(57)【要約】【課題】ハードウェア資源の負担増加を抑制しつつ、画面内の部分的な輝度調整を行う。【解決手段】表示部２０は、車両の状態を示す情報をグラフィック画像で表示する。ＧＰＵ１６は、画素単位で色を描画するプログラマブルシェーダ１６ａを含み、表示部２０に表示させるグラフィック画像を生成する。ＣＰＵ１２は、ＧＰＵ１６に、表示部２０に表示させるグラフィック画像の内容を指定する。ＣＰＵ１２はＧＰＵ１６に、表示部２０に表示させるグラフィック画像の画素ごとに輝度を指定可能であり、プログラマブルシェーダ１６ａは、ＣＰＵ１２から設定される輝度情報に応じて画素単位で描画する色を補正する。【選択図】図１
2019159409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の状態を示す情報をグラフィック画像で表示する表示部と、
画素単位で色を描画するプログラマブルシェーダを含み、前記表示部に表示させるグラフィック画像を生成するグラフィック処理部と、
前記グラフィック処理部に、前記表示部に表示させるグラフィック画像の内容を指定する主処理部とを備え、
前記主処理部は前記グラフィック処理部に、前記表示部に表示させるグラフィック画像の画素ごとに輝度を指定可能であり、
前記プログラマブルシェーダは、前記主処理部から設定される輝度情報に応じて画素単位で描画する色を補正する表示装置。
【請求項２】
前記主処理部は、前記表示部に表示させるグラフィック画像内において、重要度が高い情報を表示する領域の輝度がそれ以外の領域の輝度より高くなるように各画素の輝度情報を決定し、決定した輝度情報を前記グラフィック処理部に設定する請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記プログラマブルシェーダは、前記主処理部から設定される輝度情報、及び前記表示部のガンマ特性をもとに、画素単位で描画する色を補正する請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記プログラマブルシェーダは、少なくともテクスチャの色情報と輝度情報をもとに、画素単位で色を描画するハードウェア演算器である請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内に設置される表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶メータなど、車両の状態に関する各種情報を表示する表示装置を搭載する車両が増えてきている。車両に搭載される一般的な表示装置は、液晶ディスプレイのバックライトの明るさを調節することで画面全体の明るさを調節している。一般的な液晶ディスプレイでは、バックライトの輝度調節により画面全体の輝度が一律に変化する。従って画面の輝度を下げた場合、警告灯表示などの重要な部分の輝度も低下してしまう。
【０００３】
部分的に明るさを調整する手法として、パーツごとに複数の明るさの色情報を予めパレットテーブルに用意しておく手法が提案されている（例えば、特許文献１の図７参照）。この手法ではパーツが増えるごとにメモリの使用量も増大する。
【０００４】
また部分的に明るさを調整する手法として、それぞれ異なる輝度値を持つ複数のポリゴンデータを用意し、輝度値に応じて選択されたポリゴンデータにテクスチャを割り当てる手法が提案されている（例えば、特許文献２の図４参照）。この手法でもメモリの使用量が増大する。また輝度値を持つポリゴンデータをリアルタイムに生成する場合はＣＰＵの負荷が増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９１０３０号公報
【特許文献２】特開２００９−４１９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、車両に搭載される表示装置に表示されるグラフィック画像の高解像度化、デザインの複雑化が進んでおり、メモリやＣＰＵなどのハードウェア資源への負担が増加してきている。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、ハードウェア資源の負担増加を抑制しつつ、画面内の部分的な輝度調整を行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の表示装置は、車両の状態を示す情報をグラフィック画像で表示する表示部と、画素単位で色を描画するプログラマブルシェーダを含み、前記表示部に表示させるグラフィック画像を生成するグラフィック処理部と、前記グラフィック処理部に、前記表示部に表示させるグラフィック画像の内容を指定する主処理部とを備える。前記主処理部は前記グラフィック処理部に、前記表示部に表示させるグラフィック画像の画素ごとに輝度を指定可能であり、前記プログラマブルシェーダは、前記主処理部から設定される輝度情報に応じて画素単位で描画する色を補正する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハードウェア資源の負担増加を抑制しつつ、画面内の部分的な輝度調整を行うことができ重要な図の視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る表示装置のＣＰＵ及びＧＰＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、部分的な輝度調整前後の表示画面の一例を示す図である。
