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向单个显示 频率同步视频输出

阅读：285发布：2020-05-13

专利汇可以提供向单个显示频率同步视频输出专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及向单个显示频率同步视频输出，并提供一种用于向单个显示频率同步视频输出的方法和系统，包括提供用于以单个显示频率在两个或更多图像生成处理器之间同步视频输出的共享基准信号，每个图像生成处理器驱动至少一个独立视频卡。每个视频卡基于相应的图像生成处理器的响应能力支持即时图像刷新速率适配。该方法还包括：在每一个图像生成处理器处，在下一帧生成处理期间人为地实时影响图像生成渲染速度，以触发由该图像生成处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配，以用于由该图像生成处理器的视频卡预测性地调度与下一帧对应的图像的刷新，由此使图像的刷新与共享基准信号对准，同时避免由该图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。，下面是向单个显示频率同步视频输出专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于向单个显示频率同步视频输出的方法，包括：
提供用于以单个显示频率同步两个或更多图像生成器处理器之间的视频输出的共享基准信号，每个图像生成器处理器驱动至少一个独立视频卡，其中所述独立视频卡中的每个独立视频卡基于相应的图像生成器处理器的响应能力而支持即时图像刷新速率适配；和在所述图像生成器处理器中的每一个图像生成器处理器处，在下一帧生成处理期间人为地实时影响图像生成渲染速度，以触发由所述一个图像生成器处理器的视频卡进行的所述即时图像刷新速率适配，以用于由所述一个图像生成器处理器的视频卡预测性地调度与所述下一帧对应的图像的刷新，由此使所述图像的所述刷新与所述共享基准信号对准，同时避免由所述一个图像生成器处理器操控所述一个图像生成器处理器的视频卡的存储寄存器。
2.根据权利要求1所述的同步视频输出的方法，其中人为地实时影响图像生成渲染速度是通过在所述下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染迟滞进行的。
3.根据权利要求1或2所述的同步视频输出的方法，其中人为地实时影响图像生成渲染速度是通过在所述下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染加速进行的。
4.根据权利要求1所述的同步视频输出的方法，其中当所述一个图像生成器处理器是主图像生成器处理器时，人为地实时影响图像生成渲染速度包括通过链接至所述共享基准信号的预定目标定时器来调度所述下一帧生成处理，同时避免由所述主图像生成器处理器操控所述视频卡的存储寄存器。
5.根据权利要求1或4所述的同步视频输出的方法，其中当所述一个图像生成器处理器是从图像生成器处理器时除非所述共享基准信号与本地从信号对准，否则人为地实时影响图像生成渲染速度包括通过在下一个从帧处理期间实时改变模拟的渲染定时器来调度所述下一帧生成处理，以触发由所述从图像生成器处理器的视频卡进行的所述即时图像刷新速率适配，以用于减小所述共享基准信号与所述本地从信号之间的时距，由此改善与所述下一个从帧对应的图像和与来自所述两个或更多图像生成器处理器之中的另一个图像生成器处理器的另一个下一帧对应的图像的同步性，同时避免由所述从图像生成器处理器操控所述视频卡的存储寄存器。
6.根据权利要求5所述的同步视频输出的方法，还包括从所述从图像生成器处理器向基准信号发生器发送所述从本地信号与所述共享基准信号之间的所述时距的指示。
7.根据权利要求6所述的同步视频输出的方法，其中所述指示包括所述共享基准信号与所述本地从基准信号之间的所述时距。
8.根据权利要求6或7所述的同步视频输出的方法，其中所述基准信号发生器由所述两个或更多图像生成器处理器的主图像生成器处理器提供。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的同步视频输出的方法，还包括通过在所述基准信号发生器处调节所述预定目标定时器来更新所述共享基准信号，并在调节时考虑到多个接收到的指示，所述多个接收到的指示包括接收到的所述从本地信号与所述共享基准信号之间的所述时距的指示。
10.根据权利要求9所述的用于同步视频输出的方法，其中调节所述预定目标定时器是通过从所述多个接收到的指示中减去多个接收到的时距中的最小值来进行的。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的同步视频输出的方法，其中，当所述一个图像生成器处理器是所述从图像生成器处理器并且当所述共享基准信号与所述本地从基准信号对准时，处理所述下一帧而不修改所述模拟的渲染定时器。
12.根据权利要求2至11中任何一项所述的方法，还包括独立于所述两个或更多图像生成器处理器中的每一个以所述单个显示频率提供与所述下一帧中的每一个对应的所述图像中的每一个。
13.一种系统，包括：
显示系统，用于以单个显示频率在其上显示同步的合成图像；
多个独立视频卡，每个独立视频卡基于相应的图像生成器处理器的响应能力而支持即时图像刷新速率适配；和
多个图像生成器处理器，每个图像生成器处理器驱动所述多个独立视频卡中的一个或多个，并能够访问共享基准信号；
其中所述多个图像生成器处理器中的每一个在下一帧生成处理期间人为地实时影响图像生成渲染速度，以触发由所述一个图像生成器处理器的视频卡进行的所述即时图像刷新速率适配，以用于由所述一个图像生成器处理器的视频卡预测性地调度与所述下一帧对应的图像的刷新，由此使所述图像的所述刷新与所述共享参考信号对准，同时避免由所述一个图像生成器处理器操控所述一个图像生成器处理器的视频卡的存储寄存器；
其中所述合成图像包括与来自所述多个图像生成器处理器中的每一个的所述下一帧对应的所述图像中的每一个。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述一个图像生成器处理器通过在所述下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染迟滞来人为地实时影响图像生成渲染速度。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述一个图像生成器处理器通过在所述下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染加速来人为地实时影响图像生成渲染速度。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述多个图像生成器处理器包括主图像生成器处理器和一个或多个从图像生成器处理器，并且当所述一个图像生成器处理器是所述主图像生成器处理器时，所述主图像生成器处理器通过由链接至所述共享基准信号的预定目标定时器调度下一个主帧生成处理来人为地实时影响所述下一帧生成处理期间的图像生成渲染速度，同时避免由所述主图像生成器处理器操控所述视频卡的存储寄存器。
17.根据权利要求13所述的系统，其中所述多个图像生成器处理器包括一个或多个从图像生成器处理器，并且当所述图像生成器处理器是所述从图像生成器处理器时，除非所述共享基准信号与本地从信号对准，否则所述从图像生成器处理器通过在下一个从帧处理期间实时改变模拟的渲染定时器来人为地实时影响所述下一帧生成处理期间的图像生成渲染速度，以触发由所述从图像生成器处理器的视频卡进行的所述即时图像刷新速率适配，以用于减小所述共享基准信号与所述本地从信号之间的时距，由此改善与所述下一个从帧对应的图像和与来自所述多个图像生成器处理器中的另一个图像生成器处理器的另一个下一帧对应的图像的同步性，同时避免由所述从图像生成器处理器操控所述视频卡的存储寄存器。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述从图像生成器处理器还向基准信号发生器发送所述从本地信号与所述共享基准信号之间的所述时距的指示。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述指示包括所述共享基准信号与所述本地从基准信号之间的所述时距。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述基准信号发生器通过调节所述预定目标定时器来更新所述共享基准信号，并在调节时考虑到多个接收到的指示，所述多个接收到的指示包括接收到的所述从本地信号与所述共享基准信号之间的所述时距的指示。

