CN1636238A - 稀疏刷新双重缓冲 - Google Patents

Abstract

一种具有双重缓冲像素值存储机构的空间光调制器(50)。一种能够实现稀疏刷新的双重缓冲机构。双重缓冲值存储机构适用于与串行值或光栅值发生器以及值消耗器一起使用，特别是希望一次能消耗全部的、完整的帧或数值集合的那些情形，以及尤其是希望它在消耗器正在以并行方式进行消耗时使发生器能继续串行地生成值的那些情形。

Description

稀疏刷新双重缓冲

背景技术

双重缓冲系统用于提供输出数据组的原子更新或立即更新。在不希望显现局部更新后的输出数据组的应用中使用它们。一个这样的应用就是诸如用于个人电脑之类的显示器，在显示器中局部更新后的帧的显现导致视觉上不希望有的“图像撕裂”结果，其中在短暂的时间内，同时显示出前一帧的一部分和下一帧的一部分。

图1示出了普通的图形系统10，它使用双重缓冲来避免这类不希望有的效果。光栅图形引擎向第一缓冲器(“缓冲器A”)或“后缓冲器”提供像素数据。一帧刚一结束，控制逻辑就向第二缓冲器(“缓冲器B”)或者“前缓冲器”传送已结束的帧，这驱动诸如阴极射线管(CRT)显示器之类的光栅显示设备。在发生这种情况时，图形引擎开始在第一缓冲器中构造下一帧。在可选的系统中，两个缓冲器以“乒乓”的方式而非“后前”的方式进行操作。

图2示出了空间光调制器(SLM)20，它是显示器的特例。使用SLM来把图形或视频内容注入到光束中。它们可能是可反射的或者可透射的。可以十分简单化地把SLM想象成X×Y的像素单元22的栅格或阵列，每个栅格或阵列都对通过其SLM的地理区域而反射或透射的光数量进行控制。所述阵列受控制逻辑24的控制，并且可将其输出引导到显示器26或者作它用。

典型地，每个像素单元由诸如液晶单元之类的模拟器件组成，所述液晶单元响应于施加到其电极上的电压或电流。通常，可能会存在多个像素单元的子集，每个子集都专用于不同的彩色空间，比如RGB显示中的红色、绿色和蓝色像素单元。典型地，根据与那个像素单元唯一相关联的存储位置中所存储的多位像素色值来驱动每个像素单元。

在常规的显示器和SLM系统中，整个图像是再生后的每个新帧。可将这称为“完全刷新”。在将来，显示器可以使用“稀疏刷新”，其中只为新的帧生成图像中发生改变的部分。

传统的后前或乒乓双重缓冲在稀疏刷新系统中不能工作，因为在已知的双重缓冲系统中，在提交给显示器以前，缓冲器(后缓冲器或乒乓缓冲器目前不驱动显示器)之一完全被再生(意味着其所有的位置都将被重写)。如果与传统的双重缓冲系统一起使用的话，稀疏刷新将也不会让缓冲器保存完整的图像和当前的图像。那么，所需要的就是一种允许稀疏刷新而无图像撕裂的双重缓冲系统等。

附图简述

通过下面给出的详细说明以及本发明实施例的附图来更充分地理解本发明，然而，不应把本发明的实施例看成是将本发明限制成所描述的具体实施例，它们仅仅为了进行解释和理解。

图1举例说明了根据现有技术的双重缓冲光栅显示系统。

图2举例说明了根据现有技术的空间光调制器。

图3举例说明了本发明的双重缓冲电路的一个实施例。

图4举例说明了双重缓冲电路的另一个实施例。

图5举例说明了包括本发明的双重缓冲电路的空间光调制器的一个实施例。

图6举例说明了本发明的双重缓冲系统的操作方法的一个实施例。

详细说明

尽管将要就把本发明应用于显示技术这方面来描述本发明，特别是应用于SLM显示技术这方面来进行描述，但是读者将会认识到的是：也可以容易地在其它技术领域中使用本发明，并且不应把权利要求视作为限于SLM或显示器。同样，尽管参考更新像素值的帧描述了本发明，但是可以容易地将双重缓冲发明与其它应用中的其它数据类型和数据大小一起使用。例如，可以将其用在外存、内存、高速缓存或其它情形中。因此，可以更一般地讲：本发明使得能够实现从源到目的地的多个值的稀疏刷新双重缓冲。所述目的地可以是SLM、内存或诸如此类。