【図４】表示部のガンマ特性の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る表示装置のＣＰＵ及びＧＰＵの動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１の構成を示す図である。表示装置１は処理部１０及び表示部２０を備える。表示部２０は液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを備える。表示部２０は車両の状態を示す各種情報を示すグラフィック画像を表示する。例えば、指針により車速やエンジン回転数を示すアナログメータのグラフィック画像を表示する。なお表示部２０に表示されるグラフィック画像内には、方向指示器の点灯状態を示す表示灯（例えばアイコン／シンボル）や、シートベルト未着、ドアオープン、エンジンオイル不足、ガソリン不足などを示す各種のテルテール等も表示可能である。
【００１２】
処理部１０は通信コントローラ１１、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、不揮発メモリ１５、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）１６及びＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）１７を備える。通信コントローラ１１は車載ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して、各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit)及び／又は各種センサから通信データを所定の通信規格に従い受信する。例えば、車速センサに接続されたＥＣＵから車速情報を受信し、エンジンを管理するＥＣＵからエンジン回転数情報を受信する。通信コントローラ１１は受信したデータをＣＰＵ１２に出力する。
【００１３】
ＲＯＭ１３は読み出し専用の不揮発メモリであり、ファームウェアや基本データを格納する。ＲＡＭ１４は読み書き可能な揮発性メモリであり、ＣＰＵ１２の作業領域として使用される。不揮発メモリ１５は大容量のストレージであり、フラッシュメモリやハードディスクが使用される。不揮発メモリ１５には各種アプリケーションプログラムやデータが格納される。不揮発メモリ１５には、表示部２０に表示されるグラフィック画像を構成する各パーツの頂点データ及びテクスチャデータも格納される。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１３及び不揮発メモリ１５からプログラム及びデータをＲＡＭ１４に読み出して各種の処理を実行する。
【００１４】
ＧＰＵ１６は画像処理に特化した専用ＩＣであり、表示部２０に表示させるグラフィック画像を生成する。ＶＲＡＭ１７は読み書き可能な揮発性メモリであり、ＧＰＵ１６の作業領域として使用される。例えばＶＲＡＭ１７はテクスチャデータ読み込み用の記憶領域、及びフレームバッファ領域を有する。なおＶＲＡＭ１７はＲＡＭ１４内に構築されてもよい。
【００１５】
ＧＰＵ１６はプログラマブルシェーダ１６ａを含む。一般的なＧＰＵはバーテックシェーダと、フラグメントメントシェーダ（ピクセルシェーダともいう）を備える。バーテックシェーダは３Ｄグラフィックの描画において必要となるシェーダであり、ワールド座標変換、ビュー座標変換、射影変換などの座標変換を実行する。
【００１６】
本実施の形態ではフラグメントメントシェーダに注目する。フラグメントシェーダはフラグメント（ピクセル）単位で色を描画する。一般的なＧＰＵのフラグメントシェーダは、表示対象の各フラグメントに対応するテクスチャ位置の色情報をフレームバッファの所定の位置にそのまま出力する。テクスチャの色情報は例えば、ＲＧＢＡフォーマットで規定される。ＲＧＢＡフォーマットは赤成分、緑成分、青成分及び透明度により色情報を定義するフォーマットである。
【００１７】
