TW201824239A - 自適應畫面刷新率調整方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種自適應畫面刷新率調整方法及其裝置。該自適應畫面刷新率調整方法包含：確定顯示源設定的第一畫面刷新率；以及依據所述第一畫面刷新率，設定顯示模組所用的畫面刷新率，以週期性刷新畫面。

Description

自適應畫面刷新率調整方法及其裝置

本發明係有關於一種自適應畫面刷新率調整方法。更具體地，本發明涉及一種在顯示源提供之畫面刷新率不足情況下，用於平衡系統功耗以及使用者體驗之自適應畫面刷新率調整方法及其裝置。

現今，具有顯示功能之電子裝置變得越來越流行。通常，使用者可使用電子裝置上之顯示模組(例如，顯示屏)觀看文字、視訊等。例如，使用者可使用電子裝置上之顯示模組閱讀電子書、流覽網頁、觀看影片、操作遊戲等。其中，上述電子裝置可為計算裝置、可攜式或行動裝置、可穿戴裝置等。例如，上述電子裝置可為智慧手機、智慧手錶、智慧手環、智慧項鍊、個人數位助理或計算裝置(例如，平板電腦、膝上電腦、筆記型電腦、臺式電腦、伺服器等)中之一個裝置或者一個裝置之一部分。隨著科技之進步，為了追求視覺效果上更佳之使用體驗，使用者對影片或者遊戲畫面之流暢度要求越來越高。但是由於上述電子裝置(尤其是，可擕式電子裝置)往往採用電池進行供電，所以在提供使用者畫面流暢度之同時，需要兼顧電子裝置之用電情況。

以使用安卓作業系統(Android)之行動電話為例，系統需要保證顯示裝置使用恰當之畫面刷新率來刷新顯示屏。太高之畫面刷新率往往消耗更多電量，太低之畫面刷新率往往給使用者帶來畫面不連續之感覺，影響使用體驗。在當今之安卓作業系統上，預設都是以每秒60訊框之畫面刷新率來刷新顯示屏，即，系統將顯示屏之畫面刷新率設定為60Hz(也可表示為60FPS)。這主要是由下列兩個原因造成之：1)、在每秒60訊框之速度下，人眼感覺不到連續更換畫面，即可達到流暢之用戶體驗；2)、現今行動電話之顯示屏也往往以每秒60訊框之畫面刷新率作為標準來進行開發。基於畫面刷新率為每秒60訊框之顯示原理，Android系統會以60Hz之頻率(每16.6毫秒)發一次觸發信號(Vertical-Sync，簡稱V-Sync)。

但是，在具體手機應用中，存在顯示源(display source)提供之或者所需之畫面刷新率不足60FPS之情況。例如，在播放視訊、允許高負載遊戲或者螢幕處於空閒狀態下，顯示屏顯示之顯示源之畫面刷新率設置可低於60Hz。當顯示源提供之畫面刷新率不足60FPS時，系統預設之做法係配置顯示模組仍以60FPS之畫面刷新率對螢幕進行刷新。這樣會導致系統消耗多餘功耗。另外，由於對螢幕按照固定刷新率進行重複刷新，所以當產生不同之顯示源時，如果正好不在刷新螢幕之時刻，會等待一定時間才進行刷新並顯示，這樣會造成顯示延遲，大大降低使用者體驗。綜上，亟需一種在顯示源提供之畫面刷新率不足預設畫面刷新率情況下，用於平衡系統功耗以 及使用者體驗之畫面刷新率調整方法及其裝置。

有鑑於此，本發明揭露一種自適應畫面刷新率調整方法及其裝置。

本發明實施例揭露一種自適應畫面刷新率調整方法，該方法包含：確定顯示源設定的第一畫面刷新率；以及依據所述第一畫面刷新率，設定顯示模組所用的畫面刷新率，以週期性刷新畫面。

本發明另一實施例揭露一種裝置，用於自適應畫面刷新率調整，所述裝置包含：顯示模組；以及處理模組，包含繪圖模組，配置所述處理模組確定顯示源設定之第一畫面刷新率；以及依據所述第一畫面刷新率，配置所述處理模組設定所述顯示模組所用之畫面刷新率，以週期性刷新畫面。

