WO2023145641A1 - 情報処理装置、その制御方法、及びプログラム - Google Patents

情報処理装置、その制御方法、及びプログラム Download PDF

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WO2023145641A1
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information processing
time
control unit
drawing process
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PCT/JP2023/001691
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健一郎 横田
仁 佐藤
正樹 佐々木
敬介 井上
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株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63FCARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/50Controlling the output signals based on the game progress
    • A63F13/52Controlling the output signals based on the game progress involving aspects of the displayed game scene
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/36Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the display of a graphic pattern, e.g. using an all-points-addressable [APA] memory
    • G09G5/37Details of the operation on graphic patterns
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/44Processing of video elementary streams, e.g. splicing a video clip retrieved from local storage with an incoming video stream or rendering scenes according to encoded video stream scene graphs
    • HELECTRICITY
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    • H04N21/00Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/442Monitoring of processes or resources, e.g. detecting the failure of a recording device, monitoring the downstream bandwidth, the number of times a movie has been viewed, the storage space available from the internal hard disk
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/66Transforming electric information into light information

Definitions

  • the present invention relates to an information processing device that generates an image to be displayed on the screen of a display device, a control method thereof, and a program.
  • a display device such as a home television receiver displays video by continuously updating a still image (frame image) displayed on the screen at a predetermined cycle (refresh rate). Therefore, an information processing device that generates a video to be displayed on a display device needs to draw each frame image that constitutes the video at a fixed frame rate that matches the refresh rate.
  • the frame rate is fixed, the rendering performance of the information processing device cannot be fully utilized, and conversely, if the rendering performance of the information processing device is insufficient, display disturbances such as stuttering and tearing occur.
  • variable refresh rate VRR
  • the display device can update the displayed image at an arbitrary refresh rate.
  • Frame images can be drawn at a rate.
  • the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and one of its objects is to provide an information processing apparatus capable of efficiently executing drawing processing when displaying an image at a variable refresh rate, and a method for controlling the information processing apparatus. It is to provide a method and a program.
  • An information processing device is an information processing device connected to a display device capable of updating a frame image at a variable refresh rate, executing drawing processing of the frame image, and displaying the drawn frame image as described above.
  • a frame image drawing unit for transmitting to a display device, a drawing time measuring unit for measuring a drawing time required for the drawing process of the frame image, and a drawing process for changing operating conditions of the drawing process according to the measured drawing time. and a control unit.
  • An information processing method is a control method for an information processing device connected to a display device capable of updating frame images at a variable refresh rate, in which a frame image drawing process is executed and the drawn frames are displayed. transmitting an image to the display device; measuring a drawing time required for drawing the frame image; and changing operating conditions for the drawing according to the measured drawing time. It is characterized by
  • a program executes drawing processing of frame images in a computer connected to a display device capable of updating frame images at a variable refresh rate, and transmits the drawn frame images to the display device. measuring the drawing time required for the drawing process of the frame image; and changing the operating conditions of the drawing process according to the measured drawing time.
  • This program may be stored in a computer-readable, non-temporary information storage medium and provided.
  • FIG. 1 is a configuration block diagram showing a schematic configuration of an information processing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing functions realized by an information processing device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of control executed by the information processing device according to the embodiment of the present invention
  • An information processing apparatus 10 is a home-use game machine, a personal computer, or the like, and includes a control unit 11, a storage unit 12, and an interface unit 13, as shown in FIG. consists of The information processing device 10 is also connected to the display device 14 and the operation device 15 so as to be capable of data communication.
  • the control unit 11 includes at least one processor such as a CPU, and executes programs stored in the storage unit 12 to perform various types of information processing. Particularly in this embodiment, the control unit 11 includes a GPU (Graphics Processing Unit) 11a used for image drawing processing. A specific example of the processing executed by the control unit 11 in this embodiment will be described later.
  • the storage unit 12 includes at least one memory device such as RAM, and stores programs executed by the control unit 11 and data processed by the programs.
  • the storage unit 12 also includes a buffer memory that temporarily stores frame images, which will be described later.
  • the interface unit 13 is an interface for data communication between the display device 14 and the operation device 15.
  • the information processing apparatus 10 is connected to the display device 14 and the operation device 15 either by wire or wirelessly via the interface unit 13 .
  • the interface unit 13 includes a multimedia interface for transmitting video signals supplied by the information processing device 10 to the display device 14 .
  • the interface unit 13 is provided with an interface capable of transmitting a video signal in accordance with a standard compatible with a variable refresh rate such as HDMI.
  • the interface unit 13 also includes a data communication interface for receiving an operation signal indicating the content of an operation input by the user from the operation device 15 .
  • the interface unit 13 may include a communication interface for transmitting and receiving data to and from other computers via a communication network such as the Internet.
  • the display device 14 is a home television receiver, a monitor device for a personal computer, or the like, and displays video based on the video signal received from the information processing device 10 .
  • the display device 14 supports variable refresh rate technology, and updates the frame image displayed on the screen at an arbitrary timing determined according to the content of the signal input from the information processing device 10. . That is, the display device 14 can update the displayed frame image at a dynamically changing refresh rate instead of a predetermined fixed refresh rate.
  • the operation device 15 is a device for receiving operation input by the user of the information processing apparatus 10, and may be, for example, a controller, keyboard, mouse, etc. for a home-use game machine.
