CN1783172A - 控制电子显示器亮度的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

在至少一些实施例中，系统(100)可包括处理器(102)和耦合到该处理器(102)的控制器(122)。该系统(100)还可包括耦合到控制器(122)的电子显示器(140)，其中控制器(122)配置为解释多个控制信号(120、162、172)，每个控制信号能够无需用户输入而动态控制电子显示器的亮度，并基于解释的控制信号(120、162、172)产生控制电子显示器亮度的输出信号(134)。

Description

控制电子显示器亮度的方法和系统
技术领域
本发明涉及控制电子显示器亮度的方法和系统。
背景技术
在配置为使用电池电源运行的便携式电子装置中(如膝上型计算机)，有效控制功耗的方法和系统很重要。具体地说，电子显示器的功耗可能很大。因此，期望有降低电子显示器功耗的方法和系统。进一步来说，期望有选择性地结合不同技术来控制电子显示器功耗的方法和系统。
发明内容
根据本发明的系统包括：处理器；控制器，其耦合到所述处理器；以及电子显示器，其耦合到所述控制器，其中所述控制器配置为解释多个控制信号，每个控制信号能够在没有用户输入的情况下动态地控制电子显示器亮度，并且所述控制器配置为基于解释的控制信号产生输出信号以控制电子显示器亮度。
根据本发明的控制器包括：解释单元，配置为接收用于控制背光的临时控制信号，并确定控制信号的属性；控制单元，配置为基于所述属性接收来自解释单元的输入信号，并接收来自采用控制器的系统的至少一个其它部件的附加输入信号，所述控制单元对输入信号进行分析，以识别在没有用户干预的情况下降低所述背光的功耗的机会；以及发生器单元，耦合到所述控制单元，并配置为基于所述分析产生最终控制信号以控制背光。
根据本发明的方法包括：基于多个参数控制电子显示器亮度；确定对应于所述参数的信号是否有效；将与确定为无效的信号相关的参数置零；以及基于未置零的参数来控制电子显示器亮度。
附图说明
现将参考附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，其中：
图1图示了根据本发明实施例的系统；
图2A和2B图示根据本发明实施例的脉宽调制(PWM)解释器；
图3图示根据本发明实施例的电子装置；
图4图示根据本发明实施例的方法；
图5图示根据本发明实施例的另一种方法；以及
图6图示根据本发明实施例的又一种方法；
具体实施方式
贯穿于以下描述和权利要求书中，使用某些术语表示特定系统部件。如本领域技术人员将理解的，计算机公司可以用不同名称提及一个部件。本文不打算区分名称不同但功能无差异的部件。在以下讨论中和权利要求书中，术语“包括”和“包含”以可扩充方式使用，并由此应解释为意指“包括，但不限于...”。同样，术语“耦合”用于意指间接或直接的电连接。这样，如果第一装置耦合到第二装置，则该连接可以是通过直接电连接，或是通过经由其它装置和连接的间接电连接。术语“系统”指的是两个或更多个组件的集合，并可用于指计算机系统或一部分计算机系统。术语“图形”指的是文本、图像或可由电子显示器显示的其它信息。
如本文所公开的，本发明实施例控制电子显示器亮度。在一些实施例中，这是通过选择性地实现与不同技术相关的控制参数来完成的。在至少一些实施例中，实现两个或更多个控制器。第一控制器(例如图形控制器)配置为基于第一技术(例如基于电子显示器上显示的图形或要显示的图形来控制显示器亮度的技术)输出第一控制信号。第二控制器配置为接收和解释第一控制信号以及与其它技术相关的控制信号。每个解释的控制信号与唯一的控制参数相关联。第二控制器选择性地结合控制参数的效应来提供有效控制电子显示器亮度的信号。