本發明提供之自適應畫面刷新率調整方法及其裝置可平衡系統功耗以及使用者體驗。

其他實施方式與優勢將在下面作詳細描述。上述概要並非以界定本發明為目的。本發明由申請專利範圍所界定。

300‧‧‧電子裝置

301‧‧‧處理模組

302‧‧‧顯示模組

303‧‧‧刷新率生成器

304‧‧‧應用模組

305‧‧‧視窗模組

600‧‧‧進程

610、612、614、616、618、620、622、624‧‧‧步驟

第1圖係依據先前技術描述之顯示源與畫面刷新率之示意圖；第2圖係依據本發明實施例描述之顯示源與畫面刷新率之示意圖； 第3圖係依據本發明實施例描述之電子裝置之示意圖；第4圖係依據本發明實施例描述之第一場景下之顯示畫面示意圖；第5圖係依據本發明另一實施例描述之第二場景下之顯示畫面示意圖；第6圖係依據本發明實施例描述之自適應畫面刷新率調整方法之進程。

在說明書及後續之申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續之申請專利範圍並不以名稱之差異來作為區分元件之方式，而係以元件在功能上之差異來作為區分之準則。在通篇說明書及後續請求項當中所提及之「包括」和「包含」係為一開放式用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接之電氣連接手段。間接電氣連接手段包括透過其他裝置進行連接。

關於本發明之複數個實施例將作為詳細參考，附圖係描述本發明之實施例所作。接下來之描述係實現本發明之最佳實施例，其係為了描述本發明原理之目的，並非對本發明限制。可以理解的是，本發明實施例可由軟體、硬體、韌體或其任意結合來實現。

第1圖係依據先前技術描述之顯示源與畫面刷新率之示意圖。如第1圖所示，系統採用60FPS之畫面刷新率顯 示圖像，每一訊框所顯示之時間約為16.6ms。顯示源包含圖像F1、F2、F3、F4以及F5，其具有較低畫面刷新率。在每個週期時刻(例如，T1、T2、T3、T4、T5、T6)，系統刷新顯示屏依據對顯示源之前期取樣(例如，前一次刷新時刻)以顯示圖像，例如，F0、F1、F2、F3、F4等。如第1圖所示，當顯示源提供之畫面刷新率不足60FPS(例如，50FPS)時，系統預設之做法是配置顯示模組仍以60FPS之畫面刷新率對螢幕進行刷新。這樣就導致了顯示源與顯示圖像之不匹配。如第1圖所示，由於每個顯示源之顯示時間大於60FPS所表示之時間間隔，所以在T4時刻，對顯示源之前期取樣仍為F2，則出現仍刷新圖像F2之情況。由於在時刻T3時顯示屏幕顯示之也是圖像F2，所以在一段時間內顯示兩幅相同圖像會造成顯示視訊變慢之視覺效果，嚴重影響使用者體驗。換句話說，如第1圖所示，由於顯示圖像採用60FPS之畫面刷新率，而顯示源設定的係較小之畫面刷新率(例如，50FPS)，所以會出現顯示延遲之情況。如第1圖所示，在時刻T1至T2期間、時刻T4至T5期間、時刻T5至T6期間皆出現顯示延遲。

值得注意的是，本發明中僅以60FPS之畫面刷新率作為示例，而並不局限於60FPS。顯示源設定之畫面刷新率以及系統為顯示模組設定之畫面刷新率皆為任意值，例如，20FPS、30FPS、50FPS、120FPS等。上述兩種畫面刷新率可相同或不同。