  • the operation device 15 includes operation members such as buttons and a touch pad for receiving user's operation input, and transmits to the information processing apparatus 10 an operation signal indicating the content of the user's operation input to the operation member.
  • the information processing apparatus 10 functionally includes a drawing command issuing unit 21, a frame image drawing unit 22, a drawing time measuring unit 23, and a drawing processing control unit 24. It is These functions are implemented by the control unit 11 executing one or more programs stored in the storage unit 12 . These programs may be provided to the information processing apparatus 10 via a communication network such as the Internet, or may be stored in an information storage medium such as an optical disk and provided to the information processing apparatus 10 .
  • the drawing command issuing unit 21 determines the content of the frame image to be displayed on the screen of the display device 14 and issues the drawing command to the frame image drawing unit 22 .
  • the drawing command issuing unit 21 is implemented by an application program such as a game program. As an example, when executing a type of game processing in which a character is manipulated in a virtual space, the drawing command issuing unit 21 determines the positions and states of various objects placed in the virtual space, the position of the viewpoint, and the like. Issue a drawing command to draw the state of the virtual space.
  • the drawing command issuing unit 21 repeatedly issues drawing commands for such frame images by continuously executing loop processing. As a result, the frame images displayed on the screen of the display device 14 are sequentially updated and presented to the user as video. As described above, since the display device 14 supports a variable refresh rate, the drawing command issuing unit 21 does not need to issue drawing commands at regular intervals, and the frame image drawing unit 22 finishes drawing the frame image. A drawing command for a frame image to be displayed next can be appropriately issued at such timing.
  • the frame image drawing unit 22 draws a frame image to be displayed on the screen of the display device 14 in accordance with the drawing command received from the drawing command issuing unit 21, and outputs a video signal including data of the drawn frame image to the display device. 14.
  • the frame image drawing unit 22 may be implemented by a program independent of the program that implements the drawing command issuing unit 21, such as a graphic library or game engine.
  • at least part of the processing of the frame image drawing section 22 shall be implemented by the GPU 11a.
  • the GPU 11a executes at least part of the arithmetic processing required to draw the frame image.
  • the frame image drawing unit 22 executes drawing and transmission of frame images at a variable frame rate. That is, the frame image drawing section 22 can immediately transmit the drawn frame image to the display device 14 after completing the drawing of the frame image, and can start drawing the next frame image.
  • the drawing command issuing unit 21 issues a drawing command for the next frame image in accordance with the timing at which the frame image drawing unit 22 finishes drawing the frame image. As a result, the drawing command issuing unit 21 can continue to issue drawing commands in a cycle matching the time required for the frame image drawing unit 22 to draw the frame image.
  • the drawing time measuring unit 23 measures the time required for drawing (drawing time). Specifically, the drawing time measurement unit 23 calculates the time from the time when the frame image drawing unit 22 finishes drawing the previous frame image to the time when the drawing of the next frame image is completed. It is measured as the drawing time required for drawing.
  • the drawing processing control unit 24 controls the operating conditions for the frame image drawing processing by the frame image drawing unit 22 based on the drawing time information measured by the drawing time measuring unit 23 . If the drawing time of the frame image is shorter than expected, it is considered that the GPU 11a has relatively sufficient processing power. Therefore, in such a case, the drawing processing control unit 24 changes the operating conditions of the drawing processing so as to suppress the drawing performance when the frame image drawing unit 22 draws the next frame image. In general, there is a trade-off relationship between drawing performance and power consumption when drawing a frame image. Therefore, by suppressing the drawing performance, the power consumption required for drawing can be reduced, although the drawing time of the frame image becomes longer.
  • the drawing process control unit 24 changes the operating conditions for the drawing process so as to improve the drawing performance of the frame image drawing unit 22. can shorten the time required to draw the frame image. According to such control, it is possible to reduce the power consumption of the information processing apparatus 10 required for drawing frame images while preventing the refresh rate of the video displayed on the display device 14 from being excessively lowered.
  • the drawing processing control unit 24 predetermines the target time Tx as the target value for the drawing time of the frame image.
  • the drawing time is compared with the target time Tx, and if the drawing time is longer than the target time Tx, the drawing performance is improved and the drawing time is shortened. If the drawing time is shorter than the target time Tx, the operating conditions of the drawing process are changed so that the power consumption is reduced and the drawing time is lengthened. Thereby, it is possible to control the drawing time of each frame image so as to approach the target time Tx.
  • the default value in this case may be changeable according to the settings entered in advance by the user.
  • whether or not the drawing process control unit 24 executes the control itself for changing the operation condition of the drawing process may also be determined according to the content of the setting input by the user.
  • the information processing apparatus 10 has a function of accepting a specification of operation settings by the user, and stores the setting contents specified by the user in the storage unit 12 . Then, the drawing processing control unit 24 refers to the setting contents held in the storage unit 12, and determines whether or not to execute the control for changing the operation condition of the drawing process according to the setting contents, and if so, whether to execute the control. Decide what the value of time Tx should be.
  • the drawing processing control unit 24 executes control to change the operating conditions of the drawing processing, and conversely turns off this operation mode.
  • the drawing processing control unit 24 does not perform operation control.
  • the user designates a value such as 60 Hz or 120 Hz as the frame rate, and the drawing processing control unit 24 controls the target time Tx according to the designated frame rate. to decide.
  • the drawing process control unit 24 may determine the target time Tx according to the application program that implements the drawing command issuing unit 21 (that is, the application program that determines the content of the frame image).
