电子设备的电能管理方法及电子设备
阅读：3发布：2021-07-04
专利汇可以提供电子设备的电能管理方法及电子设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种通过控制刷新率降低 电能 消耗的 电子 设备的电能管理方法及电子设备。根据本发明一个 实施例 的电子设备的电能管理方法，可包括：测定所显示内容的内容率的步骤；以及，根据所述内容率控制刷新率的步骤。，下面是电子设备的电能管理方法及电子设备专利的具体信息内容。
1.一种电子设备的电能管理方法，其特征在于，包括：
测定所显示内容的内容率的步骤；
根据所述内容率控制刷新率的步骤，其中，控制刷新率的所述步骤包括利用区间表确定所述刷新率的步骤，其中所述区间表是根据可利用的刷新率划分内容率区间得到的，属于所述内容率区间的最大内容率低于与所述区间对应的刷新率；
接收特定用户输入的步骤；以及
根据所述特定用户输入，将所述刷新率变更成最大值的步骤。
2.根据权利要求1所述的电子设备的电能管理方法，其特征在于：
所述内容率是通过比较上一帧与当前帧中对应于特定位置的预定个数的像素值确定的。
3.根据权利要求2所述的电子设备的电能管理方法，其特征在于：
属于所述区间的最大内容率由以下数学式1确定，
[数学式1]
其中，i是可利用刷新率的指数，βi是对应于第i个刷新率的最大内容率，γi是第i个刷新率。
4.一种电子设备的电能管理方法，其特征在于，包括：
利用当前帧相对于上一帧的变化与否结果测定内容率的步骤；
根据所述内容率控制刷新率的步骤，其中，控制刷新率的所述步骤包括利用区间表确定所述刷新率的步骤，其中所述区间表是根据可利用的刷新率划分内容率区间得到的，属于所述内容率区间的最大内容率比对应于所述区间的刷新率低；
接收特定用户输入的步骤；以及
根据所述特定用户输入，将所述刷新率变更成最大值的步骤。
5.根据权利要求4所述的电子设备的电能管理方法，其特征在于，测定内容率的所述步骤包括：
比较存储于帧缓冲区的当前帧与存储于第一附加缓冲区的上一帧，并在比较所述当前帧与存储于第一附加缓冲区的上一帧期间，复制所述当前帧并存储到第二附加缓冲区的步骤。
6.根据权利要求5所述的电子设备的电能管理方法，其特征在于：
所述当前帧相对于上一帧的变化与否是通过比较上一帧与当前帧中对应于特定位置的预定个数的像素值确定的。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
显示部，其显示内容；
内容率测定部，其测定显示的所述内容的内容率；
刷新率控制部，其根据所述内容率控制刷新率；以及
处理器，其控制所述显示部、所述内容率测定部及所述刷新率控制部；
其中，所述刷新率控制部利用区间表确定所述刷新率，其中所述区间表是根据可利用的刷新率划分内容率区间得到的，属于所述内容率区间的最大内容率比对应于所述区间的刷新率低；以及，
其中，当接收到特定用户输入时，所述刷新率控制部将所述刷新率变更成最大值。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于：
所述内容率是通过比较上一帧与当前帧中对应于特定位置的预定个数的像素值确定的。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于：
属于所述区间的最大内容率由以下数学式1确定，
[数学式1]
其中，i是可利用刷新率的指数，βi是对应于第i个刷新率的最大内容率，γi是第i个刷新率。
电子设备的电能管理方法及电子设备
技术领域
[0001] 本发明涉及电子设备的电能管理方法及电子设备，尤其涉及一种显示内容的电子设备及电子设备的电能管理方法。
背景技术
[0002] 现在商用的移动设备的刷新率(refresh rate)为固定值60Hz，因此经常发生不必要的电能消耗。现在有关降低移动设备的电能消耗的研究有多种。通过调节显示器的时钟(clock)降低电能消耗的研究已经在进行。这些研究是对有机发光二极管(OLED)显示器的时钟适用动态电压频率调节(Dynamic Voltage Frequency Scaling；DVFS)规则来降低电能消耗，或通过对OLED显示器的仅部分区域进行时钟调节来降低电能消耗。相关的现有技术文献有韩国公开专利第1999-012928号。