第2圖係依據本發明實施例描述之顯示源與畫面刷新率之示意圖。在本實施例中，電子裝置使用了本發明之自 適應畫面刷新率調整方法，即當預設畫面刷新率與顯示源自身畫面刷新率不同時，將系統為顯示模組設定之畫面刷新率調整為顯示源自身之畫面刷新率值。具體地，如第2圖所示，系統採用顯示源自身畫面刷新率(50FPS)顯示圖像，每一訊框所顯示之時間約為20ms。顯示源包含圖像F1、F2、F3、F4以及F5，其具有50FPS之畫面刷新率。與第1圖相似，在每個週期時刻(例如，T1、T2、T3、T4、T5、T6)，系統刷新顯示屏依據對顯示源之前期取樣以顯示圖像，例如，F0、F1、F2、F3、F4等。如第2圖所示，顯示源與顯示圖像之畫面刷新率相匹配，所以不會出現不必要之顯示延遲以及重複訊框，從而節省裝置之功耗並且不會出現影響使用者體驗之視訊變慢之情況。

第3圖係依據本發明實施例描述之電子裝置300之示意圖。電子裝置300可為智慧手機、智慧手錶、智慧手環、智慧項鍊、個人數位助理或計算裝置(例如，平板電腦、膝上電腦、筆記型電腦、臺式電腦、伺服器等)中之一個裝置或者一個裝置之一部分。在本發明實施例中，電子裝置300以具有安卓作業系統之智慧手機作為示例進行描述。電子裝置300包含處理模組301以及顯示模組302。值得注意的是，電子裝置300也可包含其他元件，但為了說明本發明之目的，省略與本發明無關之其他組件。處理模組301包含刷新率生成器303、應用模組304、視窗模組305。其中，應用模組304可為視訊播放機、遊戲應用程式等。可配置刷新率生成器303生成用於顯示模組之畫面刷新率之觸發信號(也可稱為V-Sync)。在安卓作業系統中，視窗模組305可為Surface Finger模組，用 於在顯示模組前端執行影像處理之相應操作。在本實施例中，應用模組304與視窗模組305可統稱為繪製模組。在本發明實施例中，基於處理模組301接收到/檢測到(也可為確定)之顯示源設定之畫面刷新率(稱為第一刷新率)，刷新率生成器303向顯示模組302發送信號S2，以及向應用模組304與視窗模組305發送信號S1。其中，信號S1與信號S2分別包含與第一刷新率相關之資訊，用於指導畫面顯示操作。例如，信號S1涉及第二刷新率；信號S2涉及第三刷新率。值得注意的是，在不同應用場景下，信號S1與信號S2涉及的第二刷新率與第三刷新率可相同或不同。

在本發明實施例中，顯示模組302可直接依據刷新率生成器303發送之信號S2執行畫面顯示操作。替換地，顯示模組302可依據信號S2以及應用模組與視窗模組依據信號S1處理得到之其他信號(例如，信號S4)執行畫面顯示操作。第4圖係依據本發明實施例描述之第一場景下之顯示畫面示意圖，以及第5圖係依據本發明另一實施例描述之第二場景下之顯示畫面示意圖。

結合第3圖看第4圖，在第4圖中，顯示模組302依據信號S2以及應用模組與視窗模組依據信號S1處理得到之其他信號(例如，信號S4)執行畫面顯示。具體地，應用模組304、視窗模組305以及顯示模組302可使用相同之畫面刷新率，其中，該畫面刷新率可與顯示源設定之畫面刷新率相同。換句話說，信號S1涉及之第二刷新率、信號S2涉及之第三刷新率與第一刷新率相同。

在第4圖中，帶有數字1-9之方塊分別代表不同畫面。在應用模組、視窗模組以及顯示模組使用相同畫面刷新率之情況下，即使如第4圖所示，在顯示之時間內存在兩種不同之畫面刷新率(即，在時刻T11之前之畫面刷新率小於在時刻T11之後之畫面刷新率)，但由於上述應用模組、視窗模組以及顯示模組始終與顯示源保持一致，所以並未出現顯示延遲以及重複刷新相同訊框之問題。另外，為了達到上述相同畫面刷新率，處理模組會向繪圖模組與顯示模組發送同一個V-Sync觸發信號。

