CN109074774A - 经过中央凹渲染的显示 - Google Patents

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Abstract

一种显示系统(400)包括:显示面板(100,401),其具有用于接收像素数据(614,815)的输入端,所述像素数据包括多个像素值;像素(104,404)的阵列(102,402),其被划分成中央凹区域(110,210,310)和至少一个外围区域(112,212,312‑1,312‑2);以及阵列控制器(105,405),其将所述至少一个外围区域中的像素分组为至少两个像素的子集,并使用来自所述多个像素值的对应单个像素值来控制每个子集。所述显示系统还可包括渲染系统(421),用于基于所述中央凹区域和所述至少一个外围区域的位置来中央凹地渲染显示图像,其中,对于在所述外围区域中的至少一个外围区域内具有像素的所述显示图像的每一行,在所述行的像素数据中表示的像素值的数目小于所述行中的像素的数目。

Description

经过中央凹渲染的显示
相关申请的交叉引用
本申请要求名称为“Foveally-Rendered Display”的于2016年2月17日提交的美国专利申请序列号No.62/296,278号(案号1500-G16004-PR)的优先权,该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明一般涉及显示系统,更具体地涉及中央凹渲染和显示(foveal renderingand display)。
背景技术
人眼对投影到中央凹上的显示图像区域中的细节最敏感,因为中央凹包含视网膜内的最高密度的锥体。视网膜感知细节的能力因此随着距中央凹的距离而降低。虚拟现实(VR)系统、增强现实(AR)系统和其它显示系统在称为中央凹渲染的过程中利用视网膜的这一特性,在中央凹渲染过程中,以较高分辨率渲染图像的作为眼睛焦点的区域(即,落在中央凹上),而以较低分辨率渲染图像的剩余部分。因此,中央凹渲染的计算负荷通常比常规的全分辨率渲染过程更低。然而,用于VR或AR的常规显示器通常在整个显示面板上具有恒定或均匀的显示像素密度,这至少部分是由于显示器能够从用户可以注视的显示器的任何区域向用户眼睛的中央凹提供图像的要求。结果,仍然需要递送高分辨率像素数据以驱动这种常规显示面板。因此,虽然在渲染显示图像时可以减少计算负荷,但是结合常规显示器的中央凹渲染的实施方式并未降低用于将显示数据传输到显示器的带宽要求,也未降低显示器背板为了时钟输入中央凹渲染的显示图像的像素数据而消耗的功率。
附图说明
通过参考附图,本领域技术人员可以更好地理解本公开,并且其许多特征和优点对本领域技术人员来说是显而易见的。在不同的附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项。
图1是示出了根据一些实施例的示例性中央凹可配置显示面板的示图。
图2是示出根据一些实施例的具有基于当前注视方向定位的中央凹区域的示例性中央凹可配置显示面板的示图。
图3是示出根据一些实施例的具有多个外围区域的示例中央凹可配置显示面板的示图。
图4是示出根据一些实施例的实施中央凹可配置显示面板的显示系统的示图。
图5是示出根据一些实施例的图4的显示系统的操作方法的流程图。
图6是示出根据一些实施例的中央凹可配置显示面板的示例实施方案的示图。
图7是示出根据一些实施例的中央凹可配置显示面板的另一示例实施方案的示图。
图8是示出根据一些实施例的中央凹可配置显示面板的又一示例实施方案的示图。
具体实施方式
下面的描述旨在通过提供涉及利用中央凹可配置显示的显示系统的多个具体实施例和细节来传达对本公开的透彻理解。然而,应当理解,本公开不限于这些具体实施例和细节,这些具体实施例和细节仅是示例,因此本公开的范围仅由所附权利要求及其等同物限定。还应当理解,根据已知的系统和方法,本领域普通技术人员将理解,根据具体设计和其它需要,在任何数目的替代实施例中,为了其预期目的和益处而使用本公开。
图1至图8示出了用于结合中央凹渲染来利用中央凹可配置的显示面板以减少要传输到显示面板的像素数据量,从而减少显示功耗、带宽要求和相关联的复杂度的示例系统和技术。在至少一些实施例中,要渲染的显示图像的像素阵列或图像空间被逻辑地分割成两个或多个区域,包括至少一个中央凹区域和围绕该中央凹区域的至少一个外围区域,该中央凹区域表示预期或估计为用户注视的目标的显示图像的区域。渲染系统采用中央凹渲染过程来基于所识别的区域对显示图像进行中央凹渲染,其中中央凹区域以最高分辨率渲染,并且一个或多个外围区域以较低分辨率渲染,其中,在一些实施例中,外围区域的分辨率可以至少部分地基于该区域距中央凹区域的距离。
然后,从渲染系统扫描出经过中心凹渲染的显示图像,以便在中心凹可配置显示器上显示。在至少一个实施例中,中央凹可配置显示器包括布置为行和列的像素阵列,并且还包括阵列控制器,该阵列控制器可配置为将具有与外围区域相对应的位置的像素配对或分组在一起,使得接收到的像素数据中的单个像素值用于驱动对应配对/分组内的所有像素。也就是说,外围区域内的每个像素分组共用来自所传输像素数据的相同像素值。同时,具有与中央凹区域相对应的位置的像素继续使用单独的像素值来控制和驱动。也就是说,中央凹区域内的每个像素由单独的唯一像素数据驱动。在这种方法下,在渲染系统和外围区域的中央凹可配置显示器之间传递的像素数据较少。这具有降低将用于经过中心凹渲染的显示图像的像素数据传输到显示器的带宽要求以及降低显示面板在时钟输入相关像素数据时的功耗的效果。
图1示出了根据本公开的至少一个实施例的用于显示经过中央凹渲染的显示图像的示例中央凹可配置显示面板100。显示面板100包括排列成行和列的像素104的阵列102。在所示出的示例中,阵列102以相对低的分辨率示出,有14列(列0-13)和8行(行0-7),因此具有112个像素104。然而,应当理解,在实际实施方案中,显示面板100通常具有高得多的分辨率,通常在数千或甚至数万行和列的数目级。每个像素104可以被实施为子像素的矩阵,诸如红、绿和蓝(RGB)子像素的特定布置,每个子像素被控制为以对应的亮度发出对应颜色的光,并且光颜色及其亮度的组合得到整个像素的预期明亮度和颜色。像素104的示例像素架构可以包括例如发光二极管(LED)和有机发光二极管(OLED)。
