CN101075422A - 用于显示旋转的图像的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种图形系统，包括耦合于图形控制器和显示控制器之间的单缓冲器。图形控制器旋转由应用程序产生的帧并将旋转的帧写入该缓冲器。一次旋转一个片段(如，一帧的四分之一)。每次显示控制器完成对一帧的四分之一的显示，显示控制器发信号给图形控制器以旋转下一帧的一个对应四分之一。缓冲器空间的减小减少了功耗并提高了系统的性能。

Description

用于显示旋转的图像的方法和设备

背景技术

指令当由应用程序生成的内容在与显示器方向不同的方向上时进行图像旋转。例如，无线多媒体手持设备-如，个人数字助手(PDA)，蜂窝电话，或笔记本电脑上的显示器的方向，有时可能与下载到手持设备上的视频记录的方向不一致。旋转硬件可以用于旋转视频以适应显示器的格式。

指令如果视频帧未被旋转或正确地更新，则图像失真(artifacts)(如，部分帧更新或图像破损)可能出现在显示器上。帧旋转和更新过程可能包含应用程序将帧写入其缓冲器，旋转引擎旋转帧，和显示控制器显示旋转后的帧。参与该过程的各部件的操作需要经过协调以避免图像失真的发生。在此使用的术语“部件”指的是软件模块或硬件单元。

指令传统的系统典型地采用双缓冲模式来协调帧旋转和更新的操作。双缓冲也提高了效率。当一个部件从双缓冲器之一读取时，其它部件可以同时写入双缓冲器的另一个。图1显示了使用双缓冲模式的传统系统10的例子。系统10包括处理器11，用于旋转图像的图形控制器12，和用于控制旋转后的图像在显示器14上显示的显示控制器13。第一对缓冲器(15，16)保持在处理器11和图形控制器12之间，第二对缓冲器(17，18)保持在图形控制器12和显示控制器13之间。当应用程序被处理器11执行时生成一个图像，处理器11将该图像写入一个缓冲器(如，缓冲器15)。同时，图形控制器12从另一个缓冲器(如，缓冲器16)读取。因此，双缓冲器(15，16)的使用允许同时进行读和写的操作。同样，当图形控制器12将一个旋转后的图像写入缓冲器17时，显示控制器13可以从缓冲器18读取以显示。因此，硬件旋转可以与帧显示同时进行。只要显示控制器13在图形控制器12完成对缓冲器的写入后从缓冲器中读数据，显示的图像就可以避免图像失真。然而，管理缓冲器的多个拷贝增加了存储消耗。

附图说明

指令各实施例以举例而非限制的方式图示于附图中，其中相同的标记表示类似的元件。应当注意的是对“一”或“一个”的实施例的参考在此未必都指的是相同的实施例，而这种参考意味着至少一个实施例。

指令图1是使用双缓冲器模式的现有系统的框图。

指令图2是使用处在图形控制器和显示控制器之间的单缓冲器的图形系统的框图。

指令图3是示出图形控制器和显示控制器之间的同步的信号通知图。

指令图4是示出由图形控制器和显示控制器执行的操作的流程图。

指令图5是包括如图2的图形控制系统的无线手持单元的框图。

具体实施方式

指令图2示出了图形系统20的一个实施例，包括处理核心21，图形控制器22，和显示控制器23，它们全部都通过内部总线25与存储器24耦合。图形控制器22和显示控制器23可以另外与专用的同步通道相耦合用以传送同步信号。图形控制器22处理由在处理核心21上运行的应用程序215产生的图像。在一个实施例中，应用程序215是一个产生图形图像或视频帧的图形或视频应用程序。术语“图像”和“帧”在此被可互换地使用。显示控制器23与显示器-如液晶显示器(LCD)面板26相连。