[0003] 现在，以移动设备为对象，以画面滚动为对象尝试通过调节帧率(frame rate)降低电能消耗。而这些研究并没有直接调节刷新率。最重要的是以前的所有研究并没有以重复发生的电能消耗为对象，没有考虑显示的内容，因此显示质量下降在所难免。
[0004] 因此需要研究一种根据内容的特性管理电能的方法。
发明内容
[0005] 技术问题
[0006] 本发明公开一种显示内容的电子设备及电子设备的电能管理方法。
[0007] 并且，本发明提供一种降低显示内容时发生的电能消耗，能够为用户提供舒适影像的电子设备及电子设备的电能管理方法。
[0008] 技术方案
[0009] 为达成上述目的，根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法包括：测定所显示内容的内容率(content rate)的步骤；以及，根据所述内容率控制刷新率(refresh rate)的步骤。
[0010] 为达成上述目的，根据本发明一个实施例提供一种电子设备的电能管理方法包括：利用当前帧相对于上一帧的变化与否结果测定内容率的步骤；以及，根据所述内容率控制刷新率的步骤。
[0011] 为达成上述目的，根据本发明一个实施例提供一种电子设备包括：显示部，其显示内容；内容率测定部，其测定显示的所述内容的内容率；刷新率控制部，其根据所述内容率控制刷新率；以及处理器，其控制所述显示部、所述内容率测定部及所述刷新率控制部。
[0012] 技术效果
[0014] 图1为显示根据本发明一个实施例的电子设备显示的多个应用程序的冗余帧率的图表；
[0015] 图2为显示根据本发明一个实施例的电子设备的框图；
[0016] 图3为显示根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法的流程图；
[0017] 图4为显示根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法中测定内容率的一个例子的示意图；
[0018] 图5为显示根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法中用于说明分段控制(Section-based Control)及刷新率推进技术的示意图；
[0019] 图6为比较根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法与现有方法的节能效果的示意图；
[0020] 图7为比较根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法与现有方法的画质的示意图；
[0021] 图8为说明根据本发明另一实施例的电子设备的示意图；
[0022] 图9为说明图8所示电子设备的电能管理方法的流程图；
[0023] 图10及图11为根据本发明一个实施例的内容率测定方法的示意图。
[0024] 附图标记说明
[0025] 100：电子设备 110：显示部
[0026] 120：内容率测定部 130：用户输入部
[0027] 140：刷新率控制部 150：处理器
具体实施方式
[0028] 以下参照附图说明根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法及电子设备。
[0029] 本说明书中所使用的单数表现形式在无其他明确定义的情况下还包括复数表现形式。在本说明书中，“构成”或“包括”等术语不应理解为必须全部包括说明书中记载的各构成要素或各步骤，而是应该理解为可以不包括其中的部分构成要素或部分步骤，或理解为还可以包括其他构成要素或步骤。
[0030] 本说明书中，帧率(frame rate)是指存储器中帧数据的更新频率，其单位可以是帧/秒(Frame Per Second；FPS)。并且，与上一个帧相比无变化的帧称为冗余帧(redundant frame)，单位时间内的冗余帧数称为冗余帧率。并且，与上一个帧相比有变化的帧称为有意义的帧(meaningful frame)。
[0031] 并且，本说明书中刷新率(refresh rate)是指画面输出的帧的变化频率，其单位可以是Hz。
[0032] 并且，本说明书中内容率(contents rate)是指单位时间内内容的变化频率。
[0033] 图1为显示根据本发明一个实施例的电子设备显示的多个应用程序的冗余帧率的图表。