用户或生产商可选择不采用实现特定技术所需的硬件/软件或许可证。此外，一种技术可以不与某些实施例兼容。在一些实施例中，如果第二控制器确定第一控制器不存在，或者没提供有效的第一控制信号，则第二控制器配置为基于一个或多个其它控制信号来自动控制电子显示器亮度。因此，本发明的一些实施例允许解释和结合电子显示器控制信号，以使电子显示器的有效功耗成为可能。控制信号可由彼此独立操作的控制器产生。在可能存在兼容性问题或可能随时间改变的环境中，本发明的一些实施例还能够实现冗余和改进的效率。
图1示出了根据本发明实施例的系统100。如图1所示，系统100包括通过芯片集112耦合到图形控制器118以及局部存储器104的处理器102。芯片集112包括控制数据在处理器102、局部存储器104和图形控制器118之间传输的北桥114和南桥116。在一些实施例中，图形控制器118和芯片集112可结合为单一单元。处理器102执行存储在局部存储器104或可访问处理器102的其它存储媒体中的计算机可读指令。例如，其它存储媒体可耦合到输入/输出(I/O)端口114或网络端口146，并通过芯片集112将计算机可读指令提供给处理器102。
为了降低例如由背光142照明的显示器140的功耗，系统100实现两个控制器。第一控制器是图形控制器118，它基于在显示器140上示出的图形或将示出的图形输出第一控制信号120。在至少一些实施例中，当处理器102执行存储在局部存储器104中的背光应用程序106和图形驱动程序108时，产生第一控制信号120。备选地，图形控制器118可以执行背光应用程序106和图形驱动程序108，由此释放处理器102以执行其它任务。
当执行图形驱动程序108时，使处理器102(或图形控制器118)能够访问存储在局部存储器104中的图形数据109，并将图形数据109转换成在显示器140上产生图像的信号148。虽然图形数据109被描述为存储在局部存储器104中，但图形数据109还可存储在图形控制器118的存储器(未专门示出)中。例如，当处理器102执行或安装一个或多个软件应用时，可生成图形数据109。
当执行背光应用程序106时，使处理器102检查图形数据109。例如，检查图形数据109使处理器102能够确定亮象素的位置/数量、暗象素的位置/数量或象素的平均灰度。响应于检查图形数据109，处理器102断言(assert)信号110，该信号使图形控制器118输出能够基于图形数据109动态控制电子显示器亮度的控制信号120。备选地，图形控制器118可配置为执行背光应用程序106，并在无需处理器102和信号110的情况下产生第一控制信号120，由此释放处理器102以执行其它任务。
第一控制信号120可以是可由背光变换器136解释的脉宽调制(PWM)信号。而不是将第一控制信号120直接提供给背光变换器136，图形控制器118耦合到第二控制器，例如嵌入式控制器122，并将第一控制信号120输出到该控制器。
如图1所示，嵌入式控制器122包括耦合到控制单元126的PWM解释器124。PWM解释器124接收来自图形控制器118的第一控制信号120，并解释该第一控制信号120。图2A示出了根据本发明各种实施例的PWM解释器124。如图2A所示，PWM解释器124包括周期宽度估计器202和脉宽估计器204，其接收第一控制信号120。PWM解释器124还包括时钟发生器206，其耦合到周期宽度估计器202和脉宽估计器204。时钟发生器206提供时钟信号210，该时钟信号210的周期比脉宽短，或者比将估计的调制周期宽度短。通过相对于脉宽或周期宽度缩短时钟信号210的周期，增加了脉宽估计和调制周期宽度估计的分辨率。
周期宽度估计器202通过对第一控制信号120相邻上升沿之间的(时钟信号210的)时钟周期数进行计数来估计脉宽调制周期的持续时间。脉宽估计器204通过对第一控制信号120上升沿和随后下降沿之间(即每个脉冲之间)的(时钟信号210的)时钟周期数进行计数来估计脉冲持续时间。占空比估计器208接收来自周期宽度估计器202和脉宽估计器204中每一个的时钟计数，并输出指示所估计的占空比的信号。例如，如果来自周期宽度估计器202的时钟计数是40，并且来自脉宽估计器204的时钟计数是30，则占空比估计器208输出指示占空比为75％(即，对于每个调制周期的75％，脉冲为“导通”或“高”)的信号。
