生成用于显示器的过驱动帧的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于生成当对显示器“过驱动(overdriving) ”时使用的过驱动帧的方法和装置。
【背景技术】
[0002]对于诸如移动电话的电子装置以及对于一般的数据处理系统来说，包括诸如LCD面板的某些形式的电子显示屏是常见的。为了在显示器上显示输出，显示器的像素(图像元素)必须被设置成合适的色值。这通常通过生成待显示的输出帧来完成，待显示的输出帧针对每个像素或子像素指示待显示的色值。在LCD面板的情况下，例如，输出帧色值然后被用来导出待施加到显示器的像素和/或子像素的驱动电压值，这样它们然后将显示期望的颜色。
[0003]已知IXD显示器例如具有相对慢的响应时间。这会造成不良的伪影，诸如例如当显示快速变化或运动内容时的运动模糊。
[0004]因此，已经开发了各种技术，以尽力提高IXD(和其它，诸如0LED)显示器的响应时间。一种这样的技术被称为“过驱动”。过驱动涉及向显示像素和/或子像素施加与针对期望颜色实际所需的不同的驱动电压，以加速显示像素朝向期望颜色的过渡。然后，随着像素和/或子像素接近“真正的”期望颜色，该驱动电压被设置成针对期望颜色的实际所需的电平(避免期望颜色的任何“过冲”)。(该技术利用这样的属性:LCD显示器中的液晶朝向其新定向的运动缓慢地开始但是会快速停止，所以初始地施加相对“升压的”电压将使液晶的初始运动加速。)
[0005]用于过驱动的其它术语包括响应时间补偿(RTC:Response Time Compensat1n)和动态电容补偿(DCC:Dynamic Capacitance Compensat1n)。为了方便起见，术语过驱动将在此使用，但是要理解的是，其意在包括并涵盖全部的等同术语和技术。
[0006]为执行过驱动操作，导出输出的“过驱动”帧，即作为被发送到显示器以显示的帧(像素值)(并且因此被用来确定施加到显示器的像素和/或子像素的驱动电压)。输出的过驱动帧像素值基于待显示的下一帧(新帧)的像素值和先前显示的帧(或者超过一个先前显示的帧，依赖于所使用的实际过驱动处理)的像素值。如本技术领域所知的，过驱动帧像素值本身能够例如借助于使用新的和先前的帧像素和/或子像素值的计算或算法，或者通过利用针对给定的新的和先前的帧像素和/或子像素值的过驱动像素值的查找表等来确定。
[0007]图1和图2例示过驱动操作。图1示出一组待显示的输入帧10以及当不使用过驱动时所显示的对应帧11。如能够从图1中所示的示例中看出的，在序列中的第二帧(帧2)的情况下，在不使用过驱动的情况下显示的帧将比预期的输入帧更淡，这是由于LCD显示器中向新输入帧的色值的过渡中的延迟造成的。
[0008]然后图2示出使用过驱动的情况。再次地，存在一组输入帧10，但是在这种情况下，输入帧被用来计算一组过驱动帧20，该一组过驱动帧20是实际被发送到显示器用于显示的帧。如图2中所示，帧2的过驱动帧实际上比期望的输入帧更暗，但是其造成帧21中的显示像素更加快速地向所需的颜色(即，对应于输入帧)过渡。
[0009]图3示出包括生成用于提供到显示器以显示的过驱动帧的过驱动引擎31的示例性数据处理系统30。
[0010]如图3中所示，数据处理系统包括经由互联器36通信的中央处理器(CPU) 32、图形处理单元(GPU) 33、视频引擎34、过驱动引擎31以及显示控制器35。CPU、GPU、视频引擎、过驱动引擎和显示控制器还可以经由存储器控制器38访问用于存储尤其是帧的片外存储器37。
[0011]GPU 33或视频引擎34例如将生成用于显示的帧。然后经由存储器控制器38将用于显示的帧存储在片外存储器37中的帧缓冲器中。
[0012]当要显示帧时，过驱动引擎31将接着从片外存储器37中的帧缓冲器中读取该帧并使用该帧连同一个或更多个先前显示的帧一起计算稍后将在片外存储器37中存储的过驱动帧。然后，显示控制器35将经由存储器控制器38从片外存储器37中的过驱动帧缓冲器中读取该过驱动帧并且将该过驱动帧发送到显示器(未示出)以显示。
