CN105074648B - 用于显示视频数据的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示用于显示视频数据的设备和方法。参考刷新频率和/或时间可以是预定的或者是从预定值推导的。可以确定显示面板的测量到的刷新频率和/或时间，并且将其与所述参考刷新频率和/或时间比较。基于所述比较且通过一或多个控制环路，可以调整所述显示面板的显示器属性，使得一或多个显示面板可以关于其刷新时序同步，而无需专用硬件或共同固线式同步信号。

Description

用于显示视频数据的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于输出图形和视频以供显示的技术。
背景技术
数字视频能力可并入到多种多样的装置中，包括数字电视、数字直播系统、无线广播系统、个人数字助理(PDA)、膝上型或桌上型计算机、数码相机、数字记录装置、数字媒体播放器、视频游戏装置、视频游戏控制台、蜂窝式或卫星无线电电话、视频电话会议装置和类似者。一些应用程序可能涉及用拼接式布置发送视频数据到多个显示面板以跨越多个显示器显示单个视频输出。
一个关键难题是跨越所有面板呈现统一且同步的显示。因为温度和电压变化导致振荡器发生差值，所以相同类型的显示器硬件上的相同编程将具有不同刷新速率和不同VSYNC时序，并且可能会产生不希望的视觉假影。举例来说，如果存在百万分之500的差值(500PPM)，这大约是每1秒0.5毫秒的误差(每天～43秒)。在刷新速率为60Hz(例如每个循环16.6毫秒)的情况下，针对所述500PPM的差值，偏离几乎1个视频帧需要大约33秒。大多数显示器编程经过双重缓冲以避免撕裂，并且给显示器硬件的显示提交的设置将影响从VSYNC开始的下一帧。不同VSYNC时序会在不同面板上产生不同的时间显示更新，并且这又会跨越面板阵列产生视觉假影。
一种可能的解决方案是使所有面板具有共同的刷新时序，通常被称作“同步锁相(genlock)”。通常通过如下方式实现发布共同缓冲交换：一旦所有渲染完成就翻转图形内容时的交换屏障，或者以恒定影片回放速率(例如，24fps)显示视频时的时戳。通常使用经配置以使用主同步信号来实施刷新时序的硬件来处理共同刷新时序(例如同步锁相)。
一种可能的同步锁相同步可以涉及单个图形/显示控制器，其具有用于每一显示面板的一个转接器。虽然这种解决方案可以允许在相同图形卡中配置每一显示接口以给不同面板产生相同的显示器刷新属性以便进行同步锁相同步，但是使这种解决方案可缩放到特定的卡上的转接器的限值以上可能不太容易，例如潜在地支持高达六个显示面板，但是再多就不行了。单个图形卡中可能会出现有限的GPU能力和存储器大小限制。
另一可能的解决方案可以涉及多个显示器控制器使用专用于主同步锁相信号的硬件来驱动多个显示器。虽然这种解决方案可以利用分布并行处理能力，并且图形处理单元(GPU)能力和存储器可能不是问题，但是这种解决方案需要额外软件交换(翻转)同步机构，例如交换屏障。这种解决方案可能涉及需要硬件增强以向主要在PC中的每一显示装置提供用于显示时序的帧同步锁相主信号。添加额外显示器可能是复杂且昂贵的，因为从主显示控制器向群组中的每个“特殊”显示控制器馈送同步信号有硬件要求。
另一可能的解决方案可以涉及使用电缆将PC的并联端口连线到外部信号产生器以保持同步。虽然这种解决方案可以利用分布并行处理能力，并且GPU可缩放性、存储器和特殊硬件卡可能不是问题，但是这种解决方案仍然需要在并联端口的中断线路与用于显示时序的外部信号产生器之间固连线电缆。这种解决方案可能难以缩放面板阵列，因为存在额外的固线式连接要求，并且当前显示面板设计可能不具有任何并联端口或暴露的中断线路。
本发明的技术可以使用不需要固线式同步信号的过程来解决上文所论述的同步锁相问题，并且可以更简单而且更便宜。
发明内容
本发明的技术可以总体上涉及使用同步锁相在多个显示面板上显示视频输出。本发明的技术可以总体上涉及使视频数据的时序同步。
在一个实施例中，一种用于显示视频数据的设备包括：显示器，其经配置以部分地基于同步输出来显示视频数据；以及处理器，其耦合到所述显示器，所述处理器经配置以获得测量到的垂直同步(VSYNC)值和参考VSYNC值，所述参考VSYNC值和所述测量到的VSYNC值中的至少一者是基于网络时间来源；部分地基于比较参考VSYNC值与所述测量到的VSYNC值得到的比较值来产生同步输出；以及基于所述同步输出来调整所述视频数据的时序。
在另一实施例中，一种显示视频数据的方法包括：获得测量到的垂直同步(VSYNC)值和参考VSYNC值，所述参考VSYNC值和所述测量到的VSYNC值中的至少一者是基于网络时间来源；部分地基于比较参考VSYNC值与所述测量到的VSYNC值得到的比较值来产生同步输出；基于所述同步输出来调整所述视频数据的时序；以及部分地基于所述同步输出来显示视频数据。
在另一实施例中，一种非暂时性计算机可读媒体存储指令，所述指令在执行时使至少一个物理计算机处理器执行显示视频数据的方法。所述方法包括：获得测量到的垂直同步(VSYNC)值和参考VSYNC值，所述参考VSYNC值和所述测量到的VSYNC值中的至少一者是基于网络时间来源；部分地基于比较参考VSYNC值与所述测量到的VSYNC值得到的比较值来产生同步输出；基于所述同步输出来调整所述视频数据的时序；以及部分地基于所述同步输出来显示视频数据。
在又一实施例中，一种用于显示视频数据的设备包括：用于部分地基于同步输出来显示视频数据的装置；用于获得测量到的垂直同步(VSYNC)值和参考VSYNC值的装置，所述参考VSYNC值和所述测量到的VSYNC值中的至少一者是基于网络时间来源；用于部分地基于比较参考VSYNC值与所述测量到的VSYNC值得到的比较值来产生同步调整值的装置；以及用于基于所述同步调整值来调整所述视频数据的时序的装置。
附图说明
将在下文中结合附图和附录来描述所揭示方面，提供附图和附录是为了说明而不是限制所揭示方面，其中相同符号表示相同元件。
图1A是根据一个实施例的通过接入点发送到显示面板阵列以用于拼接式显示的视频帧数据的实例图示。
图1B是说明图1A中的显示面板阵列的图，其中有根据一个实施例的每一面板的示范性组件的列表。
图1C是说明根据一个实施例在多个显示面板上显示视频输出的实例实施方案的图。