显示面板100还包括阵列控制器105,阵列控制器105包括列控制组件106、行控制组件108和中央凹控制组件109。如下文更详细描述的,列控制组件106可包括像素数据缓冲器、线驱动器和列组合逻辑,它们一起操作以逐列地控制像素104。类似地,如下所述,行控制组件108可包括行选择逻辑和行组合逻辑,它们一起操作以逐行地控制像素104。
如下所述,采用显示面板100的渲染系统识别阵列102中与用户预期注视方向相对应的中央凹区域110。在一些实施例中,该中央凹区域110是阵列102的固定区域。例如,可以期望用户可能主要注视显示面板100的中心,并且因此中央凹区域110可以被设置为以显示面板100的该中心点为中心的像素104的区域。在其它实施例中,渲染系统可以采用跟踪用户的一只或两只眼睛的注视方向的注视跟踪系统,并且由此识别阵列102中作为用户注视目标的位置(此处将该位置称为“注视目标位置(gaze target location)”)。为了说明,图2示出了示例显示面板200(显示面板100的一个实施例),其中采用显示面板200的显示系统的注视跟踪系统识别用户的注视方向,并且由此估计显示面板200中的位置202作为当前注视目标位置。在此基础上,显示系统可以将例如以该位置202为中心的像素204的8×8阵列指定为中央凹区域210,并将剩余像素204指定为要渲染的下一显示图像的外围区域212。
返回图1,在这样估计或以其它方式识别注视目标位置的情况下,中央凹区域110可以被确定为围绕该注视目标位置的区域。阵列102的其余部分可以逻辑地划分成一个或多个外围区域,例如围绕中央凹区域110的单个外围区域112,如图1所示。中央凹区域110的尺寸(在像素104中测量的)可以基于多个因素,包括显示面板100的整体分辨率、要实施的不同外围区域的数目、显示面板100与用户眼睛之间的距离、显示面板100与用户眼睛之间的任何透镜或其它光学系统的存在以及它们对于用户对显示面板100的感知的影响等。为了说明,假设中央凹视觉发生在眼睛光轴的水平+/-5度和垂直+/-5度的区域中,中央凹区域110的尺寸可以设定为覆盖该中央凹视场,并且还可以包括一些附加的余量。要包括的余量可以基于估计眼睛注视方向时的潜在误差。为了说明,对于图1的示例,可以假设4×4像素的区域表示中央凹视场,并且在水平方向上的注视跟踪中存在误差余量,其通过在4×4区域的每一侧上添加一列像素来补偿(在该示例中假设垂直眼睛跟踪误差可忽略),并且因此在示例中得到尺寸为6像素×4像素的中央凹区域110。此外,在图1的示例中,中央凹区域110被识别为在阵列102内居中,因为这是中央凹区域的固定位置或者眼睛跟踪系统已经估计用户的注视当前指向显示面板100的中心。
尽管图1的示例示出了单个外围区域112,但是在一些实施例中,显示面板100的剩余区域可以被划分成多个外围区域。为了说明,图3示出了示例显示面板300,其中限定了中央凹区域310,并且显示面板300的剩余像素被划分成两个同心外围区域:围绕中央凹区域310的近外围区域312-1和围绕近外围区域312-1的远外围区域312-2。在存在多个外围区域的情况下,显示图像可以被中央凹渲染,并且显示面板300可以被相应地配置成使得在每个外围区域内实施的所得分辨率随着距中央凹区域的距离而减小。为了说明,近外围区域312-1中的像素304可被分组为N个像素304的子集(N>=2),使得近外围区域312-1中的每N个像素304基于单个像素值被控制,而远外围区域312-2中的像素304被分组为M个像素304的子集(M>N),使得远外围区域312-2中的每M个像素304基于单个像素值被控制。
返回参考图1,在识别出中央凹区域110的位置和尺寸(并且因此识别出一个或多个外围区域112的位置和尺寸)的情况下,处理系统可以使用中央凹渲染过程来渲染下一显示图像,该中央凹渲染过程在与中央凹区域110相对应的区域内以较高分辨率渲染所得显示图像,并且在与一个或多个外围区域112相对应的区域内以较低分辨率渲染所得显示图像。在用于在常规显示器上显示图像的常规中央凹渲染过程中,所得到的渲染图像对于显示器的每个像素具有单独的像素数据。这种常规中央凹渲染过程中的计算负荷节省来自于这样的事实,即,可以针对位于图像的非中央凹或外围区域中的多于一个像素复制相同的像素值,而不是必须为每个像素计算唯一的像素值。因此,虽然外围区域中像素的像素值的这种复制减少了渲染计算的数目,但是对于相同的给定显示分辨率,使用常规中央凹渲染过程渲染的显示图像生成的像素数据量通常与没有中央凹渲染的显示图像生成的像素数据量相同。
中央凹可配置显示面板100可以被配置为将阵列102的像素104逻辑地划分为中央凹区域110和一个或多个外围区域112。为了便于参考,落入中央凹区域内的那些像素在本文中被称为“中央凹像素(foveal pixels)”,而落入外围区域内的那些像素在本文中被称为“外围像素(peripheral pixels)”。然后,显示面板100可以对外围区域112内的像素104的子集进行配对或分组,以便使用相同的单个像素值来驱动或控制它们。因此,利用该能力,渲染系统采用的中央凹渲染过程可以渲染显示图像,使得外围区域内的显示图像的像素被组合或分组为像素子集,并且每个这样的像素子集被渲染为对应显示图像的像素数据中的单个像素值。因此,与常规的中央凹渲染方法相比,可以减少从渲染系统传输到显示面板100的像素数据的量,从而减少显示面板100和渲染系统之间的连接的带宽要求,并且减少显示面板100在时钟输入该像素数据时消耗的功率。