使用本发明的一个动机可能是：由于应用本身的性质，人们不希望显现不完全更新的帧或数据组。另一个动机可能是：希望利用数据的稀疏刷新或更新来减小需要的带宽或消耗的电力。在研究了本公开内容之后，读者无疑将会发现其它的动机和用途。

图3示出了双重缓冲电路30的后前实施例。全局控制逻辑32控制所有像素的操作。每个像素都具有局部逻辑，它包括：局部控制逻辑34、具有数值输入端和控制输入端的后像素缓冲器36、以及具有数值输入端和控制输入端的前像素缓冲器38。后像素缓冲器在对帧缓冲器进行更新时保存新的像素值。前像素缓冲器保存正被驱动到SLM像素和显示给用户的当前值。

后像素缓冲器具有数值输入端，在该端它接收像素值，通常为多位像素值，作为一个示例，比如像8位绿色值。在串行或并行链路31上从诸如图形引擎之类的像素源那里接收像素值。全局控制逻辑确定像素源何时对此特殊的像素单元的像素值进行写入(该像素源对各个像素进行串行写入)，并且向这个像素单元的双重缓冲电路发出像素写信号，这导致后像素缓冲器读取或锁存该像素值。局部控制逻辑从全局控制逻辑那里接收像素写信号以及提交信号。提交信号指示何时应该提交后像素缓冲器中的值或者将其写入到前像素缓冲器中；通常意味着：现在已经完成了这一帧的更新。

刚一接收像素写信号，局部控制逻辑就设置指示该像素已被写入的“脏位(dirty bit)”(未示出)。如果当接收提交信号时设置脏位的话，那么局部控制逻辑就发出像素拷贝信号，这使得前像素缓冲器读取或锁存来自于后像素缓冲器的新像素值，并清除脏位。

提交信号可以是隐式或显式的，这取决于特殊应用的需要。也就是，当把某个集合中的全部像素都写入阵列中后，可以由全局控制逻辑隐式地生成所述信号，或者可以由像素源本身显式地生成。例如，具有选择性刷新的系统可以利用将要更新至SLM的像素的矩形区域来显现分组。所述区域的语义可能是这样的：在区域中的像素被写入到像素阵列中之后声明该提交信号。或者，像素源可以使用预定的分组类型来指示应当发出该提交信号。

图4示出了双重缓冲电路40的乒乓实施例，所述双重缓冲电路可以用在SLM等之中。由第一像素缓冲器44(“像素缓冲器A”)和第二像素缓冲器46(“像素缓冲器B”)来并行地接收像素值。局部控制逻辑42要么向第一像素缓冲器提供第一读使能信号41，要么向第二像素缓冲器提供第二读使能信号43，所以它们之中将只有一个将会锁存所述新数值。在一些实施例中，局部控制逻辑可以向这两个缓冲器发出单个读使能信号，其中它们中的一个具有反相输入。

局部控制逻辑向多路复用器48提供多路选择信号45，因此，所述多路复用器将使第一或第二像素缓冲器的输出通过从而通向像素驱动电路(未示出)。当正在构建新帧的同时，多路复用器将被控制来传递未启用锁存新数值的像素缓冲器的输出，或者换言之，传递旧像素值。响应于来自全局控制逻辑的提交信号，该局部控制逻辑将像如上所述的那样清除它的脏位，继而将来回切换(toggle)多路复用器控制信号，这使得新数值被提供给像素驱动电路。像素写信号按照上面描述的那样进行工作。

