TWI736328B - 頭戴式顯示裝置及應用其之畫面顯示方法 - Google Patents

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Abstract

頭戴式顯示裝置包括處理器及顯示器。處理器用以：判斷頭戴式顯示裝置的顯示負載是否高於預設負載；當顯示負載高於預設負載，從數個外部裝置中選擇能夠讓顯示負載低於預設負載的至少一外部裝置；及，傳輸一待運算資訊給至少一外部裝置。顯示器用以：顯示來自於至少一外部裝置之一運算後資訊。

Description

頭戴式顯示裝置及應用其之畫面顯示方法
本發明是有關於一種顯示裝置及應用其之畫面顯示方法，且特別是有關於一種頭戴式顯示裝置及應用其之畫面顯示方法。
頭戴式顯示裝置為了顯示逼真及大視角的畫面，必須處理大量的影像串流。然而，影像串流的資訊量隨時間的變化高低不同，當頭戴式顯示裝置顯示大資訊量的影像串流時，顯示畫面會延遲，導致顯示品質下降，甚至讓觀看者暈眩。因此，亟需提出一種能解決前述問題的技術。
因此，本發明提出一種頭戴式顯示裝置及應用其之畫面顯示方法，可改善習知問題。
本發明一實施例提出一種頭戴式顯示裝置(Head-mounted display,HMD)。頭戴式顯示裝置包括一第一處理器及一顯示器。第一處理器用以：判斷頭戴式顯示裝置的一顯示負載是否高於一預設負載；當顯示負載高於預設負載，從數個外部裝置中選擇能夠讓顯示負載低於預設負載的至少一外部裝置；及，傳輸一待運算 資訊給至少一外部裝置。顯示器用以：顯示來自於至少一外部裝置之一運算後資訊。
本發明另一實施例提出一種頭戴式顯示裝置之畫面顯示方法。畫面顯示方法包括以下步驟。判斷一頭戴式顯示裝置的一顯示負載是否高於一預設負載；當顯示負載高於預設負載，從數個外部裝置中選擇能夠讓顯示負載低於預設負載的至少一外部裝置；傳輸一待運算資訊給至少一外部裝置；以及，顯示來自於至少一外部裝置之一運算後資訊。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10:外部裝置
100:頭戴式顯示裝置
110:第一處理器
120:顯示器
130:第二處理器
140:幀緩衝器
150:無線通訊單元
160:資訊分配器
T1:待運算資訊
T2:運算後資訊
S110~S170:步驟
第1圖繪示依照本發明一實施例之頭戴式顯示裝置的功能方塊圖。
第2圖繪示第1圖之頭戴式顯示裝置的畫面顯示方法的流程圖。
請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之頭戴式顯示裝置(Head-mounted display,HMD)的功能方塊圖。頭戴式顯示裝置100包括第一處理器110、顯示器120、至少一第二處理器130、幀緩衝器(Frame Buffer)140、無線通訊單元150及資訊分配器160。
頭戴式顯示裝置100例如是可顯示延展實境(Extended Reality,XR)畫面的頭戴式顯示裝置。延展實境包含VR(虛擬實境)、AR(擴增實境)及MR(混合實境)。第一處理器110、第二處理器130、幀緩衝器140及無線通訊單元150例如是採用半導體製程形成的實體電路，如晶片、半導體封裝件等。在一實施例中，第一處理器110、第二處理器130、幀緩衝器140與無線通訊單元150中至少二者可整合成單一元件，或者，第二處理器130、幀緩衝器140與無線通訊單元150中至少二者可整合至成第一處理器110。顯示器120例如是液晶顯示器或其它各種能夠顯示延展實境畫面的顯示器。此外，幀緩衝器140例如是記憶體。
第一處理器110用以：(1).判斷頭戴式顯示裝置100的顯示負載是否高於預設負載；(2).當顯示負載高於預設負載，從數個外部裝置10中選擇能夠讓顯示負載低於預設負載的至少一外部裝置10；以及，(3).傳輸一待運算資訊T1給至少一外部裝置10。顯示器120用以：顯示來自於至少一外部裝置10之運算後資訊T2。如此，當顯示負載高於預設負載時，頭戴式顯示裝置100可將超出負載的資訊量交由至少一外部裝置進行處理(如運算)，使顯示負載小於預設負載，以維持或提升顯示器120的顯示品質。
此外，待運算資訊T1例如是影像串流的每一幀延展實境畫面，而前述「超出負載的資訊量」例如是待運算資訊T1的至少一部分。
在實施例中，第一處理器110例如是中央處理器(Central Processing Unit,CPU)。「負載」的判斷條件包含幀率(frame rate)及/或延遲時間(latency)，其中幀率的單位例如是fps(幀/秒，frame per second)，而延遲時間的單位例如是毫秒。「顯示負載高於預設負載」例如是包含下列條件至少一者：(1)幀率小於(可包含等於)90fps；(2).延遲時間大於(可包含等於)20毫秒。相反地，「顯示負載低於預設負載」例如是包含下列條件至少一者：(1)幀率大於90fps；(2).延遲時間小於20毫秒。