  • the application program to be executed may assume a specific value as the refresh rate of the display device that displays the video.
  • the drawing processing control unit 24 determines the time corresponding to the refresh rate specified by the application program as the target time Tx.
  • the drawing processing control unit 24 refers to the setting information of the application program stored in the storage unit 12, or receives a notification from the application program itself in execution, so that the application program designates A value of the refresh rate may be obtained and the target time Tx may be determined according to the value.
  • the drawing processing control unit 24 may determine the target time Tx according to the type of application program. For example, if the application program is a game program, there are different tendencies in the required frame rate depending on the genre of the game. Specifically, in the case of games that require real-time operability, such as action games and fighting games, it is desirable to update frame images at a high frame rate. On the other hand, in the case of games such as role-playing games and table games where real-time performance is relatively unimportant, drawing frame images at a relatively low frame rate may not cause any problem.
  • the drawing processing control unit 24 acquires the genre information of the application program being executed, and selects the acquired target time Tx from the target time Tx predetermined for each genre.
  • a target time Tx corresponding to the genre information may be selected as the target time Tx to be actually applied.
  • the drawing processing control unit 24 may change the target time Tx in real time based on various conditions during execution of the application program. For example, the drawing processing control unit 24 may change the target time Tx according to the details of the operation input by the user. As a specific example, the drawing processing control unit 24 monitors whether or not there is an operation input to the operation device 15 by the user, and if there is no operation input for a certain period of time, the frame rate is reduced to a given target value (eg, 48 Hz). The target time Tx is changed so that Conversely, while an operation input is being performed, the target time Tx is changed so as to raise the frame rate to a given target value (eg, 120 Hz). In this way, while the user is not operating the application program, the frame rate can be lowered to reduce power consumption.
  • a given target value eg, 48 Hz
  • the drawing processing control unit 24 may change the target time Tx according to whether or not the frame image has changed.
  • the drawing processing control unit 24 calculates a hash value each time a frame image is newly drawn and compares it with the previously calculated hash value to determine whether there is a change in the frame image. judge. Then, when a state in which there is no change in the frame image continues for a predetermined time or longer, the target time Tx is changed so as to reduce the frame rate to a given target value (for example, 48 Hz). In this way, when there is no change in the frame image displayed on the display device 14, it is possible to reduce the frequency of drawing the frame image and reduce power consumption.
  • a given target value for example, 48 Hz
  • the target time Tx when the target time Tx is changed during execution of the application program, it is not changed all at once to the target value determined according to the situation, but is changed step by step by a predetermined change amount.
  • the various criteria for determining the target time Tx described above may be used in combination. For example, when changing the target time Tx according to the content of the user's operation input, a value predetermined for each genre of application program may be employed as the target value. Also, the target value when changing the target time Tx in real time may be determined so as to be included in the range from the upper limit value to the lower limit value specified by the application program being executed.
  • the drawing process control unit 24 may change the operating frequency of the GPU 11a as an example of operating conditions for the drawing process.
  • the drawing processing control unit 24 reduces the operating frequency of the GPU 11a when the drawing time is less than the target time Tx, and increases the operating frequency of the GPU 11a when the drawing time exceeds the target time Tx.
  • the power consumption of the GPU 11a can be greatly reduced by lowering the operating frequency of the GPU 11a. Therefore, by changing the operating frequency of the GPU 11a according to the required time for drawing a frame image, the drawing time of the frame image is brought closer to the target time Tx, and the power consumption is reduced when the drawing time has a relatively large margin. can be reduced.
  • the drawing processing control unit 24 may change the number of arithmetic units (the number of shaders, the number of cores, etc.) used for the drawing processing of the frame image within the GPU 11a as the operation condition of the drawing processing. Also, the drawing processing control unit 24 may change the bandwidth of the memory. In addition, the drawing processing control unit 24 may change various parameters that affect the drawing performance and power consumption of the GPU 11a according to the drawing time.
  • the drawing process control unit 24 may determine the amount of change in the parameters related to the operating conditions of the drawing process according to the magnitude of the difference between the drawing time and the target time Tx. Specifically, the drawing process control unit 24 changes the parameters related to the operating conditions more as the difference between the drawing time and the target time Tx increases. As a result, when the actual time required to draw the frame image is greatly deviated from the target time Tx, it can be quickly brought close to the target time Tx.
  • FIG. 1 shows, as an example, the control contents when drawing three frame images after the reference time t0 as a starting point.
  • the frame image drawing unit 22 draws the first frame image at the operating frequency of the GPU 11a of 2.0 GHz.
  • the drawing time T1 required to draw the first frame image is shorter than the target time Tx.
  • the drawing processing control unit 24 lowers the operating frequency of the GPU 11a at time t1 when drawing of the first frame image is completed.
  • the operating frequency of the GPU 11a is changed to 1.8 GHz.
  • the frame image drawing unit 22 draws the second frame image at the operating frequency of 1.8 GHz of the GPU 11a.
  • the rendering time T2 for the second frame image has relatively greatly exceeded the target time Tx.
  • the drawing processing control unit 24 increases the operating frequency of the GPU 11a at time t2 when the drawing of the second frame image is completed.
  • the drawing processing control unit 24 increases the operating frequency of the GPU 11a by a relatively large amount. is drawn with As a result, the third frame image is rendered in a relatively short rendering time T3.
  • each frame image will be drawn in a drawing time close to the target time Tx as a whole.