本実施の形態に係るプログラマブルシェーダ１６ａは各フラグメントに対応するテクスチャ位置の色情報を、入力される輝度情報に応じて補正する機能を有し、輝度調整後の色情報をフレームバッファに出力する。当該輝度調整機能を有するフラグメントシェーダは専用のハードウェア演算器で作成され、ＧＰＵ１６内にプログラマブルシェーダ１６ａとして予め内蔵される。当該ハードウェア演算器はＩＰコアを利用して作成されてもよい。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態１に係る表示装置１のＣＰＵ１２及びＧＰＵ１６の動作の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ１２は、車室内の照度センサに接続されたＥＣＵから車載ネットワークを介して通信コントローラ１１が受信した輝度設定情報を取得する（Ｓ１０）。例えば輝度設定情報は、０〜１の範囲内の値で規定される。０が最低輝度を示し、１が最大輝度を示す。照度センサに接続されたＥＣＵは検出された照度に応じて輝度設定情報を決定し、決定した輝度設定情報を車載ネットワークを介して表示装置１に送信する。
【００１９】
ＣＰＵ１２は、各種ＥＣＵ及び各種センサから車載ネットワークを介して通信コントローラ１１が受信した車両情報を取得する（Ｓ１１）。ＣＰＵ１２は取得した車両情報に応じて、表示部２０に表示させるべきグラフィック画像の表示内容を決定する（Ｓ１２）。例えば、取得した車速情報およびエンジン回転数情報に応じて指針の位置を決定する。
【００２０】
ＣＰＵ１２は決定した表示内容に応じて不揮発メモリ１５から、必要なパーツの頂点データ及びテクスチャデータをＲＡＭ１４に読み込む（Ｓ１３）。なお既にＲＡＭ１４に必要なデータが存在する場合は新たに読み込む必要はない。
【００２１】
ＣＰＵ１２は取得した輝度設定情報をもとに、表示させるグラフィック画像内において各画素の輝度情報を決定する（Ｓ１４）。当該輝度情報も０〜１の範囲内の値で規定される。ＣＰＵ１２は、グラフィック画像内において重要度が高い情報を表示するパーツ（以下、重要パーツという）の領域の輝度がそれ以外の領域の輝度より相対的に高くなるように各画素の輝度情報を決定する。
【００２２】
例えば、グラフィック画像内において重要パーツの領域の輝度を維持し、重要パーツ以外の領域の輝度を低下させる。またはグラフィック画像内において重要パーツの領域の輝度を上昇させ、重要パーツ以外の領域の輝度を維持する。重要パーツには例えば、方向指示器のシンボル、各種警告を表示するテルテールなどが設定される。例えばＥＣＵから設定される輝度設定情報が０．５の場合、ＣＰＵ１２はウインカのシンボルなどの重要パーツを表示する領域の輝度情報を１に設定し、重要パーツ以外を表示する領域の輝度情報を０．５に設定する。
【００２３】
ＣＰＵ１２は、表示させるパーツの頂点データ、表示させるパーツ及び背景のテクスチャデータ、並びに各画素の輝度情報をＧＰＵ１６に出力する（Ｓ１５）。ＧＰＵ１６は、ＣＰＵ１２から頂点データ、テクスチャデータ及び輝度情報を取得し、ＶＲＡＭ１７に一時保持する。ＣＰＵ１２から渡されるテクスチャデータは、ＢＭＰデータやＪＰＥＧデータなどの画像データであってもよい。
【００２４】
ＧＰＵ１６は各パーツの頂点データをもとに各パーツのプリミティブを作成する（Ｓ２０）。プリミティブは点、線、ポリゴンにより構成される。ＯｐｅｎＧＬ（登録商標）では、三角形のポリゴンを組み合わせることにより様々な形状の図形を描画する。なお描画するパーツが３Ｄパーツである場合、バーテックシェーダが３Ｄパーツの頂点データの座標に対してワールド座標変換、ビュー座標変換、射影変換を実行し、３Ｄパーツの頂点データの座標をクリッピング座標系の座標に変換する。
【００２５】
ＧＰＵ１６は各パーツのプリミティブの座標を、表示部２０のサイズに応じたウインドウ座標系の座標にビューポート変換する。ＧＰＵ１６は各パーツのプリミティブをラスタライズして、プリミティブを構成するフラグメントを生成する。
【００２６】
ＧＰＵ１６内のフラグメントシェーダは、プリミティブを構成するフラグメントの座標位置に対応する、ＶＲＡＭ１７内に保持されるテクスチャの座標位置の色情報を抽出する（Ｓ２１）。一般的なフラグメントシェーダは抽出した色情報をそのままＶＲＡＭ１７内のフレームバッファに出力するが、本実施の形態ではフラグメントシェーダは、抽出した色情報をＣＰＵ１２から渡された輝度情報に応じて補正する。具体的にはフラグメントシェーダは、抽出した色情報に輝度情報を係数として掛けて輝度調整後の色情報を生成する。フラグメントシェーダは輝度調整後の色情報をフレームバッファに出力する（Ｓ２２）。
【００２７】
