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公開番号2025084763
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2025017245,2021564418
出願日2025-02-05,2020-04-28
発明の名称一定の明るさを維持するための動的なライト出力調節を備えたディスプレイシステム
出願人バルブコーポレーション
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類G09G 5/10 20060101AFI20250527BHJP(教育;暗号方法;表示;広告;シール)
要約【課題】ディスプレイのライト出力を、オンザフライで動的に調節する。
【解決手段】可変リフレッシュレートをサポートする低持続性ディスプレイに実装された場合、この調節は、ディスプレイのちらつきを排除するように、一連のフレームにわたって一定の明るさを維持する。所与のフレームのピクセルデータが、ディスプレイ上に画像を提示するためのフレームバッファに出力されると、先行フレームに対するディスプレイの発光要素の照明と、所与のフレームに対する発光要素の次回の照明との時間の差異を決定することができ、この時間の差異を使用して、ライト出力パラメータの値を決定する。画像の提示中に、発光要素は、ライト出力パラメータの値に従って照明され得る。この決定は、ディスプレイのライト出力を動的に調節するように一連のフレームにわたって繰り返される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ディスプレイシステムであって、
発光要素のアレイを有するディスプレイであって、前記ディスプレイが、可変リフレッシュレートをサポートするように構成されている、ディスプレイと、
１つ以上のプロセッサと、
コンピュータ実行可能命令を記憶するメモリと、を備え、前記コンピュータ実行可能命令が、前記１つ以上のプロセッサによって実行されたとき、前記ディスプレイシステムに、
一連のフレームのうちの第１のフレームに関連付けられた第１のピクセルデータをフレームバッファに出力することと、
前記一連のフレームのうちの先行フレームに対する前記発光要素の照明と、前記第１のフレームに対する前記発光要素の次回の照明との間の第１の時間の差異を決定することと、
前記第１の時間の差異に少なくとも部分的に基づいて、ライト出力パラメータの第１の値を決定することと、
前記第１のピクセルデータに少なくとも部分的に基づいて、第１の画像を前記ディスプレイ上に提示することと、
前記ディスプレイ上の前記第１の画像の提示中に、前記ライト出力パラメータの前記第１の値に従って前記発光要素を照明することと、を行わせる、ディスプレイシステム。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
前記コンピュータ実行可能命令が、前記１つ以上のプロセッサによって実行されたとき、前記ディスプレイシステムに、
前記一連のフレームのうちの第２のフレームに関連付けられた第２のピクセルデータを前記フレームバッファに出力することと、
前記第１のフレームに対する前記発光要素の照明と、前記第２のフレームに対する前記発光要素の次回の照明との間の第２の時間の差異を決定することと、
前記第２の時間の差異に少なくとも部分的に基づいて、前記ライト出力パラメータの第２の値を決定することと、
前記第２のピクセルデータに少なくとも部分的に基づいて、第２の画像を前記ディスプレイ上に提示することと、
前記ディスプレイ上の前記第２の画像の提示中に、前記ライト出力パラメータの前記第
２の値に従って前記発光要素を照明することと、をさらに行わせ、
前記第２の時間の差異が、前記第１の時間の差異よりも大きく、
前記ライト出力パラメータの前記第２の値により、前記発光要素が、前記ライト出力パラメータの前記第１の値よりも大きい輝度で、または前記第１の値よりも長い持続時間にわたって、ライトを発することを引き起こし、
前記第２の時間の差異が、前記第１の時間の差異よりも小さく、
前記ライト出力パラメータの前記第２の値により、前記発光要素が、前記ライト出力パラメータの前記第１の値よりも小さい輝度で、または前記第１の値よりも短い持続時間にわたって、ライトを発することを引き起こす、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項３】
前記ライト出力パラメータの前記第１の値が、
前記発光要素を照明するためのライトのパルスの大きさ、
前記発光要素を照明するための前記ライトのパルスの持続時間、または
前記ディスプレイ上の前記第１の画像の前記提示中に、前記発光要素の個々のサブセットを順次照明する間に同時に照明される前記発光要素の数のうちの少なくとも１つに対応する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項４】
前記第１の時間の差異に少なくとも部分的に基づいて、前記ライト出力パラメータの前記第１の値を決定することが、
前記第１の時間の差異と基準フレーム時間との比率を決定することと、
前記比率に少なくとも部分的に基づいて、前記ライト出力パラメータの前記第１の値を決定することと、を含む、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項５】