  • the display device 14 updates the frame image at the variable refresh rate, so information processing can be performed without dropping frames.
  • Each frame image transmitted from the device 10 can be displayed sequentially.
  • the power consumption required for drawing frame images can be reduced without significantly lowering the refresh rate when the display device 14 displays video. This enables efficient drawing processing.
  • the embodiments of the present invention are not limited to those described above.
  • the operating parameters such as the operating frequency of the GPU 11a are changed according to the drawing time of the frame image. good too.
  • a plurality of types of operating conditions may be changed together.
  • each time one frame image is drawn the operating conditions of the drawing process are changed according to the drawing time.
  • the drawing process control unit 24 is not limited to this. good too.
  • the operating conditions for the drawing process may be changed according to the time required for the drawing process of the last frame image.
  • the operation condition of the drawing process is changed when the drawing time exceeds or falls short of the target time Tx.
  • the operating conditions of the rendering process may be changed based on the result of comparing the rendering time with a given threshold determined accordingly.
  • the drawing process control unit 24 reduces the performance of the drawing process when a first threshold determined according to the target time Tx is exceeded, and sets a second threshold different from the first threshold. If it falls below, the performance of drawing processing may be increased.
  • Control unit 11 Control unit 11a GPU 12 Storage unit 13 Interface unit 14 Display device 15 Operation device 21 Drawing instruction issuing unit 22 Frame image drawing unit 23 Drawing time measurement unit 24 Drawing processing control Department.

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Abstract

可変リフレッシュレートでフレーム画像を更新可能な表示装置(14)と接続される情報処理装置であって、フレーム画像の描画処理を実行し、描画したフレーム画像を表示装置(14)に送信し、フレーム画像の描画処理に要する描画時間を計測し、計測した描画時間に応じて、描画処理の動作条件を変化させる情報処理装置である。

Description

情報処理装置、その制御方法、及びプログラム
 本発明は、表示装置の画面に表示する映像を生成する情報処理装置、その制御方法、及びプログラムに関する。
 一般的に、家庭用テレビ受像機などの表示装置は、画面に表示する静止画像(フレーム画像)を予め定められた周期(リフレッシュレート)で更新し続けることによって、映像を表示する。そのため、表示装置に表示させる映像を生成する情報処理装置は、このリフレッシュレートに合わせた固定のフレームレートで、映像を構成する各フレーム画像を描画する必要がある。しかしながら、フレームレートが固定されていると、情報処理装置の描画性能を十分に生かせなかったり、逆に情報処理装置の描画性能が不足している場合にスタッタリングやティアリングなどの表示の乱れが発生したりするなどの問題があった。
 そこで、HDMI(登録商標)などの映像規格においては、表示装置のリフレッシュレートを可変とする可変リフレッシュレート(VRR)と呼ばれる技術が提案されている。この技術によれば、表示装置が任意のリフレッシュレートで表示画像を更新することができるので、情報処理装置は自身の描画速度などに応じてフレームレートを動的に変化させることにより、より望ましいフレームレートでフレーム画像を描画することができる。
