 400 für eine Tag-Darstellung, mit Farbabstufungen entsprechend der Höhe-Farbe-Zuordnungs-Tabelle aus 3a. Die Karte 400 zeigt unterschiedlich eingefärbte Bereiche. Ein dunkler Bereich B2 entspricht einer höheren Umgebung, beispielsweise ein Gebirge, wie die Alpen. Die Bereiche B1 und B3 kennzeichnen demgegenüber geografische Umgebungen geringerer topologischer Höhen und werden gemäß den ersten Zeilen der in 3a gezeigten Tabelle heller als der Bereich B2 dargestellt. Der Bereich B4 am oberen Bildrand stellt einen besonderen Farbverlauf dar, der dazu dient, einen künstlichen bzw. virtuellen Horizont darzustellen, wie weiter unten noch im Zusammenhang mit 9 beschrieben werden wird.
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Die 4b zeigt eine plastische Darstellung eines Kartenabschnitts 410 für eine Nacht-Darstellung, mit Farbabstufungen entsprechend der Lookup-Tabelle aus 3b. Auch hier ist der fließende Farbverlauf gut erkennbar, jedoch sind die Unterschiede zwischen benachbarten Farbbereichen B1, B2, B3 und B4 noch geringer als in der Tag-Darstellung der 4a, was einer realistischen Nacht-Wahrnehmung entspricht. Außerdem sind hier höhere Bereiche B2 heller dargestellt als demgegenüber niedrigere Bereiche B1 und B3.
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Falls die digitalen Geodaten als echte 3D-Geodaten vorliegen, können zur Parametrisierung verschiedener topologischer Höhenwerte dementsprechend angepasste Lookup-Tabellen verwendet werden, wie es in den 5a und 5b gezeigt ist. Auch hier werden unterschiedlich differenzierte Farbabstufungen für unterschiedliche Höhenwerte in Abhängigkeit der Tag-/bzw. Nacht-Darstellung verwendet.
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Die erste bzw. linke Spalte 502 der 3D Tag-Darstellung 500 enthält wieder verschiedene Höhenwerte in einer festgelegten Höheneinheit. Die zweite Spalte 504 der Lookup-Tabelle in 5a zeigt farbige Wiedergaben der den jeweiligen Höhenwerten 502 zugeordneten RGB-Farbcodes. Die dritte, vierte beziehungsweise fünfte Spalte 506, 508, 510 gibt den Rot-, Grün- bzw. Blauwert des verwendeten Farbcodes als RGB-Werte an. Die letzte Spalte 512 enthält einen Transparenzwert (A-Wert). Die RGB-Werte 506, 508, 510 sowie der Transparenzwert 512 sind als abermals ganzzahlige Werte in einem Bereich zwischen 0 und 255, entsprechend einer exemplarischen 8-Bit-Codierung, angegeben.
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Dementsprechend enthält die erste bzw. linke Spalte 552 der 3D Nacht-Darstellung 550 weniger Höhenwerte als in der 3D Tag-Darstellung 500. Die zweite Spalte 554 der Lookup-Tabelle in 5b zeigt farbige Wiedergaben der den jeweiligen Höhenwerten 552 zugeordneten RGB-Farbcodes. Die dritte, vierte beziehungsweise fünfte Spalte 556, 558, 560 gibt den Rot-, Grün- bzw. Blauwert des verwendeten Farbcodes als RGB-Werte an. Die letzte Spalte 562 enthält wieder einen Transparenzwert (A-Wert), der maximal ist, um auch das Straßennetz anzuzeigen.