说明书全文

向单个显示频率同步视频输出

技术领域

[0001] 本发明涉及视频卡的输出同步，更具体地说，涉及一种软件控制的视频卡的输出同步。

背景技术

[0002] 有时需要同时显示来自不同源的图像。例如，当在单个屏幕上投影来自不同投影仪的图像时，同步投影仪能避免产生视觉伪影。同样，提供给单个投影仪或显示屏的不同信号被同步，以一起正确显示。但是，同步来自不同源的信号通常需要主要基于专用硬件组件的复杂解决方案。

[0003] 本发明旨在简化来自不同源的图像的同步。

发明内容

[0004] 本节的目的是简要介绍将在下面的“具体实施例”一节中进一步描述的一些概念。本节不旨在确定所要保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作确定所要保护的主题的范围的辅助手段。

[0005] 第一方面涉及一种用于向单个显示频率同步视频输出的方法，该方法包括提供用于以单个显示频率在两个或更多个图像生成器处理器之间同步视频输出的共享基准信号，其中每个图像生成器处理器驱动至少一个独立视频卡。每个独立视频卡基于相应图像生成器处理器的响应能力支持即时图像刷新速率适配。该方法还包括：在每个图像生成器处理器处，在下一帧生成处理期间人为地实时影响图像生成渲染速度，以触发由该图像生成器处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配，以便由该图像生成器处理器的视频卡预测性地调度与下一帧对应的图像的刷新，从而使图像的刷新与共享基准信号对准，同时避免该图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。

[0006] 在一些实施例中，人为地实时影响图像生成渲染速度是通过在下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染迟滞进行的。在一些实施例中，替代或附加地，人为地实时影响图像生成渲染速度是通过在下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染加速来进行的。

[0007] 当所述图像生成器处理器是主图像生成器处理器时，人为地实时影响图像生成渲染速度可选地包括通过链接至共享基准信号的预定目标定时器来调度下一帧生成处理，同时避免主图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。

[0008] 当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器时，除非共享基准信号与本地从信号对准，否则人为地实时影响图像生成渲染速度可选地包括通过在下一个从帧处理期间实时改变模拟渲染定时器来调度下一帧生成处理，以触发由该从图像生成器处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配，以减小共享基准信号与本地从信号之间的时距，从而改善与下一个从帧对应的图像和与来自两个或更多个图像生成器处理器之中的另一个图像生成器处理器的另一个下一帧对应的图像的同步性，同时避免该从图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。在这样的示例中，所述方法还可包括从从图像生成器处理器向基准信号发生器发送从本地信号与共享基准信号之间的时距的指示。该指示可选地包括共享基准信号与本地从基准信号之间的时距。附加地或替代地，基准信号发生器可由两个或更多个图像生成器处理器之中的主图像生成器处理器提供。所述方法还可包括通过在基准信号发生器处调节预定目标定时器来更新共享基准信号，并在调节时考虑到多个接收到的指示，包括接收到的从本地信号与共享基准信号之间的时距的指示。此时，调节预定目标定时器可选地可通过从多个接收到的指示中减去多个接收到的时距中的最小值来进行。

[0009] 当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器并且共享基准信号与本地从基准信号对准时，该方法可包括处理下一帧而不修改模拟渲染定时器。