 上述した技術においては、積極的にフレームレートを変化させることで効率的にフレーム画像を描画することとしている。しかしながら、可変リフレッシュレートの技術を利用する場合にどのような制御を行えば効率的にフレーム画像を描画することができるか、未だ十分に検討されているわけではない。
 本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、可変リフレッシュレートで映像を表示させる場合に効率的に描画処理を実行することのできる情報処理装置、その制御方法、及びプログラムを提供することにある。
 本発明の一態様に係る情報処理装置は、可変リフレッシュレートでフレーム画像を更新可能な表示装置と接続される情報処理装置であって、フレーム画像の描画処理を実行し、描画したフレーム画像を前記表示装置に送信するフレーム画像描画部と、前記フレーム画像の描画処理に要する描画時間を計測する描画時間計測部と、前記計測した描画時間に応じて、前記描画処理の動作条件を変化させる描画処理制御部と、を含むことを特徴とする。
 本発明の一態様に係る情報処理方法は、可変リフレッシュレートでフレーム画像を更新可能な表示装置と接続される情報処理装置の制御方法であって、フレーム画像の描画処理を実行し、描画したフレーム画像を前記表示装置に送信するステップと、前記フレーム画像の描画処理に要する描画時間を計測するステップと、前記計測した描画時間に応じて、前記描画処理の動作条件を変化させるステップと、を含むことを特徴とする。
 本発明の一態様に係るプログラムは、可変リフレッシュレートでフレーム画像を更新可能な表示装置と接続されるコンピュータに、フレーム画像の描画処理を実行し、描画したフレーム画像を前記表示装置に送信するステップと、前記フレーム画像の描画処理に要する描画時間を計測するステップと、前記計測した描画時間に応じて、前記描画処理の動作条件を変化させるステップと、を実行させるためのプログラムである。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能で非一時的な情報記憶媒体に格納されて提供されてよい。
本発明の実施の形態に係る情報処理装置の概略構成を示す構成ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る情報処理装置が実現する機能を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る情報処理装置が実行する制御の一例を説明するための図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
 本発明の一実施形態に係る情報処理装置10は、家庭用ゲーム機やパーソナルコンピュータ等であって、図1に示すように、制御部11と、記憶部12と、インタフェース部13と、を含んで構成されている。また、情報処理装置10は、表示装置14、及び操作デバイス15とデータ通信可能に接続されている。
 制御部11は、CPU等のプロセッサを少なくとも一つ含み、記憶部12に記憶されているプログラムを実行して各種の情報処理を実行する。特に本実施形態では、制御部11は、画像の描画処理に用いられるGPU(Graphics Processing Unit)11aを含むこととする。なお、本実施形態において制御部11が実行する処理の具体例については、後述する。記憶部12は、RAM等のメモリデバイスを少なくとも一つ含み、制御部11が実行するプログラム、及び当該プログラムによって処理されるデータを格納する。また、記憶部12は、後述するフレーム画像を一時的に格納するバッファメモリを含む。
 インタフェース部13は、表示装置14、及び操作デバイス15との間のデータ通信のためのインタフェースである。情報処理装置10は、インタフェース部13を介して有線又は無線のいずれかで表示装置14、及び操作デバイス15のそれぞれと接続される。具体的にインタフェース部13は、情報処理装置10が供給する映像信号を表示装置14に送信するためのマルチメディアインタフェースを含むこととする。特に本実施形態においてインタフェース部13は、HDMIなどの可変リフレッシュレートに対応した規格で映像信号を送信可能なインタフェースを備えることとする。また、インタフェース部13は、ユーザーによる操作入力の内容を示す操作信号を操作デバイス15から受信するためのデータ通信インタフェースを含んでいる。さらにインタフェース部13は、インターネット等の通信ネットワークを介して他のコンピュータとデータを送受信するための通信インタフェースを含んでもよい。
 表示装置14は、家庭用テレビ受像機やパーソナルコンピュータ用のモニタ装置などであって、情報処理装置10から受信した映像信号に基づく映像を表示する。特に本実施形態では、表示装置14は可変リフレッシュレート技術に対応しており、情報処理装置10から入力される信号の内容に応じて決まる任意のタイミングで、画面に表示されるフレーム画像を更新する。すなわち、表示装置14は、予め定められた固定のリフレッシュレートではなく、動的に変化するリフレッシュレートで表示するフレーム画像を更新することができる。
 操作デバイス15は、情報処理装置10のユーザーによる操作入力を受け付けるためのデバイスであって、例えば家庭用ゲーム機用のコントローラやキーボード、マウス等であってよい。操作デバイス15は、ユーザーの操作入力を受け付けるためにボタンやタッチパッド等の操作部材を備え、その操作部材に対するユーザーの操作入力の内容を示す操作信号を情報処理装置10に対して送信する。
 以下、本実施形態において情報処理装置10が実現する機能について、図2の機能ブロック図を用いて説明する。同図に示されるように、情報処理装置10は、機能的に、描画命令発行部21と、フレーム画像描画部22と、描画時間計測部23と、描画処理制御部24と、を含んで構成されている。これらの機能は、記憶部12に格納されている1又は複数のプログラムを制御部11が実行することにより実現される。これらのプログラムは、インターネット等の通信ネットワークを経由して情報処理装置10に提供されてもよいし、光ディスク等の情報記憶媒体に格納されて情報処理装置10に提供されてもよい。
 描画命令発行部21は、表示装置14の画面に表示すべきフレーム画像の内容を決定し、その描画命令をフレーム画像描画部22に対して発行する。描画命令発行部21は、ゲームプログラムなどのアプリケーションプログラムによって実現される。一例として、仮想空間内でキャラクターを操作するタイプのゲームの処理を実行する場合、描画命令発行部21は仮想空間内に配置される各種オブジェクトの位置や状態、また視点位置などを決定し、その仮想空間の様子を描画する描画命令を発行する。