图2说明用于拼接式显示面板上的图形渲染的帧同步实例。
图3说明示范性刷新速率缩放的时序图。
图4是说明根据本发明的实例实施方案的实施同步锁相的显示面板阵列的图。
图5是说明根据一个实施例的同步锁相的实施方案的图。
图6展示根据一个实施例的显示面板的显示器硬件的显示区域和时序图。
图7展示根据本发明的技术可以用于使VSYNC频率同步的同步锁相和相关联元件的另一实例图。
图8展示根据本发明的技术可以用于使VSYNC相位同步的同步锁相和相关联元件的实例图。
图9A展示说明根据本发明的技术用于使VSYNC相位和频率同步的实例过程的方面的图。
图9B展示说明根据本发明的技术的使VSYNC相位和频率同步的实例过程的方面的另一图。
图10是可以通过根据本发明的技术的装置执行的实例过程的流程图。
具体实施方式
本发明中描述和说明的创新可以提供同步多个显示面板上的图像刷新的可缩放解决方案，所述显示面板紧密接近地用于显示相关图像，例如，每一显示器显示多个显示面板所显示的信息或图像的一部分。具有用于在多个显示面板上显示视频输出的经同步刷新速率总体上向观看者呈现了对显示面板的总体上无缝(或几乎无缝)的对应刷新。当显示器或视频仪器以此方式经同步时，其被称为经过产生器锁定，或“同步锁相”。如本文中所使用的，“同步锁相”是一个较广义的术语，它是指使用一个来源的视频输出或特定的参考信号使多个显示面板同步的技术。
本发明的技术可以从全局集群时钟导出用于显示面板阵列中的每一显示面板的相同显示VSYNC时序。全局集群时钟可以基于网络时间来源，例如网络时间协议(NTP)、全球定位系统每秒脉冲(GPS-PPS)信号或精度时间协议(PTP)。
参考刷新频率和/或时间可以是预定的，并且基于预定参考和全局集群时钟，可以确定每一面板的刷新频率和/或时间。举例来说，60Hz的目标刷新频率可以是预定参考频率。在这个实例中，本发明的技术可以测量显示面板的平均刷新频率，并且将平均频率与目标刷新频率比较。通过调整显示器属性，本发明的技术可以将测量到的刷新频率调整成处于或接近显示面板的目标刷新频率。在另一个实例中，初始参考时间可以在预定时间点开始，例如1970年1月1日，00:00:00.000时。从初始参考时间起，可以通过加上举例来说对应于60Hz的预定目标频率的预定刷新周期的倍数来推导当前参考时间。本发明的技术可以测量显示面板的刷新时间之间的差值，并且将测量到的刷新时间与推导出的参考刷新时间比较。通过调整显示器属性，本发明的技术可以将测量到的刷新时间调整成处于或接近显示面板的推导出的参考刷新时间。
因此，本发明的技术可能不需要直接传达共同显示VSYNC时序，并且可以是灵活的且可缩放的，不需要固连线到每一显示面板的专用同步锁相硬件或共同主同步信号。
图1A说明经配置以通过接入点122发送视频帧102的数据到十二个显示(或智能)面板104的阵列106以用于分布式或拼接式显示的系统的实例实施例。每一显示面板104经配置以同步地显示视频帧102的一部分以在多个显示面板104上呈现视频帧102。下文将结合图1B进一步论述可以包含于显示面板104中或附接到显示面板104的几个特定组件。
图1B是说明图1A中的显示面板104的阵列106的图，其中有根据一个实施例的每一显示面板的示范性组件的列表。在一些实施例中，每一显示面板104可以是自含式单元，其可以包含通常包括多个像素的显示屏108、图形处理单元(GPU)110、视频处理单元(VPU)112、中央处理单元(CPU)114、通信接口116和用户接口118(例如，触摸面板或按钮)。在一个实施例中，显示面板104的阵列106可以组织成较高分辨率的显示器，例如视频显示墙，或虚拟环境，例如洞穴式自动虚拟环境(CAVE)。一个优点可以是将图形渲染和视频处理分布到每一显示面板104内的硬件加速器。在一个实施例中，拼接式显示面板104可以是多个移动装置。本发明的技术可以提供轻量优化平台，其支持例如OpenGL，OpenGL ES1.0/1.1/2.0/3.0/3.1命令的远程渲染、多个移动显示装置的帧同步和触摸接口仿真。
按照例如OpenGL，OpenGL ES1.0/1.1/2.0/3.0/3.1的客户端-服务器架构，可以将客户端命令串行化并且发送到每一显示元件以供渲染。可以发送命令到所有显示器，或者还可具体来说使用例如先拣分和后拣分的多种并联渲染技术来过滤命令和发送命令到每一显示器。可以给每一显示元件提供一个对应于其在虚拟显示器阵列中的位置和大小的视口(viewport)。可以动态地更新视口配置以反映新的使用场景。每一显示面板104可以向驻留在客户端中的集合器组件报告触摸事件。集合器可经配置以将来自多个显示面板104的事件翻译成仿真一个虚拟触摸面板的相干的多点触摸事件，这更容易由用户控制。
图1C是说明根据一个实施例在多个显示面板上显示视频输出的实例实施方案的图。多个显示面板可以大体类似于图1A和1B的显示面板104的阵列。如所说明，所述多个显示面板可以设置成圆形配置以便为位于智能面板的圆形配置内的观看者提供360度的环绕显示。
图2说明用于拼接式显示面板上的图形渲染的帧同步实例。实例帧同步可以同时使用所有显示面板104(图1A和1B)上的帧缓冲的经同步交换。为了实现帧同步，所有显示面板应当具有共同的刷新时序(例如共同同步锁相信号)，并且所有显示面板应当同时执行缓冲交换。通过下面进一步结合图4-10描述的示范性技术来描述实现显示面板的同步刷新的某些方面。