在一个实施例中,阵列控制器105经由列控制组件106以行为基础对外围像素进行分组,使得外围区域112内的给定行中的两个或更多个相邻像素可被分组为对应子集。例如,视图120示出了经由列控制组件106实施的配置,其中阵列102的行1的像素104被分组为两个像素的子集。在该示例中,行1的每个像素104包括在该分组配置中,因为行1的整体在外围区域112内。结果,关于阵列102内被指定为(X,Y)的像素位置,X表示行,Y表示列,在(1,0)和(1,1)处的像素104被分组为子集,在(1,2)和(1,3)处的像素104被分组为子集,在(1,4)和(1,5)处的像素104被分组为子集,在(1,6)和(1,7)处的像素104被分组为子集,在(1,8)和(1,9)处的像素104被分组为子集,在(1,10)和(1,11)处的像素104被分组为子集,并且在(1,12)和(1,13)处的像素104被分组为子集。结果,行1中的十四个像素104被分组为七个像素子集。然后,基于列控制组件106提供的配置,使用单个像素值来驱动每个像素子集。为了说明,像素值PV1用于驱动第一子集中的像素104,像素值PV2用于驱动第二子集中的像素104,等等。因此,在该配置中,当要驱动行1的像素104时,仅需要在行1的像素数据中将七个像素值从渲染系统传输到显示面板100,以便驱动行1的十四个像素。具有相同水平分辨率的常规显示器将需要十四个像素值来驱动行1,因此在此特定示例中,用于外围区域的分组像素子集方法使得要针对行1传输的数据能减少50%。
视图122示出了列控制组件106针对包括中央凹区域110内的像素的行实施的配置。在该示例中,行2包括中央凹区域110中的六个像素104,这六个像素在每一侧与外围区域112中的四个像素104邻接(bordered on)。因此,当需要驱动行2的像素104时,列控制组件106可将位于外围区域112中的行2的像素104分组为两个或更多个像素104的子集。在所示示例中,这些像素被分组为两个像素104的子集,使得在(2,0)和(2,1)处的像素104被分组为子集,在(2,2)和(2,3)处的像素104被分组为子集,在(2,10)和(2,11)处的像素104被分组为子集,并且在(2,12)和(2,13)处的像素104被分组为子集。在(2,4)、(2,5)、(2,6)、(2,7)、(2,8)和(2,9)处的像素104位于中央凹区域110中,因此不被分组为子集。由于使用单个像素值驱动每个像素子集,并且使用单独的像素值驱动中央凹区域110中的每个像素104,因此当要驱动行2的像素104时,需要将十个像素值传输到显示面板100,其中像素值PV1、PV2、PV9和PV10用于驱动外围区域112中的四个像素子集的像素104,并且像素值PV3、PV4、PV5、PV6、PV7和PV8用于驱动中央凹区域110中的行2的六个像素104。相比之下,具有相同水平分辨率的常规显示器将需要十四个像素值来驱动行2,且因此,在此特定示例中,用于外围区域的分组像素子集方法使得针对行2传输的数据能减少28.5%。
除了当同一行中的像素104落在外围区域内时对这些像素104进行分组之外,外围区域像素104的分组还可扩展到经由行控制组件108跨多个相邻列对外围区域像素进行分组,使得相邻行中的外围区域像素可包括在对应子集中。为了说明,行0和1完全由外围像素104组成(即,行0和1的像素104中没有一个落入中央凹区域110内),因此行控制组件108可以将行0和1联接在一起,使得行0的特定列中的像素104与行1中的相同列中的像素104分组在一起。因此,使用相同的像素值来驱动行0和1的像素104。行6和7同样可以被联接在一起,因为它们完全由外围像素104组成。此外,当用基于行的分组实施时,单个像素值可用于驱动多个行相邻外围像素104以及多个列相邻外围像素104。例如,视图124示出了经由列控制组件106和行控制组件的示例配置,其中行0的像素104被分组为两个像素子集,行1的像素被分组为两个像素子集,并且列相邻子集被分组以形成七个四像素子集,每个子集包括行0中的两个行相邻像素104和行0中与行0中的像素对列相邻的两个行相邻像素。因此,在该示例配置中,可以使用单个像素值来驱动四个外围像素104,并且因此仅需要将七个像素值传输到显示面板100以驱动行0和1的28个像素104,并且因此与常规显示器实施方案相比,使得所需数据传输能减少75%。
图4示出了根据至少一个实施例的利用中央凹渲染和中央凹可配置显示面板的示例显示系统400。显示系统400可以包括在头戴式显示器(HMD)、抬头显示器或其它近眼显示设备中实施的显示系统。为了便于参考,下面在支持VR或AR能力的HMD的示例情境中描述显示系统400。然而,显示系统400可使用本文提供的准则在其它情境中实施。
显示系统400包括中央凹可配置的显示面板401(显示面板100的一个实施例),其具有排列成行和列的像素404的阵列402,以及具有列控制组件406和行控制组件408的阵列控制器405。在所示出的示例中,列控制组件406包括行缓冲器410、列驱动器412(阵列402的每一列一个)的集合和列组合逻辑414。行控制组件408包括行选择逻辑416和行组合逻辑418。阵列控制器405还包括耦合到列组合逻辑414和行组合逻辑418的中央凹控制组件420。在立体实施方案中,显示系统400可以逻辑地将显示面板401划分为两个区域,每个区域对应于用户的一只眼睛,并且将单独的显示图像驱动到每个区域。在其它实施例中,显示系统400可以为用户的每只眼睛实施单独的显示面板401、帧缓冲器426和显示控制器428。
显示系统400还包括渲染系统421,渲染系统421包括处理器422、系统存储器424、帧缓冲器426(其可以在系统存储器424中实施)、经由互连件429连接到显示面板401的显示控制器428,并且在一些实施例中包括注视跟踪系统430。注视跟踪系统430可以包括本领域已知的用于跟踪用户相对于相应显示面板的注视的多种注视跟踪系统中的任何一种。处理器422包括一个或多个中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或一个或多个CPU和一个或多个GPU的组合。显示控制器428可以被实施为例如ASIC、可编程逻辑、一个或多个执行软件的GPU,所述软件操纵一个或多个GPU以提供所描述的功能,或其组合。在操作中,处理器422执行VR/AR应用423(存储在例如系统存储器804中)以向用户提供VR/AR功能。作为该过程的一部分,VR/AR应用423操纵处理器422或相关联的处理器以渲染用于在显示面板401上显示的图像序列,图像序列表示VR或AR场景。显示控制器428操作以经由互连件429将构成该图像序列的像素数据传输到用作显示面板401的像素数据输入端431的扫描输入逻辑(图4中未示出),由此显示面板401操作以基于该像素数据显示图像序列,如本文中更详细描述的。