指令在一个实施例中，处理核心21可以是适于便携或手持应用(如PDA，手机，笔记本电脑，或其它类似设备)的微处理器。在一个实施例中，处理核心21可以是由Santa Clara，California的Intel公司制造的Intel XscaleCore。在一个实施例中，处理核心21可以是视频获取设备(如，照相机)或者解压视频的视频加速器单元(如，视频播放设备)。存储器24可以是适于低能量和高性能应用的静态随机存取存储器(SRAM)，动态随机存取存储器(DRAM)，或者类似的易失性存储器设备。处理核心21，图形控制器22，显示控制器23，和存储器24可以集成到单个芯片或封装中。

指令在一个实施例中，存储器24可以包括可由应用程序215访问的一对缓冲器241和用于实现其中两个缓冲器在乒乓方式下使用的双缓冲模式的图形控制器22。当应用程序215正向一个缓冲器(如，前缓冲器)写入时，图形控制器22可以从另一个缓冲器(如，后缓冲器)中读取。在读写操作完成后，图形控制器22可以从前缓冲器中读取而应用程序215可以对后缓冲器写入。因此，读写操作可以并行执行。

指令存储器24也可以包括可由图形控制器22和显示控制器23访问来实现即时旋转(Just-In-Time Rotation)(JIT-R)的单缓冲器243。当部分当前帧-如当前帧的片段被显示时，图形控制器22开始旋转下一帧并将下一帧写入缓冲器243，而不是等待显示控制器23完成显示一个完整的帧。图形控制器22仅旋转足够的下一帧以适合当前帧已经显示片段所占用的缓冲器空间。在一个实施例中，替换缓冲器243中已经显示过的片段的下一帧的一部分是下一帧的对应片段。术语“显示过的片段”是指已经被显示了的帧片段。一个对应片段是在旋转帧中占用了与显示过的片段相同位置的片段。当各帧旋转并一次显示一个片段时，单缓冲器可以在图形控制器22和显示控制器23之间使用。缓冲器空间的节约可以允许存储器24与系统20的其它硬件部件集成于单个芯片中。因此，作为减少了外部存储器访问的结果，系统性能可以提升。因为大部分存储器访问被包含于一个芯片中，所以功耗可以大幅减小。

指令可以理解，单缓冲器也可以在应用程序215和图形控制器22之间使用。然而，在不希望将应用程序与图形控制器22紧密耦合的情况下，双缓冲器实现方式可能更适合。例如，应用程序可以产生具有粗分辨率的整个帧然后逐步地细化分辨率。因此，以上描述的一个片段接一个片段的方法在应用程序需要在写操作时连续访问整个帧缓冲器的情况下可能不适合。

指令在如图2所示的实施例中，缓冲器243可以视为包括了多个缓存片段，每个片段存储一部分旋转图像。在此为了清楚地讨论，假定缓冲器243被划分为四份，每份存储一幅图像的四分之一。应当理解缓冲器243片段的数量可以根据设计的需要选择并且可以是除了四之外的其它任何数。

指令为确保显示图像无图像失真，在图形控制器22和显示控制器23之间可以进行同步。同步可以采用在图形控制器22和显示控制器23之间发细粒度信号(fine-grained signaling)的形式。术语“细粒度”用来表示与帧的分数部分相关的活动。图3示出了用于在图形控制器22和显示控制器23之间发细粒度信号的信号通知图30的实施例。典型地，因为图形控制器22完成对四分之一的旋转快于显示控制器23对四分之一的显示，所以图形控制器22可以空闲地等待直到显示控制器23发出信号为止。在一个实施例中，显示控制器23在除了一帧的最后一个四分之一之外的每个四分之一显示结束时向图形控制器22发出一个四分之一结束信号(END_OF_QUART)31。在显示一帧的最后一个四分之一之后，显示控制器23向图形控制器22发出一个帧结束信号(END_OF_FRAME)32。每次在显示控制器23完成一个四分之一(如，帧N的第0个四分之一)的显示之后，图形控制器22旋转下一帧的对应四分之一(如，帧N+1的第0个四分之一)并在缓冲器243中覆写显示过的四分之一(如，帧N的第0个四分之一)。在旋转和写入该四分之一后，图形控制器22等待下一个四分之一结束31或帧结束32信号以旋转下一个四分之一。