仍然参看图2，展示了用于两个示范性面板(面板n和面板n+1)的VSYNC信号以及第一和第二面板n VSYNC信号201和202的示范性时序。在这个实例中，在渲染时，面板n VSYNC信号204和面板n+1 VSYNC信号206以VSYNC差量203不同步，并且所施加的VSYNC信号208是基于面板n VSYNC信号204。一旦发布了绘制信号210，拼接式显示面板(例如面板n和面板n+1)就可以起始渲染和帧缓冲交换的过程以显示与绘制信号210相关联的帧。在这个实例中，面板n可以在紧跟在绘制信号210后面的第一面板n VSYNC信号201之后开始渲染其显示数据。这个实例中的第二面板面板n+1可以在紧跟在绘制信号210后面的其VSYNC信号之后开始其渲染过程，面板n+1VSYNC信号此时与面板n的VSYNC信号(并且因此，与所施加的VSYNC信号)不同步VSYNC差量203。面板n的渲染完成时，可以发布完成信号212，此时面板n+1的渲染仍在进行。可以在发布完成信号212之后并且在面板n+1的渲染正在进行时创建交换屏障216，从而防止面板n像单显示器设置中一般的做法一样交换其帧缓冲器。当面板n+1结束渲染并且进入缓冲交换模式(例如，准备好交换)时，交换屏障216可以结束，并且可以发布交换缓冲器信号214，因为所有面板(例如面板n和面板n+1)都准备好交换了。交换缓冲器信号214与第二面板n的VSYNC信号202(其紧跟在交换缓冲器信号214后面)之间的周期218是所有面板(例如面板n和面板n+1)交换帧缓冲器的安全周期。因此，在发布第二面板n的VSYNC信号202之后，在不交换周期220中，即使显示面板(例如面板n+1)处于前述其交换模式中，也不可以发生交换。对于图2的拼接式显示面板的额外显示面板，可以如下确定最大渲染时间222：
(最大可用渲染时间)
＝((交换缓冲器数目)-1)×(帧时间)-2×(最大VSYNC差量)
其中帧时间是显示器刷新周期。
在图2中说明的实例中，所有节点可以与网络时间源同步，所述网络时间源例如是网络时间协议(NTP)、全球定位系统每秒脉冲(GPS-PPS)信号或精度时间协议(PTP)。面板n和面板n+1例如可以用不同(但兼容的)刷新速率运行，同时与网络时间源同步，如下面结合图3论述。
图3说明提供刷新速率缩放的实例的时序图的实例。为了使显示面板消耗的功率量最小化，一些显示面板可经配置以基于其显示的内容降低刷新速率。在其中多个显示面板分组在一起以显示大型图像的实施例中，降低显示面板的刷新速率可能会导致被称为“撕裂”的可视状况，“撕裂”是一个面板上所显示的图像帧的一个部分明显显得比另一面板上所显示的相同图像帧的另一部分稍早或稍晚的视觉假影。换句话说，如果允许显示面板群组内的单个显示器自由调整(例如，仅仅基于其显示的内容调整其刷新速率)，则显示面板群组所显示的整体图片可能会因为刷新不同相地发生而展现出撕裂。
时序图302说明多个显示器的刷新速率不同步的实例。具体来说，时序图302说明三个不同显示器-显示器1、显示器2和显示器3-的刷新速率。显示器中的每一者的刷新速率通过所述三个显示器中的每一个的垂直同步信号指示：显示器1的VSYNC信号303、显示器2的VSYNC信号305和显示器3的VSYNC信号307。VSYNC信号303、305和307中的每一者可以独立地调整，并不参考其它VSYNC信号303、305和307。也就是说，显示器1-3中的每一者可以根据其自身的内容和/或其功率消耗独立于其它显示器1-3调整其刷新速率。在此配置中，VSYNC信号303、305和307可能从来不全部对准，或者有时可能有两个对准，或者在一些情形中其全部可以对准，但是此对准将随机发生并且可能持续地不是很长。因此，所述多个显示器，即显示器1、显示器2和显示器3可以具有不对准的刷新速率，并且所述三个显示器并不同时刷新所显示图像，或者甚至不在其它显示器在刷新其所显示图像时刷新所显示图像。
时序图304说明根据一些实施例的同步的多个显示器的刷新速率的实例。具体来说，时序图304说明显示器1的VSYNC信号309、显示器2的VSYNC信号311和显示器3的VSYNC信号313，其可以用各种方式对准或“同步”。在一个实施例中，对显示器1-3中的每一者的刷新速率的调整受到限制，使得每一刷新周期是预定刷新周期单位度315的整数倍，其中每一刷新信号限制成相同相位。举例来说，在时序图304中，显示器1的VSYNC信号309在共同的最短刷新周期单位度315下具有最高刷新速率。另一方面，显示器2的VSYNC 311的刷新速率是显示器1的VSYNC 309的刷新速率的一半，并且显示器3的VSYNC 313的刷新速率是显示器1的VSYNC 309的刷新速率的2/3(平均值)。不是独立地调整显示器1、显示器2和显示器3的刷新速率，而是使显示器1-3的VSYNC309、311和313限制成一个子组的点，在这些点上，将存在具有最短刷新周期(例如刷新周期单位度315)的VSYNC信号。在这个实例中，显示器1的VSYNC309的刷新周期恰好是刷新周期单位度315。任何添加到这个群组的显示器的VSYNC周期可以是刷新周期单位度315的整数倍，从而使得这个添加的显示器与其它特定的显示器兼容，这些其它特定的显示器的VSYNC周期在相同相位下也是刷新周期单位度315的整数倍。这个兼容性允许每一显示器降低其刷新速率，其刷新速率或是周期性的(例如显示器1和显示器2)或是非周期性的(例如显示器3)，以便节省功率同时防止出现撕裂。
图4是说明根据本发明的实例实施方案的实施同步锁相的显示面板402、412、422和432的阵列400的图。显示面板402、412、422和432描绘为显示面板阵列的说明性样本，其可以在不同实施方案中包含任何数目的面板。显示面板402、412、422和432可以用作图1A和1B中说明的显示面板104。如显示面板402中所示，每一显示面板可以包含集群全局时钟442、同步锁相组件452和显示器硬件472。在一个实施例中，显示面板402、412、422、432中的一者的集群全局时钟442中的一者可以充当主时钟，其它充当从属时钟的集群全局时钟442可以与所述主时钟同步。在另一实施例中，所有集群全局时钟442可以接收相同网络时间信号，并且与网络时间信号而非主时钟信号同步。在一些实例中，接入点404可以是路由器或其它接入点模块，其可以从一个来源(例如，显示面板402中的使用例如NTP、GPS-PPS信号或PTP的主时钟)接收数据(例如网络时间信号)，并且发射所述数据到显示面板402、412、422和432中的每一者。
在一些实例中，用于显示面板402、412、422和432的阵列400的网络时间来源可以基于NTP、GPS-PPS信号或PTP。在一些实例中，NTP可以在一分钟的更新间隔下实现大约一毫秒的准确度。在一些实例中，GPS接收器可以提供PPS信号，连同操作系统支持(例如在一些Unix操作系统内核或其它*nix/Unix风格的操作系统内核中)，准确度可以大约是几微秒。在一些实例中，PTP还可用于IEEE 802.1音频/视频桥接以便实现精确同步。在一些实例中，PTP同步时钟的准确度期望值可以大约是100纳秒。