[0013]图4更加详细地示出过驱动引擎31的操作。如图4中所示，过驱动引擎将从片外存储器37中的帧缓冲器中读取当前帧40和一个或更多个先前帧41，并利用这些帧生成写入片外存储器37中的过驱动帧缓冲器中的过驱动帧42。显示控制器35然后将从存储器中读取过驱动帧42并且将其提供到显示器以显示。
[0014]虽然过驱动能够改进显示器的响应时间，但是申请人已经意识到过驱动帧的计算会消耗大量的功率和存储器带宽。例如，为了计算过驱动帧，必须获取并分析下一个和先前输入帧，然后将过驱动帧写回到存储器中使用。例如，对于2048x 1536x 32bpp x 60fps的显示器，该显示器因此需要针对给定的帧获取(显示控制器获取)720MB/s的数据，获取先前及下一输入帧、对其进行分析，并且写出过驱动帧将需要额外的2.2GB/s(包括新的和先前的帧获取以及过驱动帧写入)。
[0015]申请人相信对于显示器的过驱动构造仍有改进的空间。
【发明内容】
[0016]根据本发明的第一方面，提供有一种当对电子显示器过驱动时从待显示的输入帧生成用于提供到电子显示器用于显示的输出帧的方法，该方法包括以下步骤:
[0017]生成待提供到电子显示器的输出帧作为共同形成输出帧的一个或更多个相应区域，该输出帧的每个相应区域从待显示的输入帧的相应区域生成；以及
[0018]针对输出帧的至少一个区域:
[0019]确定待显示的输入帧的哪个区域或哪些区域贡献于输出帧的区域；
[0020]确定自当前正在显示器上显示的输出帧区域的版本生成起待显示的输入帧的贡献区域是否已经发生变化；以及
[0021]如果确定自当前正在显示器上显示的输出帧区域的版本生成起待显示的输入帧的贡献区域发生了变化，则基于待显示的新输入帧的贡献区域以及至少一个先前输入帧的贡献区域生成用于提供到显示器的输出帧的区域的过驱动区域。
[0022]根据本发明的第二方面，提供有一种当对电子显示器过驱动时从待显示的输入帧生成用于提供到电子显示器以显示的输出帧的装置，该装置包括处理电路，该处理电路被构造成:
[0023]生成待提供到电子显示器以显示的输出帧，作为共同形成输出帧的一个或更多个相应区域，该输出帧的每个相应区域从待显示的输入帧的相应区域生成；以及
[0024]针对输出帧的至少一个区域:
[0025]确定待显示的输入帧的哪个区域或哪些区域贡献于输出帧的区域；
[0026]确定自当前正在显示器上显示的输出帧区域的版本生成起待显示的输入帧的贡献区域是否已经发生变化；以及
[0027]如果确定自当前正在显示器上显示的输出帧区域的版本生成起待显示的输入帧的贡献区域发生了变化，则基于待显示的输入帧的贡献区域以及至少一个先前输入帧的贡献区域生成用于提供到显示器的输出帧的区域的过驱动区域。
[0028]本发明涉及这样的构造，在该构造中，通过从待显示的下一输入帧的相应区域生成输出帧的各自区域来生成当对显示器过驱动时使用的输出帧。当要显示输入帧的新版本时，确定输入帧的哪些区域贡献于(即，将用来生成)输出帧的相应区域，然后检查自上次生成输出帧的区域起输入帧的这些贡献区域是否发生了变化(在优选实施方式中，已经发生重大变化(如下文将进一步讨论的那样))。然后，如果确定输入帧的贡献区域发生了变化，则生成针对输出帧的区域的过驱动区域(使得显示器接下来将因此针对该帧区域相对于实际输入帧被“过驱动”)。
[0029]因此，如果确定在待显示的下一帧中贡献区域发生了变化，则生成输出帧区域的过驱动版本。另一方面，申请人已经意识到，如果确定促成输入帧区域未发生变化(或者至少未发生重大变化)，则新输入帧的贡献区域能够(并且优选地确实)在不需要对输入帧区域过驱动的情况下从新输入帧的贡献区域形成，使得不需要并且优选地不从存储器中读取并分析先前的帧区域，从而减少了带宽、计算和功率消耗。这可能得到显著的带宽和功率节省O
[0030]因此，在特定优选实施方式中，如果确定自当前正在显示器上显示的输出帧区域的版本生成起待显示的输入帧的贡献区域未发生变化，则不生成针对用于提供到显示器的输出帧的区域的过驱动区域，并且将待显示的新输入帧的贡献区域用于用于提供到显示器的输出帧的区域。
