动画表现装置

技术领域

本发明涉及动画表现装置的领域，具体涉及用于汽车中的动画表现装 置。此外，本发明涉及一种用于操作动画表现装置的方法和一种计算机程 序产品。

背景技术

当今，显示器越来越多地用于车辆中或汽车行业中以向驾驶者显示信 息。通常，动画被呈现，这在通过动画表现装置呈现时需要相当多的资源。

动画可被呈现在显示器上并且可基于虚拟数据或处理单元的指令。许 多类型的动画是可能的，例如属于驾驶者辅助系统或用于呈现车辆状态数 据或信息的动画。

根据动画和动画表现元素以及用来使动画表现装置开始呈现动画的指 令，处理单元需要或多或少的资源(例如计算时间、内存使用情况)或所 呈现的动画的性能可能受影响(例如，每秒呈现的帧数可能变化)。

发明内容

可考虑目标技术问题是提供一种需要较少的用于呈现动画内容的计算 资源的动画表现装置。

此目的通过独立权利要求的主题来实现。进一步的实施例在从属权利 要求和以下说明中提供。

根据一个方面，提供了一种用于车辆的动画表现装置。该动画表现装 置包括显示装置、存储装置和计算装置。显示装置配置成基于指令集来显 示动画。存储装置配置成存储用于在显示装置上显示相同动画的第一指令 集和第二指令集。计算装置配置成选择用于在显示装置上显示动画的第一 指令集和第二指令集，其中计算装置还配置成基于计算装置的负荷参数来 选择第一指令集和第二指令集中的一者以用于在显示装置上显示动画。

特别地，第一指令集和第二指令集可以以不同方式执行，即包含不同 技术或命令，而这些集适合在显示单元上呈现相同的动画或动画内容。

因此，根据当前操作条件或操作参数如处理单元的总负荷或内存使用 情况(计算单元或动画表现装置使用的资源)，计算单元可选择第一指令 集和第二指令集中在当前操作条件下需要较少资源的一者。这种动画表现 装置尤其可有利于使用例如具有较小计算能力且因而功耗和发热小但能呈 现相同动画而不损失性能的构件。

此外，动画表现装置可实现构件的更经济的使用，因为运行时间决定 是基于所使用的指令集作出的。构件不必一定针对考虑了任何可能的具有 最大计算资源需求的操作的最坏情况构成，因为在运行时间对使用的指令 集的决定是鉴于计算单元的当前负荷作出的。

当然，存储装置可配置成存储多于两个指令集。

动画表现装置实现了经济地使用计算装置的资源，而存储装置所需的 内存可由于以下事实而增加：针对同一动画，可获得多于一个指令集。然 而，这可能是有利的，因为指令集的节省计算资源的执行方案主导存储装 置额外需要的内存。

指令集可以是用于使显示装置开始呈现或显示预定动画的计算装置的 给定指令集。

根据一个实施例，计算装置配置成在动画表现装置的运行时间期间选 择第一指令集和第二指令集中的一者。

因此，计算装置可在动画表现装置的当前负荷条件下选择所使用的指 令集并且在动画表现装置的负荷条件变化或改变的情况下(例如在动画要 在一定时间之后被再次演示的情况下)可选择另一指令集。

根据又一个实施例，计算装置配置成基于由以下要素组成的一组负荷 参数中的至少一个负荷参数来选择第一指令集和第二指令集中的一者：各 指令集的内存使用情况、计算装置处理各指令集所需的计算时间和计算装 置的总负荷。

特别地，各指令集的内存使用对应于用于执行所需操作的计算装置中 的内存使用。如果计算装置执行一个或多个平行操作，例如娱乐程序或导 航，则计算时间可以是关键参数。

根据又一个实施例，动画表现装置还包括控制装置，其中控制装置配 置成监控计算装置的负荷参数并确定计算装置使用可获得的指令集中的哪 一个指令集。

该控制装置尤其可联接到计算装置和存储装置。在一个实施例中，控 制装置可选择指令集中的一个并将它提供给计算装置以用于执行动画处 理。控制装置还可配置成确定指令集在计算装置的当前操作条件下的性能， 使得适当的指令集被选择，即引起就关键性能指标(例如动画在被显示在 显示单元上时的每秒帧数)而言最佳的动画性能的指令集。