結合第3圖看第5圖，在第5圖中，顯示模組302可直接依據刷新率生成器303發送之信號S2執行畫面顯示操作。換句話說，僅顯示模組302所用之畫面刷新率隨顯示源設定之畫面刷新率變化而改變。具體地，在特定時間週期內，應用模組304、視窗模組305可與顯示模組302使用不同之畫面刷新率。如第5圖所示，應用模組以及視窗模組所用之畫面刷新率是系統預設畫面刷新率，例如，60FPS。如果顯示源設定之第一刷新率在時刻T12之前為30FPS，在T12之後為60FPS，則顯示模組依據指示上述第一刷新率之信號S2，將對應圖像(訊框)按照變化之畫面刷新率進行顯示。具體地，在時刻T12之前，顯示模組302按照30FPS之畫面刷新率進行刷新操作；而在時刻T12後，顯示模組302按照60FPS之畫面刷新率進行刷新操作。其中，為了達到上述不同之畫面刷新率，處理模組會向繪圖模組與顯示模組發送不同之V-Sync觸發信號。具體之V-Sync觸發信號將在下列段落中進行描述。

第6圖係依據本發明實施例描述之自適應畫面刷新率調整方法之進程600。進程600可表示電子裝置300所實施之內容。進程600可包含本發明之複數個步驟。雖然在第6圖中使用分立步驟進行描述，但依據具體需求可將進程600中之各種步驟分割為附加步驟，結合為更少步驟，或者消除步驟。此外，可按照第6圖所示之順序或者其他不同循序執行進程600之步驟。接下來以電子裝置300為背景描述進程600，這僅是為了描述之目的，並不是對本發明之限制。進程600開始於步驟610。

在步驟612，利用電子裝置300之處理模組301判斷是否啟用自適應畫面刷新率調整機制(Adaptive Refresh Rate，ARR)。如果答案為否，則進程600進入步驟614；否則進入步驟616。在步驟614中，顯示模組302使用預設畫面刷新率(例如，系統預設之60FPS)。在步驟616中，利用電子裝置300之處理模組301判斷繪圖模組與顯示模組是否使用相同畫面刷新率。如果答案為否，則進程600進入步驟618；否則進入步驟620。在步驟618中，利用電子裝置300之處理模組301確定顯示源設定之畫面刷新率(可稱為第一刷新率)。進程600接著進入步驟622，依據上述第一刷新率，改變顯示模組所用之畫面刷新率以週期性刷新畫面。其中，可將顯示模組所用之畫面刷新率設定為與第一刷新率相同，也可按比例設定上述顯示模組所用之畫面刷新率。步驟618與步驟622可以隨著時間迴圈執行，即當確定第一刷新率發生變化時，相應改變顯示模組所用之畫面刷新率。在步驟620中，利用電子裝置 300之處理模組301確定顯示源設定之畫面刷新率(可稱為第一刷新率)。進程600接著進入步驟624，依據上述第一刷新率，改變顯示模組與繪圖模組所用之畫面刷新率以週期性刷新畫面。其中，可將顯示模組以及繪圖模組所用之畫面刷新率設定為與第一刷新率相同，也可按比例設定上述顯示模組與繪圖模組所用之畫面刷新率。步驟620與步驟624可以隨著時間迴圈執行，即當確定第一刷新率發生變化時，相應改變顯示模組與繪圖模組所用之畫面刷新率。

在步驟622中，以Android系統為例，本發明將原本Android使用之V-Sync進行拆分，分為軟體V-Sync(SW V-Sync)以及硬體V-Sync(HW V-Sync)兩種觸發信號。其中，SW V-Sync仍保持原本Android系統使用之每秒60訊框之刷新率，而HW V-Sync則會在有更新信號情況下或者在達到螢幕可容忍之下限時間產生。換句話說，如果繪圖模組與顯示模組使用相同之畫面刷新率，則無需對V-Sync進行拆分；如果繪圖模組與顯示模組使用不同之畫面刷新率，則將繪圖模組與顯示模組使用相同之畫面刷新率拆分為用於繪圖模組之SW V-Sync觸發信號(可稱為第一觸發信號)以及用於顯示模組之HW V-Sync觸發信號(可稱為第二觸發信號)。