[0010] 在一些实施例中，当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器并且共享基准信号滞后于本地从基准信号时，在下一帧生成处理期间人为地实时影响图像生成渲染速度可通过在下一个从帧处理期间实时增加模拟渲染迟滞来进行，以触发由该从图像生成器处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配，以便减小共享基准信号与本地从基准信号之间的时距，从而改善与下一个从帧对应的图像和与下一个主帧对应的图像的同步性。

[0011] 在一些实施例中，当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器并且共享基准信号领先于本地从基准信号时，在下一帧生成处理期间人为地实时影响图像生成渲染速度通过在下一个从帧处理期间实时减小模拟渲染迟滞来进行，以减小共享基准信号与本地从基准信号之间的时距，从而改善与下一个从帧对应的图像和与下一个主帧对应的图像的同步性。

[0012] 所述方法还可包括独立于两个或更多个图像生成器处理器中的每一个以单个显示频率提供与下一帧中的每一个对应的每一个图像。

[0013] 第二方面涉及一种系统，该系统包括用于以单个显示频率在其上显示同步合成图像的显示系统；多个独立视频卡，每个独立视频卡支持基于相应图像生成器处理器的响应能力的即时图像刷新速率适配；以及多个图像生成器处理器，每个图像生成器处理器驱动多个独立视频卡中的一个或多个，并可访问共享基准信号。多个图像生成器处理器中的每一个在下一帧生成处理期间人为地实时影响图像生成渲染速度，以触发由该图像生成器处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配，以便由该图像生成器处理器的视频卡预测性地调度与下一帧对应的图像的刷新，从而使图像的刷新与共享基准信号对准，同时避免该图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。所述合成图像包括与来自多个图像生成器处理器中的每一个的下一帧对应的每一个图像。

[0014] 所述图像生成器处理器可通过在下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染迟滞来人为地实时影响图像生成渲染速度。替代或附加地，所述图像生成器处理器也可通过在下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染加速来人为地实时影响图像生成渲染速度。

[0015] 所述多个图像生成器处理器可包括一个主图像生成器处理器和一个或多个从图像生成器处理器，并且当所述图像生成器处理器是主图像生成器处理器时，该主图像生成器处理器可通过由链接至共享基准信号的预定目标定时器调度下一个主帧生成处理来人为地实时影响下一帧生成处理期间的图像生成渲染速度，同时避免该主图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。

[0016] 所述多个图像生成器处理器还可包括一个或多个从图像生成器处理器，并且当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器时，除非共享基准信号与本地从信号对准，否则该从图像生成器处理器通过在下一个从帧处理期间实时改变模拟渲染定时器来人为地实时影响下一帧生成处理期间的图像生成渲染速度，以触发由该从图像生成器处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配，以便减小共享基准信号与本地从信号之间的时距，从而改善与下一个从帧对应的图像和与来自多个图像生成器处理器中的另一个图像生成器处理器的另一个下一帧对应的图像的同步性，同时避免该从图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。所述从图像生成器处理器还可向基准信号发生器发送从本地信号与共享基准信号之间的时距的指示。该指示可包括共享基准信号与本地从基准信号之间的时距。所述基准信号发生器可通过调节预定目标定时器来更新共享基准信号，并在调节时考虑到多个接收到的指示，包括接收到的从本地信号与共享基准信号之间的时距的指示。附图说明

[0017] 通过结合附图阅读下文的详细说明，本发明的其他特征和示例性优点将变得明显。

[0018] 图1是根据本发明的教导的一种示例性计算机系统的模块化示意图；

[0019] 图2是根据本发明的教导的一种示例性方法的流程图；和

[0020] 图3是根据本发明的教导的一个示例性实施例的流程和节点控制图。

具体实施方式

[0021] 本发明的不同实施例的开发是由在沉浸交互式计算机模拟的背景下必须在单个屏幕上或使用单个显示面板同时显示来自不同源的图像的要求引发的。某些设备可能需要多个视频输入并提供多种选项，例如将它们合并/相加到一起，这也可能需要同步不同的输入。更具体地说，在沉浸交互式计算机模拟的背景下，在交互模拟站中向一个或多个受训者提供大屏(单屏)显示系统。

[0022] 在沉浸交互式计算机模拟的背景下，通常还使用分别配有一个或多个硬件视频卡的不同计算机计算要在显示系统上显示的图像。为了避免产生视觉伪影，需要同步视频卡的输出。一个解决方案是通过直接管理其视频输出的定时来影响来自视频卡的视频信号的定时。这可通过操控视频卡上的某些内部存储寄存器来实现。但是，当今制造的视频卡不能使其内部存储寄存器在主机中可见。也就是说，只有由视频卡制造商提供的软件程序才能访问内部存储寄存器。这些特性确保视频卡按照制造商的规范工作，并且仅使用制造商已知的最佳方法管理内部存储寄存器。同时，当今的一些视频卡基于相应图像生成器处理器的响应能力支持即时图像刷新速率适配。即，视频卡会动态地适配视频输出刷新速率，以最佳地匹配提供图像的主机的速度。在本文中示例的实施例利用即时图像刷新速率适配来同步来自不同卡的视频输出，同时避免操控视频卡的内部存储寄存器。

[0023] 现在参考附图，其中图1示出了根据本发明的教导的一种执行一个或多个交互式计算机模拟(例如交互式飞行、海上和/或陆地运载工具、医疗、人群行为模拟等)的示例性交互式计算机模拟系统1000的逻辑模块示意图。交互式计算机模拟系统1000包括图像生成器处理器1100，该图像生成器处理器1100可能在交互式计算机模拟站的一个或多个交互式计算机模拟中使用。