在备选实施例中，周期宽度估计器202可只估计“低脉冲”持续时间(即，当脉冲为“截止”或“低”时)，而不是整个调制周期持续时间。例如，可通过对第一控制信号120下降沿和随后上升沿之间(即每个低脉冲之间)的(时钟信号210的)时钟周期数进行计数，来估计低脉冲持续时间。在这种实施例中，占空比估计器208将来自脉宽估计器204的时钟计数与低脉冲持续时间的时钟计数相比较，并输出指示所估计的占空比的信号。例如，如果来自脉宽估计器204的时钟计数是20，并且低脉冲持续时间的时钟计数是20，则占空比估计器208可以输出指示占空比为50％(即，对于每个调制周期的一半或50％，脉冲为“导通”或“高”)的信号。
图2B示出了根据本发明实施例的另一个PWM解释器124。如图2B所示，PWM解释器124包括耦合到模数(A/D)转换器216的低通滤波器212。第一控制信号120输入到低通滤波器212，并可选地输入到脉冲高度估计器218。低通滤波器212在预定时间周期内输出与第一控制信号120相关的平均或“均”电压。预定时间周期可以是A/D转换器216对低通滤波器212的输出进行采样的采样率。例如，由时钟发生器220提供的时钟信号222可输入到A/D转换器216，以控制采样率。如果采样率近似等于调制周期宽度，则A/D转换器216的输出电压224指示第一控制信号120的占空比(例如，当与第一控制信号120的脉冲相关的“导通”或“高”电压已知为4V时，3V的输出电压224指示75％的占空比)。因此，在一些实施例中，图1中所示的嵌入式控制器122的控制单元126将输出电压224与占空比联系起来。
可选地，如果与第一控制信号120的脉冲相关的“导通”或“高”电压未知，则图2B中所示的脉冲高度估计器218估计“高”电压的幅度。脉冲高度估计器218还可将滤波的输出电压224与“高”电压相比较，并输出指示占空比的信号226(例如，如果输出电压224是2V，并且“高”电压定为4V，则信号226可指示50％的占空比)。
再参考图1，控制单元126接收来自PWM解释器124的输出。如所示，控制单元126包含背光算法128和控制参数130。至少一个控制参数130可以基于由PWM解释器124解释的控制信号120。此外，其它控制参数130可以基于来自输入装置150(例如键盘、鼠标或显示器上的按键)的信号152、来自电源160的信号162或来自光传感器170(例如环境光传感器)的信号172。例如，信号152指示用户何时(通过输入装置150)选择改变显示器140的亮度。信号162指示系统100何时从交流(AC)电源或其它外部电源断开。附加或备选地，当剩下少于一个或多个阈值的电池电量时，信号162可以指示出。信号172指示显示器140周围的环境光的量。在一些实施例中，一个或多个信号120、152、162、172可包括指示信号源和/或提供信号的装置良好的“标记”。
在图1的示例性实施例中，示出了嵌入式控制器122，它接收信号120、152、162和172。但是，其它实施例可以实现附加信号或较少的信号，取决于可用于特定系统的技术(例如硬件/软件)。例如，在一些实施例中可以不实现产生信号120、152、162和172所需的硬件/软件，或可以不严格地运行。因此，嵌入式控制器122配置为确定信号120、152、162和172的存在以及信号120、152、162和172的有效性。例如，如果控制单元126不接收特定信号(例如，如果与PWM解释器124输出相关的或者与信号152、162和172之一相关的电压电平低于某个阈值电平)，则控制单元126可以自动确定特定信号不存在或不可用。