 描画命令発行部21は、ループ処理を継続して実行することにより、このようなフレーム画像の描画命令を繰り返し発行する。これにより、表示装置14の画面に表示されるフレーム画像が順次更新され、映像としてユーザーに提示される。前述したように、表示装置14は可変リフレッシュレートに対応しているため、描画命令発行部21は描画命令を一定時間おきに発行する必要はなく、フレーム画像描画部22がフレーム画像の描画を終了したタイミングで適宜次に表示すべきフレーム画像の描画命令を発行することができる。
 フレーム画像描画部22は、描画命令発行部21から受け付けた描画命令に応じて、表示装置14の画面に表示するためのフレーム画像を描画し、描画したフレーム画像のデータを含む映像信号を表示装置14に対して送信する。フレーム画像描画部22は、例えばグラフィックライブラリやゲームエンジンなど、描画命令発行部21を実現するプログラムとは独立したプログラムによって実現されてよい。特に本実施形態において、フレーム画像描画部22の少なくとも一部の処理は、GPU11aによって実現されるものとする。すなわち、GPU11aは、フレーム画像の描画に必要な演算処理の少なくとも一部を実行する。
 本実施形態においてフレーム画像描画部22は、可変フレームレートでフレーム画像の描画及び送信を実行する。すなわち、フレーム画像描画部22は、フレーム画像の描画を完了すると直ちに描画したフレーム画像の表示装置14への送信を実行し、次のフレーム画像の描画を開始することができる。なお、描画命令発行部21は、フレーム画像描画部22がフレーム画像の描画を完了するタイミングに応じて、次のフレーム画像の描画命令を発行する。これにより描画命令発行部21は、フレーム画像描画部22がフレーム画像を描画するために要する時間に合わせたサイクルで描画命令を発行し続けることができる。
 描画時間計測部23は、フレーム画像描画部22が新たなフレーム画像を描画するごとに、その描画に要した所要時間(描画時間)を計測する。具体的に描画時間計測部23は、フレーム画像描画部22が前回のフレーム画像の描画を完了した時点から開始して、次のフレーム画像の描画を完了する時点までの時間を、そのフレーム画像の描画に要した描画時間として計測する。
 描画処理制御部24は、描画時間計測部23が計測した描画時間の情報に基づいて、フレーム画像描画部22によるフレーム画像描画処理の動作条件を制御する。フレーム画像の描画時間が想定より短い場合、GPU11aの処理能力に比較的余裕があると考えられる。そこでこのような場合、描画処理制御部24は、フレーム画像描画部22が次のフレーム画像を描画する際に、描画性能を抑制するように描画処理の動作条件を変化させる。一般的に、フレーム画像を描画する際の描画性能と消費電力との間には、トレードオフの関係が成立する。そのため、描画性能を抑制することで、フレーム画像の描画時間は長くなるものの、描画に要する消費電力を低減することができる。逆にフレーム画像の描画処理に要した時間が想定より長い場合、描画処理制御部24は、フレーム画像描画部22の描画性能を向上させるように描画処理の動作条件を変化させることで、それ以降のフレーム画像の描画に要する時間を短くすることができる。このような制御によれば、表示装置14に表示される映像のリフレッシュレートを低下させすぎないようにしながら、フレーム画像の描画に必要な情報処理装置10の消費電力を低減することができる。
 具体的に描画処理制御部24は、フレーム画像の描画時間の目標値として、目標時間Txを予め決定しておく。そして、フレーム画像描画部22がフレーム画像を描画するごとに、その描画時間を目標時間Txと比較し、描画時間が目標時間Txよりも長ければ描画性能を向上させて描画時間を短くするように、描画時間が目標時間Txよりも短ければ消費電力を低減させて描画時間を長くするように、描画処理の動作条件を変化させる。これにより、各フレーム画像の描画時間が目標時間Txに近づくように制御することができる。
 ここで目標時間Txは、予め定められたデフォルト値であってもよい。例えば目標となるリフレッシュレートが60Hzの場合、フレーム画像は約16.6ms(=1000ms/60)に1回表示装置14に送信されることが望ましい。この場合、描画処理制御部24は16.6msを目標時間Txとして決定する。
 なお、この場合におけるデフォルト値は、ユーザーが事前に入力する設定内容等に応じて変更可能であってもよい。また、描画処理制御部24が描画処理の動作条件を変化させる制御自体を実行するか否かについても、ユーザーによる設定入力の内容等に応じて決定してもよい。この場合、情報処理装置10はユーザーによる動作設定の指定を受け付ける機能を備え、ユーザーが指定した設定内容を記憶部12内に保持しておく。そして、描画処理制御部24は、記憶部12内に保持された設定内容を参照し、その内容に応じて描画処理の動作条件を変化させる制御を実行するか否か、また実行する場合に目標時間Txの値をいくつにするかを決定する。
 一例として、ユーザーが消費電力を削減する動作モードを予め選択した場合、描画処理制御部24は描画処理の動作条件を変化させる制御を実行することとし、逆にこの動作モードをオフにすることをユーザーが選択している場合には、描画処理制御部24は動作制御を行わないこととする。また、消費電力を削減する動作モードで動作する場合、ユーザーがフレームレートとして60Hz、120Hzなどの値を指定することとし、描画処理制御部24は指定されたフレームレートの値に応じて目標時間Txを決定する。
 あるいは描画処理制御部24は、描画命令発行部21を実現するアプリケーションプログラム(すなわち、フレーム画像の内容を決定するアプリケーションプログラム)に応じて目標時間Txを決定してもよい。実行対象となるアプリケーションプログラムは、映像を表示する表示装置のリフレッシュレートとして特定の値を想定している場合がある。その場合、描画処理制御部24はそのアプリケーションプログラムが指定するリフレッシュレートに対応する時間を目標時間Txとして決定する。具体的に、例えば描画処理制御部24は、記憶部12に格納されているアプリケーションプログラムの設定情報を参照したり、実行中のアプリケーションプログラム自身から通知を受け付けたりすることによって、アプリケーションプログラムが指定するリフレッシュレートの値を取得し、その値に応じて目標時間Txを決定してもよい。
