Die Heraus- und Anforderungen an Displays im Automobil öffnen ein großes Spannungsfeld, welches Kompromisse und neue Ideen erfordert, um erfolgreich umgesetzt zu werden. Beginnend mit der Messung der visuellen Wahrnehmungssituation bei wechselnden Umgebungslichtbedingungen wurde eine Möglichkeit aufgezeigt, die es mittels Simulationsmodellen ermöglicht, die Wahrnehmung von Displays im Automobil bei Umgebungslicht sichtbar zu machen. Auf Basis dieser Wahrnehmungsmodelle wurde ein Regelungsalgorithmus für die Displayhelligkeit vorgestellt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Lösung kann das Display in Abhängigkeit der Wahrnehmungssituation optimal in der Helligkeit eingestellt werden. Dadurch ist das Display immer genau so hell, dass es dem Fahrer eine optimale Ablesbarkeit bietet, bei gleichzeitig geringstmöglichem Energieverbrauch. Die Helligkeitsregelung kommt vor allem bei kontrastarmen Darstellungen, wie Video, schnell an ihre Grenzen. Hierfür wurden mit DIE & DOP sowie HMI-Enhancement Lösungen vorgestellt und untersucht. Dabei sind die Methoden DIE & DOP angepasst an die Herausforderungen im automotiven Bereich hinsichtlich Displaygröße und Lichtbedingungen. Der Kontrast kann durch DIE & DOP um den Faktor Sf = 1.9 gesteigert sowie ein Benchmarkfaktor B0 = 3.2 (Testmaterial IEC62087) zum Vergleich mit anderen Methoden erreicht werden. Wichtig für den Einsatz der Methoden im Fahrzeug ist eine hohe Videoqualität. In einem Probandenversuch wurde die Akzeptanz der Methoden DIE & DOP nachgewiesen und die optimale Parameterkonfiguration ermittelt. Gegenüber der heutigen Lösung ist die Akzeptanz von Videoanwendungen bei Umgebungslicht deutlich gesteigert. Mit umgebungslichtabhängigen Parametern kann die Wertanmutung auch bei kritischen Umgebungslichtbedingungen auf sehr hohem Niveau konstant gehalten werden. Für Menüdarstellungen wurden ebenfalls Methoden präsentiert, um die Einflüsse durch Umgebungslicht zu verringern und damit Ablesbarkeit und Wertanmutung zu verbessern. Insgesamt wurden drei Algorithmen vorgestellt und untersucht, welche in Kombination oder singulär verwendet werden können. Eine Expertenevaluation hat gezeigt, dass Umgebungslichteinflüsse reduziert werden und insbesondere Details und wichtige Inhalte deutlicher erkennbar werden. Das Spannungsfeld von Displays im Fahrzeug wird in Zukunft vor allem durch die Verbreitung von Elektrofahrzeugen eine Verschiebung hin zu mehr Energieeffizienz erfahren. Durch die vorgestellten Methoden kann für LCDisplays die Hinterleuchtung in Abhängigkeit des Inhalts - zeitlich und örtlich - optimiert und so der Energieverbrauch wirksam gesenkt werden. Beispielsweise sind bei Videoanwendungen, bei hoher Videoqualität, Einsparungen von durchschnittlich 30-50% möglich. Neben der Energieeinsparung steigen durch neue Produkte in der Consumer Elektronik die Erwartungen der Kunden hinsichtlich der Displayqualität ständig. Durch lokale, inhaltsabhängige Absenkung der Hinterleuchtung kann der Schwarzwert und damit die wahrgenommene Qualität vor allem in der Nacht in erheblichem Maße gesteigert werden.
Content for multimedia displays, e.g. for video or human-machine interfaces, is optimized for relatively dark ambient light conditions (0.5 lx to 500 lx) e.g. in cinema or office. In the process of creation, the content is designed for one static ambient light condition. But in the automotive environment, our perception of the content varies through the strong variation of the surrounding ambient light (0.5 lx to 500 lx). Today, typical methods to counteract the variation in the perception of the content are, different static designs, optimized for day- or night-conditions and ambient light depending display luminance. In many light situations this is not sufficient enough. The main objective in this thesis is to dynamically optimize the given content in real time for best readability, quality and energy efficiency by: intelligent regulation of the display luminance; dynamic modification of the present content and _optimization of the backlight efficiency. In the first step a model to identify the current amount of veiling glare in the observers eye and the amount of reflected light from the display in the automotive environment is developed. On the base of the so measured ambient light information, the luminance of the display is adaptively regulated. To enhance the readability of the presented information on the display, the content is dynamically processed in the second step. Thereby, for the human perception, irrelevant information in the content is abandoned to maximize the level of enhancement. In the presented approach not the fidelity of the content is enhanced. Here the subjective quality at ambient light is addressed using an optimized target functions for the automotive environment. The target function enables to choose the best balance for the lossy enhancement - between readability and quality - depending on the ambient light situation. By content adaptive global and local dimming of the backlight, the perceived quality (dark ambient light situation) and energy efficiency (bright ambient light situation) of the display is improved in the third step.
Effiziente und optimierte Darstellungen von Informationen auf Grafikanzeigen im Fahrzeug: Situationsadaptive Bildaufbereitungsalgorithmen und intelligente Backlightkonzepte
Spektrum der Lichttechnik ; 2 ; 1-136
2013
136 Seiten, Bilder, Tabellen, 114 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
GWLB - Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek | 2013
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