在一些实例实施方案中，首先，可以使所有显示面板402、412、422和432与使用NTP、GPS-PPS信号或PTP的相同的全局集群时间同步。对于NTP和PTP，可以选择网络中的一个装置作为主装置(例如图4的阵列400中的面板402)。所有其它面板412、422和432可以在使用这些协议的这些装置当中的整个封闭网络中遵循所述主时钟。PTP的机制是选择显示面板当中的最优主时钟来源。举例来说，PTP可以使用IEEE 1588中规定的最佳主时钟(BMC)算法来选择所述显示面板当中的最优主来源。对于GPS-PPS信号，GPS卫星时钟可以充当主时钟，并且所有显示面板可以遵循卫星时钟。因此，多个实例系统可以在一个封闭网络系统内工作，包含不接入因特网。
举例来说，集群全局时钟442可以基于NTP、GPS-PPS信号或PTP。基于集群全局时钟442，显示面板402、412、422和432单元中的每一者可以单独地运行同步锁相机构(例如，使用同步锁相组件452)，其可以持续地提供本地VSYNC调整(例如，对每一相应显示面板中的显示器硬件472的调整)。本发明的技术因而可以使用网络时间服务器，例如NTP、GPS(例如GPS PPS)或PTP，以产生参考VSYNC(例如参考垂直同步)，而无需使用固线式同步锁相信号。如显示面板422的图中所示，集群全局时钟442可以输出集群系统时间(例如网络时间、主时钟时间、全局集群时钟时间)到同步锁相组件452，并且同步锁相组件452可以输出显示时序调整到显示器硬件472。显示器硬件472又可以输出VSYNC中断到同步锁相组件452。
图5展示了可以用作图4中所说明的显示面板402的同步锁相组件452的同步锁相组件552的实例的图。如图5的实例中所示，同步锁相组件552可以从例如图4中所说明的集群全局时钟442的时钟接收参考VSYNC时序输入554。求和器556接收参考VSYNC时序输入554和来自变频振荡器(VFO)566的输出。可以通过数字滤波器558和环路滤波器560对来自求和器556的输出进行滤波。VFO可以接收来自环路滤波器560的输出，并且可以将来自VFO 566的输出与求和器556处的参考VSYNC时序输入554比较。图5中还展示，环路滤波器560可以包含相位/频率预测单元562和像素时钟/显示器属性调整单元564。在一些实施例中，可以提供VFO 566的输出作为从同步锁相组件552到显示器硬件472(图4)的显示时序调整输出。同步锁相组件552因而可以产生参考同步值与测量到的同步值的比较(例如，求和器556的输出充当参考VSYNC时序输入554与来自VFO 566的测量到的VSYNC值输出的比较)，并且基于参考同步值与测量到的同步值的比较调整同步输出。在一个实施例中，同步锁相组件552可以从环路滤波器560并且具体来说从像素时钟/显示器属性调整单元564产生输出，以用于基于参考同步值与测量到的同步值的比较来调整同步输出。如图5中所描绘的同步锁相组件552的任何一或多个部分可以完全或部分地在任何类型的软件、固件、处理单元或其它硬件中实施，如下文进一步描述。
在一些实施方案中,可以推导参考VSYNC时序输入554。在具有相同全局集群时间的情况下，阵列400(图4)中的每一显示面板可以从预定的第一VSYNC时间和恒定的VSYNC间隔推导相同的参考VSYNC时序输入554。举例来说，如果所有显示器属性都设置成60Hz或60fps，则可以限定1/60秒≈16.667毫秒的恒定VSYNC间隔。在一个实例中，1970年，1月1日，00:00:00.000可以是第一VSYNC的共同初始参考时间，并且接着可以在共同初始参考时间之后的当前时间的任何时刻以16.667毫秒的间隔投影共同VSYNC参考时序和行为。如果每个VSYNC的频率和相位与共同VSYNC参考时序对准，则所有显示面板402、412、422和432(图4)于是可以具有同步锁相同步，而无需专用硬件来传达主同步锁相信号。
图6展示显示器硬件672的显示区域和时序图的实例，其可以大体类似于如图4中所示的显示面板422的显示器硬件472使用的时序方案。图6说明水平计数和垂直计数的方向、水平同步(HSYNC)信号678和垂直同步(VSYNC)信号680和有效显示窗682。本发明的技术可以使用软件锁相环，通过例如调整垂直前沿(如下文进一步描述)使显示面板402、412、422和432(图4)与参考VSYNC同步。本发明的技术可以使显示面板402、412、422和432(图4)保持同步，而无需连续传达各个VSYNC信号到显示面板。本发明的技术可以是低成本的并且可缩放成显示面板的大型阵列，还有其它优点。
根据本发明的技术的显示器串联接口(DSI)时序如下：
HSYNC_Period＝HSYNC_Pulse_Width+Horz_Back_Porch+Active_Display_Width+Horz_Front_Porch
VSYNC_Period＝(VSYNC_Pulse_Width+Vert_Back_Porch+Active_Display_Height+Vert_Front_Porch)×HSYNC_Period
其中HSYNC_Period是HSYNC周期，HSYNC_Pulse_Width是HSYNC信号678的脉宽，Horz_Back_Porch是水平后沿周期684，Active_Display_Width 686是有效显示窗682的水平显示周期，并且Horz_Front_Porch是水平前沿周期688。并且，VSYNC_Period是VSYNC周期，VSYNC_Pulse_Width是VSYNC信号680的脉宽，Vert_Back_Porch是垂直后沿周期690，Active_Display_Height 692是有效显示窗682的垂直显示周期，并且Vert_Front_Porch是垂直前沿周期694。
在一个实施例中，在非显示区域(例如有效显示窗682外部)中改变像素时钟宽度或改变显示器属性可以改变显示器刷新速率，而不会影响显示器分辨率。举例来说，增加垂直前沿周期694、垂直后沿周期690、水平前沿周期688或水平后沿周期684意味着更慢的刷新速率，并且减小边沿周期694、690、688和684中的至少一者意味着更高的刷新速率。在另一个实例中，更快的像素时钟意味着更高的刷新速率。因此，可以通过调整PLL(锁相环)而改变像素时钟，或者通过改变非显示区属性(例如垂直或水平前沿或后沿694、690、688或684)，借此来进行显示器VSYNC时序调整(不会影响有效显示窗)。显示器硬件672可以使用像素时钟从左到右水平地扫描每一像素点并且接着重复垂直地从上到下扫描每一像素点。VSYNC刷新时序调整可以基于以下等式；