指令由于图形控制器22典型地完成对四分之一的旋转快于显示控制器23显示四分之一，所以图形控制器可以在给定的时段比显示控制器产生更多存储器访问请求。在某一时间点，图形控制器22和显示控制器23可以同时请求访问缓冲器243的不同部分。例如，图形控制器22可以在显示控制器23从第0个四分之一读取数据时请求向第3个四分之一写数据。在一个实施例中，并发请求可以在各自的存储器接口222和223排队以使存储器访问串行化。

指令图4包括分别示出显示控制器23和图形控制器22用于显示旋转图像的操作的一个实施例的流程图40和45。仍参考图2，首先，由处理核心21执行的软件向显示控制器23和图形控制器22发送每帧四分之一的起始地址和四分之一长度。用该地址，在块401中，显示控制器23的存储器接口232从缓冲器243中获取帧的四分之一。在块402中，显示控制器23通过显示器接口231发送数据给LCD面板26。LCD面板26以扫描光栅方式-即，从显示器屏幕的顶部到底部逐行地显示该数据。与数据显示并行地，在块403中显示器接口231监视显示过程以确定显示是否已经达到一帧的结尾还是到达了一个四分之一的结尾。如果在块404中检测到一帧的结尾，显示控制器233的帧缓冲器同步单元233就在块406中向图形控制器23产生一个帧结束中断信号。如果在块405中检测到一个四分之一的结尾，帧缓冲器同步单元233就在块407中向图形控制器23产生一个四分之一结束中断信号。将块406和407引向块452的点状线表示中断信号传送至图形控制器22。在产生两种中断信号中任一信号后，显示控制器23准备好在块401中获取下一个帧四分之一。如果既不是一帧的结尾也不是一个四分之一的结尾，显示控制器23环回块403以继续监视LCD面板26的显示进程。

指令流程图45示出了由图形控制器22执行来与显示控制器23的活动同步的操作。在块451，由处理核心21执行的软件命令图形控制器22的编程接口223读取存储于存储器24的命令缓冲器224中的命令列表。在一个实施例中，命令列表包括旋转命令。该旋转命令指示图形控制器22去旋转由应用程序215产生的各帧。在一个实施例中，在读取旋转命令之后，图形控制器22可以初始化缓冲器243，如通过在缓冲器243写入一个初始旋转的帧来初始化。该初始化操作可以在帧序列中的第一个帧旋转后进行。此后，图形控制器22在块452等待来自显示控制器23的中断信号(由点状线表示)。图形控制器22在收到来自显示控制器23的中断信号时开始进行以一个四分之一接一个四分之一为基础的操作。

指令在块453，图形控制器22的帧缓冲器同步单元224收到来自显示控制器23的中断信号。在收到中断时，在块454，图形控制器22的存储器接口222从缓冲器241之一中取回数据并且并行地转发该数据给处理引擎221来进行旋转。在旋转了一帧的四分之一后，在块455，存储器接口222将旋转的帧四分之一写入缓冲器243。图形控制器22继续块452-455的操作直到在块456中对帧的旋转完成。然后图形控制器22环回到块451以读取下一个旋转命令，如果有的话，继续旋转下一帧。当在命令缓冲器244中不再有旋转命令时帧旋转操作完成。

指令图5示出了利用上述图形系统20的思想的一个系统的实施例。在该实施例中，由电池单元55供电的无线手持单元50操作来在网络-如局域网，或因特网上接收多媒体数据。无线手持单元50可以可选地由交流电(AC)通过与功率输出口连接的电线来得到供电。无线手持单元50包括在前盖52上的显示器51(如，LCD面板)，用来显示由各图像四分之一组成的图像。在一个实施例中，显示的图像各四分之一在显示器51上从顶部到底部堆叠。在前盖52后面有一个包括图形系统(如系统20)的单个芯片53。芯片53包括存储器59，显示控制器54，图形控制器56，和处理核心57。存储器59包括一对缓冲器581，用于临时存储由运行在处理核心57上的图形或视频应用程序产生的帧。在示出的实施例中，缓冲器对581中的各图像四分之一水平地并排堆叠。存储器59还包括单缓冲器582，用于在由图形控制器56进行旋转之后临时存储各图像的四分之一。图5的实施例图示了硬件旋转是如何相对于缓冲器581中的方向在显示器51上改变图像的方向。然而，应当理解绝对的图像方向可以依赖于应用程序或硬件的设计并且可能与实施例中所示的不同。