[0024] 在图1所示的示例中，交互式计算机模拟系统1000示出了图像生成器处理器1200和可选的图像生成器处理器1300，该图像生成器处理器1300可直接或间接地(例如通过网络1400)与图像生成器处理器1100通信。图像生成器处理器1200、1300可与单个交互式计算机模拟站相关联，在该交互式计算机模拟站中，图像生成器处理器1100和1200以及可选的1300可彼此协作，以便为单个交互式计算机模拟站的用户处理显示系统1600的合成图像。
该单个交互式计算机模拟站可用于交互式计算机模拟，这种交互式计算机模拟还涉及与该交互式计算机模拟站部署在一起的或远程的其他模拟站(未示出)。

[0025] 在图1所示的示例中，图像生成器处理器1100包括存储器模块1120、处理器模块1130、视频卡1134和网络接口模块1140。所示的视频卡1134具有输入/输出(I/O)端口1136，该I/O端口1136以给定的刷新速率向显示系统1600输出图像。在图1所示的示例中，图像生成器处理器1200和可选的1300分别包括视频卡1234(I/O 1236)和可选的1334(I/O 1336)。
I/O端口1236和可选的I/O端口1336以它们自己的给定刷新速率向显示系统1600输出图像。
替代地或附加地，图像生成器1100可包括第二视频卡(未示出)，该第二视频卡也以给定的刷新速率向显示系统1600输出图像。在图1中示出了逻辑刷新速率测量点1610。应强调的是，在I/O 1136、1236和可选的1336与显示系统1600之间不需要同步硬件。根据本发明的教导，逻辑点1610仅用于示出：在这样的逻辑点1610，提供给显示系统1600的不同信号的刷新速率正在同步。为了清楚起见，在图像生成器处理器1200中示出了第二视频卡1234，但是本领域技术人员应理解，利用本文给出的教导，可从图像生成器处理器1100中的不同视频卡提供I/O 1136、1236和/或1336。

[0026] 显示系统1600可由一个或多个平面显示面板组成，但也可由从交互式计算机模拟站中的预期受训者的位置能看到的单个平面或曲面屏幕组成。例如，模拟站可包括一个或多个安装好的投影仪，用于在曲面折射屏幕上投影图像。该曲面折射屏幕可位于离交互式计算机程序的用户足够远的位置，以提供平视显示。或者，该曲面折射屏幕可提供非平视显示。本领域技术人员容易理解，本文给出的教导适用于各种环境(例如在半透明屏幕上投影的背投式投影仪、在常规屏幕上投影的前投式投影仪等)，不限于前述示例。

[0027] 处理器模块1130可代表具有一个或多个处理器核心的单个处理器或分别包括一个或多个处理器核心的处理器的阵列。在一些实施例中，处理器模块1130还可包括专用图形处理单元1132。例如，当交互式计算机模拟系统1000执行沉浸式模拟时(例如经过飞行员训练认证的飞行模拟器)，如果这种沉浸式模拟需要强大的图像生成能力(即质量和吞吐量)以保持这种沉浸式模拟的期望的真实性(例如每秒渲染5到60个或甚至120个图像，或者每个渲染图像的渲染时间最大在8.3毫秒和200毫秒之间)，那么可能需要专用图形处理单元1132。在一些实施例中，图像生成器处理器1100、1200、1300中的每一个包括具有专用图形处理单元的处理器模块，该专用图形处理单元类似于专用图形处理单元1132。存储器模块1120可包括各种存储器(不同的标准化或种类的随机存取存储器(RAM)模块、存储卡、只读存储器(ROM)模块、可编程ROM等)。网络接口模块1140代表可用于与其他网络节点通信的至少一个物理接口。可通过一个或多个逻辑接口使网络接口模块1140对图像生成器处理器1100的其他模块可见。由网络接口模块1140的物理网络接口和/或逻辑网络接口1142、
1144、1146、1148使用的实际协议栈不影响本发明的教导。可在本发明背景下使用的处理器模块1130、存储器模块1120和网络接口模块1140的变化形式对于本领域技术人员而言是显而易见的。

[0028] 附图中示出了总线1170，作为用于在图像生成器处理器1100的不同模块之间交换数据的一个示例装置。本发明不受不同模块之间交换信息的方式的影响。例如，存储器模块1120和处理器模块1130可通过并行总线连接，但也可通过串行方式连接或者涉及中间模块(未示出)，这不影响本发明的教导。

[0029] 同样，即使在各种实施例的说明中没有明确提及存储器模块1120和/或处理器模块1130，本领域技术人员也能认识到，这些模块与图像生成器处理器1100的其他模块结合使用，以执行与本发明相关的例程和创新性步骤。

