CN105096797B - 用于可变刷新率显示器的依赖刷新率的自适应抖动 - Google Patents

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Abstract

公开了用于有选择地禁用时间抖动的方法、计算机程序产品和系统。所述方法包括将显示设备配置为利用动态刷新率刷新以显示图像的步骤，以及基于所述动态刷新率有选择地禁用所述图像的时间抖动的步骤。有选择地禁用时间抖动可以包括：确定与当前图像数据帧相关联的动态刷新率，以及当所述动态刷新率小于第一阈值时，针对所述当前图像数据帧禁用时间抖动，或者当所述动态刷新率大于或等于第二阈值时，针对所述当前图像数据帧使能时间抖动。

Description

用于可变刷新率显示器的依赖刷新率的自适应抖动
优先权的要求
本申请要求于2014年5月22日提交的、题为“Refresh Rate Dependent AdaptiveDithering for a Variable Refresh Rate Display”的62/002,103号美国临时申请的权益，其全部内容通过援引并入本文。
技术领域
本发明涉及显示系统，并且更具体地，涉及可变刷新率显示器。
背景技术
常规显示设备(例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、有源矩阵OLED(AMOLED))以诸如60Hz、85Hz或120Hz的固定刷新率操作。换句话说，显示设备配置为以具体的频率刷新屏幕的像素中的每一个。在常规系统中，传送到显示设备的视频信号必须匹配显示设备的刷新率的固定频率。一些显示设备使得固定频率刷新率能够基于显示设备的配置设置而改变，但是一旦该设置改变，显示设备所接收的每一帧以该固定频率绘制到屏幕上。然而，图形处理单元(GPU)可以以与显示设备的固定刷新率异步的可变渲染速率生成像素数据帧。
例如，当显示设备以60Hz操作时，显示器的像素将每16.6毫秒(ms)进行刷新。然而，每一帧可能耗费可变量的时间由GPU进行渲染，因此当一帧可耗费12ms渲染时，具有更复杂几何体的另一帧可能耗费30ms来渲染。这样，当下一帧需要经由视频接口输出到显示设备时，帧缓冲区中可能还没准备好经完整渲染的帧。在这样的情形下，GPU可配置为在视频接口上重复输出先前帧直到下一帧准备好。该情形可导致图像伪影(artifact)，观看者可察觉其为卡壳视频(choppy video)。例如，如果正输出到显示设备的图像通过帧被部分切换，则可发生图像撕裂(V-SYNC Off)。相反，如果正输出到显示设备的图像仅在帧之间切换，则可发生图像结巴(image stuttering)，从而导致一些帧重复和/或导致一些帧被跳过(V-SYNC On)。
较新的显示设备可配置为利用动态刷新率与GPU同步操作。例如，一些监视器可与NVIDIA的G-SYNCTM技术兼容，该技术使显示设备能够同步像素元素(element)的刷新，用于采用GPU的可变渲染速率来显示帧。GPU配置为随着帧经渲染而经由视频接口将像素数据帧传送到显示设备，并且显示设备配置为响应于接收像素数据帧而刷新显示设备的像素，而不是以固定频率刷新率来刷新显示设备的像素。换句话说，显示设备的刷新率不固定在特定频率，而是动态调整到从GPU接收图像数据的速率。
只要GPU以适度快的渲染速率渲染图像数据帧，与常规系统相关联的图像伪影的类型可能减少。然而，在一些情况下，GPU可能由于场景的复杂性而难于在适量时间内渲染特定的帧。例如，特定像素数据帧可能耗费例如100ms来渲染，这相当于10Hz的动态刷新率用于该特定帧。当在连续帧之间存在大延迟时，监视器的有效刷新率可能导致其他类型的图形伪影开始出现。例如，以低刷新率应用时间抖动(temporal dithering)可能导致图像的部分出现闪烁。
LCD监视器中的每个像素元素可有能力显示与具有8位(bit)深度的值相关联的颜色(即像素可以显示像素的每个颜色分量的256个不同级别(level))。然而，像素可以通过改变连续帧之间所显示的颜色来有效显示与具有更高位深度的值相关联的附加颜色。为了有效显示能够由像素再现的两个真实颜色之间的有效颜色，在第一帧周期期间显示低于以第二位深度的中间颜色值的以第一位深度的颜色值，此处第二位深度大于第一位深度。然后，在第二帧周期期间显示高于以第二位深度的中间颜色值的以第一位深度的颜色值。如果显示设备的刷新率足够快，那么观看者察觉到具有与中间颜色值近似的级别的有效颜色，而不是与较低颜色值和较高颜色值相关联的实际显示的颜色。然而，如果刷新率降得太低，那么观看者可能开始察觉到正由像素产生的两种不同的颜色，而不是察觉到与中间颜色值相对应的有效颜色值(即观看者察觉到与较低值相关联的颜色，然后是与较高值相关联的颜色，而不是单个中间范围颜色)。这可能导致观看者察觉到闪烁效果。因此，需要解决这些问题和/或与现有技术相关联的其他问题。
发明内容
公开了用于有选择地禁用(disable)时间抖动的方法、计算机程序产品和系统。所述方法包括将显示设备配置为利用动态刷新率刷新以显示图像的步骤，以及基于所述动态刷新率有选择地禁用所述图像的时间抖动的步骤。有选择地禁用时间抖动可以包括：确定与当前图像数据帧相关联的动态刷新率，以及当所述动态刷新率小于第一阈值时，针对所述当前图像数据帧禁用时间抖动，或者当所述动态刷新率大于或等于第二阈值时，针对所述当前图像数据帧使能(enable)时间抖动。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的、用于使能和禁用时间抖动的方法的流程图；