图5示出了用于表示VR或AR图像的显示图像序列的中央凹渲染和中央凹显示的显示系统400的操作的示例方法500。在显示系统400实施注视跟踪系统430的实施方式中,方法500由同时执行的两个单独的方法流程(流程501和流程502)表示。在显示系统400实施固定中央凹区域的实施方案中,可以省略流程501。
流程501表示注视跟踪系统430和中央凹控制组件420的操作,该操作用于跟踪和更新用户眼睛的当前注视方向,并相应地更新显示面板401的中央凹区域(例如,图1中的中央凹区域110)和一个或多个外围区域(例如,图1中的外围区域112)的位置。因此,在框504处,注视跟踪系统430执行合适的注视跟踪过程以确定当前注视方向432(图4),并将当前注视方向432的表示提供给中央凹控制组件420(例如,通过将表示当前注视方向432的一个或多个值存储到中央凹控制组件420可访问的寄存器或其它存储位置)。在框506,中央凹控制组件420基于当前注视方向432确定显示面板401内的注视目标位置(例如,图2中的注视目标位置202),并且由此识别显示面板401的当前中央凹区域。在一些实施例中,中央凹区域的尺寸可以固定为例如N×M像素的区域,并且因此中央凹控制组件420可以设置中央凹区域的位置以便基本上以注视目标位置为中心,使得围绕注视目标位置的N×M像素被指定为中央凹像素。在其它实施例中,中央凹区域的尺寸和/或形状可以根据许多因素而改变。为了说明,中央凹区域的尺寸可以随着距显示面板401的中心的距离而减小,或者反之亦然,或者形状可以根据注视目标位置的特定位置而改变。
当确定中央凹区域的位置时,中央凹控制组件420然后可以将中央凹区域位置标识符434存储在寄存器、缓冲器或其它存储元件中。为了说明,假设中央凹区域的尺寸固定,中央凹区域位置标识符434可以由坐标对(X,Y)表示,该坐标对表示例如中央凹区域中最左上像素404的行和列。如果中央凹区域具有一个或多个可变尺寸,则中央凹区域位置可以由例如标识定义中央凹区域左上角的像素404的坐标对(X,Y)以及随后表示中央凹区域的水平范围和垂直范围(以像素为单位)的两个值来表示。因此,框504和506的过程可以以这种方式以特定速率重复,例如以注视跟踪系统430的注视方向更新频率或以显示系统的帧速率重复。
与流程501的注视方向更新/中央凹区域更新过程同时,流程502操作以经由显示面板401渲染和显示图像序列。因此,在框508处,显示系统400实施启动过程,由此设置各种参数,例如帧速率、中央凹区域尺寸等。该初始化过程的一部分可以包括VR/AR软件应用423的加载和启动执行。在该初始化之后,显示系统400启动渲染和显示表示VR或AR图像的显示图像序列。
因此,在框510,VR/AR软件应用423基于当前中央凹区域位置启动显示图像的渲染。为此,显示系统400实施中央凹渲染过程436(图4),该中央凹渲染过程436渲染显示图像,使得与当前中央凹区域位置相对应的显示图像的区域基于所存储的中央凹区域位置标识符434被识别并以较高分辨率被渲染,而显示图像的剩余部分以一个或多个较低分辨率渲染(其中使用单个像素值来控制阵列402的两个或更多个像素404的对应分组的操作)。中央凹渲染过程436可以由处理器422实施为硬编码逻辑、实施为作为VR/AR软件应用423的一部分的软件代码、或者实施为单独的软件功能(例如,由VR/AR软件应用423调用的应用编程接口(API))。所得到的经过中央凹渲染的显示图像被缓冲在帧缓冲器426中。
与常规显示面板一样,显示面板401操作以逐行地显示图像,每一行像素的像素数据通常从最上面的像素行开始依次扫描和显示。因此,在驱动显示面板401的给定像素行之前,在框510处,中央凹控制组件420、列组合逻辑414和行组合逻辑418一起操作以基于每个像素404所处的特定区域来配置当前行的像素404。当前行中落入当前中央凹区域内的任何像素404被维持为单独的像素404。然后将其它像素404分组为两个或更多个像素的子集,如上所述。图6至图8示出了用于实施这种外围像素分组的列组合逻辑414和行组合逻辑418的示例配置。
在框512的配置过程之前、期间或之后,在框514处,显示控制器428从帧缓冲器426访问帧图像的像素数据的当前行,并将像素数据传输到显示面板401,由此将像素数据扫描到行缓冲器410中。在完成当前像素行的像素数据的扫描输入之后,在框516处,行选择逻辑416断言与显示面板401的当前像素行相关联的控制线,并且列驱动器412的集合驱动对应列线上的电压,其中每个列驱动器的驱动电压基于与同一列相关联的对应像素值。如下面参考图6至图8更详细描述的,在该像素驱动过程期间,列组合逻辑414和行组合逻辑416的配置操作使得由显示控制器428传输的像素数据行中的单个像素值被用于驱动当前行中的多个外围像素,并且因此允许对于显示图像的与外围区域至少部分重叠的那些行渲染和传输更少的像素值。此外,在当前行和相邻行完全由外围像素构成的情况下,可以使用相同的像素值来驱动两行或更多行中的外围像素,这进一步降低了像素数据传输要求。
在当前像素行的驱动过程完成之后,显示系统400在框518处确定当前像素行是否是显示图像的最后像素行。如果不是,行选择逻辑416递增到下一行,并且对于显示帧的下一行和显示面板401的对应行重复框512、514、516和518的过程。否则,如果当前像素行是显示图像的最后一行,则方法500返回到框510,用于下一显示图像的中央凹渲染和显示。