[0034] 图1中(a)显示现在商用的一般应用程序(非游戏应用程序)中有意义的帧与冗余帧，图1中(b)显示当前商用的游戏应用程序中有意义的帧与冗余帧。
[0035] 如图所示，部分一般应用程序与大部分游戏应用程序的帧率包括冗余帧率。在刷新率固定的情况下(例如:固定值60Hz)，冗余帧也按照与有意义的帧相同的频率输出到画面，因此发生电能消耗。因此需要一种只基于有意义的帧调节刷新率的方法。
[0036] 根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法及电子设备可以只基于有意义的帧率显示应用程序的内容。
[0037] 图2为显示根据本发明一个实施例的电子设备的框图。
[0038] 本说明书中，电子设备是能够显示内容(例如：应用程序)的设备，例如移动终端。所述移动终端可包括智能手机(smart phone)、笔记本电脑(notebook computer)、数字广播终端、个人数字助理(Personal Digital Assistants；PDA)、便携式多媒体播放器(Portable Multimedia Player；PMP)、导航仪、平板电脑(tablet PC)、可穿戴设备(Wearable Device)等。
[0039] 如图所示，电子设备100可包括显示部110、内容率测定部120、用户输入部130、刷新率控制部140及处理器150。
[0040] 显示部110显示和输出电子设备100处理的信息、数据等。例如，显示部110显示与电子设备100中运行的应用程序相关的用户界面(User Interface；UI)或图形用户界面(Graphic User Interface；GUI)。
[0042] 内容率测定部120可测定内容率。测定内容率的具体方法参见后续说明。
[0043] 用户输入部130生成用户控制电子设备100的工作所需的输入数据。用户输入部130可以由小键盘(key pad)锅仔片(dome switch)、触摸板(定压/定流)、调节旋钮(jog wheel)、调节开关等构成。尤其，当触摸板与所述显示部110彼此构成层状结构的情况下，可以将此称为触摸屏。
[0044] 刷新率控制部140可以根据测定的内容率控制刷新率。例如，刷新率控制部140可以在测定的内容率高时调高所述刷新率，在测定的所述内容率低时调低所述刷新率。
[0045] 处理器150可全面控制所述显示部110、所述内容率测定部120、用户输入部130及刷新率控制部140。
[0046] 图3为说明图2所示电子设备的电能管理方法的流程图。
[0047] 在步骤S210中，显示部110可显示内容。例如，显示部110可显示运行的特定应用程序。
[0048] 在步骤S220中，内容率测定部120可以以预定时间间隔(例如：间隔一秒)测定内容率。
[0049] 内容率测定部120可通过比较当前帧与上一帧统计有意义的帧。为了以低费用准确比较所述当前帧与上一帧，可采用双缓冲区(double Buffering)及基于栅格比较(grid-based comparison)技术。所述双缓冲区(double Buffering)及基于栅格比较是为便于说明本发明而命名的。
[0050] 图4为显示根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法中通过双缓冲区与基于栅格比较技术比较当前帧与上一帧的一个例子的示意图。
[0051] 所述双缓冲区是指为比较当前帧与上一帧而使用两个附加缓冲区(extra buffer)(前缓冲区(front buffer)、后缓冲区(rear buffer))的技术。例如，在t时间比较存储于帧缓冲区的当前帧与存储于后缓冲区的上一帧，在比较所述当前帧与上一帧期间，向前缓冲区复制存储所述当前帧。并且，在t+1时间比较存储于帧缓冲区的当前帧与存储于前缓冲区的上一帧(在t时间存储的当前帧)，在比较所述当前帧与上一帧期间，向后缓冲区复制存储所述当前帧。即，前缓冲区与后缓冲区中一个用于存储当前时间的上一帧，另一个用于存储当前帧。前缓冲区与后缓冲区的作用可以以所述当前帧与上一帧的比较时间为间隔互换。通过采用双缓冲区技术，能够最小化操作延迟(operation delay)。
[0053] 例如，基于栅格比较可包括将当前帧与上一帧划分为预定个数的块，只比较划分的所述块的代表像素值(例如：位于中央的像素值)的方法。