前記第１のフレームをレンダリングしたアプリケーションが、最小フレームレートから最大フレームレートまでのフレームレートの範囲内のフレームレートを目標とするように構成され、前記基準フレーム時間が、前記最小フレームレートと前記最大フレームレートとの間の中間フレームレートに対応するフレーム時間に対応する、請求項４に記載のディスプレイシステム。
【請求項６】
前記ディスプレイが、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）であり、前記ディスプレイシステムが、ヘッド追跡システムをさらに備え、前記コンピュータ実行可能命令が、前記第１のピクセルデータを前記フレームバッファに出力する前に、前記１つ以上のプロセッサによって実行されたとき、前記ディスプレイシステムに、
前記発光要素が前記第１のフレームに対して照明する時間を表す予測照明時間を決定することと、
前記ヘッド追跡システムによって生成されたヘッド追跡データに少なくとも部分的に基づいて、前記ＨＭＤが前記予測照明時間においてとるであろう予測姿勢を決定することと、
前記予測姿勢を示す姿勢データを、前記第１のフレームをレンダリングするためのアプリケーションに送信することと、
前記アプリケーションから、前記第１のフレームのピクセルデータを受信することと、
前記アプリケーションが前記第１のフレームをレンダリングするのに費やした時間量に少なくとも部分的に基づいて、前記発光要素が前記第１のフレームに対して照明する前記時間を表す新しい予測照明時間を決定することと、
前記ヘッド追跡システムによって生成された前記ヘッド追跡データに少なくとも部分的に基づいて、前記ＨＭＤが前記新しい予測照明時間においてとるであろう新しい予測姿勢
を決定することと、
前記予測姿勢および前記新しい予測姿勢に少なくとも部分的に基づいて、前記ピクセルデータに再投影調節を適用して、前記第１のフレームに関連付けられた前記第１のピクセルデータを取得することと、をさらに行わせる、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項７】
前記予測照明時間を決定することが、
前記アプリケーションが前記先行フレームをレンダリングするのに費やした第１の時間量を決定することと、
前記第１の時間量に少なくとも部分的に基づいて、前記アプリケーションが前記第１のフレームをレンダリングするのに費やすであろう時間量を表す予測レンダリング時間を決定することと、を含み、
前記予測照明時間が、前記予測レンダリング時間に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項６に記載のディスプレイシステム。
【請求項８】
前記コンピュータ実行可能命令が、前記１つ以上のプロセッサによって実行されたとき、前記ディスプレイシステムに、
前記アプリケーションが前記先行フレームに先行する前のフレームをレンダリングするのに費やした第２の時間量を決定することと、
前記第１の時間量および前記第２の時間量に少なくとも部分的に基づいて、平均レンダリング時間を決定することと、をさらに行わせ、
前記予測レンダリング時間を前記決定することが、前記平均レンダリング時間に少なくとも部分的に基づく、請求項７に記載のディスプレイシステム。
【請求項９】
前記ディスプレイシステムが、仮想現実（ＶＲ）ディスプレイシステムまたは拡張現実（ＡＲ）ディスプレイシステムのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項１０】
発光要素のアレイを有するディスプレイを含むディスプレイシステムによって実装される方法であって、前記方法が、
第１のピクセルデータをフレームバッファに出力することであって、前記第１のピクセルデータが、一連のフレームのうちの第１のフレームに関連付けられる、出力することと、
前記一連のフレームのうちの先行フレームに対する前記発光要素のライトパルスと、前記第１のフレームに対する前記発光要素の次回のライトパルスとの間の第１の時間の差異を決定することと、
前記第１の時間の差異に少なくとも部分的に基づいて、ライト出力パラメータの第１の値を決定することと、
前記第１のピクセルデータに少なくとも部分的に基づいて、第１の画像を前記ディスプレイ上に提示することと、
前記ディスプレイ上の前記第１の画像の提示中に、前記ライト出力パラメータの前記第１の値に従って、ライトパルスを発するように前記発光要素を制御することと、を含む、
方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【関連出願の相互参照】
【０００１】
これは、全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年４月３０日に出願された「ＤＩＳＰＬＡＹＳＹＳＴＥＭＷＩＴＨＤＹＮＡＭＩＣＬＩＧＨＴＯＵＴＰＵＴＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＦＯＲＭＡＩＮＴＡＩＮＩＮＧＣＯＮＳＴＡＮＴＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ」と題した米国特許出願第１６／３９９，８０４号の優先権を主張するＰＣＴ出願である。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