Number_Horizontal_Dot＝HSYNC_Pulse_Width+Horiz_Back_Porch+Active_Display_Width+Horiz_Front_Porch
Total_Number_Frame_Dot＝(VSYNC_Pulse_Width+Vert_Back_Porch+Active_Display_Height+Vert_Front_Porch)×Number_Horizontal_Dot
Time_to_Refresh_a_Frame＝Pixel_Clock_Cycle_Time×Total_Number_Frame_Dot
其中Number_Horizontal_Dot是水平像素的数目，Total_Number_Frame_Dot是帧像素的数目，Time_to_Refresh_a_Frame是帧的刷新周期，并且Pixel_Clock_Cycle_Time是像素时钟696的周期。
图7展示根据本发明的技术的可以用于同步VSYNC频率的同步锁相组件752和相关联元件的实例的图。在一个实施例中，可以实施本发明的技术以同步面板阵列的频率。首先，可以为阵列(例如如图4中所示的显示面板的阵列400)中的所有显示面板(例如智能面板)设置共同的刷新速率-举例来说，60Hz，其可以是参考VSYNC频率。接下来，可以在VSYNC中断处获得测量到的VSYNC频率，并且使用如图7中所示的频率环路锁定机构对照参考VSYNC频率将测量到的VSYNC频率锁定到例如0.1％(59.94-60.06Hz)的准确度。
如图7中所示，同步锁相组件752可以从例如图4中所说明的集群全局时钟442的时钟接收参考VSYNC频率输入754。在求和器756处将参考VSYNC频率输入754与测量到的VSYNC频率输入755比较。通过数字滤波器758对求和器输出757进行滤波。环路滤波器760可以接收数字滤波器输出759，并且输出环路滤波器输出765，其可以被馈送到变频振荡器(VFO)766。VFO输出767可以连接到显示器硬件772，显示器硬件772可能不是同步锁相组件752的一部分。集群全局时钟742可能不是同步锁相组件752的一部分，集群全局时钟742可以提供全局集群时间743到平均VSYNC频率计算单元768。平均VSYNC频率计算单元768可以接收VSYNC中断信号773，并且输出测量到的VSYNC频率755。环路滤波器760可以包含频率变化预测单元762和像素时钟或显示器属性调整单元764。
还如图7中展示的，求和器756可以接收参考VSYNC频率输入754和测量到的VSYNC频率输入755，测量到的VSYNC频率输入755是作为来自平均VSYNC频率计算单元768的输出755产生的。求和器756可以产生求和器输出757，其在图7中也标记为“fd”。求和器输出757或“fd”可以是测量到的VSYNC频率输入755与参考VSYNC频率输入754之间的差值。数字滤波器758可以接收求和器输出757或“fd”，并且产生数字滤波器输出759或“fs”，其在图7中也标记为“fs”。数字滤波器输出759或“fs”可以是经过滤波以化除噪声的输出。环路滤波器760可以接收数字滤波器输出759或“fs”。环路滤波器760的频率变化预测单元762可以产生预测单元输出763，其在图7中也标记为“fy”。预测单元输出763或“fy”可以是根据预测函数计算的频率调整。像素时钟或显示器属性调整单元764可以接收预测单元输出763或“fy”并且产生环路滤波器输出765，其在图7中也标记为“fc”。环路滤波器输出765或“fc”可以是用以以确定的VSYNC间隔(例如每秒(1Hz))调整VSYNC时序的VFO 766的输入。
VFO 766可以提供来自同步锁相组件752的输出767到显示器硬件772。显示器硬件772可以返回VSYNC中断信号773到同步锁相组件752，并且具体来说，返回到平均VSYNC频率计算单元768，平均VSYNC频率计算单元768还可从集群全局时钟742接收全局集群时间信号743，集群全局时钟742可以使用例如NTP、PTP或GPS-PPS输出全局集群时间信号743(例如主时钟信号或网络时间信号)。平均VSYNC频率计算单元768可以接着向求和器756产生测量到的VSYNC频率输入755，如上所述。与如图5中所示的同步锁相组件552一样，如图7中所示的同步锁相组件752的任何一或多个部分可以完全或部分地在任何类型的软件、固件、处理单元或其它硬件中实施。
同步锁相组件752因而可以产生参考同步值与测量到的同步值的比较值(例如，求和器756的输出，其确定参考VSYNC频率输入754与从平均VSYNC频率计算单元768输出的测量到的VSYNC频率输入755的比较值)，并且基于参考同步值与测量到的同步值的比较来调整同步输出。举例来说，同步锁相组件752可以从环路滤波器760产生输出765，并且特定来说从像素时钟或显示器属性调整单元764产生输出765，用于基于参考VSYNC频率输入754与测量到的VSYNC频率输入755之间的比较值来调整到VFO766和显示器硬件772的同步输出。
在一个实施例中，在可接受准确度(例如，+/-0.1％)内实现期望显示器刷新速率之后，可以对相位进行微调。这个实施例可以涉及使用锁相环对照来自全局集群时钟的参考VSYNC时间对测量到的VSYNC时间的相位进行微调。图8中展示了这个实施例的实例。
图8展示根据一个实施例可以用于使VSYNC相位同步的同步锁相组件852和相关联元件的实例的图。图8的实例中的同步锁相组件852的一些元件和输出可以与图7的实例中的同步锁相组件752的对应元件和输出相同或相似，并且可以执行与对应元件或输出相同或相似的功能。这些类似特征可以包含集群全局时钟842和全局集群时间信号843。从下面的描述可以清楚的是，一些元件和输出的时间而不是频率与其在图7中的对应部分中的相似。