图2示出了根据一个实施例的、包括有动态刷新率能力的显示器的系统；
图3示出了根据一个实施例的、图2的GPU的操作；
图4示出了根据另一个实施例的、图2的缩放单元(scaling unit)的操作；
图5示出了根据另一个实施例的、图2的TCON的操作；以及
图6示出了各先前实施例的各架构和/或功能性可以在其中实现的示例性系统。
具体实施方式
抖动可以用来采用比显示设备能够再现的位深度大的位深度显示图像。时间抖动和空间抖动技术众所周知。在时间抖动中，特定像素的值可以在相继显示的多个帧上变化，这样像素的有效值看上去在低值和高值之间。在空间抖动中，可将噪声添加到图像内的像素组，以当图像的位深度被降低以由显示设备显示时减少可见量化。噪声可被指定为基于在量化期间丢弃的最低有效位应用到像素组的抖动模式。虽然空间抖动的有效性不依赖于显示设备的刷新率，因为空间抖动针对相同的帧随时间是静态的，但是时间抖动的有效性依赖于显示设备的刷新率，因为时间抖动实现在多个帧上。
当显示设备以阈值(例如60Hz)以上的刷新率操作时，与时间抖动相关联的图像伪影可以是不明显的。然而，当显示设备的刷新率降低到该阈值以下时，时间抖动可变得明显。以低刷新率(例如30Hz)，时间抖动可能在像素的值从一帧变到下一帧时导致明显的图像伪影。需要减少由采用低动态刷新率实现的时间抖动所导致的图像伪影。
图1示出了根据一个实施例的、用于使能和禁用时间抖动的方法100的流程图。在步骤110，以动态刷新率刷新显示设备，时间抖动使能。在步骤120，监控显示设备的动态刷新率以确定是否应该禁用时间抖动。在一个实施例中，显示设备中的定时控制器监控显示设备的动态刷新率，并使能/禁用时间抖动。在另一个实施例中，显示设备中的缩放单元监控显示设备的动态刷新率，并使能/禁用时间抖动。在又一个实施例中，显示设备外部的处理器，诸如图形处理单元，监控显示设备的动态刷新率并使能/禁用时间抖动。以赫兹来陈述，如果动态刷新率大于或等于阈值，那么方法100返回到步骤110，并且在显示设备刷新从而在显示设备的屏幕上呈现像素数据的下一帧时，时间抖动保持使能。然而，如果动态刷新率小于阈值，那么方法100行进到步骤130。
在步骤130，以动态刷新率刷新显示设备，时间抖动禁用。在步骤140，监控显示设备的动态刷新率以确定是否应该使能时间抖动。如果动态刷新率大于或等于阈值，那么方法100返回到步骤110，并且在显示设备刷新从而在显示设备的屏幕上呈现像素数据的下一帧时，时间抖动保持使能。然而，如果动态刷新率小于阈值，那么方法100返回到步骤130，并且时间抖动保持禁用。
在一个实施例中，步骤120中的阈值和步骤140中的阈值相等，这样每当动态刷新率大于或等于阈值时时间抖动被使能，并且每当动态刷新率小于阈值时时间抖动被禁用。在另一个实施例中，可利用迟滞(hysteresis)来实现时间抖动的使能/禁用，此处步骤120中的阈值小于步骤140中的阈值。例如，当动态刷新率降低到30Hz以下时可以禁用时间抖动，但是时间抖动仅在动态刷新率上升到40Hz以上时使能。当显示设备的动态刷新率在以近似单个阈值的动态刷新率的帧之间轻微变化时，迟滞或两个不同的阈值之间的差别减少了在使能和禁用时间抖动之间快速切换的机会。
将理解，与帧相关联的动态刷新率与该帧和先前帧之间的延迟成反比。换句话说，较大的动态刷新率对应于帧和先前帧之间的较小延迟。类似地，较小的动态刷新率对应于帧和先前帧之间的较大延迟。例如，30Hz的刷新率对应于33.3ms的延迟，而60Hz的刷新率对应于16.6ms的延迟。因此，当动态刷新率大于或等于阈值时使能时间抖动等同于当延迟小于或等于阈值时使能时间抖动。类似地，当动态刷新率小于阈值时禁用时间抖动等同于当延迟大于阈值时禁用时间抖动。
现在将关于各可选架构和特征来阐述更多示例性的信息，根据用户的期望可以采用所述架构和特征来实现或不实现前述的框架。应特别注意的是，下面的信息出于示例性的目的而阐述并且其不应被认为是以任何方式进行限制。下面特征中的任何一个可以可选地合并，排除或无需排除所述的其他特征。
图2示出了根据一个实施例的、包括有动态刷新率能力的显示器210的系统200。在一个实施例中，显示器210包括LCD面板216，LCD面板216包括多个像素元素，每个像素元素包括与多个颜色分量(例如红色分量、绿色分量和蓝色分量)相对应的多个液晶元素。显示器210还可以包括行驱动器212和列驱动器214，用于控制LCD面板216中的像素元素中的每一个。行驱动器212和列驱动器214使LCD面板216中的每个个体像素元素能够被编址，并且使像素元素的每个液晶元素能够具有电压，所述电压应用到液晶元素以改变通过像素元素所显示的相对应的颜色分量的级别。
显示器210还包括背光218，其可以包括布置在LCD面板216的边缘周围的一个或多个紧凑型荧光灯(CFL)、布置在LCD面板216的边缘周围的一个或多个LED、或布置在LCD面板216的像素元素后面的LED阵列。将理解，在一些实施例中，显示器210可以是不包括背光218的OLED面板或AMOLED面板。
显示器210还可以包括定时控制器(TCON)220和缩放单元230。TCON220控制行驱动器212和列驱动器214，以在LCD面板216上显示像素数据帧。缩放单元230经由视频接口240从GPU 250接收视频信号。视频信号可符合特定视频信号格式，诸如数字视频信号格式或模拟视频信号格式。例示性数字视频信号格式包括DVI(数字视频接口)、HDMI(高清晰度多媒体接口)等。例示性模拟视频信号格式包括NTSC(国家电视系统委员会)、PAL(相交替线)、VGA(视频图形阵列)等。