フレームバッファに１フレーム分の色情報が蓄積されると（Ｓ２３のＹ）、ＧＰＵ１６は１フレーム分のデータをフレーム画像として表示部２０に出力する（Ｓ２４）。１フレーム分の色情報が蓄積されない間は（Ｓ２３のＮ）、ステップＳ２０に遷移し、次のフラグメントのテクスチャマッピングを続行する。以上に説明した処理が、表示部２０への表示が終了するまで（Ｓ１６のＹ、Ｓ２５のＹ）、繰り返し実行される（Ｓ１６のＮ、Ｓ２５のＮ）。
【００２８】
図３（ａ）、（ｂ）は、部分的な輝度調整前後の表示画面２０ａの一例を示す図である。図３（ａ）に示す表示画面２０ａには、タコメータＭ１、スピードメータＭ２、左ウインカＴ１、右ウインカＴ２、充電系統の異常を示す警告灯Ｔ３、ブレーキ異常を示す警告灯Ｔ４が表示されている。図３（ａ）に示す表示画面２０ａは、部分的な輝度調整が行われる前の状態の表示画面２０ａであり、表示画面２０ａ内の全領域において同じ値の輝度設定情報が指定されている。
【００２９】
図３（ｂ）に示す表示画面２０ａは、部分的な輝度調整が行われた後の状態の表示画面２０ａを示している。図３（ｂ）に示す表示画面２０ａ内では、重要パーツ（左ウインカＴ１、右ウインカＴ２、充電系統の異常を示す警告灯Ｔ３、ブレーキ異常を示す警告灯Ｔ４）が描画されている領域の輝度が維持され、重要パーツ以外（タコメータＭ１、スピードメータＭ２及び背景）が描画されている領域の輝度が低下されている。図３（ｂ）に示す表示画面２０ａでは重要パーツを描画する領域と、重要パーツ以外を描画する領域とで異なる値の輝度設定情報が指定されている。
【００３０】
ＣＰＵ１２は取得した輝度設定情報をもとに、表示させるグラフィック画像内において各画素の輝度情報を決定する（Ｓ１４）。当該輝度情報も０〜１の範囲内の値で規定される。ＣＰＵ１２は、グラフィック画像内において重要度が高い情報を表示するパーツ（以下、重要パーツという）の領域の輝度がそれ以外の領域の輝度より相対的に高くなるように各画素の輝度情報を決定する。
【００３１】
以上説明したように実施の形態１によれば、ＧＰＵ１６内のフラグメントシェーダで輝度調整を行うことにより、メモリ使用量およびＣＰＵ負荷を殆ど増加させずに、画素単位で任意に輝度を調整することができる。またフラグメントシェーダをハードウェア演算器で構成することにより、処理を高速化することができる。
【００３２】
パーツごとに複数の色情報を定義したパレットテーブルや、輝度値が異なる複数のポリゴンデータを用意する必要がないため、パーツ数／ポリゴン数に依存しないシステムを構築することができる。パレットテーブルを用いる手法では、パーツ数が増加するに従いメモリ使用量が増加する。これに対して本実施の形態ではメモリ使用量の増加が抑制される。これにより不揮発メモリ１５のサイズを小さくすることができ、表示装置１全体を小型化することができる。
【００３３】
輝度値を加味したポリゴンデータを生成する場合、ＣＰＵ負荷が増加し、消費電力が増大する。これに対して本実施の形態ではＣＰＵの負荷増加および消費電力の増大が抑制される。またポリゴンデータを輝度値と独立して管理することにより、ポリゴンデータの汎用性が低下することを防止することができる。
【００３４】
本実施の形態に係るフラグメントシェーダで輝度調整を行う方式では、細かな単位で自由に調整値を設定することができる。これに対して予めパレットテーブル等を用意する手法では細かな輝度調整を実現するには膨大なデータ量が必要となる。
【００３５】
このように本実施の形態に係る表示装置１はハードウェアの負担増加を抑制しつつ、部分的な輝度調整を行うことができ、グラフィック画像の高解像度化、デザインの複雑化が進んでいる車載用途に適している。
【００３６】
次に実施の形態２について説明する。実施の形態２では表示部２０のガンマ特性を考慮する。実施の形態２では、プログラマブルシェーダ１６ａは表示対象の各フラグメントに対応するテクスチャ位置の色情報を、入力される輝度情報および設定された表示部２０のガンマ補正値に応じて補正する機能を有し、輝度調整及びガンマ補正後の色情報をフレームバッファに出力する。
【００３７】
図４は、表示部２０のガンマ特性の一例を示す図である。表示部２０にはハードウェア的な発色特性があり、処理部１０から入力される輝度値Ｖとモニタ出力値Ｌ（明るさ）との関係がリニアな比例関係にならない。ディスプレイの特性は下記（式１）で近似することができる。一般的なディスプレイはガンマ値γが２．２に設定されているものが多い。
Ｌ＝Ｖγ  ・・・（式１）
【００３８】
ディスプレイのガンマ特性は、下記（式２）に示すように輝度値Ｖにガンマ特性の逆関数を掛けることにより補正することができる。
Ｖ’＝Ｖ１／γ
【００３９】
補正後の輝度値Ｖ’を表示部２０に入力することにより、処理部１０から入力される輝度値Ｖとモニタ出力値Ｌ（明るさ）との関係をリニアな比例関係にすることができる。
【００４０】