指令在前述的说明中，描述了特定实施例。然而，不脱离所附权利要求的更广泛的精神和范围内可以做出可各种修改和变化都是显而易见的。相应地，这里的说明和附图应当被认为是解释性的而非限制性的。

Claims (19)

1.一种方法，包括：

显示存储于显示缓冲器中的当前帧的部分帧；和

在完成当前帧的部分帧的显示之时，用下一帧的对应部分帧来替换当前帧的部分帧。

2.如权利要求1的方法，其中所述替换进一步包括：

旋转下一帧的对应部分帧；和

将对应部分帧写入该显示缓冲器。

3.如权利要求1的方法，其中所述替换进一步包括：

发一个中断信号来通知部分帧的显示结束。

4.如权利要求3的方法，进一步包括：

等待该中断以开始旋转该对应部分帧。

5.如权利要求1的方法，其中显示进一步包括：

在显示该下一帧的部分帧之前整个地显示当前帧。

6.一种设备，包括：

图形控制器，用以旋转帧；

显示控制器，用以控制对该帧的显示；和

存储器，包括耦合在图形控制器和显示控制器之间的显示缓冲器，其中图形控制器在显示控制器完成对当前帧的整个帧的显示之前将下一帧的部分帧写入显示缓冲器。

7.如权利要求6的设备，其中显示控制器进一步包括：

同步接口，用以发送中断信号给图形控制器，该信号表明对该部分帧的显示结束。

8.如权利要求6的设备，其中图形控制器进一步包括：

同步接口，用以接收来自显示控制器的中断信号，该信号提示帧旋转。

9.如权利要求6的设备，其中图形控制器进一步包括：

处理引擎，用以在当前帧的部分帧被显示之后旋转下一帧的对应部分帧。

10.如权利要求6的设备，进一步包括：

处理核心，用以发布旋转命令给图形控制器。

11.如权利要求10的设备，其中存储器进一步包括：

一对可由处理核心和图形控制器访问的缓冲器，用以在旋转之前存储当前帧和下一帧。

12.如权利要求10的设备，其中处理核心，存储器，图形控制器，显示控制器位于单个芯片上。

13.一种系统，包括：

图形控制器，用以旋转帧；

显示控制器，用以控制对帧的显示；

存储器，包括耦合在图形控制器和显示控制器之间的显示缓冲器，其中图形控制器在显示控制器完成对当前帧的整个帧显示之前将下一帧的部分帧写入显示缓冲器；和

电池，用以给图形控制器，显示控制器，和存储器供电。

14.如权利要求13的系统，其中显示控制器进一步包括：

同步接口，用以发送信号给图形控制器，该信号表明对该部分帧的显示结束。

15.如权利要求13的系统，其中图形控制器进一步包括：

同步接口，用以接收来自显示控制器的信号，该信号提示帧旋转。

16.如权利要求13的系统，其中图形控制器进一步包括：

处理引擎，用以在当前帧的部分帧被显示之后旋转下一帧的对应部分帧。

17.如权利要求13的系统，进一步包括：

处理核心，用以发布旋转命令给图形控制器。

18.如权利要求17的系统，其中存储器进一步包括：

一对可由处理核心和图形控制器访问的缓冲器，用以在旋转之前存储当前帧和下一帧。

19.如权利要求17的系统，其中处理核心，存储器，图形控制器，和显示控制器位于单一的芯片上。

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