经由视频接口240所接收的特定视频信号可能具有与LCD面板216的本地分辨率不匹配的分辨率。因此，缩放单元230配置为缩放编码在视频信号内的图像帧，以匹配LCD面板216的本地分辨率。缩放单元230可配置为在水平方向和/或垂直方向缩放图像帧。在一个实施例中，缩放单元230可以过滤(filter)图像帧。
缩放单元230还可以控制背光218。例如，缩放单元230可以确定背光218针对给定图像数据帧应该提供的特定级别的照明，并控制背光218以提供特定级别的照明。在一个替代实施例中，显示器210可以包括控制背光218的单独电路，这样缩放单元230不对背光218进行控制。
GPU 250可以基于由在CPU(未明确示出)上执行的应用所定义的3D基元渲染像素数据帧。像素数据帧可以存储在帧缓冲区中，其为分配给存储像素数据的存储器的一部分，所述像素数据用于生成在视频接口240上传送的视频信号。在一个实施例中，GPU 250可以与双帧缓冲区(或乒乓缓冲器)相关联，其包括帧缓冲区的第一部分，其存储用于先前经渲染的帧的像素数据，所述先前经渲染的帧自存储器中读出并编码在经由视频接口240所传送的视频信号内，以及帧缓冲区的第二部分，其存储用于正由GPU 250所渲染的当前帧的像素数据。一旦GPU 250已经完成当前帧的渲染，帧缓冲区的第一部分和帧缓冲区的第二部分的角色可被切换，这样帧缓冲区的第二部分存储用于最近经渲染的帧的像素数据，所述最近经渲染的帧自存储器中读出并编码在经由视频接口240所传送的视频信号内，并且帧缓冲区的第一部分存储用于正由GPU 250所渲染的下一帧的像素数据。帧缓冲区的第一和第二部分的角色可在每帧被渲染之后进行交替。
如本文所使用的，显示器210的位深度、LCD面板216的位深度、和/或LCD面板216中的像素元素的位深度指的是若干位，所述若干位用来区分能够由用于像素元素的相对应的颜色分量的每个液晶元素所产生的照明的各级别。例如，具有8位位深度的显示器相当于包括像素元素的显示器，在所述像素元素中用于相对应的颜色分量的每个液晶元素能够产生256个不同级别的照明。
图3示出了根据一个实施例的、图2的GPU 250的操作。如图3所示，GPU 250可以连接到存储器310。存储器310可以是配置为存储可由GPU250访问的数据的同步动态随机存取存储器(SDRAM)。在一个实施例中，存储器310专用于仅可由GPU 250访问的视频存储器。在另一个实施例中，存储器310是CPU和GPU 250共享的系统存储器。
GPU 250可以经由接口301从CPU接收命令和数据。接口301可以是例如PCIe(外围组件互连高速)接口，其使GPU 250能够经由总线(未明确示出)与CPU和/或系统存储器通信。GPU 250还可以包括基于命令处理数据的一个或多个核心302。每个核心302可以是多线程的以并行处理多个数据。在一个实施例中，核心302具有SIMD(单指令、多数据)架构。在SIMD架构中，多个处理单元基于相同的指令处理不同的数据。在另一个实施例中，核心302具有MIMD(多指令、多数据)架构。在MIMD架构中，多个处理单元基于调度在每个处理单元上的不同指令处理不同的数据。在又一个实施例中，核心302具有SIMT(单指令、多线程)架构。在SIMT架构中，多个处理单元处理多个相关的线程，具有相同指令的每个线程配置为处理不同的数据，但是每个线程能够独立分支。换句话说，个别线程可以被掩码(mask)以阻止执行SIMT架构中的某些指令。这使能与多个线程相关联的指令有条件地执行。GPU 250还可以包括显示控制器304，其配置为根据特定视频信号接口的规格生成在接口240上的视频信号。显示控制器304可以从存储器310中的帧缓冲区中读取图像数据，并将存储在帧缓冲区中的值转换为经由接口240传送的信号。
在一个实施例中，GPU 250可配置为实现图1的方法100。更具体地，GPU 250可以基于在接口301上从CPU所接收的命令和数据渲染图像数据帧。GPU 250可以将经渲染的图像数据帧存储在存储器310的帧缓冲区中。在每个图像数据帧经渲染之后，GPU 250可以生成在接口240上传送的视频信号，以使图像数据帧呈现在显示器210上。
在针对当前图像数据帧生成视频信号之前，GPU 250可配置为确定与当前图像数据帧相关联的动态刷新率。在一个实施例中，GPU 250将与经渲染的每个图像数据帧相关联的时间戳存储到帧缓冲区。例如，与每帧的渲染相关联的最后命令可以访问系统时钟，并将系统时钟所表示的时间存储在寄存器、本地共享存储器(例如包括在GPU 250的硅衬底上的静态RAM或SRAM)、或诸如存储器310的外部存储器。时间戳可以用来计算渲染任何两个图像数据帧之间的时间。
在一个实施例中，GPU 250可以通过计算与当前图像数据帧相关联的延迟时间来确定与当前图像数据帧相关联的动态刷新率。在一个实施例中，通过从与当前图像数据帧相关联的时间戳中减去与图像数据帧相关联的时间戳来计算延迟时间。在该情况下，当前图像数据帧继前一个图像数据帧之后立即呈现在显示器210上，这样延迟时间表示传送视频数据流中的两个相邻图像数据帧之间的时间。