根据又一个实施例，第一指令集是配置成当由计算装置执行时在显示 装置上演示动画的Qt建模语言QML指令集。

指令集的QML执行容易被写入并维持。另一方面，根据动画或动画 场景的复杂性，计算装置的负荷(例如cpu负荷)和每秒帧数fps(其是动 画表现装置的关键性能指标)受到不利影响，尤其是当在计算装置的重负 荷下使用QML时fps减少。

根据又一个实施例，第二指令集是开放性图形库着色语言GLSL指令 集，其配置成当由计算装置执行时在显示装置上演示动画。

相比于指令集的QML执行，使用GLSL执行方案可能更好，因为它 需要较少的计算资源。当动画场景深(即，场景图不是很平坦，但高度相 当大——例如10×50——包含每一级10个卡通人物(child)和50级深度 的场景)时，计算装置负荷可减小几个百分点。当场景平坦(即场景图不 太深，但长度大得多——50×10——包含每一级50个卡通人物和10级深 度的场景)时，动画的GLSL执行方案可运行得比QML执行方案好得多， 尤其fps更高且计算装置负荷更低，例如约20％。

根据又一个实施例，计算装置包括中央处理单元CPU和图形处理单元 GPU，其中计算装置配置成借助图形处理单元来执行第二指令集中的至少 一些指令。

如果计算装置包括中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)， 则使用QML和GLSL可能尤其是有利的。GLSL指令集降低了CPU负荷， 因为一些计算操作转移到GPU。

根据将用动画表现的物品的结构，可利用GLSL提高在动画表现期间 的CPU负荷的参数和帧率。因此，可能有利的是基于所使用的指令集的格 式例如QML或GLSL来决定运行时间，以在GPU与CPU之间实现更好 的负荷平衡。

例如，如果CPU达到90％的负荷，并且动画表现装置处于开始动画 表现的阶段，则可更好地以GLSL格式开始动画表现以便不影响fps。

另一方面，如果GPU的负荷为90％，并且动画表现装置处于开始动 画表现的阶段，则可由于相同原因以QML格式开始动画表现以便不影响 fps。

如果CPU和GPU上没有明显的负荷，并且动画表现装置处于开始动 画表现的阶段，则基本上可选择GLSL格式。

如果计算装置包括CPU和GPU，比方说在本实施例中，这些构件中 的每一个的负荷可被用作用于选择第一指令集或第二指令集的参数。

根据又一个实施例，动画表现装置还包括配置成将第一指令集转换成 第二指令集的转换装置。

当使用QML和GLSL时，这种转换装置尤其会是有利的，因为不存 在容易的手动写入和维持GLSL执行的方式。因此，转换装置取得QML 指令集并且将它转换为GLSL指令集。

转换装置适合使用第一指令集作为输入数据并提供第二指令集作为输 出数据。在生成第二指令集之后，可获得第一指令集和第二指令集两者以 便由计算装置使用。

根据又一个实施例，转换装置配置成在计算装置请求第一指令集和第 二指令集中的一者时将第一指令集转换为第二指令集。

因此，对第二指令集的访问时间缩短，因为第二指令集在被计算装置 请求之前已经生成。

根据又一个方面，提供了一种用于操作动画表现装置的方法。该方法 包括以下步骤：提供用于在显示装置上显示同一动画的第一指令集和第二 指令集；基于计算装置的负荷参数来选择第一指令集和第二指令集中的一 者以由计算装置执行；基于所选择的指令集通过显示装置来呈现动画。

应当指出的是，在适合的情况下，对动画表现装置的描述同样适用于 该方法。具体地，该方法适合于由如上文和下文所述的动画表现装置执行。

根据一个实施例，该方法还包括将第一指令集转换成第二指令集的步 骤。

因此，不必由操作人员提供两个指令集或编码两个指令集。操作人员 仅需编码或起草一个指令集，而第二指令集通过将第一指令集转换成第二 指令集而生成，使得动画表现装置的配置时间缩短。