图6至图8示出了用于逐行配置显示面板401以便配置阵列402的像素404的中央凹区域和一个或多个外围区域的列组合逻辑414、行组合逻辑418和中央凹控制组件420的示例实施方案。在图6所示的显示面板401的实施方案中,行缓冲器410被实施为列缓冲器602的集合,每个列缓冲器602与像素404的相应列相关联,并且被配置为存储控制列驱动器(图6中未示出)向与相应列相关联的列控制线604施加相应电压的像素值。此外,列组合逻辑414被实施为包括多个晶体管或其它开关组件608的开关阵列606和控制位缓冲器609。每个开关组件608连接到两条相邻的列控制线604。当位值“1”被存储到相应的控制位缓冲器609时,开关组件608被接合并操作以电连接与其连接的两条相邻控制线604。相反,当位值“0”被存储到相应的控制位缓冲器609时,开关组件608被分离(disengaged),并因此电隔离两条相邻的列控制线604。因此,以此方式,中央凹控制组件420可通过经由控制信号411按需要将具有“0”或“1”的控制位写入到每个控制位缓冲器609来配置给定行内的像素404的分组。
当两条相邻列控制线604被配对(即电连接)时,单个列驱动器可用于驱动两条列控制线604(且因此每个列驱动器可包括额外电路以补偿驱动两条控制线所需的额外驱动强度)。这样,对于成对像素,可以将单个像素值写入该对的列缓冲器602中的一个,而不是必须将单独的像素值写入每个列缓冲器602,并且相应的列驱动器将基于该单个像素值驱动两条列控制线604,从而控制行的两个成对像素发出相同颜色和强度的光。
为了说明,假设如图6所示的中央凹区域610和外围区域612,当配置显示面板401以显示行2时,中央凹控制组件420可将“1”写入链接列0和1的列控制线604的控制位缓冲器609,且因此将像素(2,0)和(2,1)配对,将“1”写入链接列2和3的列控制线604的控制位缓冲器609,且因此将像素(2,2)和(2,3)配对,将“0”写入与用于列4到9的列控制线604相关联的控制位缓冲器609,从而将像素(2,4)、(2,5)、(2,6)、(2,7)、(2,8)和(2,9)保持为像它们在中央凹区域610内一样的未配对像素,并且将“1”写入链接列10和11以及列12和13的列控制线604的控制位缓冲器609,从而分别配对像素(2,10)和(2,11)并且配对像素(2,12)和(2,13)。此外,在该示例中,假设该配置中的行2的像素数据614由十个像素值组成,如下表1所示:
表1:示例像素值指派
应了解,虽然在此配置中仅需要十个像素值来驱动行2的十四个像素,但在此示例中,行缓冲器410具有用于十四个像素404的十四个列缓冲器602。因此,为了便于像素值与对应像素的适当对准,中央凹控制组件420可向扫描输入逻辑619提供控制信令616,扫描输入逻辑619用于将像素数据614扫描到列缓冲器602中,其中控制信令616识别哪些像素已配对。基于此信息,扫描输入逻辑619将对应像素值写入成对像素集合的两个列缓冲器602中的一个,且跳过另一列缓冲器602或将零值或其它空值写入成对像素集合的另一列缓冲器602。
此外,在相邻行中的像素可以配对或分组的实施例中,行组合逻辑418可以以类似于图6的列组合逻辑414的方式实施。因此,行组合逻辑418可包括开关阵列618,开关阵列618包括多个晶体管或其它开关组件620和控制位缓冲器622。每个开关组件620连接到两条相邻的行控制线624,并且基于经由中央凹控制组件420提供的控制信号613存储在相应控制位缓冲器622中的位值电流来操作以电连接或电隔离两条行控制线624。因此,中央凹控制组件420可将完全由外围像素组成的两行像素联接在一起,使得当相应列控制线604基于相应像素值由列驱动器驱动时,基于该像素值控制该列中的两对像素以发出相同颜色和强度的光。因此,通过开关阵列606、618的相应配置,在两个行相邻像素与相同像素值相关联并且这些像素中的每一个能够与相应的列相邻像素相关联的情况下,可以使用一个像素值来驱动像素404的2×2阵列,并且因此与需要为每个像素扫描单独的像素值的常规显示面板相比,将像素404的该2×2阵列的像素数据传输和时钟输入功耗减少75%。
图7示出了根据一些实施例的显示面板401的另一示例实施方案。与上述图6的示例一样,行缓冲器410可以实施为列缓冲器602的集合,其中每个列缓冲器602与像素404的相应列相关联,并且被配置为存储控制列驱动器(图7中未示出)以驱动与相应列相关联的列控制线604上的相应电流的像素值。然而,在图7的实施方案中,当一行的接收像素数据经由用作显示面板401的输入端的扫描输入逻辑719被扫描输入时,对于成对外围像素404的缓冲器,复制该像素数据中的单个像素值,而不是具有将成对列控制线604连接在一起的开关阵列。
在至少一个实施例中,使用两个时钟来控制像素数据从显示控制器428到行缓冲器410的扫描输入:数据时钟704,用于控制显示控制器428和显示面板401的扫描输入逻辑719之间的互连件上的数据信号的定时;以及像素时钟706,由扫描输入逻辑719用于采样数据信号以获得移位到对应缓冲器602中的像素值。因此,在至少一个实施例中,中央凹控制组件420可操纵扫描输入过程,使得当扫描输入像素值时,通过经由控制信令708减慢数据时钟704而针对成对像素集的两个列缓冲器602复制来自传入像素数据的相同像素值,使得表示像素值的数据信号由扫描输入逻辑619基于像素时钟706采样两次,并且因此由扫描输入逻辑719输出两次以存储在两个相邻缓冲器602中。图7的时序图720使用与图6中呈现的关于接收表示像素数据614的数据信号相同的示例来说明此过程,所述像素数据614包括用于驱动行2的像素的10个像素值,行2包括落入中央凹区域610内的像素和落入外围区域612内的像素。替代地,像素时钟706的频率可以加倍,同时将数据时钟704保持在恒定频率,以获得像素值的这种双重采样。