在另一个实施例中，GPU 250可以通过计算与N个图像数据帧相关联的平均延迟时间来确定与当前图像数据帧相关联的动态刷新率。换句话说，动态刷新率表示基于与前N个图像数据帧相关联的延迟时间的移动平均数。在该实施例中，可以通过找到多个图像数据帧中的当前图像数据帧相关联的时间戳与多个图像数据帧中的第N个图像数据帧相关联的时间戳的差、并将该差除以值N来计算动态刷新率。将理解，N帧是N个相邻的帧，并且在第N个图像数据帧之后N-1帧，当前图像数据帧呈现在显示器210上。通过平均N帧上的动态刷新率而不是仅单个帧，GPU 250阻止时间抖动基于与特定图像数据帧相关联的不规则的长延迟时间被禁用。
所计算的延迟时间可以用来确定动态刷新率。在一个实施例中，动态刷新率可以以赫兹为单位格式，其通过对所计算的延迟时间求倒数(例如1/(16.6ms)＝60Hz)来计算。在另一个实施例中，动态刷新率可以以秒(或毫秒、微秒等)为单位格式，其相当于所计算的延迟时间。换句话说，动态刷新率简单地指代所计算的延迟时间，并且阈值与所计算的延迟时间相比较以有选择地禁用时间抖动。
一旦GPU 250已经确定动态刷新率，GPU 250可配置为基于动态刷新率有选择地禁用时间抖动。在一个实施例中，当以赫兹为单位格式的动态刷新率小于第一阈值时，GPU250可以针对当前图像数据帧禁用时间抖动，并且当动态刷新率大于或等于第二阈值时，GPU 250可以针对当前图像数据帧使能时间抖动。再一次地，第一阈值和第二阈值可以相等，或可以偏移以在禁用/使能时间抖动中实现迟滞。此外，阈值可以预设，诸如硬编码在用于GPU 250的驱动器或固件中，或者利用与GPU 250的驱动器相关联的图形用户接口由用户指定。进一步地，在一些实施例中，用户可以利用与GPU 250的驱动器相关联的图形用户接口，通过将时间抖动配置为不管动态刷新率的值而总是使能或总是禁用，来控制GPU 250是否有选择地禁用时间抖动。
在另一个实施例中，当以秒为单位格式并且等于所计算的延迟时间的动态刷新率大于第一阈值时，GPU 250可以针对当前图像数据帧禁用时间抖动，并且当动态刷新率小于或等于第二阈值时，GPU 250可以针对当前图像数据帧使能时间抖动。换句话说，在这两个实施例中，当连续帧之间的延迟变得太大时，时间抖动将被禁用。
当时间抖动被禁用时，GPU 250生成将当前图像数据帧传送到显示器210的视频信号。将理解，帧缓冲区中存储的图像中所包括的值的位深度可能与显示器210的位深度不匹配。例如，图像中的值的位深度可以是每个像素中每分量值10位，并且显示器210的位深度可以是与每个颜色分量相对应的每液晶元素8位。当显示器210的位深度小于帧缓冲区中的图像的位深度时，图像中的每个值可被截短，以在被编码到视频信号中之前与显示器210的位深度相匹配。包括值的N个最高有效位(most significant bit)的值的第一部分被选择为基值(base value)，此处数字N与显示器210的位深度相匹配。未包括在值的第一部分中的位在本文中可被当作截去位。例如，对于图像中的每个10位值，值的8位最高有效位可被选择为基值，并且2位最低有效位(least significant bit)可被当作截去位。
当时间抖动被禁用时，可以简单地丢弃截去位，并且可以通过对图像中的每个相对应的值的基值进行编码而将图像中的值编码到视频信号中。因此，对于传送到显示器的每个图像数据帧，图像数据的部分(即对于每个值的截去位)将被丢弃，以便视频信号与显示器210的位深度相匹配。
相比之下，当时间抖动被使能时，可以利用截去位来选择抖动模式以应用到图像数据。当编码视频信号中的图像值时将抖动模式应用到图像值使得有效位深度大于显示器的位深度的图像能够被观看者所察觉。可将多个抖动模式定义在存储器中或存储在GPU250的一个或多个寄存器中。抖动模式可以表示基于特定图像数据帧在视频流内的相对位置针对该帧改变像素值的安排。抖动模式的数目可以对应于2M，其中M指的是利用时间抖动所有效显示的位深度的附加位的数目。在一个实施例中，可以使用4个单独的抖动模式来有效显示位深度的2个附加位。
例如，第一抖动模式可以是0b0000；第二抖动模式可以是0b0001、0b0010、0b0100、或0b1000；第三抖动模式可以是0b0011、0b0101、0b0110、0b1010、或0b1100；以及第四抖动模式可以是0b0111、0b1011、0b1101、或0b1110。抖动模式可以表示所调制的信号的脉冲宽度，所述信号具有对应于基值和增值(incremental value)之间的有效中间值的占空比。第一抖动模式可以对应于等于0b00的截去位的值，第二抖动模式可以对应于等于0b01的截去位的值，第三抖动模式可以对应于等于0b10的截去位的值，以及第四抖动模式可以对应于等于0b11的截去位的值。
当时间抖动被使能时，GPU 250(即显示控制器304)可以选择用于帧缓冲区中所存储的图像的值、确定基值和截去位的值、并且随后基于截去位选择抖动模式以应用到基值。一旦选择特定抖动模式，随后GPU 250经由显示控制器304，将视频信号中的特定值编码为基值或比基值多的增值。为了确定将图像值编码为基值还是增值，GPU 250确定抖动模式中第i位的值。如果抖动模式中的第i位是“0”，则将图像值在视频信号中编码为基值。然而，如果抖动模式中的第i位是“1”，则将图像值在视频信号中编码为增值。在一个实施例中，GPU250可以维持计数器，表示帧对视频流中的其他先前帧的相对位置。换句话中，计数器保存表示视频流中的当前帧的序号的值。计数器的P位最低有效位用来作为到抖动模式中的索引，此处2P等于抖动模式中的位的数目。例如，如果抖动模式包括4位，那么计数器的2位最低有效位可以用来选择抖动模式中的四位中的任何一个。