图3和4已经参照一个示例性情形作了描述，在该示例性情形中，存在一个专用于每个像素的双重缓冲电路，并且在其中双重缓冲电路具有专用的局部控制逻辑，以及专用的后缓冲器和前缓冲器存储单元，并且对于每个像素都存在专用的脏位。然而，读者将会认识到的是，根据应用的需要，可以不同地划分所述系统。可以更一般性地将像素写信号视作为区域写信号，并且所述系统可以包含多余一个的它们。可以将显示器分成不同区域，比如矩形，每个区域都具有它自己的区域写信号，因此独立于其它区域将每个区域原子更新到显示器。这些区域可以是规则的，或者它们也可以是不规则的。它们可以具有不同的大小和/或形状。它们可以是硬接线的和静态的，或者可以例如在程序的控制下动态确定它们。它们可以是不量叠的，或者可以是重叠的；例如，在RGB显示器中，红色像素可以是一个区域，绿色像素是第二个区域，而蓝色像素是第三个区域。区域中的像素可以共享单个脏位。

此外，不必非得是这样的情况，即：每个像素都具有它自己的专用局部控制逻辑。每个区域都可以具有它自己的单个局部控制逻辑，该局部控制逻辑具有其像素拷贝信号到那个区域中所有像素的适当扇出。

并且在一些应用中，可能希望它能够在各种分区中实现各种像素或区域的像素缓冲器。作为一个示例，每个像素都可以具有它自己独特的缓冲器，并且在某些情况下，可以在那个像素的显示区的界限内直接构造它们。作为另一个示例，显示器的每个X个像素宽的行可以具有它自己的宽为X的缓冲器，并且在某些情况下可以在邻近它们各自行的显示区的边缘构造这些像素。作为另一个示例，所有缓冲器存储器都可以一起在统一的块中构造。

图5示出了构造为并入双重缓冲电路的任一个实施例(其中稍微一般地性示出了所述双重缓冲电路，并且意在暗示两个实施例中的任意一个或者其它适合的机制，并且应该理解的是，它同样表示基于区域的实施例，而不仅仅是基于像素的实施例)的SLM 50的一个实施例。像素值从像素源56到达源输入端54，在许多实施例中，所述像素源可以位于SLM之外。从那里向各种像素阵列单元的第一和第二像素缓冲器58和60提供像素值。为简单说明起见，仅仅示出了单个像素阵列单元的双重缓冲电路。全局控制逻辑66控制局部控制逻辑64。如上所述，控制逻辑控制缓冲器和多路复用器62。输出值被提供给像素驱动电路(未示出)，所述像素驱动电路典型地可以包括：数模转换器、脉宽调制电路或其它用于驱动像素电极的适当装置。像素驱动电路典型地位于像素单元的地理区域内，然而并非必须如此。

图6示出了双重缓冲电路的操作方法的一个实施例60。从像素源那里接收像素值(61)。正被写入该像素值的像素单元被识别(62)，并且为该单元生成像素写信号(63)。响应于像素写信号，像素值被存储在那个像素单元的缓冲器中(64)，并设置那个像素单元的脏位(65)。如果像素源尚未完成到这个区域的写入(或者例如，到这一帧的写入)(66)，那么就通过接收它的下一个像素值等来继续操作(61)，等等。否则(66)，就生成提交信号(67)。响应于该提交信号，在所有已被写入的像素单元(或换言之，那些脏位已被设置的像素单元)中生成像素拷贝信号(68)。响应于该像素拷贝信号，每个这样的像素单元都把它们各自最新存储的像素值提交到例如正在驱动显示器像素的像素单元的输出端(69)，并清除(70)其脏位。在后前双重缓冲系统中，所述提交(69)包括：将像素值从后缓冲器拷贝到前缓冲器。在乒乓双重缓冲系统中，所述提交(69)包括将多路复用器控制信号反相。

尽管已经就SLM描述了本发明，但是读者将会认识到：可能会发现这篇公开文本所教导的双重缓冲发明在其它的应用中也是有用的，特别是串行值或光栅值发生器耦合于并行值的消耗器的那些应用。图形引擎是串行值或光栅值发生器的一个示例。SLM是并行值消耗器一个示例。

而且，尽管已经参照像素值的缓冲值描述了本发明，但是读者将会认识到：也可以在其它涉及其它数据类型的应用中使用本发明。在这类应用中，像素写信号可以简单称为“写信号”，该术语同样也可以一般地适用于它作为像素写信号的实施例。同样，像素拷贝信号可以简单称为“拷贝信号”。