外部裝置10例如是包含筆記型電腦、桌上型電腦、雲端伺服器、平板電腦等各種具備資訊運算能力的電子裝置，其通常可包含類似頭戴式顯示裝置100的第一處理器110及/或第二處理器130。待運算資訊T1包含待運算資料及演算法，外部裝置10可依據演算法處理(或運算)待運算資料。在實施例中，外部裝置10係單純依據演算法處理待運算資料(即，外部裝置10不論處理待運算資料的目的、用途及/或功能為何，完全依照演算法處理(或運算)待運算資料)。在運算完成後，外部裝置10將運算後資訊T2傳回頭戴式顯示裝置100。頭戴式顯示裝置100的無線通訊單元150接收運算後資訊T2後傳送給幀緩衝器140暫存。顯示器120從幀緩衝器140取得運算後資訊T2，並依據運算後資訊T2顯示對應的延展實境畫面。在實施例中，運算後資訊T2傳回頭戴式顯示裝置100後，不需再經過第一處理器110及第二處理器130處理，而是由顯示器120直接顯示，如此可增加顯示畫面的速度，使幀率小於90fps及/或延遲時間大於20毫秒。
頭戴式顯示裝置100內儲存有此些外部裝置10的登錄資訊(如帳號、密碼等)，當頭戴式顯示裝置100搜尋(或偵測)到外部裝 置10時，頭戴式顯示裝置100與外部裝置10可自動連線。在一實施例中，此些外部裝置10與頭戴式顯示裝置100可保持連線關係，如此第一處理器110可即時地直接傳送待運算資訊T1給外部裝置10，不需花費連線時間。在另一實施例中，在顯示器120持續顯示畫面過程中，第一處理器110可搜尋可連線的外部裝置10，並向此可連線的外部裝置10提出連線要求，以增加可支援的外部裝置10的數量。
在一實施例中，待運算資訊T1在傳送給外部裝置10前，可由第一處理器110先進行壓縮，以減少傳輸時間。外部裝置10接收到壓縮後的待運算資訊T1時，再解壓縮回原始的待運算資訊T1。此外，外部裝置10在將運算後資訊T2傳送回頭戴式顯示裝置100前，可先對運算後資訊T2進行壓縮，以減少傳輸時間。頭戴式顯示裝置100接收到壓縮後的運算後資訊T2時，再解壓縮回原始的運算後資訊T2。
第二處理器130例如是包含圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU)、數位訊號處理器(Digital signal processor,DSP)或其它具資料處理(運算)能力的處理器。本文的顯示負載例如是頭戴式顯示裝置100的整體負載，如第一處理器110與第二處理器130的整體負載。
幀緩衝器140電性連接於無線通訊單元150，用以暫存來自於外部裝置10的運算後資訊T2。無線通訊單元150用以：(1).接收來自於第一處理器110之待運算資訊T1；(2).傳輸給待運算資訊T1給至少一外部裝置10；(3).接收至少一外部裝置10運算後之運算 後資訊T2；(4).傳輸運算後資訊T2至幀緩衝器130。在一實施例中，無線通訊單元150例如是支援第五代移動通訊技術(5G)通訊協定或802.11ad/ay，因此可以在短時間內收發大量的資訊量，讓顯示負載低於預設負載。
資訊分配器160例如是一應用程式，其包含執行前述畫面顯示流程的程式碼。在第一處理器110載入資訊分配器160後，執行本文的畫面顯示方法流程。此外，外部裝置10也可載入類似資訊分配器160的資訊分配器。載入資訊分配器的外部裝置10方能與頭戴式顯示裝置100進行通訊，以執行前述的畫面顯示方法流程。在實施例中，頭戴式顯示裝置100例如是主機端(Server)，而外部裝置10例如是用戶端(Client)。頭戴式顯示裝置100與外部裝置10例如是以通訊協定(Protocol)進行通訊，此通訊協定使頭戴式顯示裝置100及/或外部裝置10進行以下動作至少一者：(1)需求內容解譯；(2)定時資源狀態回報；(3)是否持續在線。在一實施例中，通訊協定例如是即時傳輸協定(Real-time Transport Protocol,RTP)等
請參照第2圖，其繪示第1圖之頭戴式顯示裝置100的畫面顯示方法的流程圖。在本發明實施例頭戴式顯示裝置100的畫面顯示方法係於第一處理器110載入資訊分配器160後即執行，與頭戴式顯示裝置100連線的外部裝置10也載入互相支援的資源分配器。
在步驟S110中，第一處理器110判斷頭戴式顯示裝置100的顯示負載是否高於預設負載。當顯示負載高於預設負載時，流程進入步驟S120；當顯示負載不高於預設負載時，第一處理器110繼 續判斷頭戴式顯示裝置100的顯示負載是否高於預設負載。
在步驟S120中，當顯示負載高於預設負載時，從數個外部裝置10中選擇能夠讓顯示負載低於預設負載的至少一外部裝置10。視待運算資訊T1而定，並非所有外部裝置10都需參與處理待運算資訊T1。此外，當沒有外部裝置10能夠讓顯示負載低於預設負載時，則頭戴式顯示裝置100自行處理待運算資訊T1。
在步驟S130中，無線通訊單元150接收來自於第一處理器110之待運算資訊T1。
在步驟S140中，無線通訊單元150以無線通訊技術傳輸給待運算資訊T1給至少一外部裝置10。
在步驟S150中，無線通訊單元150接收至少一外部裝置運算後之運算後資訊T2。
在步驟S160中，無線通訊單元150傳輸運算後資訊T2至幀緩衝器140。
在步驟S170中，顯示器120從幀緩衝器140取得運算後資訊T2，並依據運算後資訊T2顯示對應的延展實境畫面。
此外，頭戴式顯示裝置100對於每一幀延展實境畫面(如待運算資訊T1)都可執行前述步驟S110~S170之流程，並在流程中，將顯示負載會高於預設負載的延展實境畫面交由外部裝置10進行運算，以減小頭戴式顯示裝置100本身的運算負載。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:外部裝置
100:頭戴式顯示裝置
110:第一處理器
120:顯示器
130:第二處理器
140:幀緩衝器
150:無線通訊單元
160:資訊分配器
T1:待運算資訊
T2:運算後資訊