如图8中所示，同步锁相组件852可以包含参考VSYNC推导单元850，参考VSYNC推导单元850产生对求和器856的参考VSYNC时间输入854。求和器856可以接收测量到的VSYNC时间输入855，并且可以将测量到的VSYNC时间输入855与参考VSYNC时间输入854比较。求和器输出857由数字滤波器858滤波，并且环路滤波器860可以接收数字滤波器输出859。变频振荡器(VFO)866可以接收环路滤波器输出867，并且显示器硬件872可以从VFO 866接收VFO输出869。显示器硬件872可能不是同步锁相组件852的一部分，并且集群全局时钟842(其可能不是同步锁相组件852的一部分)可以产生VSYNC中断信号873。系统时间读取单元880可以接收VSYNC中断信号873，并且基于全局集群时间输出843产生测量到的VSYNC时间输出855。如图8中也展示的，环路滤波器860可以包含相位/频率预测单元862和像素时钟或显示器属性调整单元864。
如图8中也展示的，求和器856可以接收参考VSYNC时间输入854(作为来自参考VSYNC推导单元850的输出而产生)和测量到的VSYNC时间输入855(作为来自系统时间读取单元880的输出而产生)。求和器856可以产生求和器输出857，在图8中也标记为“td”。求和器输出857或“td”可以是来自系统时间读取单元880的测量到的VSYNC时间输入855与来自参考VSYNC推导单元850的参考VSYNC时间输入854之间的差值。数字滤波器858可以接收求和器输出857或“td”，并且产生数字滤波器输出859，其在图8中也标记为“ts”。数字滤波器输出859或“ts”可以是用以化除时间差中的噪声的滤波输出。环路滤波器860可以接收数字滤波器输出859(“ts”)。环路滤波器860的相位/频率预测单元862可以产生相位和频率输出863和865，在图8中分别也标记为“x”和“y”。相位输出863或“x”可以是根据预测函数计算的相位调整，并且频率输出865或“y”可以是根据预测函数计算的频率调整。像素时钟或显示器属性调整单元864可以接收相位和频率输出863(“x”)和865(“y”)并且产生环路滤波器输出867，在图8中也标记为“Vc”。环路滤波器输出867或“Vc”可以是用以调整VFO 866以改变VSYNC时序的输入。
VFO 866可以将来自同步锁相组件852的VFO输出869提供到显示器硬件872。显示器硬件872可以返回VSYNC中断信号873到同步锁相组件852，并且具体来说，返回到系统时间读取单元880，系统时间读取单元880还可从集群全局时钟842接收全局集群时间信号843，集群全局时钟842可以使用例如NTP、PTP或GPS-PPS输出全局集群时间信号843(例如主时钟信号或网络时间信号)。系统时间读取单元880可以接着提供测量到的VSYNC时间输入855到求和器856，如上所述。与如图5中所示的同步锁相组件552和如图7中所示的同步锁相组件752一样，如图8中所示的同步锁相组件852的任何一或多个部分可以完全或部分地在任何类型的软件、固件、处理单元或其它硬件中实施。
同步锁相组件852可以因而产生参考同步值与测量到的同步值的比较值(例如，求和器856的输出充当参考VSYNC时间输入854与来自系统时间读取单元880的测量到的VSYNC时间输入855之间的比较值)，并且基于参考同步值与测量到的同步值的比较值来调整同步输出。举例来说，同步锁相组件852可以从环路滤波器860产生输出，并且具体来说从像素时钟或显示器属性调整单元864产生输出，用于基于参考VSYNC时间输入854与测量到的VSYNC时间输入855之间的比较值来调整到VFO 866和显示器硬件872的同步输出。
下文参看下面的图9A-10描述使用同步锁相组件来同步相位(如图8所示)和频率(如图7所示)两者的进一步的细节。
图9A是说明根据本发明的技术用于使VSYNC相位和频率同步的过程的方面的实例的图。参考VYSNC(RVSYNC)时序可包括分别如图7或8中所说明的全局集群时间信号743或843的周期处的彼此分开的一连串RVYSNC信号。RVSYNC信号可包括RVSYNC1的初始信号，并且显示时间t处的RVSYNC信号可以表达为RVSYNC(t)。举例来说，这个图示中的RVSYNC1可以在1970年1月1日，00:00:00.000时开始。在这个实例中，在显示时间期间，存在具有较小时间差902的RVSYNC(t)的第一参考VSYNC和具有较大时间差904的RVSYNC(t+1)的第二参考VSYNC。可以选择RVSYNC(t)作为VSYNC(t)的目标，因为有较小时间差902或“d0”。一旦选择了目标RVSYNC，就可以使用根据本发明的反馈和控制机构将每一面板VSYNC(t)的VSYNC时序收敛成RVSYNC时序。
图9B是说明根据本发明的技术的使VSYNC相位和频率同步的实例过程的方面的另一图。对于VSYNC(t)，初始时间差是“d0”，并且图9B说明随时间变化的VSYNC与RVSYNC之间的差值。举例来说，在时间t+1，VSYNC(t+1)与RVSYNC(t+1)之间的差值是“d1”，在时间t+2，VSYNC(t+2)与RVSYNC(t+2)之间的差值是“d2”，以此类推。每一连续行展示了VSYNC如何随时间收敛成RVSYNC。
在一些实例中，全局集群时钟(例如图7中的742和图8中的842)的准确度对于NTP可以是大约1毫秒，并且对于PTP可以是大约100纳秒(或0.0001毫秒)。可以对使用NTP的1毫秒的最坏情况进行假设。考虑到768×1280分辨率时改变水平或垂直前沿的最坏情况，对刷新循环的动态调整可以是大约20微秒。在动态地改变像素时钟的情况下，在一些实例中，所述改变可能能够在大约1微秒中实现。因此，使用NTP和对共同参考VSYNC时序的锁相环，根据本发明的技术的同步锁相同步可以实现具有大约1毫秒方差的同步准确度。使用PTP或GPS-PPS，根据本发明的技术的同步锁相同步可以分别实现0.0001毫秒或0.01毫秒内的同步准确度。
图10是可以通过根据本发明的技术的装置(例如上文参看图5、7和8所述)执行的过程1000的实例的流程图。在环路过程开始之前，所述系统可能已经1)与集群全局时间同步；以及2)重新配置显示器属性从而得到足够的前沿以调整相位和频率。举例来说，在一个实施例中，可以实施垂直前沿从9增加成105并且水平前沿从128减小成64以针对768×128060Hz保持相同的像素时钟。