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Wie im Falle von 2D- bzw. 2½D Geodaten ist auch bei echten 3D Geodaten der Farbverlauf zwischen benachbarten Höhenwerten fließend, so dass keine harten Kanten auf der Navigationskarte beim Übergang zwischen benachbarten Bereichen entstehen. Auch hier unterscheiden sich einzelne Farbwerte (z. B. R-, G-, B-Werte) benachbarter Höherwerte vorzugsweise um nicht mehr als 30% voneinander. D. h., 0.7 < (X[h ± 1]/X[h]) < 1.3, wobei X[h ± 1] für einen Farbwert (z. B. R-, G- oder B-Wert) steht, der zu einem dem Höheindex h benachbarten Höheindex h ± 1 korrespondiert. Insbesondere unterscheiden sich die Quersummen der Farbwerte benachbarter Höherwerte um nicht mehr als 30% voneinander. D. h., 0.7 < (X[h ± 1]/X[h]) < 1.3, wobei X[h ± 1] für einen Quersumme eines Farbwerts steht, der zu einem dem Höheindex h benachbarten Höheindex h ± 1 korrespondiert. Bevorzugt ist der Farbunterschied zwischen benachbarten Höhenwerten sogar geringer als 20%. Dabei unterscheiden sich die Höhenwerte gemäß einem Ausführungsbeispiel um wenigstens 50 (Meter) und maximal um 1000 (Meter). Dies ist in den 5c und 5d gezeigt, welche den 3c und 3d entsprechen und daher nicht näher erläutert werden.
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Zusätzlich zu den Farbabstufungen für die Darstellung der verschiedenen topologischen Höhen kann im Falle von 3D-Geodaten die Betrachtungsrichtung bzw. der Kamerawinkel über Zoomstufen parametrisiert, sowie eine virtuelle Lichtquelle zur Erzeugung eines Licht- und Schattenspiels berücksichtigt werden. Dies ist schematisch in der 5e gezeigt, welche eine virtuelle Lichtquelle 590 und davon beleuchtete Objekte 592 darstellt. Je nachdem, wo sich die Lichtquelle 590 befindet, ergeben sich Orte von Licht und Schatten, die einen plastischen Eindruck vermitteln.
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Ein Beispiel einer Parametrisierung des Kamera- bzw. Betrachterwinkels über Zoomstufen ist in der Tabelle 600 der 6 gezeigt.
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Ein Winkel von 90° entspricht dabei einer Betrachtungsperspektive von direkt bzw. sehr weit oberhalb der geografischen Position, z. B. für Betrachterhöhen oberhalb von 1000 km. Demgegenüber entspricht ein Winkel von 0° einer Betrachtungsperspektive von der geografischen Position aus gesehen, d. h., in diesem Fall stimmt die Kameraposition mit der geografischen Position überein. Eine virtuelle Betrachterhöhe von 30 m bis 5 km kann einem Winkel von 34° entsprechen. Ab einer Höhe von 6 km bis 1000 km kann sich der Betrachterwinkel sukzessive von 34° auf 90° erhöhen. Mit anderen Worten, kann sich die Kamera auf einem fiktiven Kreis um die geografische Position herum bewegen, wobei je niedriger die Betrachtungshöhe ist, desto flacher wird der Kamerawinkel.
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7a zeigt eine plastische Darstellung eines Kartenabschnitts 700 für eine Tag-Darstellung, mit der in 6 dargestellten Parametrisierung von Kamerawinkel über die Zoomstufen sowie der Farbabstufungen entsprechend der Lookup-Tabelle aus 5a. Eine plastische Darstellung eines Kartenabschnitts 710 für eine Nacht-Darstellung, mit der in 6 gezeigten Parametrisierung von Kamerawinkel über die Zoomstufen sowie der Farbabstufungen entsprechend der Lookup-Tabelle aus 5b ist in 7b gezeigt.
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Gegenüber dem in den 4a und 4b gezeigten Ausführungsbeispiel wird bei dem in den 7a und 7b gezeigten Kartenausschnitten 700 und 710 eine räumliche realistische Wahrnehmung der Navigationskarte zusätzlich durch das Verwenden einer virtuellen Lichtquelle verstärkt, da Objekte, die eine topologische Höhe aufweisen, nicht nur farblich unterschiedlich dargestellt werden, sondern auch mit einer entsprechenden Schattierung. So zeigt der Kartenabschnitt in 7a und 7b unterschiedlich schattierte Bereiche B5 und B6 auf, die auf unterschiedlich hohe Berge hin deuten und somit eine plastische Darstellung noch weiter verbessern können.