[0030] 在一些实施例中，图像生成器处理器1100还可包括图形用户界面(GUI)模块1150。

[0031] 交互式计算机模拟系统1000包括存储系统，该存储系统包括与共享计算机产生的环境相关的数据，并且还可在执行交互式计算机模拟时记录动态数据。图1示出了作为特定数据库系统1500A、图像生成器处理器1100的特定模块1500B或图像生成器处理器1100的存储器模块1120的子模块1500C的存储系统的示例。存储系统还可包括图像生成器处理器1200、1300上的存储模块(未示出)。存储系统可分布在不同的系统A、B、C和/或图像生成器处理器1100、1200、1300上，也可位于单个系统中。存储系统可包括一个或多个逻辑或物理以及本地或远程的硬盘驱动器(HDD)(或其阵列)。存储系统还可包括可由图像生成器处理器1100通过标准化或专有接口或通过网络接口模块1140访问的本地或远程数据库。可在本发明的背景下使用的存储系统的变化形式对于本领域技术人员来说是显而易见的。

[0032] 可提供教员操作站(IOS)(未示出)，以允许在交互式计算机模拟系统1000中执行各种管理任务。与IOS相关的任务允许控制和/或监视一个或多个正在进行的交互式计算机模拟。例如，IOS可用于允许教员参与交互式计算机模拟以及可能的其他交互式计算机模拟。在一些实施例中，IOS可由图像生成器处理器1100提供。在其他实施例中，IOS可与图像生成器处理器1100部署在一起(例如在相同的房间或模拟场内)，或者部署在远程地点(例如在不同的房间中或在不同的地点)。本领域技术人员应理解，可在交互式计算机模拟系统1000中同时提供许多IOS实例。IOS可提供计算机模拟管理界面，该计算机模拟管理界面可显示在专用IOS显示模块上。IOS可位于图像生成器处理器1100附近，但也可位于图像生成器处理器1100的外部并与之通信。

[0033] IOS显示模块可包括一个或多个显示屏，例如有线或无线平板屏幕、有线或无线触敏显示屏、平板计算机、便携式计算机或智能电话。当在计算机系统1000中存在多个图像生成器处理器1100、1200和/或1300时，IOS可呈现计算机程序管理界面的不同视图(例如用于管理其不同方面)，或者它们也可全部呈现其相同的视图。计算机程序管理界面可永久地显示在IOS显示模块1610的第一个屏幕上，而IOS显示模块的第二个屏幕显示交互式计算机模拟的视图(即，考虑到来自通过GUI模块1150显示的图像的第二个屏幕的自适应视图)。还可在IOS上触发计算机程序管理界面，例如通过触摸手势和/或交互式计算机程序中的事件(例如到达里程碑、来自用户的意外动作、或预期参数之外的动作、特定任务的成功或失败等)来触发。计算机程序管理界面可提供访问交互式计算机模拟和/或模拟计算设备的设置的能力。还可在GUI模块1150上(例如在主屏幕上、在辅助屏幕或其专用屏幕上)向用户提供虚拟化IOS(未示出)。在一些实施例中，还可提供简报系统(BDS)。BDS可视为仅在回放记录的数据期间使用的IOS的版本。

[0034] 在某些实施例中，IOS例如可由教员用于实现特定模拟或训练场景的某些目标，插入或修改视觉元素(例如添加目标飞行器，将飞行器从一个类型改变为另一个类型(例如不同的制造商或不同的阵营)等)和/或修改视觉元素的行为(例如修改飞行器的方向，修改飞行器的武器状态等)。通过GUI模块1150显示的一个或多个视觉元素可代表其他模拟元素(例如从模拟站控制的模拟飞行器)。附加或替代地，通过GUI模块1150显示的一个或多个视觉元素可遵循与特定模拟或训练场景的目标一致的预定行为模式(例如使用人工智能控制)。

[0035] 由仪表模块1160提供的有形仪表与被模拟的元素紧密相关。在模拟飞行器系统的示例中，例如对于示例性的飞行模拟器实施例，仪表模块1160可包括控制杆和/或侧杆、方向舵踏板、节气门、襟翼开关、应答器、起落架操纵杆、停车制动开关、航空器仪表(空速表、姿态仪、高度计、转向协调器、升降速度表、航向指示器......)等。根据模拟的类型(例如沉浸度水平)，所述有形仪表可与实际飞行器中可用的有形仪表相比或多或少地具有真实性。例如，由仪表模块1160提供的有形仪表可复制真实的飞行器驾驶舱，可向用户(或受训者)提供在真实的飞行器中能找到的真实仪表或具有类似物理特性的物理接口。如前文所述，用户或受训者使用通过仪表模块1160提供的一个或多个有形仪表采取的动作(修改控制杆位置，激活/停用开关等)允许用户或受训者在交互式计算机模拟中控制虚拟模拟元素。在交互式计算机模拟系统1000中进行沉浸式模拟的背景下，仪表模块1160通常会支持在作为沉浸式模拟的对象的实际系统中能找到的实际仪表板的复制品。在这种沉浸式模拟中，通常还需要专用图形处理单元1132。虽然本发明可应用于沉浸式模拟(例如经认证用于商用飞机飞行员训练和/或军用飞机飞行员训练的飞行模拟器)，但本领域技术人员很容易认识到本发明的教导，并能够将该教导应用于其他类型的交互式计算机模拟。

