[發明專利]用于提供動態顯示刷新的系統、方法

有效

• 申請號: 201310452899.6
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103714559B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 湯姆·彼得松;戴維·懷亞特;保羅·范德考恩;埃米特·M·克里加里夫;洛朗斯·哈里森;黃仁勛;托尼·塔馬西;格里特·A·斯拉文博格;托馬斯·F·福克斯;大衛·馬修·斯蒂爾斯;羅伯特·簡·許滕;羅斯·切尼夫;阿杰伊·卡邁萬希;羅伯特·奧斯本;魯斯蘭·L·季米特洛夫
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所11336
• 代理人: 謝栒,魏寧

相關申請

本申請是于2013年3月14日提交的、申請號為13/830,847的美國專利申請的繼續申請，要求享有于2012年10月2日提交的、申請號為61/709,085的美國臨時專利申請的優先權，其全部內容通過援引整體并入本文。

技術領域

本發明涉及顯示圖像幀，并且更具體地涉及顯示刷新。

背景技術

傳統地，對圖像幀進行渲染以允許由顯示設備對其進行顯示。例如，可以將視頻游戲的3維（3D）虛擬世界渲染到2維（2D）視角正確圖像幀。在任何情況下，渲染每個圖像幀的時間（即每個幀的渲染速率）是可變的，由于這類渲染時間取決于由圖像幀所表示的場景中的對象的數目、光源的數目、攝像機視點/方向等。不幸的是，顯示設備的刷新一般獨立于渲染速率，其已經導致嘗試補償在不同渲染和顯示刷新速率之間的任何差異的有限的方案被引入。

僅通過示例的方式，垂直同步打開（vsync-on）模式和垂直同步關閉（vsync-off）模式是已經被引入以補償在不同渲染和顯示刷新速率之間的任何差異的技術。實際上，這些模式已經被專門用于特定的應用，以及組合使用，其中所選擇的特定模式可以動態地基于GPU渲染速率在顯示刷新速率以上或以下。然而在任何情況下，垂直同步打開和垂直同步關閉已經展現出各種限制。

圖1A示出了當使能垂直同步打開模式時操作的示例。如所示的，應用（例如視頻游戲）使用雙重緩沖方法，其中存儲器中存在兩個緩沖區以接收幀，即緩沖區“A”和“B”。在本示例中，顯示器以60Hz（16.6mS周期）運行。在顯示器“垂直同步”（vsync）之后，GPU跨連接線將幀發送到顯示器。在時間“t2”，幀“i”渲染還未完成，所以顯示器還不能示出幀“i”。反而，GPU再次將幀“i-1”發送到顯示器。“t2”之后不久，GPU完成對幀“i”的渲染。GPU進入等待狀態，因為不存在將圖像渲染進去的空閑緩沖區，即緩沖區B正在由顯示器使用以對像素進行掃描輸出，而緩沖區A是填滿的并且正在等待被顯示。就在“t3”之前，顯示器完成對所有像素的掃描輸出，并且緩沖區B是空閑的，GPU可以開始將幀“i+1”渲染進緩沖區B。在“t3”，GPU可以開始將幀“i”發送到顯示器。

注意當幀的渲染剛好在垂直同步之后完成時，這可以造成在第一次顯示幀之前添加額外的15mS。這添加到應用的“延時”，特別是在諸如“鼠標點擊”的用戶動作和諸如來自槍的“槍口閃光”的屏幕上的可見響應之間的時間。“垂直同步開啟”的進一步的劣勢是如果GPU渲染恰好稍慢于60Hz，則因為每個圖像被示出兩次，所以有效的刷新速率將下降到30Hz。一些應用允許“三重緩沖”和“垂直同步開啟”一起使用以防止該30Hz問題發生。因為在該特定的情況下，GPU從不需要等待緩沖區變得可用，所以30Hz刷新問題得以避免。然而，“新”、“重復”、“新”、“新”、“重復”的顯示方式可能使運動顯得不規則。此外，當GPU渲染遠快于顯示器時，三重緩沖實際上引起在GPU上運行的應用的增大的延時。

圖1B示出了當使能垂直同步關閉模式時操作的示例。如所示的，在本示例中，顯示器再次以60Hz運行。在垂直同步關閉情況下，幀的渲染一完成，GPU就開始將幀的像素發送到顯示器，并且放棄發送來自較早幀的像素。這立即釋放正在由顯示器使用的緩沖區并且GPU不需要等待就開始渲染下一個幀。垂直同步關閉的優勢是較低的延時和較快的渲染（沒有GPU等待）。“垂直同步關閉”的一個劣勢是所謂的“撕裂（tearing）”，其中向用戶所示出的屏幕包含級的“撕裂線”，在此處新得到的經渲染的幀開始被寫到顯示器，這歸因于將較早幀的對象放置在新幀中的不同位置中的對象運動。當經渲染的場景中的對象正在移動（或場景正在被搖動）時撕裂線尤其明顯并且對象的圖像的一部分在撕裂線以上而對象的圖像的一部分在撕裂線以下。在該情況下，對象似乎被撕裂-對象的頂部相對于對象的底部在錯誤的位置。在該上下文中，“撕裂”類似于單詞“撕開（ripping）”而非單詞“下垂（weeping）”。

因此存在對于解決與現有技術相關聯的這些和/或其他問題的需要。

發明內容