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Die virtuelle Lichtquelle für eine 3D-Renderingeinheit kann beispielsweise gemäß der folgenden Einstellungen parametrisiert werden, die z. B. als XML-Code (XML = Extensible Markup Language, „erweiterbare Auszeichnungssprache) spezifiziert sein können:
<light mode =”head” type =”directional” azimuth=”-20” tilt=”30” ambient=”0.6” squarebrightness=”false” usage=”default”/>
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Hier bedeutet der Parameter „light mode = head”, dass die Lichtquelle fix im Raum steht, unabhängig von der Position der virtuellen Kamera. Das Attribut ”type = directional” beschreibt, dass die Lichtquelle eine mathematisch unendlich Entfernung von der Geometrie hat und somit jedes Objekt der Rendering-Szene abhängig von azimuth und tilt aus derselben Richtung beleuchtet wird (Simulation der Sonne), ”azimuth” stellt einen Drehwinkel der Lichtquelle zu einem virtuellen Nullpunkt der Kartendarstellung dar. ”tilt” bestimmt einen Kippwinkel der Lichtquelle. ”ambient” beschreibt eine Helligkeit der Lichtquelle und damit einen wahrnehmbaren Kontrast. Der Parameter ”squarebrightness” ist irrelevant, weil nicht verwendet. Der Parameter ”usage” beschreibt, ob die beschriebene Lichtquelle die allgemeine Szenerie oder separat den Carsor (Fahrzeugsymbol) beleuchtet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer räumlich plastischen Darstellung eines Kartenabschnitts 720 zeigt 7c. Gegenüber den 7a und 7b ist hier eine aufgrund von Farbschattierungen und evtl. zusätzlichen Licht-/Schatteneffekten plastisch anmutende Vogelperspektive (d. h. Betrachterwinkel 90°) gezeigt.
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Die 8 zeigt als Weiterbildung der vorliegenden Erfindung eine plastische Darstellung 800 eines Fahrzeugsymbols 810 sowie einen Ausschnitt 830 einer Karte mit einem darauf dargestellten plastischen Fahrzeugsymbol 810. Das dreidimensionale Fahrzeugsymbol 810 kann verwendet werden, um die aktuelle Fahrzeugposition auf der elektronischen Navigationskarte zu kennzeichnen. Das Fahrzeugsymbol 810 kann als ein 3D-Modell mit spezieller Innenwölbung abgesetzt über die Navigationskarte gerendert werden. Darunterliegend kann ein an das 3D-Fahrzeugmodell 810 angepasstes halbtransparentes graues Bitmap 820 gezeichnet werden. Zusätzlich wird eine virtuelle Lichtquelle definiert (nicht gezeigt), die beim 3D-Fahrzeugmodell 810 insbesondere bei einer virtuellen Bewegung der Karte ein Licht- und Schattenspiel erzeugt. Durch die Kombination dieser drei Elemente wird der Eindruck eines plastischen über die Karte schwebenden Fahrzeugsymbols erzeugt, das durch den Einfluss des Lichtes sowie den darunterliegenden grauen Schatten 820 eine besondere Art der Tiefenwirkung entfaltet.
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Bei der in 8 gezeigten plastischen Darstellung 800 des Fahrzeugsymbols 810 wurde die Lichtquelle exemplarisch gemäß den folgenden Einstellungen parametrisiert:
<light mode=”head” type=”directional” azimuth=”80” tilt=”60” ambient=”0.5” squarebrightness=”false” usage=”carsor”/l>
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Die 9 zeigt eine plastische Darstellung eines Kartenabschnitts 900 mit einem realistisch anmutenden Horizontverhalten. Die zur Erzeugung des Kartenabschnitts 900 verwendete OpenGL-Rendering-Engine ist in der Lage, mithilfe eines sog. FarPlane-Parameters oder eines Clippingebenen-Parameters eine Position einer hinteren Kante 902 des Renderingbereichs zu definieren und dort anhand von vorbestimmten Farben ein Horizontverhalten zu erzeugen. Die Mechanismen der 3D-Engine können dahin gehend kombiniert werden, dass durch die Definition der Far Plane über alle Zoomstufen sowie eines Farbverlaufs des Horizonts 904 eine natürliche und realistische Darstellung des Horizonts 904 erreicht wird, der die optische Anmutung einer Erdkrümmung vermittelt. Das Prozessormodul 150 ist also gemäß manchen Ausführungsbeispielen ausgebildet, um bei einer Betrachtungsrichtung, die einem Beobachtungspunkt hinter und oberhalb der geografischen Position entspricht, einen Horizontbereich 904 in einem Bereich des digitalen Kartenausschnitts vorzusehen, der durch die Koordinatentransformation der ursprünglichen Geodaten frei wird. Dies ist insbesondere im unteren Teil der 9 zu erkennen, in dem links die ursprünglichen untransformierten Geodaten in einer Draufsicht gezeigt sind und mittig und rechts verschieden steile Blickrichtungen, d. h. Perspektiven, die durch ein Verkippen der von den zweidimensionalen Geodaten aufgespannten Erdorberfläche resultieren.