一些显示面板使用多个并行通道来传输像素数据,而不是使用单个串行路径来加载像素数据,从而降低像素时钟的频率。图8示出了一个示例实施方案,其中使用多个通道(在该示例中为四个)来加载像素数据,并且其中通过将通道的子集联接在一起来实现外围像素的分组。在该示例实施方案中,行缓冲器410被实施为列缓冲器802的集合(对于所示出的十六个像素列具有十六个列缓冲器802),并且具有分别表示为通道1至通道4的4个通道缓冲器811至814。将一行像素的像素数据并行加载到四个通道缓冲器811至814中。通道缓冲器811将其加载的像素值移位到列0、4、8和12的列缓冲器802中,通道缓冲器812将其加载的像素值移位到列1、5、9和13的列缓冲器802中,通道缓冲器813将其加载的像素值移位到列2、6、10和14的列缓冲器803中,并且通道缓冲器814将其加载的像素值移位到列3、7、11和15的列缓冲器803中。
为了便于外围像素的像素值的重复加载,列组合逻辑414被实施为对两个相应通道进行配对的开关集合,开关816可操作以在激活时电连接通道1和2,开关817可操作以在激活时电连接通道2和3,开关818可操作以在激活时电连接通道3和4,并且中央凹控制组件420分别经由控制信号821至823控制开关816至818。
通过这种方法,中央凹控制组件420可以选择性地激活开关816至818中的一个或多个,以将两个或更多个通道联接在一起,使得通道1和2可以配对,通道3和4可以配对,或者所有四个通道可以联接在一起。对于经由开关816至818连接在一起的两个或多个通道,仅需要将像素数据提供给通道中的一个,并且由相应开关提供的连接将使得像素数据在另一个(多个)连接的通道中被复制。因此,使用这种四通道方法,显示面板401可以以全分辨率、半分辨率或四分之一分辨率操作。因此,通过经由开关816至818的通道连接的控制,一行像素数据的扫描输入仅需要对该行的包含显示图像的中央凹区域的一部分的像素数据的那部分(如果有的话)以高分辨率操作。
例如,假设将显示面板401的像素404划分为图示的中央凹区域810和邻近外围区域813。当基于该划分对显示图像进行中央凹渲染时,生成中央凹控制组件420的控制信息,并且该控制信息指示列0和1处的行2的像素将被分组在一起作为成对的外围像素,列2和3处的行2的像素将被分组在一起作为成对的外围像素,列4、5、6、7、8、9、10和11处的行2的像素将保持不被分组为中央凹像素,列12和13处的行2的像素将被分组在一起作为成对的外围像素,并且列14和15处的行2的像素将被分组在一起作为成对的外围像素。因此,行2的像素数据的加载开始于中央凹控制组件420激活开关816,其具有将列0和1的列缓冲器802联接在一起的效果。因此,当行2的第一像素值从为行2传输的像素数据815加载到通道1中时,该像素值被复制并存储在列0和列1的列缓冲器802中。中央凹控制组件420然后去激活开关816并激活开关818,开关818将列2和3的列缓冲器802联接在一起。因此,当第二像素值被加载到通道3中时,其被复制并且因此相同的像素值被存储在列2和3的列缓冲器802中。中央凹控制组件420然后去激活所有开关816至818,并且第三像素值、第四像素值、第五像素值和第六像素值分别被加载到通道1至4中,然后分别被传递到列4至7的列缓冲器802。然后将第七、第八、第九和第十像素值分别加载到通道1至4中,然后分别传递到列8至11的列缓冲器802。此后,中央凹控制组件420再次激活开关816,以便为通道2复制通道1中的第十一接收像素值,并且因此用第十一像素值填充列12和13的列缓冲器802。中央凹控制组件420然后激活开关818,使得通道3中的第十二接收像素值在通道4中被复制,并且因此列14和15的列缓冲器802都填充有第十二像素值。行选择逻辑414然后激活行2的控制线,并且列驱动器基于存储在它们对应的列缓冲器802中的像素值来驱动行2的像素。
为了便于说明,上面参考具有相对低分辨率的示例描述了本公开的中央凹显示技术。然而,当在可利用这些技术的实际显示面板的大得多的分辨率的情境下考虑时,像素数据带宽和显示背板切换功耗的有利减小变得更加明显。为了说明,考虑水平和垂直提供110度的视场的显示面板。假设中心凹分辨率为大约1分钟的弧,这样的显示器将需要大约6,600个水平的像素的和6,600个垂直的像素,或者总共4,356万个像素。如果每个像素需要三个字节(红色、绿色和蓝色子像素各一个字节),则显示图像需要大约131兆字节(MB)。在120赫兹(Hz)的帧速率下,常规显示面板将需要大约每秒15.7千兆字节(GB/s)的带宽,并具有相应的功耗切换速率。
然而,使用本文所述的技术,如果实施水平五度乘垂直五度的中央凹区域,则中央凹区域将需要90000个像素,并且在每个像素三个字节处,每个显示图像的中央凹区域大约为270千字节(KB)。因此,在120Hz帧速率下,传递每个显示图像的中央凹区域所需的数据带宽大约为32.4MB/s。如果还实施了每像素两分钟的30度×30度的近外围区域或边界区域,并且以半分辨率实施该近外围区域(即,像素以两个的子集配对),则用于传输显示图像的近外围区域的所需数据速率大约为203MB/s。如果显示图像的剩余区域被实施为具有四分之一分辨率的远外围区域(即,像素被分组为四个的子集),则用于传输显示图像的远外围区域的所需数据速率大约为518MB/s。因此,与上述常规显示面板的15.7GB/s数据速率相比,根据本示例中描述的技术传递经过中央凹渲染的显示图像的总数据速率大约为753MB/s。因此,该示例示出了与常规方法相比所需像素数据传递带宽减少了20倍,由于人眼的中央凹感知特性,感知图像质量的有害影响很小或没有有害影响。
上面描述的许多发明功能和许多发明原理非常适合于用集成电路(IC)或在集成电路(IC)中实施,例如专用IC(ASIC)。期望普通技术人员,尽管可能需要很多的工作和许多受例如可用时间、当前技术和经济考虑所激励的设计选择,当由本文公开的概念和原理指导时,将能够容易地以最小的实验产生这样的IC。因此,为了简洁和尽量减少混淆根据本公开的原理和概念的任何风险,对这种软件和IC(如果有的话)的进一步讨论将限于关于优选实施例中的原理和概念的要点。