綜上，本發明提供之自適應畫面刷新率調整方法及其裝置可靈活調整顯示模組所用之畫面刷新率，避免重複刷訊框以及顯示畫面時間延遲，從而達到節省系統功耗並且改善使用者體驗之目的。

本文有時會描述不同之元件包含在其他不同元件 內，或同其他不同元件相連接。應當理解的是，這種結構關係僅僅作為示例，事實上，也可通過實施其他結構以實現相同功能。從概念上講，任何可實現相同功能之元件配置均係有效地“相關聯的”以此實現所需功能。因此，本文為實現某特定功能所組合之任意兩個元件均可看作係彼此“相關聯的”，以此實現所需功能，而不管其結構或者中間元件如何。類似地，以這種方式相關聯之任意兩個元件也可看作係彼此間“操作上相連接的”或“操作上相耦合的”以此實現所需功能，並且，能夠以這種方式相關聯之任意兩個元件還可看作係彼此間“操作上可耦合的”用以實現所需功能。操作上可耦合之具體實例包括但不限於物理上可配對之和/或物理上交互之元件和/或無線地可交互之和/或無線地相互交互之元件和/或邏輯上交互之和/或邏輯上可交互之元件。

此外，對於本文所使用之任何複數和/或單數形式之詞語，本領域之熟練技術人員可根據語境和/或應用場景是否合適而將複數轉換至單數和/或將單數轉換至複數。為清晰起見，此處即對中單數/複數之間之各種置換作出明確規定。

並且，本領域之熟練技術人員可以理解的是，一般地，本文所使用之詞語，特別係所附申請專利範圍如申請專利範圍主體中所使用之詞語通常具有“開放性”意義，例如，詞語“包括”應該理解為“包括但不限於”，詞語“具有”應當理解為“至少具有”等等。本領域之熟練技術人員可進一步理解的是，若某引入式申請專利範圍列舉意圖將某一具體數值包含進去，則這種意圖將明確地列舉於該申請專利範圍中，如 果沒有列舉，則這種意圖即不存在。為幫助理解，可舉例如，所附申請專利範圍可能包含引入式短語如“至少一個”和“一個或複數個”來引入申請專利範圍列舉。然而，這種短語不應使該申請專利範圍列舉被解釋為：對不定冠詞“一個”之引入意味著將包含有這種引入式申請專利範圍列舉之任何特定申請專利範圍限制為僅包含一個這種列舉之實施方式，甚至當同一申請專利範圍時包括引入式短語“一個或複數個”或“至少一個”和不定冠詞如“一個”時同樣符合這樣情況，亦即，“一個”應該解釋為“至少一個”或“一個或複數個”。同樣地，使用定冠詞來引入申請專利範圍列舉同理。另外，即使某一引入式申請專利範圍列舉中明確列舉了一個具體數值，本領域之熟練技術人員應當認識到，這種列舉應該理解為至少包括所列舉之數值，例如，僅“兩個列舉”而沒有任何其他限定時，其意味著至少兩個列舉，或兩個或複數個列舉。此外，如使用了類似“A、B和C等中之至少一個”，則本領域之熟練技術人員通常可以理解之係，如“具有A、B和C中至少一個之系統”將包括但不限於只具有A之系統、只具有B之系統、只具有C之系統、具有A和B之系統、具有A和C之系統、具有B和C之系統，和/或具有A、B和C之系統等等。若使用了類似“A、B或C等中至少一個”，則本領域熟練技術人員可以理解的是，如“具有A、B或C中至少一個之系統”將包括但不限於只具有A之系統、只具有B之系統、只具有C之系統、具有A和B之系統、具有A和C之系統、具有B和C之系統，和/或具有A、B和C之系統等等。本領 域技術人員可進一步理解，無論係說明書、申請專利範圍或附圖中所出現之幾乎所有連接兩個或複數個替代性詞語之析取詞語和/或短語，均應理解為考慮到了所有之可能性，即包括所有詞語中某一個、兩個詞語中任一個或包括兩個詞語。例如，短語“A或B”應該理解為包括可能性：“A”、“B”或“A和B”。