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Dabei können die Horizonteinstellungen gemäß der in 10 gezeigten Tabelle parametrisiert werden. Leichte Abweichungen, beispielsweise um bis zu 10% von den in der 10 dargestellten Werten, sind möglich. Die verwendeten Parameter sind neben der Zoomstufe 1002, „scale factor” 1004 und „sky offset” 1006. Der Parameter, „scale factor” 1004 legt einen Verschiebungsfaktor relativ zu dem am Display dargestellten Kartenausschnitt fest. Der zweite Parameter „sky offset” 1006 beschreibt eine absolute Entfernung zu einem Beginn eines Nebels, welcher unterhalb einer Horizontlinie dargestellt wird, vom Beginn des Bildschirmrands an.
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Die 11 zeigt einen Kartenausschnitt 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, welcher durch einen kombinierten Einsatz aus Farben, Straßenbreiten, Verdrängungen sowie Ein- und Ausblendungen erzeugt wurde. Gemäß manchen Ausführungsbeispiel wird mit einer Kombination aus Farben, Straßenbreiten, Verdrängungen sowie Ein- und Ausblendungen derart gespielt, dass der Betrachter zu jedem Zeitpunkt eine optimale Kartendarstellung erhält, die alle benötigten Informationen beinhaltet, nicht überfrachtet ist, und die durch geschickte Anwendung von Farbkontrasten eine stets ideale Les- und Erkennbarkeit aller wichtigen Elemente garantiert. Um eine derartige Darstellung zu erzeugen, werden unterschiedliche Attribute wie folgt verwendet.
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Farbwerte für Elemente wie Straßen und Polygone werden getrennt nach Inline und Outline jeweils als RGBA-Wert angegeben, z. B. Autobahnen, Tunnel, Brücken, Bundesstraßen, Landstraßen, Ortstrassen, Fußgängerzonen, Fährstraßen, Industriegebiete, bebaute Gebiete, Meere, Seen, Flüsse, Kanäle, Parks, Wälder, Friedhöfe, Grenzlinien, Eisenbankstrecken, Routen, etc. Dabei beschreibt Inline eine Fläche eines Linienobjekts (z. B. Straße), also den Bereich, der sich zwischen den beiden Konturlinien befindet. Die Outline beschreibt die Konturlinie selber.
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Sichtbarkeit der Elemente wie Straßen, Polygone und Textlabels kann über Angaben von Zoommaßstäben definiert werden, z. B. Autobahnen, Tunnel, Brücken, Bundesstraßen, Landstraßen, Ortstrassen, Fußgängerzonen, Fährstraßen, Industriegebiete, bebaute Gebiete, Meere, Seen, Flüsse, Kanäle, Parks, Wälder, Friedhöfe, Grenzlinien, Eisenbankstrecken, Routen, Einbahnstraßenpfeile, Städtenamen, Straßennamen, Zielflaggen, Beschriftungen von Wäldern und Gewässern, etc.
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Schriften von Textlabels können über Definition von Schriftart, Schriftgröße, Schriftfarbe, Dicke und Farbe der Outline definiert werden, z. B. Stadtnamen, Straßennamen, Straßennummern, Gewässernamen, Waldnamen, Tunnelnamen, Inselnamen, etc.