在一个实施例中，截去位中的最高有效位的数目可以用来选择抖动模式，此处最高有效位的数目小于截去位的数目。例如，截去位中的最高有效可以用来在两个不同的抖动模式之间进行选择。在另一个示例中，截去位中的两位最高有效位可以用来在四个不同的抖动模式之间进行选择，即使当截去位的数目大于两位。虽然可以如上面所阐述的实现时间抖动，但是用于实现时间抖动的众所周知的技术可以实现以代替以上所描述的技术，并且其被考虑为在本公开的范围内。
如上文所阐述的，当动态刷新率降低到某个级别以下时，将抖动模式应用到图像数据可导致图像伪影。因此，可以使用动态刷新率来有选择地禁用时间抖动。在一个实施例中，GPU 250可以基于用于当前帧的动态刷新率的值确定禁用还是使能时间抖动。如果动态刷新率的值小于阈值，则GPU 250可以禁用时间抖动，这样显示控制器304在不将抖动模式应用到帧缓冲区中的值的情况下(即时间抖动被禁用)对图像数据帧进行编码。一旦时间抖动被禁用，那么当动态刷新率大于或等于第二阈值时，GPU 250可以使能时间抖动。再一次地，第一和第二阈值可以相等，或偏移一个偏移值，以实现与时间抖动的有选择的禁用相关联的迟滞。
将理解，当空间抖动保持使能时，GPU 250可以有选择地禁用时间抖动。换句话说，因为空间抖动仅应用到单个帧，并且不受显示器的动态刷新率的影响，所以空间抖动可以总是被使能的，或可以基于来自用户的输入(例如，通过与对应于GPU 250的驱动器相关联的图形用户接口所接收的输入)而被有选择地禁用。
此外，将理解，GPU 250可以控制时间抖动的有选择的禁用，以及显示器210配置为仅将经由视频信号所接收的图像数据呈现在LCD面板216上。换句话说，GPU 250仅利用显示器210将经抖动的图像数据帧呈现给观看者来实现用于实施方法100的逻辑。在其他实施例中，用于有选择地禁用时间抖动的逻辑可从GPU 250移到显示器210。
图4示出了根据另一个实施例的、图2的缩放单元230的操作。再一次地，缩放单元230配置为对经由接口240所接收的视频信号中经编码的图像数据帧进行缩放，以与显示器210的本地分辨率相匹配。如图4所示，缩放单元230可以包括缩放器410和本地存储器420。缩放单元230可以是具体化在显示器210中所包括的ASIC(专用集成电路)上的固定功能硬件单元。在另一个实施例中，缩放单元230可以包括在包括TCON 220的较大ASIC上。
缩放器410可以接收由GPU 250所生成的处于一个分辨率的图像数据帧。缩放器410可以通过分析视频信号(即对水平同步信号和/或垂直同步信号之间的像素的数目进行计数)确定图像数据帧的分辨率，或者缩放器410可以通过接口240从GPU 250接收配置信号，该配置信号指定在接口240上所传送的图像数据帧的分辨率。随后缩放器410可以将图像数据帧从由GPU 250所提供的原始分辨率缩放到显示器210的本地分辨率。当原始分辨率与本地分辨率相匹配时，可以不要求对图像数据进行缩放。可经由例如将一个或多个值插入到原始图像数据，以针对以本地分辨率的经缩放的图像数据中的每个像素位置生成值来生成经缩放的图像数据。图像数据帧可以存储在本地存储器420中，并被过滤(例如插值等)以生成经缩放的图像数据用于TCON 220以在LCD面板216上显示。
在一个实施例中，缩放单元230还配置为基于经缩放的图像数据有选择地禁用时间抖动。GPU 250可配置为将图像数据传送到显示器210，所述图像数据具有编码在视频信号中的、如帧缓冲区中的所存储的以全位深度的值。换句话说，缩放单元所接收的图像数据可以包括位深度大于显示器210能够呈现的位深度的值。当传送经缩放的图像数据到TCON220时，缩放单元230可配置为调整每个值的位深度以与和LCD面板216相对应的位深度相匹配。
在一个实施例中，缩放单元230可配置为以与上文关于图3所讨论的如由GPU 250所实现的技术类似的方式实现时间抖动。换句话说，缩放单元230经由接口240接收当前图像数据帧，确定与当前图像数据帧相关联的动态刷新率，并且随后对当前图像数据帧进行缩放以与显示器210的本地分辨率相匹配，基于动态刷新率有选择地将抖动模式应用到经缩放的图像数据。在一个实施例中，缩放单元230利用例如显示器210中所包括的系统时钟和与存储在存储器420中的图像数据帧相关联的时间戳、通过计算由缩放单元230经由接口240所接收的图像数据帧之间的延迟来确定动态刷新率。在另一个实施例中，GPU 250传送与每帧相关联的元数据，所述元数据包括针对经由接口240所传送的视频信号中的当前帧的延迟时间，这样缩放单元230从视频信号读取延迟时间，并基于延迟时间确定动态刷新率。一旦缩放单元230已经确定针对当前帧的动态刷新率，缩放单元230基于动态刷新率有选择地禁用时间抖动。
更具体地，缩放单元230可以对用于来自视频信号的当前图像数据帧的值进行解码，并将当前图像数据帧存储在存储器420中。缩放单元230还可以将多个抖动模式存储在存储器420中或缩放单元230的寄存器中，并实现计数器，所述计数器表示当前图像数据帧在视频流中的相对位置。每当经由接口240在视频信号中接收新的图像数据帧时，计数器可以增值。当如由缩放单元230所计算的动态刷新率小于第一阈值以使时间抖动被禁用时，缩放单元230可简单地将图像数据帧中的值截短，这样传送到TCON220的值的位深度与LCD面板216的位深度相匹配。相反，当动态刷新率大于或等于第二阈值以使时间抖动被使能时，缩放单元230可基于计数器和被截短的位将抖动模式应用到值，与上文所讨论的由GPU 250所实现的方式类似。