呈現上述描述以允許本領域技術人員根據特定應用以及其需要之內容實施本發明。所述實施例之各種修改對於本領域技術人員來說係顯而易見的，並且可將上述定義之基本原則應用於其他實施例。因此，本發明不局限於所述之特定實施例，而係符合與揭露之原則及新穎特徵相一致之最寬範圍。在上述細節描述中，為了提供對本發明之徹底理解，描述了各種特定細節。然而，本領域技術人員可以理解本發明係可實施的。

上述的本發明實施例可在各種硬體、軟體編碼或兩者組合中進行實施。其中，上述硬體可包含一個或複數個分立元件、積體電路、專用積體電路(ASIC)等。

在不脫離本發明精神或本質特徵之情況下，可以其他特定形式實施本發明。描述示例被認為說明之所有方面並且無限制。因此，本發明之範圍由申請專利範圍指示，而非前面描述。所有在申請專利範圍等同之方法與範圍中之變化皆屬於本發明之涵蓋範圍。

以上已經描述了本發明之各個實施例以對本發明作出解釋，然而，可在不背離本發明之範疇和精神之前提下對 各個實施例作出多種修改。因此，本文所公開之各個實施例不應理解為具有限制意義，真實之範疇和精神通過所附申請專利範圍進行限定。

Claims (12)

1. 一種自適應畫面刷新率調整方法，包含：確定一顯示源設定之一第一畫面刷新率；以及依據所述第一畫面刷新率，設定一顯示模組所用之一畫面刷新率，以週期性刷新畫面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自適應畫面刷新率調整方法，其中，在確定所述顯示源設定之所述第一畫面刷新率之前，判斷一繪圖模組與所述顯示模組是否使用相同畫面刷新率。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自適應畫面刷新率調整方法，其中，如果判斷所述繪圖模組與所述顯示模組未使用相同畫面刷新率，則將所述繪圖模組所用之畫面刷新率設定為一系統預設畫面刷新率，其中，所述系統預設畫面刷新率不同於所述第一畫面刷新率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自適應畫面刷新率調整方法，其中，依據所述第一畫面刷新率設定所述顯示模組所用之所述畫面刷新率之步驟進一步包含：按所述第一畫面刷新率之比例設定所述顯示模組所用之所述畫面刷新率。
5. 如申請專利範圍第3項所述之自適應畫面刷新率調整方法，其中，所述顯示模組與所述繪圖模組所用之所述畫面刷新率之觸發信號不同。
6. 如申請專利範圍第5項所述之自適應畫面刷新率調整方法，其中，所述不同觸發信號是由相同觸發信號進行拆分得出。
7. 一種裝置，用於自適應畫面刷新率調整，所述裝置包含：一顯示模組；以及一處理模組，包含一繪圖模組，配置所述處理模組確定一顯示源設定之一第一畫面刷新率；以及依據所述第一畫面刷新率，配置所述處理模組設定所述顯示模組所用之一畫面刷新率，以週期性刷新畫面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，在確定所述顯示源設定之所述第一畫面刷新率之前，配置所述處理模組判斷所述繪圖模組與所述顯示模組是否使用相同畫面刷新率。
9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中，如果判斷所述繪圖模組與所述顯示模組未使用相同畫面刷新率，則配置所述處理模組將所述繪圖模組所用之畫面刷新率設定為一系統預設畫面刷新率，其中，所述系統預設畫面刷新率不同於所述第一畫面刷新率。
10. 如申請專利範圍第7所述之裝置，其中，配置所述處理模組按所述第一畫面刷新率之比例設定所述顯示模組所用之所述畫面刷新率。
11. 如申請專利範圍第9所述之裝置，其中，所述顯示模組與所述繪圖模組所用之所述畫面刷新率之觸發信號不同。
12. 如申請專利範圍第11所述之裝置，其中，所述不同觸發信號是由相同觸發信號進行拆分得出。