附加或备选地，嵌入式控制器122可配置为接收硬件/软件编目信息(例如指示某硬件/软件是否已安装在系统100中的信息)，该信息指示给定信号是否存在或应该存在。如果嵌入式控制器122未收到应该存在的给定信号，则可产生报警或消息以通知用户该问题。同样，如果嵌入式控制器122接收到给定信号(例如与信号相关的电压电平等于或大于阈值电平)，但给定信号的频率和/或幅度没落在与给定信号相关的预定“有效”阈值内，则嵌入式控制器122可自动将给定信号识别为无效。一旦识别了无效信号，嵌入式控制器122就可产生报警或消息，以通知用户该问题。在一些实施例中，与给定控制参数相关的值根据与给定控制参数相关的信号是否存在(或可用)以及信号是否有效而改变。因此，控制参数130能用于识别信号(例如信号120、152、162和172)是否存在和信号是否有效。
在一些实施例中，背光算法128实现控制参数130，并输出将一些或所有控制参数130考虑进去的信号。例如，背光算法128可以不同地加权每一个控制参数130。附加或备选地，在控制参数130所包含的(即，可描述的)各种情况下，可根据最小化背光142的功耗的预定优先次序来排列控制参数130的优先次序。在一些实施例中，用户能够根据背光算法128来调节控制参数130的效应。
作为示例，背光算法128提供的背光照明通常描述为下式(1)：
背光照明＝F(CP1，CP2，CP3，CP4)           (1)
在等式1中，背光照明是控制参数130(CP1，CP2，CP3，CP4)的函数(F)。CP1是与第一控制信号120相关的数值，CP2是与信号152相关的数值，CP3是与信号162相关的数值，并且CP4是与信号172相关的数值。与每个控制参数130相关的数值可以是唯一的，并可基于信号120、152、162和172提供的可能值范围。
在如下所示等式(2)中描述函数F(CP1，CP2，CP3，CP4)的例子：
背光照明＝α*CP1+β*CP2+λ*CP3+ζ*CP4       (2)
在等式2中，每个控制参数130(CP1，CP2，CP3，CP4)与变量(α，β，λ和ζ)相乘，并且结果加在一起。当系统100“上电”时，可将每个变量设置到或复位到缺省值。可预先确定缺省值以最小化背光142的功率消耗，并且该缺省值可由用户调节。在一些实施例中，附加在每个变量上的值可在分配给每个变量的范围(例如，-1.00至1.00或0.00至1.00)内调节。每个变量可基于每个控制参数130的有效性自动调节。
有时一个或多个控制参数130的有效性(效用)可能受系统100的生产商或用户影响。此外，可以暂时或永久禁止影响控制参数130的系统100的一个或多个部件(例如，图形控制器118、局部存储器104、PWM解释器124、输入装置150、电源160和光传感器170)。因此，本发明实施例实现了如下能力：调节、忽略或禁止一个或多个控制参数130，同时允许基于其余的控制参数130进行不间断的背光控制，由此提供各种多样的期望功能。
例如，如果一个或多个背光应用程序106、图形驱动程序108或图形控制器118不运行(例如由于来自系统100的故障、不兼容或排斥)，则第一控制信号120和随后基于第一控制信号120的控制参数130(CP1)有可能无效或不存在。因此，嵌入式控制器122的控制单元126配置为检测何时第一控制信号120(或来自PWM解释器124的输出)无效或不存在，并使与CP1相关的变量(上例中的“α”)等于零。控制单元126可相应地调节其余控制参数130的加权。
控制单元126也可配置为检测其它信号152、162和172中的一个或多个是否无效或不存在。如果这些信号中的任一个被确定为无效，则控制单元126可将与因此无效的控制参数130相关的变量“清零”或置零，并使背光算法128使用其余控制参数130继续运行。
在至少一些实施例中，即使当系统100“上电”时影响控制参数130的一个或多个部件停止运行或者有故障(或未测出)时，背光算法128的函数(F)也允许继续控制电子显示器亮度。此外，控制单元126可配置为：在确定与各个控制参数130相关的信号(例如第一控制信号120、信号152、信号162或信号172)有效时，自动启动控制参数130的使用。因此，当生产商或用户安装(或修理)提供有效控制信号所需的硬件、软件或许可证时，控制单元126启动(或重启)背光算法128的相应控制参数130。