在一些实施例中,上述技术的某些方面可以由执行软件的处理系统的一个或多个处理器来实施。所述软件包括存储在非暂时性计算机可读存储介质上或以其它方式有形地具体实施在其上的一个或多个可执行指令集合。软件可以包括指令和某些数据,当由一个或多个处理器执行时,这些指令和数据操纵一个或多个处理器以执行上述技术的一个或多个方面。非暂时性计算机可读存储介质可包括例如磁盘或光盘存储装置、固态存储装置(例如闪存)、高速缓存、随机存取存储器(RAM)或其它非易失性存储装置等。存储在非暂时性计算机可读存储介质上的可执行指令可以是源代码、汇编语言代码、对象代码或由一个或多个处理器解释或以其它方式可执行的其它指令格式。
在本文档中,诸如第一和第二等的关系术语可仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作区分开来,而不必要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或其任何其它变型旨在覆盖非排他性的包含,使得包括一系列元素的过程、方法、物品或设备不仅包括那些元素,还可以包括未明确列出的或这些过程、方法、物品或设备固有的其它元素。前面带有“包括……”的元素不排除在包括该元素的过程、方法、物品或设备中存在另外的相同元件,而没有更多的限制。这里使用的术语“另一个”被定义为至少第二个或更多。这里使用的术语“包括”和/或“具有”被定义为包括。本文中参考电光技术使用的术语“耦合”被定义为连接,尽管不一定是直接连接,也不一定是机械连接。这里使用的术语“程序”被定义为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。“应用”或“软件”可以包括子例程、函数、过程、对象方法、对象实现、可执行应用、小应用、服务端小程序、源代码、对象代码、共享库/动态加载库和/或设计用于在计算机系统上执行的其它指令序列。
说明书和附图应仅被认为是示例,因此本公开的范围仅由所附权利要求及其等同物限制。注意,不需要以上在一般描述中描述的所有活动或元件,可以不需要特定活动或装置的一部分,并且除了所描述的那些之外,可以执行一个或多个进一步的活动或包括一个或多个进一步的元件。此外,列出活动的顺序不一定是执行活动的顺序。除非另外指定,上述流程图的步骤可以是任何顺序,并且步骤可以根据实施方案而被删除、重复和/或添加。此外,已经参考具体实施例描述了这些概念。然而,本领域的普通技术人员理解,在不脱离如所附权利要求所阐述的本公开的范围的情况下,可以进行各种修改和改变。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的,并且所有这样的修改旨在包括在本公开的范围内。
上面已经针对具体实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而,该益处、优点、问题的解决方案以及可使得任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征。

Claims (20)

1.一种显示系统(400),包括:
显示面板(100,401),包括:
输入端(431),所述输入端(431)用于接收像素数据(614,815),所述像素数据包括多个像素值;
像素(104,404)的阵列(102,402),被划分成中央凹区域(110,210,310)和至少一个外围区域(112,212,312-1,312-2);以及
阵列控制器(105,405),所述阵列控制器(105,405)用于将所述至少一个外围区域中的像素分组为至少两个像素的子集,并且使用来自所述多个像素值的对应单个像素值来控制每个子集。
2.根据权利要求1所述的显示系统,其中:
所述阵列控制器包括列组合逻辑(414),所述列组合逻辑(414)用于将所述阵列的行中的至少两个相邻像素分组为对应的子集。
3.根据权利要求2所述的显示系统,其中,所述阵列控制器还包括:
列缓冲器(602)的集合,每个列缓冲器与所述阵列的对应列相关联并且存储像素值,所述像素值由列驱动器(412)用来驱动所述对应列的列控制线(604);
开关阵列(606),所述开关阵列(606)包括多个开关(608)和控制位缓冲器(609),每个开关可操作以基于存储到对应控制位缓冲器的控制位来选择性地电连接所述阵列的两个或更多个列的对应子集的所述列控制线;以及
中央凹控制组件(410),所述中央凹控制组件(410)用于基于所述中央凹区域的位置和所述至少一个外围区域中的每一个外围区域的位置来将控制位存储到所述控制位缓冲器。
4.根据权利要求2所述的显示系统,其中,所述阵列控制器还包括:
列缓冲器(602)的集合,每个列缓冲器与所述阵列的对应列相关联并且存储像素值,所述像素值由列驱动器(412)用来驱动所述对应列的列控制线(604);以及
扫描输入逻辑(719),所述扫描输入逻辑(719)用于对表示所述像素数据的数据信号进行采样以生成所述像素值,其中,每个采样的像素值被提供用于存储在对应的列缓冲器中;以及
中央凹控制组件(420),所述中央凹控制组件(420)用于控制所述扫描输入逻辑的采样率,使得对于至少两个像素的所述子集中的每一个,表示单个像素值的所述数据信号的对应部分被多次采样,以便复制与所述子集相关联的所述列缓冲器中的每个列缓冲器的所述像素值。
5.根据权利要求2所述的显示系统,其中,所述阵列控制器还包括:
列缓冲器(802)的集合,每个列缓冲器与所述阵列的对应列相关联并且存储像素值,所述像素值由列驱动器(412)用来驱动所述对应列的列控制线(604);
用于并行接收所述像素数据的多个通道,每个通道具有耦合到所述列缓冲器的集合中的列缓冲器的对应子集的通道缓冲器(811,812,813,814);
开关阵列,所述开关阵列包括多个开关(816,817,818),每个开关可操作以在被激活时选择性地电连接所述多个通道中的两个或更多个通道的对应子集;以及
中央凹控制组件(420),所述中央凹控制组件(420)用于基于所述中央凹区域的位置和所述至少一个外围区域中的每一个外围区域的位置来选择性地激活所述开关阵列的开关。