存在描述各种值的许多适当的方式。来自像素源的值可以称为“新值”或“下一个值”等等，而提供给像素驱动电路的值可以称为“当前值”或“旧值”或“先前值”等等。

读者应该认识到，同样应该把示出方法及其书面描述的附图理解成用于举例说明机器可访问的介质，在该介质中对指令、功能、例行程序、控制代码、固件、软件等等进行记录、编码或反之包含它们，当机器访问、读取、执行、载入或使用它们时，将会令机器执行所举例说明的方法。按照举例说明而非限制的方式，这类介质可以包括：磁性的、光学的、磁光的或其它的存储机构，固定的或可拆卸的磁盘、驱动器、磁带、半导体存储器、有机存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW、Zip、软盘、盒式磁带、盘式磁带等等。可替换地，它们可以包括：线下(down-the-wire)、广播或其它传送机制，比如像因特网，局域网，广域网，无线的、蜂窝式的、电缆的、激光的、卫星的、微波的或其它的适当载体装置，在这些载体装置上指令等等可以按分组、串行数据、并行数据或其它适当格式的形式加以传送。按照举例说明而非限制的方式，所述机器可以包括：微处理器、嵌入式控制器、PLA、PAL、FPGA、ASIC、计算机、智能卡、联网设备或任何其它适合于执行这类指令等等所定义的功能的机器、设备、系统等等。这类附图、书面描述以及相对应的权利要求可以不同地被理解为表示单独采用的指令等等、以其特殊的分组/串行/并行等形式来组织的指令等等、和/或与其存储器或载体介质在一起的指令等等。读者将进一步认识到，即使在这些指令等等由机器执行或进行其它使用之前必须先对这些指令等等进行解密、解压缩、编译、解释或是操纵，但在不背离这篇专利的范围的情况下，仍然可以以压缩的、加密的或其它编码的格式来记录或承载这类指令等等。

说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“其它实施例”的引用指的是：结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一些实施例中，然而并非必须是包含在本发明的所有实施例中。“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”在不同的地方出现并非全都指相同的实施例。

如果说明书陈述了“可以”、“可能”或“能够”包括组件、特征、结构或特性，那么包括该特定的组件、特征、结构或特性并不是必须的。如果说明书或权利要求提及“一个(a/an)”单元，那么并不意味着仅仅存在一个所述单元。如果说明书或权利要求提及“附加的”单元，它并不排除存在一个以上的所述附加单元。

受益于本公开文本的本领域技术人员将会认识到：在本发明范围内可以从上述说明和附图作出许多其它变形。实际上，本发明不限于上面描述的细节。相反，是包括对权利要求的任何修改的下列权利要求定义了本发明的范围。

Claims (21)

1.一种设备，包括：

全局控制逻辑，用于提供提交信号和写信号；和

双重缓冲电路，包括：

耦合以便接收提交信号和写信号的局部控制逻辑，用于如果在接收到先前的提交信号之后接收到写信号就响应于提交信号来提供拷贝信号，

第一缓冲器，具有用于从源那里接收新值的值输入端，还具有用于接收写信号的控制输入端，并且用于响应于写信号来存储新值，和

第二缓冲器，具有用于从第一缓冲器那里接收新值的值输入端，还具有用于接收拷贝信号的控制输入端，并且用于响应于拷贝信号来把新值存为旧值。

2.如权利要求1所述的设备，其中：

所述新值和旧值的每一个都包括多位像素值。

3.如权利要求1所述的设备，进一步包括：

多个这类双重缓冲电路。

4.如权利要求3所述的设备，进一步包括：

空间光调制器，它具有多个像素显示单元，每一个单元都耦合于双重缓冲电路中相应一个的第二缓冲器。

5.如权利要求1所述的设备，其中，所述双重缓冲电路进一步包括：

另一个第一缓冲器，它具有用于从所述源那里接收另一个新值的值输入端，还具有用于接收写信号的控制输入端，并且用于响应于该写信号来存储所述另一个新值，和

另一个第二缓冲器，它具有用于从另一个第一缓冲器那里接收另一个新值的值输入端，还具有用于接收拷贝信号的控制输入端，并且用于响应于该拷贝信号来把另一个新值存储为另一个旧值。