在该实施例中，用于有选择地禁用时间抖动的逻辑已经从GPU 250移到显示器210，并且更具体地，移到显示器210内的缩放单元230。GPU 250简单地以与渲染值所采用的位深度相同的位深度对视频信号中的图像数据帧进行编码，并且显示器210基于与每个图像数据帧的动态刷新率管理时间抖动的有选择的禁用。然而，在又一个实施例中，可由TCON220来管理时间抖动的有选择的禁用，而不是由显示器210内的缩放单元230管理。
在一个实施例中，显示器210可以不包括缩放单元230。例如，在一些膝上型电脑中，GPU 250可以经由TCON 220直接驱动LCD面板216。换句话说，GPU 250配置为生成与LCD面板216相同分辨率的视频信号，并且视频信号经由接口240被直接传送到TCON 220。在另一个示例中，一些监视器可以包括所谓的直接驱动监视器，其不包括缩放器。在直接驱动监视器中，GPU 250再次配置为生成与LCD面板216相同分辨率的视频信号，并且视频信号经由接口240被直接传送到TCON 220。在这样的实施例中，GPU 250典型地管理时间抖动的有选择的禁用，如上文所描述的。
图5示出了根据另一个实施例的、图2的TCON 220的操作。TCON 220包括控制单元510和存储器520。存储器520可以包括SRAM和/或寄存器。在该实施例中，TCON 220配置为基于动态刷新率有选择地禁用时间抖动。TCON 220可以是具体化在显示器210中所包括的ASIC(专用集成电路)上的固定功能硬件单元。在另一个实施例中，TCON 220可以包括在包括缩放单元230的较大ASIC上。
控制单元510配置为基于从缩放单元230所接收的经缩放的图像数据将信号传送到行驱动器212和列驱动器214。TCON 220从缩放单元230接收经缩放的图像数据帧，此处例如以行为主顺序每次一个分量值来接收经缩放的图像数据帧。在该实施例中，缩放单元230可以将经缩放的图像数据帧以位深度传送到TCON 220，所述位深度包括与LCD面板216的位深度相匹配的位的第一部分连同用于时间抖动的一个或多个截去位。例如，缩放单元230可以以每分量10位的位深度从GPU 250接收图像数据。然而，LCD面板216可能与6位的位深度相关联，并且TCON 220可能能够使用位深度的2个附加位来实现时间抖动。因此，缩放单元230可以缩放图像数据帧，并将10位值截短到8位最高有效位，此处6位最高有效位表示基值，并且8位最高有效位的2位最低有效位表示截去位，用于选择将应用到基值的抖动模式。可替代地，缩放单元230可以将每个值以全位深度(例如全10位)传送到TCON 220。
TCON 220可以基于从缩放单元230所接收的经缩放的图像数据的动态刷新率有选择地禁用时间抖动。例如，TCON 220可以在接收每个图像数据帧时存储与一个或多个经缩放的图像数据帧相关的时间戳。TCON 220可以将时间戳存储在循环缓冲区中，所述循环缓冲区在存储器520中实现。循环缓冲区在专用SRAM连同存储用于循环缓冲区的头和/或尾指针的寄存器中实现。每当新的帧被接收时，TCON 220可以访问能被读取的系统时钟，并且系统时钟的值可被存储在循环缓冲区。通过将循环缓冲区中的两个值相减，TCON 220可以确定与经缩放的图像数据帧相关联的延迟时间以及与当前经缩放的图像数据帧相关联的动态刷新率。在另一个实施例中，缩放单元230基于所接收的视频信号计算延迟时间，并将延迟时间传送到TCON 220以计算动态刷新率。
当与经缩放的图像数据帧相关联的动态刷新率小于第一阈值时，TCON220可以禁用时间抖动，并且可以控制行驱动器212和列驱动器214以根据基值显示图像数据，丢弃每个值的截去位。然而，当与经缩放的图像数据帧相关联的动态刷新率大于或等于第二阈值时，TCON 220可以使能时间抖动，并且可以控制行驱动器212和列驱动器214显示与经缩放的图像数据帧中的每个值相关联的基值或增值。
在一个实施例中，TCON 220可以将多个抖动模式存储在存储器520中，诸如在多个专门分配的寄存器中，每个寄存器存储抖动模式中的一个。当TCON 220接收值，TCON 220可以选择抖动模式中的一个以应用到该值，生成匹配基值或增值的经修改的值，所述增值是大于基值的值，所述基值处于LCD面板216的位深度。经修改的值可以基于特定的抖动模式，所述特定的抖动模式是基于值的截去位和由TCON 220所维持的计数器的值来选择的，所述计数器的值表示经缩放的图像数据帧在视频流中的相对位置。例如，读取如由计数器的某个数目的最低有效位所指定的所选择的抖动模式的特定位，以确定经修改的值应该等于基值还是增值。然后TCON220可以控制行驱动器212和列驱动器214以根据经修改的值显示图像数据。
将理解，如上所述，有选择地禁用时间抖动可以通过GPU 250、显示器210的缩放单元230、或显示器210的TCON 220中的任何一个来实现。此外，上文所描述的各实施例可以在系统600的图形处理器606和显示器608中实现，如下文所描述。
图6示出了各先前实施例的各架构和/或功能性可以在其中实现的示例性系统600。如所示的，提供了系统600，其至少包括一个连接到通信总线602的中央处理器601。通信总线602可以使用任何合适的协议来实现，诸如PCI(外围组件互连)，PCI-Express，AGP(加速图形端口)、超传输、或任何其他总线或点对点通信协议。系统600还包括主存储器604。控制逻辑(软件)和数据存储在主存储器604中，主存储器604可以采取随机存取存储器(RAM)的形式。