6.根据权利要求2所述的显示系统,其中:
所述阵列控制器还包括行组合逻辑(418),所述行组合逻辑(418)用于将所述阵列的列中的至少两个相邻像素分组为对应的子集。
7.根据权利要求1所述的显示系统,其中:
所述像素阵列被划分成多个外围区域(312-1,312-2);并且
分组为所述多个外围区域之一的子集的像素的数目是基于所述外围区域距所述中央凹区域的距离。
8.根据权利要求1所述的显示系统,其中:
所述像素阵列被划分成邻近所述中央凹区域的第一外围区域(312-1)和远离所述中央凹区域的第二外围区域(312-2);并且
所述阵列控制器用于将所述第一外围区域中的所述阵列的像素分组为N个像素的对应子集,并且将所述第二外围区域中的所述阵列的像素分组为M个像素的对应子集,M大于N。
9.根据权利要求1所述的显示系统,其中:
所述像素阵列被划分成邻近所述中央凹区域的第一外围区域(312-1)和远离所述中央凹区域的第二外围区域(312-2);并且
所述阵列控制器用于将所述第一外围区域中的所述阵列的像素分组为N个像素的对应子集,并将所述第二外围区域中的所述阵列的像素分组为M个像素的对应子集,M大于N。
10.根据权利要求1所述的显示系统,还包括:
渲染系统(421),所述渲染系统(421)用于基于所述阵列在所述中央凹区域和所述至少一个外围区域中的位置来中央凹地渲染显示图像,其中,对于在所述外围区域中的至少一个外围区域内具有像素的所述显示图像的每一行,所述行的所述像素数据中表示的像素值的数目小于所述行中的像素的数目;以及
显示控制器(428),所述显示控制器(428)经由互连件连接到所述显示面板的所述输入端,所述显示控制器逐行地传输所述显示图像的所述像素数据。
11.一种方法,包括:
将显示面板(100,401)的像素(104,404)的阵列(102,402)划分为中央凹区域(110,210,310)和至少一个外围区域(112,212,312-1,312-2);
将所述至少一个外围区域中的像素分组为至少两个像素的子集;
接收包括多个像素值的像素数据(614,815);以及
使用所述多个像素值中的对应单个像素值来控制至少两个像素的每个子集。
12.根据权利要求11所述的方法,其中:
将所述至少一个外围区域中的像素分组为至少两个像素的子集包括:将所述阵列的行中的至少两个相邻像素分组为对应的子集。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括:
将所述多个像素值存储到列缓冲器(602)的集合,每个列缓冲器与所述阵列的对应列相关联并且存储像素值,所述像素值由列驱动器(412)用来驱动所述对应列的列控制线(604);以及
基于所述阵列的所述划分来配置开关阵列(606),所述开关阵列包括多个开关(608)和控制位缓冲器(609),每个开关可操作以基于存储到对应控制位缓冲器的控制位来选择性地电连接所述阵列的两个或更多个列的对应子集的所述列控制线。
14.根据权利要求12所述的方法,还包括:
将所述多个像素值存储到列缓冲器(602)的集合,每个列缓冲器与所述阵列的对应列相关联并且存储像素值,所述像素值由列驱动器(412)用来驱动所述对应列的列控制线(604);
对表示所述像素数据的数据信号进行采样以生成所述像素值,其中,每个采样的像素值被提供用于存储在对应的列缓冲器中;以及
控制所述采样的采样率,使得对于至少两个像素的所述子集中的每一个,表示单个像素值的所述数据信号的对应部分被采样多次,以便复制与所述子集相关联的所述列缓冲器中的每个列缓冲器的所述像素值。
15.根据权利要求12所述的方法,还包括:
并行存储所述像素数据到多个通道以并行接收所述像素数据,每个通道具有耦合到列缓冲器的集合中的列缓冲器(802)的对应子集的通道缓冲器(811,812,813,814),每个列缓冲器与所述阵列的对应列相关联,并且存储像素值,所述像素值由列驱动器(412)用来驱动所述对应列的列控制线(604);以及
基于所述划分来选择性地激活开关阵列的开关(816,817,818),每个开关可操作以在被激活时选择性地电连接所述多个通道中的两个或更多个通道的对应子集。
16.根据权利要求12所述的方法,其中:
将所述至少一个外围区域中的像素分组为至少两个像素的子集包括:将所述阵列的列中的至少两个相邻像素分组为对应的子集。
17.根据权利要求11所述的方法,其中:
划分所述像素阵列包括:将所述像素阵列划分成多个外围区域(312-1,312-2);并且
分组为所述多个外围区域之一的子集的像素的数目是基于所述外围区域距所述中央凹区域的距离。
18.根据权利要求11所述的方法,其中:
划分所述像素阵列包括:将所述像素阵列划分成邻近所述中央凹区域的第一外围区域(312-1)和远离所述中央凹区域的第二外围区域(312-2);以及
将所述像素分组包括:将所述第一外围区域中的所述阵列的所述像素分组为N个像素的对应子集,以及将所述第二外围区域中的所述阵列的所述像素分组为M个像素的对应子集,M大于N。
19.根据权利要求11所述的方法,其中:
划分所述像素阵列包括:将所述像素阵列划分成邻近所述中央凹区域的第一外围区域(312-1)和远离所述中央凹区域的第二外围区域(312-2);并且
将所述像素分组包括:将所述第一外围区域中的所述阵列的像素所述分组为N个像素的对应子集,以及将所述第二外围区域中的所述阵列的所述像素分组为M个像素的对应子集,M大于N。
20.根据权利要求11所述的方法,还包括:
基于所述阵列在所述中央凹区域和所述至少一个外围区域中的位置中央凹地渲染显示图像,其中,对于在所述外围区域中的至少一个外围区域内具有像素的所述显示图像的每一行,所述行的像素数据中表示的像素值的数目小于所述行中的像素的数目;以及
经由互连件(429),逐行地将所述显示图像的所述像素数据从显示控制器(428)传输到所述显示面板。
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