6.如权利要求1所述的设备，其中：

所述第一和第二缓冲器每一个都用于存储单个多位像素值。

7.如权利要求1所述的设备，其中：所述提交信号是隐式的。

8.一种将新像素值从源传递到空间光调制器的方法，所述空间光调制器具有多个像素显示单元，所述方法包括：

(A)对于来自源的每个相应的新像素值，

在耦合到像素显示单元的第一缓冲器中缓冲该新像素值，其中该新像素值将被写入到该像素显示单元中，

继续用先前接收的像素值来驱动该像素显示单元，并且

设置指示该显示像素单元已被写入的脏位；以及

(B)在新像素值的帧的末尾，对于新值将被写入到其中的每个像素显示单元，

把缓冲的新值提交到耦合以便驱动该像素显示单元的输出端，并且

因为已提交，所以清除该脏位以便指示该像素显示单元尚未被写入。

9.如权利要求8所述的方法，其中，提交缓冲的新值包括：

将新值从没有耦合来驱动像素显示单元的第二缓冲器拷贝到耦合来驱动像素显示单元的第一缓冲器。

10.如权利要求8所述的方法，其中，提交缓冲的新值包括：

来回切换耦合到两个缓冲器输出端的多路复用器，其中一个缓冲器是第一缓冲器；并且

来回切换局部控制逻辑的操作以便刚一接收到由源写入到同一像素显示单元中的下一个值，两个缓冲器中的另一个就缓冲所述下一个值。

11.一种空间光调制器，包括：

显示器，具有多个区域，每个区域都包括至少一个显示像素；

全局控制装置，用于向每个区域提供相应的写信号，并且用于提供提交信号；和

对于每个区域包括：

缓冲器装置，用于对值进行缓冲并且包括第一缓冲器和第二缓冲器，和

耦合以便接收该区域的写信号和提交信号的局部控制装置，用于如果在前一次接收到提交信号之后已经接收到写信号就响应于接收提交信号来向缓冲器装置提供控制信号。

其中，所述控制信号令第一和第二缓冲器中的一个将其缓冲的值显现到显示器上。

12.如权利要求11所述的空间光调制器，其中：

所述第一和第二缓冲器都被配置成后前缓冲器，并且所述控制信号包括拷贝信号。

13.如权利要求11所述的空间光调制器，其中：

所述第一和第二缓冲器被配置成具有多路复用器的乒乓缓冲器，并且所述控制信号包括：

耦合到该多路复用器的多路复用器控制信号，

耦合到第一缓冲器的第一读使能信号，和

耦合到第二缓冲器的第二读使能信号。

14.如权利要求13所述的空间光调制器，其中：

所述局部控制装置被耦合以便发出第一和第二读使能信号中的一个，并且第一和第二读使能信号中的另一个是通过位于第一和第二缓冲器之一处的反相输入端来产生。

15.如权利要求11所述的空间光调制器，其中：

每个区域都包含刚好一个显示像素，并且每个显示像素都具有它自己专用的局部控制装置。

16.一种执行显示器稀疏刷新的方法，所述显示器包括多个区域，每个区域都包含至少一个显示像素，所述方法包括：

根据存储在唯一地与该区域相关联的双重缓冲机构的驱动缓冲器中的当前值来驱动每个区域中的至少一个显示像素；

更新小于所有区域的双重缓冲机构的非驱动缓冲器；以及

如果区域未被更新，则根据当前值来驱动每个区域的至少一个显示像素，而如果区域被更新，则根据更新后的非驱动缓冲器来驱动每个区域的至少一个显示像素。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述更新包括：

将新值写入所述非驱动缓冲器中；以及

将新值从所述非驱动缓冲器拷贝到驱动缓冲器中。

18.如权利要求16所述的方法，其中，所述更新包括：

将新值写入所述非驱动缓冲器中；

使所述非驱动缓冲器成为驱动缓冲器；以及

使所述驱动缓冲器成为非驱动缓冲器。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述来回切换非驱动缓冲器和驱动缓冲器的操作是通过以下操作来实现的：

耦合到缓冲器输出端的多路复用器的来回切换操作。

20.如权利要求16所述的方法，其中：

所述至少一个区域包括多个像素。

21.如权利要求16所述的方法，其中：所述显示器包括空间光调制器。

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