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Ein Verdrängungsalgorithmus und eine Zeichenreihenfolge werden durch Festlegung einer festen Reihenfolge für alle darstellbaren Elemente ausgeführt. Eine Konfiguration der Zeichenbreite für Straßen und Polygone wird getrennt nach Inline und Outline über alle Zoomstufen durch Definition von Pixelwerten festgelegt, z. B. für Autobahnen, Tunnel, Brücken, Bundesstraßen, Landstraßen, Ortstrassen, Fußgängerzonen, Fährstraßen, Routen, etc.
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Die 12a bis 12f zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele entsprechend den oben beschriebenen Attributen.
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12a zeigt einen Kartenabschnitt in einer Nacht-Darstellung, in dem Gewässer und Stadtnamen mit definierter Schrift dargestellt sind, Namen kleinerer Städte verdrängt sind, keine Straßen angezeigt sind, jedoch Ländergrenzen angezeigt sind. D. h., was sichtbar ist, hängt von der gewählten Zoomstufe ab. Je höher die Zoomstufe, desto mehr Details können sichtbar werden.
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12b zeigt eine Draufsicht auf den in 12a gezeigten Kartenabschnitt in Tag-Darstellung. Auch hier sind Gewässer und Stadtnamen mit definierter Schrift dargestellt, Namen kleinerer Städte verdrängt, keine Straßen angezeigt, jedoch Ländergrenzen angezeigt.
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12c zeigt eine Draufsicht auf einen Kartenabschnitt in Tag-Darstellung und höherer Zoomstufe, in dem größerer Städte mit definierter Schrift dargestellt sind, Autobahnen und Verbindungsstraßen in definierter Breite und Farbgebung für In- und Outline angezeigt sind, Straßennummern und Grenzlinien dargestellt sind, und alle anderen Elemente ausgeblendet sind.
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12d zeigt eine Draufsicht auf einen gegenüber 12c noch weiter vergrößerten Kartenabschnitt in Tag-Darstellung, in welchem größere und kleinere Stadtteile mit definierter Schrift dargestellt sind, Autobahnen angezeigt sind, Verbindungsstraßen und Ortsstraßen in definierter Breite und Farbgebung für In- und Outline angezeigt sind, bebaute Gebiete, Wälder und Gewässer in definierter Farbe dargestellt sind, Straßennummern und Points of Interest (PoI) dargestellt sind, und alle anderen Elemente ausgeblendet sind.
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12e zeigt eine Draufsicht auf einen Kartenabschnitt in noch weiter vergrößerter Tag-Darstellung, in welchem kleinere Stadtteile und Straßennamen mit definierter Schrift dargestellt sind, Ortsstraßen und Nebenstraßen in definierter Breite und Farbgebung für In- und Outline angezeigt sind, bebaute Gebiete, Wälder und Gewässer in definierter Farbe dargestellt sind, Straßennummern dargestellt sind, und alle anderen Elemente ausgeblendet sind.
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12f zeigt einen plastisch wirkenden Kartenabschnitt in Nacht-Darstellung, in welchem Straßennamen mit definierter Schrift dargestellt sind, Ortsstraßen und Nebenstraßen in definierter Breite und Farbgebung für In- und Outline angezeigt sind, bebaute Gebiete, Wälder und Gewässer in definierter Farbe dargestellt sind, Einbahnstraßenpfeilen nach definiertem Pattern dargestellt sind, texturierte und untexturierte 3D-Gebäude dargestellt sind, und alle anderen Elemente ausgeblendet sind.
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Eine weitere Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt in der Begutachtung von großen Maßstäben und Routen mit großer Distanz. So können Routen, die sich über große Teile der Erdoberfläche erstrecken ebenfalls plastisch dargestellt werden, wie in der 13 gezeigt ist. Ein weites Herauszoomen ermöglicht eine große Übersicht. Dabei kann bei Ausführungsbeispielen der Globus zur Erkundung der Erde gedreht werden. Sowohl eine Tag- als auch eine Nacht-Darstellung oder Modus sind möglich.
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Die 14 zeigt einen Mechanismus der optischen Hervorhebung von Einbahnstraßen auf einer Navigations-Karte durch Anordnung von Rasterkacheln.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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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.
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Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
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Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System an Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
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Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
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Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
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Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hineinschreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
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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.