控制单元126基于背光算法128和控制参数130将信号输出到PWM发生器132。PWM发生器132然后将相应的PWM信号134输出到背光变换器136。背光变换器136将PWM信号134转换成可与背光142兼容的信号138。信号138使背光142以PWM信号134确定的强度发光。
图3图示根据本发明实施例的电子装置300。如图3中所示，电子装置300是具有显示器304的膝上型计算机。但是，本发明实施例并不局限于膝上型计算机，而是可包括带有显示器的任何电子装置。电子装置300包括电池310，当装置300没电连接至AC电源或其它外部电源时，该电池供电。电子装置300还包括给显示器304照明的背光306，以及环境光传感器312和让用户控制电子装置300一个或多个功能的按钮(或键)312。
为了控制背光306所提供的照明量，电子装置300实现上述图1中的部件。在图1中描述的至少一些部件(例如处理器102、局部存储器104、芯片集112、图形控制器118和嵌入式控制器122)可以内部实现，并使用印刷电路(PC)板302耦合在一起。
例如，如图1中描述的嵌入式控制器(例如键盘控制器或电源控制器)可附在PC板302上，并配置为接收来自电池310、一个或多个按钮308、环境光传感器312或图形控制器的控制信号。通过解释控制信号或与控制信号相关的参数，嵌入式控制器输出确定背光306亮度的背光控制信号(例如PWM信号)。如果没有提供任何控制信号(例如由于部件故障、不兼容性以及生产商或用户所作的决定)，则嵌入式控制器基于其它控制信号提供背光控制信号。在至少一些实施例中，嵌入式控制器通过合成不同控制信号的效应来实现(例如通过缺省值)计算的以最小化背光306的功耗(或至少降低功耗)的算法。
例如，相比单独实现任何一种技术，基于图形、环境光和电池310中的剩余电量来控制背光306提供了改进的效率。在一些实施例中，自动控制背光306(例如，基于图形内容、环境光量和剩余电池电量)，虽然也允许用户进行某种程度的控制。此外，背光控制信号可配置为缓慢调节背光亮度(例如在诸如5分钟的时间周期内)，以使当背光亮度在变化时用户不会注意到(至少有可能降低用户的注意力)。
图4图示了根据本发明实施例的方法400。如图4中所示，方法400由基于多个参数导出电子显示器亮度算法开始(块402)。参数可以是独立的或基本独立的，以便可使用任一参数来控制电子显示器亮度。在块404，确定基于环境光的有效信号是否可用。如果基于环境光的有效信号不可用，则将算法的环境光参数置零(块406)。在块408，确定基于图形内容的有效信号是否可用。如果基于图形内容的有效信号不可用，则可将算法的图形内容参数置零(块410)。
在块412，确定基于用户输入的有效信号是否可用。如果基于用户输入的有效信号不可用，则将算法的用户输入参数置零(块414)。在块416，确定基于电源的有效信号是否可用。如果基于电源的有效信号不可用，则将算法的电源参数置零(块418)。在块420，可基于未置零的参数来控制电子显示器亮度。
图5图示了根据本发明实施例的另一方法500。如图5中所示，方法500包括从配置为控制电子显示器亮度的图形控制器产生第一控制信号(块502)。在块504，将第一控制信号输入到嵌入式控制器，该控制器配置为确定第一控制信号是否有效，并基于多个控制信号控制电子显示器亮度。如果确定(在块506)第一控制信号无效，则基于一个或多个其它控制信号控制电子显示器亮度(块508)。如果确定(在块506)第一控制信号有效，则通过将第一控制信号的效应与一个或多个其它控制信号的效应相结合来控制电子显示器亮度(块510)。由此可降低电子显示器的功耗。
图6图示了根据本发明实施例的另一方法600。如图6中所示，方法600包括接收配置为控制显示器照明的PWM信号(块602)。在块604，确定PWM信号的占空比。在块606，接收至少一个其它照明控制信号。方法600基于分配给每个其它照明控制信号的值来调节占空比(块608)。分配给其它照明控制信号的值可以加权PWM信号和其它照明控制信号相对于彼此的重要性。在一些实施例中，PWM信号和其它照明控制信号被同等地加权。备选地，加权可使显示器的功耗降低，和/或可以反映用户的偏好。在块610，提供基于调节的占空比的PWM信号，以照明显示器。