[0036] 在一些实施例中，可选的外部输入/输出(I/O)模块1162和/或可选的内部输入/输出(I/O)模块1164可与仪表模块1160一起提供。本领域技术人员应理解，仪表模块1160设有I/O模块中的一个或两个，例如针对图像生成器处理器1100所示的I/O模块。仪表模块1160的外部输入/输出(I/O)模块1162可连接穿过其中的一个或多个外部有形仪表(未示出)。例如，可能需要外部I/O模块1162以便使交互式计算机模拟系统1000和与原始设备制造商(OEM)部件相同但不能集成到(多个)图像生成器处理器1100和/或1200、1300中的一个或多个有形仪表接口(例如该有形仪表与在交互式模拟的实际系统对象中找到的有形仪表完全相同)。仪表模块1160的内部输入/输出(I/O)模块1164可连接与仪表模块1160集成的一个或多个有形仪表。I/O 1164可包括必要的接口以交换数据，设置数据，或从这种集成的有形仪表获得数据。例如，可能需要内部I/O模块1164以便使交互式计算机模拟系统1000和与原始设备制造商(OEM)部件相同的一个或多个集成有形仪表接口(例如该有形仪表与在交互式模拟的实际系统对象中找到的有形仪表完全相同)。I/O 1164可包括必要的接口以交换数据，设置数据，或从这种集成的有形仪表获得数据。

[0037] 仪表模块1160可包括一个或多个物理模块，这些物理模块还可互连，以实现交互式计算机程序的给定配置。容易理解，仪表模块1160的仪表将由交互式计算机模拟的用户操控以向其输入命令。

[0038] 仪表模块1160还可包括机械仪表致动装置(未示出)，这些致动装置提供用于物理地移动仪表模块1160的一个或多个有形仪表的一个或多个机械组件(例如电动机、机械阻尼器、齿轮、杠杆等)。该机械仪表致动装置可接收一组或多组指令(例如来自处理器模块1130的指令)，以使一个或多个仪表按照既定的输入功能移动。仪表模块1160的机械仪表致动装置还可替代或附加地用于通过有形和/或模拟仪表(例如触摸屏或飞行器驾驶舱或手术室的复制元件)向交互式计算机模拟的用户提供反馈(例如视觉、触觉反馈等)。可与图像生成器处理器1100一起提供或在交互式计算机模拟系统1000中提供附加的反馈装置(例如仪表的振动、用户座椅的物理运动和/或整个系统的物理运动等)。

[0039] 与图像生成器处理器1100相关联的模拟站还可包括一个或多个座椅(未示出)或其他符合人体工程学设计的工具(未示出)，以帮助交互式计算机模拟的用户进入适当的位置，以使用某些或所有仪表模块1160。

[0040] 在所示的实施例的背景下，运行时执行、实时执行或实时优先级处理执行对应于在交互式计算机模拟期间执行的从用户角度来说可能影响交互式计算机模拟的感知质量的操作。因此，在运行时、实时或使用实时优先级处理执行的操作通常需要满足某些可表达的性能限制条件，例如最长时间、最大帧数和/或最大处理周期数等方面。例如，在具有每秒60帧的帧速率的交互式模拟中，预计在5到10帧内进行的修改对于用户而言会是无缝的。同样，在具有每秒120帧的帧速率的交互式模拟中，预计在10到20帧内进行的修改对于用户而言会是无缝的。本领域技术人员很容易认识到，在需要渲染图像的几乎所有情况下，实际上可能无法实现实时处理。对于所公开的实施例的目的，所需的实时优先级处理涉及交互式计算机模拟的用户感知的服务质量，并且不需要对所有动态事件进行绝对的实时处理，即使用户感知到一定程度的服务质量降低，也仍然可认为是合理的。

[0041] 可在运行时(例如使用被用户感知为实时的实时优先级处理或处理优先级)使用模拟网络(例如叠加在网络1400上)来交换信息(例如与事件相关的模拟信息)。例如，可通过模拟网络共享与图像生成器处理器1100相关联的运输工具的移动和与图像生成器处理器1100的用户与交互式计算机生成环境的交互相关的事件。同样，模拟范围的事件(例如与对交互式计算机生成环境、照明条件的持久性修改、模拟天气的修改等相关)可通过模拟网络从集中式计算机系统(未示出)或从站1100、1200、1300之一共享。另外，交互式计算机模拟中涉及的交互式计算机模拟系统1000的所有组件可访问的存储模块(例如联网数据库系统)可用于存储呈现交互式计算机生成环境所需的数据。在一些实施例中，仅从集中式计算机系统更新存储模块，并且图像生成器处理器1100、1200、1300仅从该存储模块1500加载数据。

[0042] 在本发明的背景下，可隐含或明确地使用各种网络链路。虽然该链路可被示为无线链路，但是它也可实现为使用同轴电缆、光纤、5类电缆等的有线链路。在链路上可存在有线或无线接入点(未示出)。同样，可存在任何数量的路由器(未示出)作为链路的一部分，所述链路还可穿过互联网。

[0043] 本发明不受不同模块之间交换信息的方式的影响。例如，存储器模块和处理器模块可通过并行总线连接，但也可通过串行方式连接或者涉及中间模块(未示出)，这不影响本发明的教导。

[0044] 图2示出了用于在交互式计算机模拟的执行2010期间向单个显示频率(例如可在逻辑点1610处测量)同步视频输出的示例性方法2000。在方法2000的背景下，提供2020用于以单个显示频率同步两个或更多个图像生成器处理器(例如1100、1200、1300)之间的视频输出的共享基准信号，其中每个图像生成器处理器驱动至少一个独立视频卡(例如1134、1234、1334)。

[0045] 为了说明示例性方法2000，将参考图像生成器处理器1100和1200以及视频卡1134和1234。本领域技术人员很容易认识到，对于本发明的教导，可使用不止两个(2)图像生成器处理器和独立视频卡。