仮想現実（ＶＲ）システム（ＶＲヘッドセットに埋め込まれているようなものなど）のための従来のディスプレイは、固定リフレッシュレートで動作する。ディスプレイの「リフレッシュレート」とは、ディスプレイが画像をリフレッシュし得るか、またはスクリーンを再描画し得る、毎秒の回数である（例えば、９０ヘルツ（Ｈｚ）のディスプレイは、９０回／秒、画像をリフレッシュする）。グラフィックスの進歩は、フレームがレンダリングされるにつれてディスプレイのリフレッシュレートが動的に変化することを意味する可変リフレッシュレートをサポートするディスプレイの開発につながっている。これにより、ビデオゲームなどのグラフィックスレンダリングアプリケーションからの様々なフレームレートと同期してリフレッシュレートを保つことができる。例えば、ＮＶＩＤＩＡ（登録商標）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な技術であるＧ－ＳＹＮＣ（商標）、およびＡｄｖａｎｃｅｄＭｉｃｒｏＤｅｖｉｃｅｓ（登録商標），Ｉｎｃ．から入手可能な技術であるＦｒｅｅＳｙｎｃ（商標）の両方は、ディスプレイのリフレッシュレートをビデオゲームのフレームレートに一致させる論理を提供する。これらの技術は、スクリーンティアリングを排除し（例えば、画像が先行フレームからのいくつかのピクセルと、現在のフレームからのいくつかのピクセルと、を含む場合）、かつこれらの技術により、実行中のビデオゲームが、単一のフレームレートを目標とする代わりに、フレームレートの範囲を目標とすることができ、これにより、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）の速度を考慮して、可能な限り最速のフレームレートから恩恵を受けることができる場合がある。
【０００３】
可変リフレッシュレート技術は、バックライトが一連のフレームにわたってほとんどの時間オンになっている高持続性ディスプレイでの使用に適しているが、これらの技術は、ほとんどのＶＲシステムがディスプレイのリフレッシュレートでバックライトのオンとオフをパルスする低持続性ディスプレイを使用するため、ＶＲシステムでの使用には適していない。可変リフレッシュレートが低持続性ディスプレイで使用されている場合、視認中のユーザは、リフレッシュレートの変化に伴って明るさが変化するときに、ディスプレイのちらつきに気付くであろう。これは、より高いリフレッシュレートでは、ライトパルスが時間的に互いにより近くで発生し、増光効果を生み出すが、より低いリフレッシュレートでは、ライトパルスが時間的により遠く離れて発生し、減光効果を生み出すためである。これは、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を着用しているユーザにとって、ディスプレイの継続的な増光および減光（すなわち、ちらつき）として現れる。実際には、複雑性の低いシーン（例えば、移動する物体が多くなく、テクスチャが単純なシーン）は、リフレッシュレートが複雑性の低いシーンについてはより高くなる可能性が高いため、ユーザにとって非常に明るく見えることになるが、複雑性の高いシーン（例えば、移動する物体が多く、テクスチャが複雑なシーン）は、リフレッシュレートが複雑性の高いシーンについてはより低くなる可能性が高いため、ユーザにとって非常に薄暗く見えることになる。したがって、可変リフレッシュレートディスプレイ技術は、低持続性ディスプレイを使用するＶＲシステムでの使用には適していなかった。
【０００４】
本明細書では、これらのシステムおよび他のシステムを改善および増強するための技術的解決法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
詳細な説明を、添付の図面を参照して説明する。図において、参照番号の左端の数字は、参照番号が最初に現れる図を識別する。異なる図における同じ参照番号の使用は、類似または同一の構成要素または特徴を示す。
【０００６】
本明細書に開示される実施形態による、一連のフレームにわたって一定の明るさを維持するために、低持続性の可変リフレッシュレートディスプレイのライト出力を動的に調節するための例示的な技法を説明する図である。
【０００７】
本明細書に開示される実施形態による、一連のフレームにわたって一定の明るさを維持するために、低持続性の可変リフレッシュレートディスプレイのライト出力を動的に調節するための別の例示的な技法を説明する図である。
【０００８】
本明細書に開示される実施形態による、可変フレームレートでの再投影により一連のフレームをレンダリングし、対応する画像を可変リフレッシュレートで提示するための例示的なタイムラインを説明する図である。
【０００９】
本明細書に開示される実施形態による、低持続性の可変リフレッシュレートディスプレイシステムでの再投影によりフレームをレンダリングするための例示的なプロセスのフロー図を説明する。
【００１０】
本明細書に開示される実施形態による、画像の提示中に低持続性の可変リフレッシュレートディスプレイを照明するためのライト出力パラメータの値を動的に決定するための例示的なプロセスのフロー図を説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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