上述讨论意在说明本发明的原理和各种实施例。一旦技术人员完全理解了以上公开内容，各种变化和修改就将变得明白。例如，图4-6仅表示示例性实施例。因此，可以结合、同时实现、以不同顺序实现和/或省略图4中所示的一个或多个功能块。同样，可以结合、同时实现、以不同顺序实现和/或省略图5或图6的一个或多个功能块。试图将以下权利要求书解释为包含了所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种系统(100)，包括：
处理器(102)；
控制器(122)，其耦合到所述处理器(102)；以及
电子显示器(140)，其耦合到所述控制器(122)，
其中所述控制器(122)配置为解释多个控制信号(120，162，172)，每个控制信号能够在没有用户输入的情况下动态地控制电子显示器亮度，并且所述控制器配置为基于解释的控制信号(120，162，172)产生输出信号(134)以控制电子显示器亮度。
2.如权利要求1所述的系统，其中至少一个所述控制信号包括脉宽调制(PWM)信号(120)，并且其中所述控制器(122)包括PWM解释器(124)，所述PWM解释器接收所述PWM信号(120)，并确定所述PWM信号(120)的占空比。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述控制信号(120，162，172)与选自包含如下部件的组的部件相关联：
电源(160)，其耦合到所述控制器(122)；
环境光传感器(170)，其耦合到所述控制器(122)；以及
图形控制器(118)，其耦合到所述控制器(122)。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器(122)配置为确定所述控制信号(120，162，172)的有效性，并基于所确定的所述控制信号(120，162，172)的有效性自动调节所述输出信号(134)。
5.一种控制器(122)，包括：
解释单元(124)，配置为接收用于控制背光(142)的临时控制信号(120)，并确定所述控制信号(120)的属性；
控制单元(126)，配置为基于所述属性接收来自所述解释单元(124)的输入信号，并接收来自采用所述控制器(122)的系统(100)的至少一个其它部件的附加输入信号(162，172)，所述控制单元(126)对所述输入信号进行分析，以识别在没有用户干预的情况下降低所述背光(142)的功耗的机会；以及
发生器单元(132)，耦合到所述控制单元(126)，并配置为基于所述分析产生最终控制信号(134)以控制所述背光(142)。
6.如权利要求5所述的控制器，其中所述解释器(124)接收的所述临时控制信号(120)包括脉宽调制(PWM)信号，并且所述属性包括所述PWM信号的占空比。
7.如权利要求5所述的控制器，其中基于在电子显示器(140)上显示的图形数据或要显示的图形数据的分析，产生所述解释器(124)接收的所述临时控制信号(120)。
8.一种方法，包括：
基于多个参数(130)控制电子显示器亮度；
确定对应于所述参数(130)的信号(120，152，162，172)是否有效；
将与确定为无效的信号相关的参数置零；以及
基于未置零的参数来控制所述电子显示器亮度。
9.如权利要求8所述的方法，其中确定对应于所述参数(130)的信号(120，152，162，172)是否有效包括确定对应于至少一个图形内容参数、至少一个环境光参数、至少一个电源参数和至少一个用户输入参数的信号(120，152，162，172)是否有效。
10.如权利要求8所述的方法，其中将参数置零包括调节实现所述参数(130)的函数(128)，以便减少与确定为无效的信号相关的参数的效应。
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