[0046] 可使用基于以太网的同步协议来确保不同的图像生成器处理器1100、1200共享公共时间。本领域技术人员很容易认识到，可使用其他解决方案来实现与在图像生成器处理器1100、1200之间提供共享基准信号的最终结果相同的共同时间。例如，共享基准信号可以是共享时钟信号的结果，其可以由图像生成器处理器1100、1200之一或由另一节点(未示出)生成。当使用另一节点时，这样的另一节点可以专用于生成共享时钟信号，或者也可以在系统中具有其他任务。共享时钟信号可以直接分配给图像生成器处理器1100、1200中的每一个，或者可以在它们之间进行菊花链连接。每个图像生成器处理器1100、1200中的一个或多个可以指示另一节点修改共享时钟信号。

[0047] 每个独立视频卡1134、1234基于相应图像生成器处理器1100、1200的响应能力支持即时图像刷新速率适配。更准确地说，即时图像刷新速率适配特性允许视频卡1134、1234在运行时动态地修改其视频输出的刷新速率，并在修改时考虑到可用于显示到视频卡1134、1234的图像的速率。例如，使用处理器1130和/或专用处理器1132在图像生成器处理器1100上运行的应用程序计算将由视频卡1134显示的图像，例如使用存储器模块1120和/或视频卡1134本身的存储器来计算。在图像的处理完成时，图像被存储在存储器模块1120中或视频卡1134上(例如写入可被处理器模块1130访问的视频卡的存储缓冲器或者存储在可由视频卡1134访问的给定存储器位置)。处理模块1130通过发出要求视频卡1134显示来自存储器的图像的特定指令向视频卡1134“通知”图像已准备就绪。例如，处理器模块1130可为视频卡1134发出“绘制”指令。在一些实施例中，在处理器模块1130与视频卡1134之间提供两个不同的渲染缓冲器，并且来自处理器模块的“交换渲染缓冲器”指令向视频卡1134通知图像在相应的渲染缓冲器中准备就绪。

[0048] 方法2000还包括：在图像生成器处理器1100、1200中的每一个处，在下一帧生成处理期间人为地实时影响2030的图像生成渲染速度，以触发2040由该图像生成器处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配。动作2030的目的是由视频卡1134、1234预测性地调度与下一帧对应的图像的刷新，因为触发2040对于处理模块1130来说是可预测的。由于主动进行调度，因此可将图像的刷新与共享基准信号对准，同时避免图像生成器处理器1100、1200操控视频卡的存储寄存器。对于每个处理的图像执行(2034)相同的处理2010-2040。技术人员从整个本说明书中将理解到，人为地影响渲染速度涉及插入受控延迟，该受控延迟不是由图像生成器的实际性能引起的(例如，不是被动地完成)，而是出于控制图像生成器处理器的视频卡的刷新率的目的所确定。同样地，主动调度图像的刷新涉及确定下一图像的可用性的定时，目的是控制图像生成器处理器的视频卡的行为。

[0049] 在一些实施例中，人为地实时影响2020图像生成渲染速度是通过在下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染迟滞进行的。在这样做时，对于视频卡1134来说，图像生成器处理器1100显得太慢，这会导致视频卡1134降低其输出1136的刷新速率。为了完整起见，可以补充说，这可以通过例如发出“绘图”指令或“交换缓冲区”指令来实现，其中计算的时间距离表示与从共享基准信号测量的预期时间相比的正延迟(或说延后)。在一些实施例中，替代或附加地，人为地实时影响2020图像生成渲染速度是通过在下一帧生成处理期间以编程方式实时模拟图像生成渲染加速来进行的。在这样做时，对于视频卡1134来说，图像生成器处理器1100显得足够快，能够维持较高的刷新速率，这会使视频卡1134提高其输出1136的刷新速率，前提是视频卡1134能支持这种更快的刷新速率。为了完整起见，可以补充说，例如，这可以通过发出“绘制”指令或“交换缓冲器”指令来实现，其中计算的时间距离表示与从共享基准信号测量的预期时间相比的负延迟(或说提前)。

[0050] 在一些实施例中，不同的图像生成器处理器1100、1200中的一个被指定为主图像生成器处理器，而其他的图像生成器处理器被指定为从图像生成器处理器。在本文说明的实施例的背景下，指定主图像生成器处理器的方式无关紧要。

[0051] 当所述图像生成器处理器是主图像生成器处理器时，人为地实时影响2020图像生成渲染速度可包括通过链接至共享基准信号的预定目标定时器来调度下一帧生成处理，同时避免主图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。

[0052] 当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器时，除非共享基准信号与本地从信号对准，否则人为地实时影响2020图像生成渲染速度可选地包括通过在下一个从帧处理期间实时改变模拟渲染定时器来调度下一帧生成处理，以触发2030由从图像生成器处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配。其目的是减小共享基准信号与本地从信号之间的时距，从而改善与下一个从帧对应的图像与来自两个或更多个图像生成器处理器中的另一个图像生成器处理器的另一个下一帧对应的图像的同步性，同时避免该从图像生成器处理器操控视频卡的存储寄存器。