根据又一个实施例，将第一指令集转换成第二指令集的步骤在提供第 一指令集和第二指令集的步骤之前执行。

换言之，第一指令集可在第一指令集或第二指令集中的一者被请求以 在显示装置上产生动画之前转换为第二指令集。

根据又一个方面，提供了一种计算机程序产品，其配置成当在如上文 和下文所述的动画表现装置上被执行时执行如上文和下文所述的方法的步 骤。

该计算机程序产品可被存储在计算机可读介质如CD-ROM、DVD或 任何其它永久或非永久存储介质上。

附图说明

在下文中，参考以下附图描述本发明的示例性实施例。

图1示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的动画表现装 置。

图2示意性地示出了具有根据本发明的一个示例性实施例的动画表现 装置的车辆。

图3示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的方法的步骤。

图4示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的计算机程序产 品。

具体实施方式

图1示出了包括显示装置100、计算装置110、控制装置120、存储装 置130和转换装置140的动画表现装置10。计算装置110包括中央处理单 元CPU112和图形处理单元GPU114。

存储装置130存储配置成作为相同动画呈现在显示装置100上的指令 集的至少两个执行方案。指令集由CPU112和/或GPU114执行，并且显 示装置由这些构件控制以便呈现动画场景。

控制装置120配置成评估、监视或确定计算装置110及其构件112、 114的操作参数或操作条件并确定计算装置在所确定的操作参数或操作条 件下使用众多指令集中的哪一些指令集。因此，控制装置120联接到计算 装置110和存储装置130。

转换装置140配置成基于第一指令集(例如动画场景的QML执行方 案)来生成或转换第二指令集(例如动画场景的GLSL执行方案)。转换 装置140因此联接到存储装置130以读取第一指令集和写入第二指令集。

另外，转换装置140联接到计算装置110，使得所生成的第二指令集 可非必要地被直接提供给计算装置110。

通过对象的动画表现特性来完成以QML进行动画表现。可利用简单 形式的动画表现或更复杂的动画表现类型来用动画表现不同类型的特性。 在QML中写入奇特的动画容易且快捷，但根据动画表现的物品的复杂性， 它将消耗CPU的更多计算资源。一个替代方案是使用着色器，并利用GLSL 写入相同的动画。该技术对于复杂的物品可能更好，但它意味着OpenGL 背景知识和至少一些具有2D-3D计算机图形的平均经验。根据写入动画的 语言，在运行时间期间，它将对所使用的硬件资源具有不同影响。在QML 中写入动画是直接的，仅仅在需要动画表现的物体的顶部上增加动画类型。 在GLSL中写入动画更困难，但最终更好的性能可能是主要的收益。CPU 负荷更低，根据结构用动画表现物体，fps率甚至更好。作为缺点，使用了 另一些GPU并且使用了一些图形内存。

图1所示的动画表现装置10克服了迄今为止通过利用在GLSL中写 入的顶点和着色器片段以QML或OpenGL执行动画表现来在研发中作出 使用哪种执行方案的缺点。

在两种执行方案都可用并作出使用效果根据系统负荷/可用的资源而 更佳的运行时间决定的情况下，其将解决一些性能问题。

计算装置110将根据操作条件——即从将收集系统信息/内存使用情况 的快照、CPU负荷等的控制单元120接收的推荐——来加载和开始QML 动画表现或GLSL动画表现，然后，控制装置120或计算装置110将基于 总体系统性能来选择最合适的动画类型。

转换装置140实现了在QML中写入动画并使转换单元从QML转换 到GLSL。

以QML动画作为输入，转换装置140将按需生成从使用者经验的角 度看将具有相同输出的GLSL，但开发人员将完成复杂的工作，并且作为 另一个益处将提高动画表现装置10的系统性能。转换装置140解析选定的 QML的选定夹头(chuck)，识别目标，检查将被动画表现的特性的有效 性，识别可采用的潜在解决办法，然后根据使用者决定而用动态地生成的 着色器代替QML上的夹头。

图2示出了具有如上文和下文中所述的车辆1，尤其是乘用车。动画 表现装置10适合向操作人员或驾驶者提供信息，尤其是视觉地显示的信 息。

图3示意性地示出了用于操作动画表现装置10的方法。在步骤S0中， 将第一指令集转换成第二指令集。在后续步骤S1中，提供用于在显示装置 100上显示同一动画的第一指令集和第二指令集。在接下来的步骤S2中， 基于计算装置110的负荷参数来选择用于由计算装置110执行的第一指令 集和第二指令集中的一者。在最后一个步骤S3中，通过显示装置100基于 所选择的指令集来呈现动画。

图4示意性地示出了配置成当在如图1所示的动画表现装置10上被执 行时执行图3所示的方法的步骤的计算机程序产品200。