在框1002处，过程1000包含确定测量到的同步值(例如测量到的VSYNC频率或测量到的VSYNC时间)和参考同步值(例如参考VSYNC频率或参考VSYNC时间)。
在一个实施例中，测量到的同步值可以是测量到的VSYNC频率，并且示范性过程1002可以累积有效时间周期(例如经过噪声滤波的周期)以计算平均VSYNC频率，这可以是测量到的VSYNC频率的一个实施方案。在另一实施例中，测量到的同步值可以是测量到的VSYNC时间，并且过程1002可以获得当前系统时间，这可以是测量到的VSYNC时间的一个实施方案。
在一个实施例中，参考同步值可以是参考VSYNC频率，其可以是预定目标频率。在另一实施例中，参考同步值可以是参考VSYNC时间，并且过程1002可以从网络时间来源和预定初始时间推导对应参考时间，其中对应参考时间可以是参考VSYNC时间的一个实施方案。在锁相环开始之前，系统可能已经1)与集群全局时间同步；以及2)调谐到必需频率，比方说60Hz，误差在0.1％内。在其操作系统中，预定初始时间可以定义为例如1970年1月1日，00:00:00.000。
在框1004处，过程1000包含产生参考同步值(例如参考VSYNC频率或参考VSYNC时间)与测量到的同步值(例如测量到的VSYNC频率或测量到的VSYNC时间)之间的比较值。参考同步值与测量到的同步值的这个比较的实例可以包含图5的求和器556的输出，图7的求和器756的输出757，和图8的求和器856的输出857。在一个实施例中，所述比较值可以是参考VSYNC频率与测量到的VSYNC频率之间的比较值。在另一实施例中，所述比较值可以是参考VSYNC时间与测量到的VSYNC时间之间的比较值。这个比较值可以是测量到的VSYNC时间与参考VSYNC时间之间的差值，并且所述差值可以经过噪声滤波。
在框1006处，过程1000包含基于参考同步值与测量到的同步值的比较值来调整同步输出(例如，图5的像素时钟或显示器属性调整单元564的输出，图7的像素时钟或显示器属性调整单元764的输出765，图8的像素时钟或显示器属性调整单元864的输出867)。在一个实施例中，同步输出可以基于测量到的VSYNC频率和参考VSYNC频率。在另一实施例中，同步输出可以基于测量到的VSYNC时间和参考VSYNC时间，并且过程1000可以确定经过噪声滤波的比较值是大于还是小于一或多个预定阈值。
在框1008处，过程1000进一步包含基于同步输出来显示视频数据。在一个实施例中，同步输出可以是用以调整VSYNC的垂直前沿的信号。如果测量到的VSYNC频率大于参考VSYNC频率，则垂直前沿可以增加。如果测量到的VSYNC频率小于参考VSYNC频率，则垂直前沿可以减少。在另一实施例中，可以基于测量到的VSYNC时间和参考VSYNC时间来调整垂直前沿。示范性过程1000可以在测量到的VSYNC时间收敛成参考VSYNC时间时更新一或多个预定阈值。
在一或多个实例中，所描述功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果在软件中实施，那么所述功能可以作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或在计算机可读媒体上予以传输，并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读媒体可包含计算机可读存储媒体，其对应于有形媒体，例如数据存储媒体，或包括任何促进将计算机程序从一处传送到另一处的媒体(例如，根据一种通信协议)的通信媒体。以此方式，计算机可读媒体大体上可对应于(1)有形计算机可读存储媒体，其是非暂时性的，或(2)通信媒体，例如信号或载波。数据存储媒体可以是可由一或多个计算机或一或多个处理器存取以检索用于实施本发明中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用媒体。计算机程序产品可以包含计算机可读媒体。
借助于实例而非限制，此类计算机可读存储媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、快闪存储器或可用来存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码并且可由计算机存取的任何其它媒体。同样，任何连接可恰当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输指令，那么同轴电缆、光纤缆线、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包含在媒体的定义中。然而，应理解，所述计算机可读存储媒体和数据存储媒体并不包含连接、载波、信号或其它暂时媒体，而是实际上针对于非暂时性有形存储媒体。如本文所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
指令可由一或多个处理器执行，所述一或多个处理器例如是一或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或其它等效的集成或离散逻辑电路。因此，如本文中所使用的术语“处理器”可指前述结构或适合于实施本文中所描述的技术的任何其它结构中的任一者。另外，在一些方面中，本文所描述的功能性可以提供于经配置以用于编码及解码的专用硬件和/或软件模块内，或者并入于组合编解码器中。并且，所述技术可以完全实施于一或多个电路或逻辑元件中。
本发明的技术可以在广泛多种装置或设备中实施，包含无线手持机、集成电路(IC)或一组IC(例如，芯片组)。本发明中描述的各种组件、模块或单元是为了强调经配置以执行所揭示技术的装置的功能方面，但未必需要通过不同硬件单元来实现。实际上，如上文所描述，各种单元可以配合合适的软件和/或固件组合在编解码器硬件单元中，或者通过互操作硬件单元的集合来提供，所述硬件单元包含如上文所描述的一或多个处理器。
已描述各种实例。这些以及其它实例在所附权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种用于显示视频数据的设备，其包括：