[0053] 在定义主处理器和从处理器时，方法2000还可包括从从图像生成器处理器向基准信号发生器(例如主处理器、从处理器之一或另一个网络节点(未示出))发送从本地信号与共享基准信号之间的时距的指示。该指示可选地包括共享基准信号与本地从基准信号之间的时距。附加地或替代地，基准信号发生器可由两个或更多个图像生成器处理器之中的主图像生成器处理器提供。方法2000还可包括通过在基准信号发生器处调节预定目标定时器来更新共享基准信号，并在调节时考虑到多个接收到的指示，包括接收到的从本地信号与共享基准信号之间的时距的指示。此时，调节预定目标定时器可选地可通过从多个接收到的指示中减去多个接收到的时距中的最小值来进行。

[0054] 当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器并且共享基准信号与本地从基准信号对准时，方法2000可包括处理下一帧而不修改模拟渲染定时器。

[0055] 在一些实施例中，当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器并且共享基准信号滞后于本地从基准信号时，在下一帧生成处理期间人为地实时影响图像2020生成渲染速度可通过在下一个从帧处理期间实时增加模拟渲染迟滞来进行，以触发2030由该从图像生成器处理器的视频卡进行的即时图像刷新速率适配，以便减小共享基准信号与本地从基准信号之间的时距，从而改善与下一个从帧对应的图像和与下一个主帧对应的图像的同步性。

[0056] 在一些实施例中，当所述图像生成器处理器是从图像生成器处理器并且共享基准信号领先于本地从基准信号时，在下一帧生成处理期间人为地实时影响2020图像生成渲染速度通过在下一个从帧处理期间实时减小模拟渲染迟滞来进行，以减小共享基准信号与本地从基准信号之间的时距，从而改善与下一个从帧对应的图像和与下一个主帧对应的图像的同步性。

[0057] 方法2000还可包括独立于两个或更多个图像生成器处理器1100、1200中的每一个以单个显示频率向显示面板1600提供与下一帧中的每一个对应的每一个图像。

[0058] 在一些实施例中，当这些指令由处理器(例如，处理器模块1130)运行时，包括指令的计算机程序执行上文描述的方法2000。如前所述，尽管在各种实施例的描述中没有明确提及不同模块(例如，存储器模块1120和/或处理器模块1130)，但是本领域技术人员将容易认识到这样的模块与图像生成器处理器1100的其他模块结合使用，以执行与本发明有关的例程和创新步骤。例如，在执行方法2000的计算机程序的整个执行过程中，不同的模块可以实时地和/或通过存储系统1500共享数据。

[0059] 在图3的示例中，示出了方法2000的一个具体示例。主图像生成器(IG)3010与从IG 3020.1......n共享基准信号3100，除非明确标识从IG中的特定一个之外，否则在下文中将从IG称为从IG 3020。因此，该示例涵盖主IG的1到n个从IG。通常，预计系统中不会有多于几十个的从设备，但是本领域技术人员应理解，这不是本发明的限制，但实际上过多IG没有实际用途。所示的投影仪3030.1......m接收一个或两个(例如4个)同步视频信号，以在显示系统3040上显示。

[0060] 在图3的示例中，主IG 3010为同步目的设定目标延迟3110。该目标延迟3110会影响针对从IG 3020的共享基准信号3100。在为视频卡绘制3130图像之前(视频卡随后会向投影仪3030输出该图像)，主IG 3010人为地影响3120图像生成处理。在一些实施例中，由主IG 3010施加的延迟是固定的(即，不可调节)。主IG 3010也可尽可能高效地运行，将同步方面留给从IG 3020，但这不是优选的解决方案，因为这实际上要求每个从IG 1 3020至少与主IG 3010一样快。

[0061] 在图3的示例中，每个从IG 3020仍会计算用于同步目的的本地延迟3210。在设定本地延迟时要考虑共享基准信号3100。这样，在为视频卡绘制3230图像之前(视频卡随后会向投影仪3030输出该图像)，每个从IG 3020根据需要人为地影响3220图像生成处理。在一些实施例中，从IG 3220向主IG 3010发送关于本地延迟计算3210的反馈3240。该反馈通常不针对每个图像发送，而是周期性地发送反馈，或者仅针对某些计算的延迟发送(例如当延迟接近于0或超过特定值时导致越出阈值等)。当从一个或多个从IG 3220接收到反馈时，主IG 3010可修改目标延迟3140，以改善输出的同步性和/或最终使目标延迟达到最小值。

[0062] 最后，在图3所示的示例中，投影仪3030随后向显示系统3040显示3610复合同步图像。

[0063] 以下伪代码表示一个示例性实施例，在该实施例中，主IG以固定延迟运行：

[0064]

[0065] 请注意，可调节上述示例中的MaxTimingCorrectionUS，以最大限度地减少校正的影响并过滤一些最终的假信号。

[0066] 通常认为方法是导致期望结果的一个自洽步骤序列。这些步骤需要物理量的物理操控。虽然不是必须的，但是通常这些量采取能够被存储、传递、组合、比较和以其他方式操控的电或磁/电磁信号的形式。有时，主要出于通用的原因，将这些信号称为比特、数值、参数、项目、元素、对象、符号、字符、术语、数字等比较方便。但是应注意，所有这些术语和类似术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的便利标记。虽然本发明是以示例性方式说明的，但是这种说明并不旨在穷举或限制于所公开的实施例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。选择这些实施例是为了说明本发明的原理及其实际应用，并使本领域普通技术人员能够理解本发明，以便实现带有可能适合于其他预期用途的各种修改的各种实施例。

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