図５は、本発明の実施の形態２に係る表示装置１のＣＰＵ１２及びＧＰＵ１６の動作の流れを示すフローチャートである。以下、図２に示した実施の形態１に係るフローチャートとの差異を説明する。
【００４１】
図５に示すフローチャートではステップＳ１５において、ＣＰＵ１２は、表示させるパーツの頂点データ、表示させるパーツ及び背景のテクスチャデータ、各画素の輝度情報、並びに表示部２０のガンマ補正値１／γをＧＰＵ１６に出力する（Ｓ１５ａ）。
【００４２】
またステップＳ２２においてフラグメントシェーダは、ＶＲＡＭ１７から抽出した色情報に輝度情報を係数として掛け、さらに表示部２０のガンマ補正値１／γを掛けることにより輝度調整及びガンマ補正済みの色情報を生成する。フラグメントシェーダは輝度調整及びガンマ補正済みの色情報をフレームバッファに出力する（Ｓ２２ａ）。
【００４３】
以上説明したように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、ＧＰＵ１６内のフラグメントシェーダが輝度調整とガンマ補正を同時に行うことができる。両者を別々に行う場合と比較して構成をシンプルにすることができる。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素または各処理プロセスの組み合わせに、いろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４５】
上述の実施の形態では、輝度設定情報をＥＣＵから車載ネットワークを介して取得する例を説明した。この点、表示装置１が照度センサを備え、自己の照度センサの検出情報をもとに上記ステップＳ１０の輝度設定情報を決定してもよい。また表示装置１に輝度調整用の操作部を設け、ユーザが設定した値にもとづき輝度設定情報を決定してもよい。
【００４６】
上述の実施の形態では、重要パーツの領域の輝度をそれ以外の領域の輝度より高くなるように画面内の輝度を調整する例を説明した。この点、重要パーツをランク分けし、３段階の以上の輝度で画面内の輝度を調整してもよい。
【００４７】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００４８】
［項目１］
車両の状態を示す情報をグラフィック画像で表示する表示部（２０）と、
画素単位で色を描画するプログラマブルシェーダ（１６ａ）を含み、前記表示部（２０）に表示させるグラフィック画像を生成するグラフィック処理部（１６）と、
前記グラフィック処理部（１６）に、前記表示部（２０）に表示させるグラフィック画像の内容を指定する主処理部（１２）とを備え、
前記主処理部（１２）は前記グラフィック処理部（１６）に、前記表示部（２０）に表示させるグラフィック画像の画素ごとに輝度を指定可能であり、
前記プログラマブルシェーダ（１６ａ）は、前記主処理部（１２）から設定される輝度情報に応じて画素単位で描画する色を補正する表示装置（１）。
これによれば、ハードウェア資源の負担増加を抑制しつつ、画素単位で任意に輝度を調整することができる。
［項目２］
前記主処理部（１２）は、前記表示部（２０）に表示させるグラフィック画像内において、重要度が高い情報を表示する領域の輝度がそれ以外の領域の輝度より高くなるように各画素の輝度情報を決定し、決定した輝度情報を前記グラフィック処理部（１６）に設定する項目１に記載の表示装置（１）。
これによれば、重要度の高い情報の視認性を確保しつつ、表示装置１の消費電力を低減することができる。
［項目３］
前記プログラマブルシェーダ（１６ａ）は、前記主処理部（１２）から設定される輝度情報、及び前記表示部（２０）のガンマ特性をもとに、画素単位で描画する色を補正する項目１または２に記載の表示装置（１）。
これによれば、画素単位で輝度調整とガンマ補正を同時に行うことができる。
［項目４］
前記プログラマブルシェーダ（１６ａ）は、少なくともテクスチャの色情報と輝度情報をもとに、画素単位で色を描画するハードウェア演算器である項目１から３のいずれか１項に記載の表示装置（１）。
これによれば、高速なテクスチャマッピングが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  表示装置、  １０  処理部、  １１  通信コントローラ、  １２  ＣＰＵ、  １３  ＲＯＭ、  １４  ＲＡＭ、  １５  不揮発メモリ、  １６  ＧＰＵ、  １６ａ  プログラマブルシェーダ、  １７  ＶＲＡＭ、  ２０  表示部。
【図１】
2019159409.tif 000003
【図２】
2019159409.tif 000004
【図３】
2019159409.tif 000005
【図４】
2019159409.tif 000006
【図５】
2019159409.tif 000007