系统600还包括输入设备612、图形处理器606以及显示器608，所述显示器608即常规CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)、LED(发光二极管)、等离子显示器等等。可从输入设备612例如键盘、鼠标、触摸板、扩音器等接收用户输入。在一个实施例中，图形处理器606可包括多个着色器模块、光栅化模块等。前述模块中的每一个实际上可布置于单个半导体平台上以形成图形处理单元(GPU)。
在本描述中，单个半导体平台可以指单独一个的基于半导体的集成电路或芯片。应注意的是，术语单个半导体平台还可以指具有增强的连通性的多芯片模块，其仿真片上操作，并通过利用常规中央处理单元(CPU)和总线实现方案做出实质的改进。当然，各模块还可根据用户的期望分开地或以半导体平台的各种组合来布置。
系统600还可包括二级存储610。二级存储610包括例如硬盘驱动器和/或表示软盘驱动器、磁带驱动器、压缩光盘驱动器、数字通用光盘(DVD)驱动器、记录设备、通用串行总线(USB)闪存的可移动存储驱动器。可移动存储驱动器以公知的方式从可移动存储单元读取和/或写入到可移动存储单元。
计算机程序或计算机控制逻辑算法可存储在主存储器604和/或二级存储610中。这类计算机程序当被执行时使得系统600能够实施各种功能。存储器604、存储610和/或任何其他存储是计算机可读介质的可能的示例。
在一个实施例中，可在以下内容的上下文中实现各先前示图的架构和/或功能性：中央处理器601、图形处理器606、能够具有中央处理器601和图形处理器606二者的能力的至少一部分的集成电路(未示出)、芯片集(即设计为作为用于实施相关功能的单元来工作和出售的集成电路组等)和/或用于该问题的任何其他集成电路。
还有就是，可在以下内容的上下文中实现各先前示图的架构和/或功能性：通用计算机系统、电路板系统、专用于娱乐目的的游戏机系统、特定于应用的系统和/或任何其他所期望的系统。例如，系统600可采取台式计算机、膝上型计算机、服务器、工作站、游戏机、嵌入式系统和/或任何其他类型的逻辑的形式。还有就是，系统600可采取各种其他设备的形式，包括但不限于个人数字助理(PDA)设备、移动电话设备、电视机等。
进一步地，虽然未示出，但系统600可耦连到网络(例如电信网络、局域网(LAN)、无线网、诸如互联网的广域网(WAN)、点对点网络、电缆网络等等)用于通信目的。
虽然上文已描述了各实施例，但应理解的是它们通过仅示例而非限制的方式加以呈现。因此，优选实施例的宽度和范围不应被上文所述的示例性实施例中的任何一个所限制，而应仅根据下面的权利要求和其等同物来加以限定。

Claims (23)

1.一种方法，包括：
将显示设备配置为利用动态刷新率，所述显示设备配置为与处理单元同步操作，所述处理单元配置为生成用于在所述显示设备上呈现的图像数据；以及
基于所述动态刷新率有选择地禁用时间抖动，
其中，每帧图像数据包括多个像素，每个像素对具有多个分量的颜色值编码，以及
其中，当时间抖动被禁用时，经由所述多个像素编码的所述颜色值的每个分量的截去位被丢弃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述显示设备是以下中的一个：液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、以及有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述显示设备响应于经由视频接口接收图像数据帧而刷新所述显示设备中的多个像素元素。
4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述动态刷新率有选择地禁用时间抖动包括：
确定与当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率；以及
当所述动态刷新率小于第一阈值时，针对所述当前图像数据帧禁用时间抖动，或者
当所述动态刷新率大于或等于第二阈值时，针对所述当前图像数据帧使能时间抖动。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一阈值等于所述第二阈值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一阈值比所述第二阈值小了偏移值，以在有选择地禁用所述时间抖动中实现迟滞。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一阈值约为50Hz，所述第二阈值约为60Hz，并且所述偏移值是10Hz。
8.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一阈值和所述第二阈值由用户指定。
9.根据权利要求4所述的方法，其中确定与所述当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率包括：通过从与所述当前图像数据帧相关联的时间中减去与前一个图像数据帧相关联的时间来计算延迟时间，其中所述当前图像数据帧继所述前一个图像数据帧之后立即呈现在所述显示设备上。