Claims (10)

  1. 一種頭戴式顯示裝置(Head-mounted display,HMD)，包括：一第一處理器，用以：判斷該頭戴式顯示裝置的一顯示負載是否高於一預設負載；當該顯示負載高於該預設負載，從複數個外部裝置中選擇能夠讓該顯示負載低於該預設負載的至少一該外部裝置；及傳輸一待運算資訊給該至少一外部裝置；以及一顯示器，用以：顯示來自於該至少一外部裝置之一運算後資訊；其中，該頭戴式顯示裝置更包括至少一第二處理器，該顯示負載是該第一處理器與該至少一第二處理器的一整體負載；其中，該頭戴式顯示裝置更包括：一幀緩衝器(Frame Buffer)；以及一無線通訊單元，電性連接於該幀緩衝器且用以：接收來自於該第一處理器之該待運算資訊；傳輸給該待運算資訊給該至少一外部裝置；接收該至少一外部裝置運算後之該運算後資訊；傳輸該運算後資訊至該幀緩衝器，其中該運算後資訊未經該至少一第二處理器處理；該顯示器更用以： 從該幀緩衝器取得該運算後資訊，以顯示該運算後資訊。
  2. 如請求項1所載之頭戴式顯示裝置，其中該顯示負載高於該預設負載包含下列條件至少一者：(1)幀率(frame rate)小於90fps(frame per second)；(2).延遲時間(latency)大於20毫秒。
  3. 如請求項1所載之頭戴式顯示裝置，其中該待運算資訊包含一待運算資料及一演算法，該至少一外部裝置依據該演算法處理該待運算資料。
  4. 如請求項1所載之頭戴式顯示裝置，其中該外部裝置與該頭戴式顯示裝置保持連線關係。
  5. 如請求項1所載之頭戴式顯示裝置，其中該第一處理器是中央處理器(Central Processing Unit,CPU)，而該至少一第二處理器包括圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU)及數位訊號處理器(Digital signal processor,DSP)。
  6. 一種頭戴式顯示裝置的畫面顯示方法，包括：判斷一頭戴式顯示裝置的一顯示負載是否高於一預設負載；當該顯示負載高於該預設負載，從複數個外部裝置中選擇能夠讓該顯示負載低於該預設負載的至少一該外部裝置；傳輸一待運算資訊給該至少一外部裝置；以及顯示來自於該至少一外部裝置之一運算後資訊；其中，該頭戴式顯示裝置更包括至少一第二處理器，該顯示負載是該第一處理器與該至少一第二處理器的一整體負載； 其中，該畫面顯示方法更包括：接收來自於該第一處理器之該待運算資訊；傳輸給該待運算資訊給該至少一外部裝置；接收該至少一外部裝置運算後之該運算後資訊；傳輸該運算後資訊至該幀緩衝器，其中該運算後資訊未經該至少一第二處理器處理；及從該幀緩衝器取得該運算後資訊，以顯示該運算後資訊。
  7. 如請求項6所載之畫面顯示方法，其中該顯示負載高於該預設負載包含下列條件至少一者：(1)幀率小於90fps；(2).延遲時間大於20毫秒。
  8. 如請求項6所載之畫面顯示方法，其中該待運算資訊包含一待運算資料及一演算法，該至少一外部裝置依據該演算法處理該待運算資料。
  9. 如請求項6所載之畫面顯示方法，其中該外部裝置與該頭戴式顯示裝置保持連線關係。
  10. 如請求項6所載之畫面顯示方法，其中該第一處理器是中央處理器，而該至少一第二處理器包括圖形處理器及數位訊號處理器。
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