[发明专利]用于提供动态显示刷新的系统、方法

说明书

相关申请

本申请是于2013年3月14日提交的、申请号为13/830,847的美国专利申请的继续申请，要求享有于2012年10月2日提交的、申请号为61/709,085的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过援引整体并入本文。

技术领域

本发明涉及显示图像帧，并且更具体地涉及显示刷新。

背景技术

传统地，对图像帧进行渲染以允许由显示设备对其进行显示。例如，可以将视频游戏的3维（3D）虚拟世界渲染到2维（2D）视角正确图像帧。在任何情况下，渲染每个图像帧的时间（即每个帧的渲染速率）是可变的，由于这类渲染时间取决于由图像帧所表示的场景中的对象的数目、光源的数目、摄像机视点/方向等。不幸的是，显示设备的刷新一般独立于渲染速率，其已经导致尝试补偿在不同渲染和显示刷新速率之间的任何差异的有限的方案被引入。

仅通过示例的方式，垂直同步打开（vsync-on）模式和垂直同步关闭（vsync-off）模式是已经被引入以补偿在不同渲染和显示刷新速率之间的任何差异的技术。实际上，这些模式已经被专门用于特定的应用，以及组合使用，其中所选择的特定模式可以动态地基于GPU渲染速率在显示刷新速率以上或以下。然而在任何情况下，垂直同步打开和垂直同步关闭已经展现出各种限制。

图1A示出了当使能垂直同步打开模式时操作的示例。如所示的，应用（例如视频游戏）使用双重缓冲方法，其中存储器中存在两个缓冲区以接收帧，即缓冲区“A”和“B”。在本示例中，显示器以60Hz（16.6mS周期）运行。在显示器“垂直同步”（vsync）之后，GPU跨连接线将帧发送到显示器。在时间“t2”，帧“i”渲染还未完成，所以显示器还不能示出帧“i”。反而，GPU再次将帧“i-1”发送到显示器。“t2”之后不久，GPU完成对帧“i”的渲染。GPU进入等待状态，因为不存在将图像渲染进去的空闲缓冲区，即缓冲区B正在由显示器使用以对像素进行扫描输出，而缓冲区A是填满的并且正在等待被显示。就在“t3”之前，显示器完成对所有像素的扫描输出，并且缓冲区B是空闲的，GPU可以开始将帧“i+1”渲染进缓冲区B。在“t3”，GPU可以开始将帧“i”发送到显示器。

注意当帧的渲染刚好在垂直同步之后完成时，这可以造成在第一次显示帧之前添加额外的15mS。这添加到应用的“延时”，特别是在诸如“鼠标点击”的用户动作和诸如来自枪的“枪口闪光”的屏幕上的可见响应之间的时间。“垂直同步开启”的进一步的劣势是如果GPU渲染恰好稍慢于60Hz，则因为每个图像被示出两次，所以有效的刷新速率将下降到30Hz。一些应用允许“三重缓冲”和“垂直同步开启”一起使用以防止该30Hz问题发生。因为在该特定的情况下，GPU从不需要等待缓冲区变得可用，所以30Hz刷新问题得以避免。然而，“新”、“重复”、“新”、“新”、“重复”的显示方式可能使运动显得不规则。此外，当GPU渲染远快于显示器时，三重缓冲实际上引起在GPU上运行的应用的增大的延时。

图1B示出了当使能垂直同步关闭模式时操作的示例。如所示的，在本示例中，显示器再次以60Hz运行。在垂直同步关闭情况下，帧的渲染一完成，GPU就开始将帧的像素发送到显示器，并且放弃发送来自较早帧的像素。这立即释放正在由显示器使用的缓冲区并且GPU不需要等待就开始渲染下一个帧。垂直同步关闭的优势是较低的延时和较快的渲染（没有GPU等待）。“垂直同步关闭”的一个劣势是所谓的“撕裂（tearing）”，其中向用户所示出的屏幕包含级的“撕裂线”，在此处新得到的经渲染的帧开始被写到显示器，这归因于将较早帧的对象放置在新帧中的不同位置中的对象运动。当经渲染的场景中的对象正在移动（或场景正在被摇动）时撕裂线尤其明显并且对象的图像的一部分在撕裂线以上而对象的图像的一部分在撕裂线以下。在该情况下，对象似乎被撕裂-对象的顶部相对于对象的底部在错误的位置。在该上下文中，“撕裂”类似于单词“撕开（ripping）”而非单词“下垂（weeping）”。

因此存在对于解决与现有技术相关联的这些和/或其他问题的需要。

发明内容