 また、描画処理制御部24は、アプリケーションプログラムの種類に応じて目標時間Txを決定してもよい。例えばアプリケーションプログラムがゲームプログラムである場合、ゲームのジャンルによって要求されるフレームレートの傾向に相違がある。具体的には、アクションゲームや対戦格闘ゲームなどのようにリアルタイムな操作性が要求されるゲームの場合、高いフレームレートでフレーム画像を更新することが望ましい。一方で、ロールプレイングゲームやテーブルゲームなどのようにリアルタイム性が相対的に重要でないゲームの場合、ある程度低いフレームレートでフレーム画像を描画しても問題ない場合がある。そこで、このようなアプリケーションプログラムのジャンル情報を取得可能な場合、描画処理制御部24は実行中のアプリケーションプログラムのジャンル情報を取得し、ジャンルごとに予め定められた目標時間Txの中から、取得したジャンル情報に応じた目標時間Txを実際に適用する目標時間Txとして選択してもよい。
 また、描画処理制御部24は、アプリケーションプログラムの実行中に、各種の条件に基づいてリアルタイムで目標時間Txを変化させてもよい。例えば描画処理制御部24は、ユーザーによる操作入力の内容に応じて目標時間Txを変化させてもよい。具体例として、描画処理制御部24はユーザーの操作デバイス15に対する操作入力の有無を監視し、一定時間操作入力が行われていない場合にはフレームレートを所与の目標値(例えば48Hz)に低下させるように目標時間Txを変化させる。逆に操作入力が行われている間は、フレームレートを所与の目標値(例えば120Hz)に上昇させるように目標時間Txを変化させる。こうすれば、ユーザーがアプリケーションプログラムに対する操作を行っていない間、フレームレートを低下させて消費電力を削減することができる。
 また、描画処理制御部24は、フレーム画像の変化の有無に応じて目標時間Txを変化させてもよい。一例として、描画処理制御部24はフレーム画像が新たに描画されるごとにそのハッシュ値を計算し、前回計算されたハッシュ値と比較するなどの方法で、フレーム画像に変化があるか否かを判定する。そして、フレーム画像に変化がない状態が所定時間以上継続した場合、フレームレートを所与の目標値(例えば48Hz)に低下させるように目標時間Txを変化させる。こうすれば、表示装置14に表示されるフレーム画像に変化がない場合に、フレーム画像の描画頻度を低下させて消費電力を削減することができる。
 なお、以上説明したようにアプリケーションプログラムの実行中に目標時間Txを変化させる場合、状況に応じて決定される目標値に一度に変化させるのではなく、所定の変化量ずつ段階的に変化させることとしてもよい。
 また、以上説明した目標時間Txを決定するための各種の基準は、組み合わせて用いられることとしてもよい。例えばユーザーの操作入力の内容に応じて目標時間Txを変化させる場合において、その目標値としてアプリケーションプログラムのジャンルごとに予め定められている値を採用してもよい。また、リアルタイムで目標時間Txを変化させる場合の目標値は、実行中のアプリケーションプログラムによって指定される上限値から下限値までの範囲内に含まれるように決定されてもよい。
 以下、描画処理制御部24が制御対象とする描画処理の動作条件の具体例について、説明する。例えば描画処理制御部24は、描画処理の動作条件の一例としてGPU11aの動作周波数を変化させてよい。この場合、描画処理制御部24は、描画時間が目標時間Tx未満だった場合にはGPU11aの動作周波数を低下させ、描画時間が目標時間Txを超過していた場合にはGPU11aの動作周波数を上昇させる。GPU11aの動作周波数を低下させると、GPU11aの消費電力を大きく低減できることが分かっている。そのため、フレーム画像を描画するごとにその所要時間に応じてGPU11aの動作周波数を変化させることで、フレーム画像の描画時間を目標時間Txに近づけつつ、描画時間に比較的余裕があるときは消費電力を低減させることができる。
 また、描画処理制御部24は、描画処理の動作条件として、GPU11a内でフレーム画像の描画処理に利用する演算ユニットの数(シェーダー数やコア数など)を変化させてもよい。また、描画処理制御部24は、メモリのバンド幅などを変化させてもよい。その他にも描画処理制御部24は、GPU11aの描画性能及び消費電力に影響を及ぼす各種のパラメータを描画時間に応じて変化させてもよい。
 さらに描画処理制御部24は、描画時間と目標時間Txとの間の差の大きさに応じて、描画処理の動作条件に関するパラメータの変化量を決定してもよい。具体的に、描画処理制御部24は、描画時間と目標時間Txとの間の差が大きいほど、動作条件に関するパラメータを大きく変化させることとする。これにより、フレーム画像の描画に要した実際の時間が目標時間Txから大きく乖離している場合に、素早く目標時間Txに近づけることができる。
 ここで、本実施形態に係る情報処理装置10が実行する制御の具体例について、図3を用いて説明する。この図においては、一例として、基準時刻t0を起点としてその後に3枚のフレーム画像を描画する際の制御内容を示している。
 この図の例では、まずフレーム画像描画部22が、GPU11aの動作周波数2.0GHzで1番目のフレーム画像を描画している。その結果、1番目のフレーム画像の描画に要した描画時間T1が、目標時間Txを下回っている。これを受けて描画処理制御部24は、1番目のフレーム画像の描画が完了した時刻t1の時点でGPU11aの動作周波数を低下させる。ここでは具体例として、GPU11aの動作周波数が1.8GHzに変更されている。
 この変更を受けてフレーム画像描画部22は、GPU11aの動作周波数1.8GHzで2番目のフレーム画像を描画する。これにより、2番目のフレーム画像の描画時間T2は目標時間Txを比較的大きく上回ったとする。これを受けて描画処理制御部24は、2番目のフレーム画像の描画が完了した時刻t2の時点でGPU11aの動作周波数を上昇させる。ここでは具体例として、描画処理制御部24は、比較的大きくGPU11aの動作周波数を上昇させた結果、3番目のフレーム画像は1番目のフレーム画像が描画された際の動作周波数より高い2.1GHzで描画されている。これにより、3番目のフレーム画像は比較的短い描画時間T3で描画される。