[0031]申请人已经意识到，在诸如例如移动电话的电子设备上正在显示帧的很多情况下，正在显示的帧的大多数可以在连续显示的帧之间不变。例如，对于视频、游戏和图形内容，大部分的帧可以不逐帧变化。这可能意味着，用来生成正显示的帧的过驱动版本(“过驱动”帧)的带宽和功率的大部分事实上是不需要的。本发明通过在当要显示新帧时生成输出帧的区域的过驱动版本之前确定贡献于输出帧的给定区域的待显示的下一帧的区域是否发生了变化解决了这个问题。
[0032]因此本发明能够促进使用过驱动技术来改善显示响应时间，同时潜在地显著地降低过驱动操作所需的功效消耗和带宽。因此，这促进例如在诸如移动电话的较低功率的便携设备上使用过驱动技术。
[0033]输出帧是提供到(用于驱动)显示器的帧。如从上述中将要理解的，输出帧依赖于本发明的操作，并且在优选实施方式中确实，可以包括被过驱动的(过驱动)区域和不被过驱动的区域这两者。
[0034]输入帧是需要用来显示的帧(其应当出现在显示器上)。
[0035]用来生成输出帧的待显示的输入帧可以是待显示的任何合适的且期望的帧。该(并且每个)输入帧可以例如从单个“源”表面(帧)生成，或者用来生成输出帧的输入帧可以是通过合成多个不同的源表面(帧)而形成的帧。实际上，在一个优选实施方式中，本发明被用于合成用窗口系统，所以用来生成输出帧的输入帧优选是用于显示的合成帧(窗P ) O
[0036]在待显示的输入帧是从一个或更多个源表面(帧)中合成的(生成的)情况下，这可以如期望的例如通过在合成用窗口系统中混合或者以其它方式结合输入帧来完成。如果期望的话，该处理还可以包括向输入表面应用转换(倾斜、旋转、缩放等)。这个处理可以通过诸如图形处理器、合成用显示控制器、合成引擎、视频引擎等的数据处理系统的任何合适的部件来执行。
[0037]被显示的帧(和其源表面)能够例如通过由如本领域中所公知的图形处理系统(图形处理器)、视频处理系统(视频处理器)、窗口合成系统(窗口合成器)等合适地渲染并存储在缓冲器中来按照期望生成。如本领域中所公知的，这些帧例如可以用于游戏、演示、图形用户界面、视频等。
[0038]将要理解的是，本发明特别适用于生成待显示的连续帧(其可以例如保持相同，或者随着时间的推移而不同(在优选实施方式中是这种情况))的构造。因此，本发明优选包括生成待显示的连续输入帧，并且当要显示输入帧的每个新版本时，以本发明的方式执行操作。因此，在优选实施方式中，针对正在形成的多个输入帧(以及随着其被形成)，并且最优选地随着输入帧的每个连续新版本被显示，重复本发明的处理。(当用于显示的新帧被需要时，例如刷新显示器时，通常需要显示输入帧的新版本。因此通常，用于显示的新输出帧以显示刷新率(例如60Hz)来生成。当然其它构造也是可能的。)
[0039]输出帧可以作为包括整个输出帧的单个区域来生成，但是在优选实施方式中其作为共同形成输出帧的多个相应区域来生成(在这种情况下每个相应区域将是全部输出帧的较小部分)。生成作为共同形成输出帧的多个相应区域的输出帧增加了按照本发明的方式的操作的机会以减小带宽。
[0040]在所考虑的帧的区域表示讨论中的帧的部分(但不是全部)的情况下，所考虑的且在本发明中所用的帧(输入或输出帧，或者用来生成输入帧的任何源帧(表面))的区域各自可以表示讨论中的帧的任何合适的并且期望的区域(区段)。只要所关注的帧能够被划分或分割成多个可识别的较小区域，可识别的较小区域各表示能够以本发明的方式进行识别和处理的整个帧的一部分，则能够根据期望完成将帧细划分为区域。
[0041]在优选实施方式中，区域对应于与表示所关注的帧的数据的整个阵列的相应部分相对应的数据的相应块(如本领域中所公知的，区域将通常被表示为并且被存储为采样位置或像素数据的阵列)。
[0042]全部的帧能够被划分成相同大小和形状的区域(这在一个优选实施方式中实现)，或者另选地，不同的帧可以被划分成不同大小的形状和区域(例如，待显示的输入帧可以使用一个大小和形状的区域，而输出帧可以使用另一大小和形状的区域)。
[0043]相应地，可以只存在来自贡献于另一帧(例如贡献于输出帧区域的区域)的给定帧(例如，来自待显示的每个输入帧)的单个区域，或者可以存在贡献于另一帧的区域(例如，贡献于输出帧区域)的帧