10.根据权利要求4所述的方法，其中确定与所述当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率包括：通过将与多个图像数据帧中的所述当前图像数据帧相关联的时间和与多个图像数据帧中的第N个图像数据帧相关联的时间之间的差除以N，来计算与N个图像数据帧相关联的平均延迟时间，其中在所述第N帧图像数据帧之后N-1帧，所述当前图像数据帧呈现在所述显示设备上。
11.根据权利要求4所述的方法，其中所述处理单元包括图形处理单元(GPU)，所述图像处理单元配置为：
确定与所述当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率；以及
基于所述动态刷新率使能或禁用所述时间抖动。
12.根据权利要求4所述的方法，其中包括在所述显示设备中的缩放单元配置为：
经由视频接口接收所述当前图像数据帧；
对所述当前图像数据帧进行缩放以匹配所述显示设备的本地分辨率；
确定与所述当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率；以及
基于所述动态刷新率使能或禁用所述时间抖动。
13.根据权利要求4所述的方法，其中包括在所述显示设备中的定时控制器配置为：
接收所述当前图像数据帧；
确定与所述当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率；
基于所述动态刷新率使能或禁用所述时间抖动；以及
控制行驱动器和列驱动器以将所述当前图像数据帧呈现在所述显示设备的屏幕上。
14.根据权利要求1所述的方法，其中当时间抖动被使能时，经由所述多个像素编码的所述颜色值的每个分量的截去位被利用以选择抖动模式以应用到所述图像数据。
15.一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令当由处理器所执行时，使所述处理器实施步骤包括：
将显示设备配置为利用动态刷新率，所述显示设备配置为与处理单元同步操作，所述处理单元配置为生成用于在所述显示设备上呈现的图像数据；以及
基于所述动态刷新率有选择地禁用时间抖动，
其中，每帧图像数据包括多个像素，每个像素对具有多个分量的颜色值编码，以及
其中，当时间抖动被禁用时，经由所述多个像素编码的所述颜色值的每个分量的截去位被丢弃。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中基于所述动态刷新率有选择地禁用时间抖动包括：
确定与当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率；以及
当所述动态刷新率小于第一阈值时，针对所述当前图像数据帧禁用时间抖动，或者
当所述动态刷新率大于或等于第二阈值时，针对所述当前图像数据帧使能时间抖动。
17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中确定与所述当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率包括：通过从与所述当前图像数据帧相关联的时间中减去与前一个图像数据帧相关联的时间来计算延迟时间，其中所述当前图像数据帧继所述前一个图像数据帧之后立即呈现在所述显示设备上。
18.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中当时间抖动被使能时，经由所述多个像素编码的所述颜色值的每个分量的截去位被利用以选择抖动模式以应用到所述图像数据。
19.一种系统，包括：
显示设备，所述显示设备利用动态刷新率；以及
处理单元，所述处理单元配置为生成用于在所述显示设备上呈现的图像数据，其中所述显示设备配置为与所述处理单元同步操作，
其中基于所述动态刷新率有选择地禁用时间抖动，
其中，每帧图像数据包括多个像素，每个像素对具有多个分量的颜色值编码，以及
其中，当时间抖动被禁用时，经由所述多个像素编码的所述颜色值的每个分量的截去位被丢弃。
20.根据权利要求19所述的系统，其中基于所述动态刷新率有选择地禁用时间抖动包括：
确定与当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率；以及
当所述动态刷新率小于第一阈值时，针对所述当前图像数据帧禁用时间抖动，或者
当所述动态刷新率大于或等于第二阈值时，针对所述当前图像数据帧使能时间抖动。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述显示设备包括缩放单元，所述缩放单元配置为：
经由视频接口接收所述当前图像数据帧；
对所述当前图像数据帧进行缩放以匹配所述显示设备的本地分辨率；
确定与所述当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率；以及
基于所述动态刷新率使能或禁用所述时间抖动。
22.根据权利要求20所述的系统，其中所述处理单元包括图形处理单元，所述图形处理单元配置为：
确定与所述当前图像数据帧相关联的所述动态刷新率；以及
基于所述动态刷新率使能或禁用所述时间抖动。
23.根据权利要求19所述的系统，其中当时间抖动被使能时，经由所述多个像素编码的所述颜色值的每个分量的截去位被利用以选择抖动模式以应用到所述图像数据。
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