 このような制御によれば、全体として目標時間Txに近い描画時間で各フレーム画像が描画されることが期待できる。一方で、目標時間Txよりも長い描画時間でフレーム画像が描画されることがあったとしても、表示装置14は可変リフレッシュレートでフレーム画像を更新するので、コマ落ちなどを発生させることなく情報処理装置10から送信される各フレーム画像を順次表示することができる。
 以上説明したように、本実施形態に係る情報処理装置10によれば、表示装置14が映像を表示する際のリフレッシュレートを大きく低下させることなく、フレーム画像の描画に必要な電力消費を低減することができ、効率的な描画処理が可能となる。
 なお、本発明の実施の形態は以上説明したものに限られない。例えば以上の説明では、GPU11aの動作周波数などの動作パラメータをフレーム画像の描画時間に応じて変化させることとしたが、それ以外にもフレーム画像の描画処理に関連する各種の動作条件を変化させてもよい。また、複数種類の動作条件を併せて変化させてもよい。
 また、以上の説明ではフレーム画像を1枚描画するごとに、その描画時間に応じて描画処理の動作条件を変化させることとした。しかしながら描画処理制御部24は、これに限らず、複数枚のフレーム画像が描画されるごとに、それらのフレーム画像の描画処理に要した全体の時間に応じて描画処理の動作条件を変化させてもよい。あるいは、複数枚のフレーム画像が描画されるごとに、最後のフレーム画像の描画処理に要した時間に応じて描画処理の動作条件を変化させてもよい。
 また、以上の説明では描画時間が目標時間Txを少しでも上回ったり下回ったりした場合に描画処理の動作条件を変化させることとしたが、これに限らず描画処理制御部24は、目標時間Txに応じて決定される所与の閾値を描画時間と比較した結果に基づいて描画処理の動作条件を変化させてもよい。具体的に、例えば描画処理制御部24は、目標時間Txに応じて決定される第1の閾値を上回った場合に描画処理の性能を低下させ、第1の閾値とは異なる第2の閾値を下回った場合に描画処理の性能を上昇させることとしてもよい。
 10 情報処理装置、11 制御部、11a GPU、12 記憶部、13 インタフェース部、14 表示装置、15 操作デバイス、21 描画命令発行部、22 フレーム画像描画部、23 描画時間計測部、24 描画処理制御部。

Claims (12)

  1.  可変リフレッシュレートでフレーム画像を更新可能な表示装置と接続される情報処理装置であって、
     フレーム画像の描画処理を実行し、描画したフレーム画像を前記表示装置に送信するフレーム画像描画部と、
     前記フレーム画像の描画処理に要する描画時間を計測する描画時間計測部と、
     前記計測した描画時間に応じて、前記描画処理の動作条件を変化させる描画処理制御部と、
     を含むことを特徴とする情報処理装置。
  2.  請求項1に記載の情報処理装置において、
     前記描画処理制御部は、前記計測した描画時間を所与の目標時間と比較した結果に応じて、前記描画処理の動作条件を変化させる
     ことを特徴とする情報処理装置。
  3.  請求項2に記載の情報処理装置において、
     前記描画処理制御部は、前記計測した描画時間と前記目標時間との差の大きさに応じて、前記描画処理の動作条件を変化させる
     ことを特徴とする情報処理装置。
  4.  請求項2又は3に記載の情報処理装置において、
     前記描画処理制御部は、前記フレーム画像の内容を決定するアプリケーションプログラムが指定するフレームレートの値に応じて前記目標時間を決定する
     ことを特徴とする情報処理装置。
  5.  請求項2又は3に記載の情報処理装置において、
     前記描画処理制御部は、前記フレーム画像の内容を決定するアプリケーションプログラムの種類に応じて前記目標時間を決定する
     ことを特徴とする情報処理装置。
  6.  請求項2又は3に記載の情報処理装置において、
     前記描画処理制御部は、ユーザーが予め指定する設定内容に応じて前記目標時間を決定する
     ことを特徴とする情報処理装置。
  7.  請求項2に記載の情報処理装置において、
     前記描画処理制御部は、前記フレーム画像の内容を決定するアプリケーションプログラムの実行中に、前記目標時間を変化させる
     ことを特徴とする情報処理装置。
  8.  請求項7に記載の情報処理装置において、
     前記描画処理制御部は、ユーザーによる操作入力の内容に応じて前記目標時間を変化させる
     ことを特徴とする情報処理装置。
  9.  請求項7に記載の情報処理装置において、
     前記描画処理制御部は、前記フレーム画像描画部が描画する前記フレーム画像の変化に応じて前記目標時間を変化させる
     ことを特徴とする情報処理装置。
  10.  請求項1に記載の情報処理装置において、
     前記フレーム画像描画部は、GPUの演算処理によって前記フレーム画像を描画し、
     前記描画処理制御部は、前記描画処理の動作条件として、前記GPUの動作パラメータを変化させる
     ことを特徴とする情報処理装置。
  11.  可変リフレッシュレートでフレーム画像を更新可能な表示装置と接続される情報処理装置の制御方法であって、
     フレーム画像の描画処理を実行し、描画したフレーム画像を前記表示装置に送信するステップと、
     前記フレーム画像の描画処理に要する描画時間を計測するステップと、
     前記計測した描画時間に応じて、前記描画処理の動作条件を変化させるステップと、
     を含むことを特徴とする情報処理装置の制御方法。
  12.  可変リフレッシュレートでフレーム画像を更新可能な表示装置と接続されるコンピュータに、
     フレーム画像の描画処理を実行し、描画したフレーム画像を前記表示装置に送信するステップと、
     前記フレーム画像の描画処理に要する描画時間を計測するステップと、
     前記計測した描画時間に応じて、前記描画処理の動作条件を変化させるステップと、
     を実行させるためのプログラム。
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