显示器，其经配置以部分地基于同步输出来显示视频数据；以及
处理器，其耦合到所述显示器，所述处理器经配置以
通过用所述处理器基于网络时间源确定参考垂直同步VSYNC值和测量到的VSYNC值而获得测量到的VSYNC值和参考VSYNC值，所述测量到的VSYNC值部分地基于来自所述显示器的VSYNC信号；
部分地基于比较所述参考VSYNC值与所述测量到的VSYNC值得到的比较值来产生所述同步输出；以及
基于所述同步输出来调整所述视频数据的时序。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述网络时间源包括：
精度时间协议PTP源；
全球定位系统GPS每秒脉冲PPS源；或
网络时间协议NTP源。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述参考VSYNC值包括参考VSYNC频率，且所述测量到的VSYNC值包括测量到的VSYNC频率，并且其中所述测量到的VSYNC频率是基于来自所述网络时间源的时间值通过平均同步频率确定的。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述参考VSYNC值包括参考VSYNC时间，且所述测量到的VSYNC值包括测量到的VSYNC时间，并且其中所述测量到的VSYNC时间是通过来自所述网络时间源的时间值确定的。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述参考VSYNC时间是从所述网络时间源推导的。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述参考VSYNC时间是基于预先选择的共同开始时间推导的。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述同步输出进一步基于所述比较值的经过数字滤波的输出和预测函数，所述预测函数是基于所述比较值。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述视频数据包括拼接式视频信号的一部分。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述视频数据的所述时序进一步经调整以具有预定刷新周期单位度的整数倍的刷新周期。
10.一种显示视频数据的方法，所述方法包括：
通过用处理器基于网络时间源确定参考垂直同步VSYNC值和测量到的VSYNC值而获得测量到的VSYNC值和参考VSYNC值，所述测量到的VSYNC值部分地基于来自显示器的VSYNC信号；
部分地基于比较所述参考VSYNC值与所述测量到的VSYNC值得到的比较值来产生同步输出；
基于所述同步输出来调整所述视频数据的时序；以及
部分地基于所述同步输出来显示视频数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述网络时间源是基于下面中的一者：
精度时间协议PTP源；
全球定位系统GPS每秒脉冲PPS源；或
网络时间协议NTP源。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述参考VSYNC值包括参考VSYNC频率，并且所述测量到的VSYNC值包括测量到的VSYNC频率，并且其中所述测量到的VSYNC频率是基于来自所述网络时间源的时间值通过平均同步频率确定的。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述参考VSYNC值包括参考VSYNC时间，且所述测量到的VSYNC值包括测量到的VSYNC时间，并且其中所述测量到的VSYNC时间是通过来自所述网络时间源的时间值确定的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述参考VSYNC时间是从所述网络时间源推导的。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述同步输出进一步基于所述比较值的经过数字滤波的输出和预测函数，所述预测函数是基于所述比较值。
16.根据权利要求10所述的方法，其中所述视频信号包括拼接式视频信号的一部分。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述视频数据的所述时序进一步经调整以具有预定刷新周期单位度的整数倍的刷新周期。
18.一种用于显示视频数据的设备，其包括：
用于部分地基于同步调整值来显示视频数据的装置；
用于通过基于网络时间源确定参考垂直同步VSYNC值和测量到的VSYNC值而获得测量到的VSYNC值和参考VSYNC值的装置，所述测量到的VSYNC值部分地基于来自所述用于部分地基于同步调整值来显示视频数据的装置的VSYNC信号；
用于部分地基于比较所述参考VSYNC值与所述测量到的VSYNC值得到的比较值来产生所述同步调整值的装置；以及
用于基于所述同步调整值来调整所述视频数据的时序的装置。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述参考VSYNC值包括参考VSYNC频率，且所述测量到的VSYNC值包括测量到的VSYNC频率，并且其中所述测量到的VSYNC频率是基于来自所述网络时间源的时间值通过平均同步频率确定的。
20.根据权利要求18所述的设备，其中所述参考VSYNC值包括参考VSYNC时间，且所述测量到的VSYNC值包括测量到的VSYNC时间，并且其中所述测量到的VSYNC时间是通过来自所述网络时间源的时间值确定的，所述参考VSYNC时间是从所述网络时间源推导的。
21.根据权利要求18所述的设备，其中所述同步调整值进一步基于所述比较值的经过数字滤波的输出和预测函数，所述预测函数是基于所述比较值。
22.根据权利要求18所述的设备，其中所述视频数据包括拼接式视频信号的一部分。
23.根据权利要求18所述的设备，其中所述视频数据的所述时序进一步经调整以具有预定刷新周期单位度的整数倍的刷新周期。
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