[0054] 通过上述方法，可以判断当前帧相比于上一帧有无变化，可以根据所述当前帧相比于上一帧有无变化判断测定内容率。
[0055] 在步骤S230中，刷新率控制部140可以根据测定的所述内容率控制刷新率。
[0056] 另外，内容率不得超过刷新率。因此，刷新率控制部140应保持大于内容率的刷新率。为此，可采用下述分段控制(Section-based Control)及刷新率推进(refresh rate boosting)技术中的至少一种技术。所述分段控制(Section-based Control)及刷新率推进是为便于说明本发明而命名的。
[0057] 图5为显示根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法中用于说明分段控制(Section-based Control)及刷新率推进技术的示意图。
[0058] 分段控制是指根据可利用刷新率划分内容率区间，并根据划分的所述区间确定不同刷新率的技术。为适用分段控制，可利用区间表(Predefined section table)。所述区间表中内容率区间是根据可利用刷新率划分的。并且，属于特定区间的最大内容率可以设得低于对应于所述特定区间的刷新率。例如，刷新率为20Hz的情况下，属于相应区间的最大内容率设为10FPS，刷新率为24Hz的情况下，属于相应区间的最大内容率设为22FPS。
[0059] 属于所述特定区间的最大内容率可通过如下数学式1确定：
[0060] 【数学式1】
[0061]
[0062] 其中，i是可利用刷新率的指数，βi是对应于第i个刷新率的最大内容率(threshhold)，γi是第i个刷新率。
[0063] 在应用程序的内容率因用户交互而突然上升的情况下，所述分段控制无法正确反映上升的所述内容率，从而无法调整刷新率。其原因在于内容率不能超过刷新率。
[0064] 刷新率推进用于消除由于所述分段控制而发生的延迟。刷新率推进是指在特定用户输入(例如：触摸输入)下无论当前测定的内容率如何都将刷新率调整为特定值的技术。例如，即使当前内容率为8FPS，在特定用户输入下刷新率可以直接上升到60Hz(可利用的最大刷新率)。
[0065] 图6为比较根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法与现有方法的节能效果的示意图。
[0066] 图6中(a)显示一般应用程序的电能消耗，图6中(b)显示游戏应用程序的电能消耗。所示图表中原始(Original)表示以固定刷新率输出画面的情况，分段+推进(Section-based+boosting)表示适用分段控制及刷新率推进的情况，分段(Section-based)表示未适用刷新率推进而只适用分段控制的情况。
[0067] 如图6所示，相比于适用固定刷新率的情况，另外两个情况分段+推进及分段的电能消耗更少。并且，可知分段的电能消耗小于分段+推进。其原因在于刷新率推进是直接将刷新率调整成设定的特定值(例如：可利用的最大刷新率)的技术。
[0068] 图7为比较根据本发明一个实施例的电子设备的电能管理方法与现有方法的节能效果的示意图。
[0069] 图7中(a)显示一般应用程序的电能消耗，图7中(b)显示游戏应用程序的电能消耗。所示图表中原始表示以固定刷新率输出画面的情况的内容率，分段+推进表示适用分段控制及刷新率推进的情况的内容率，分段表示未适用刷新率推进而只适用分段控制的情况的内容率。
[0070] 适用分段控制及刷新率推进的情况下与实际应用程序的内容率几乎相同，而只适用分段控制的情况下测定结果低于实际应用程序的内容率。即，适用分段控制及刷新率推进的情况下，画质与原始的情况几乎相同。但是，只适用分段控制的情况下，画质可能略低于原始的情况。
[0071] 图8为说明根据本发明另一实施例的电子设备的示意图。
[0072] 参照图8，根据本发明另一实施例的电子设备800可包括显示部810、内容率测定部820、用户输入部830、刷新率控制部840、处理器850及垂直同步控制部860。
[0073] 根据本发明另一实施例的电子设备中，刷新率控制部840确保防止闪烁现象的前提下控制刷新率。
[0074] 当刷新率过低的情况下，显示器可能会出现闪烁现象，在此可通过将刷新率设成可消除闪烁现象的预设值以上防止闪烁现象。当内容率为预设值以上的情况下，可以将刷新率设成大于内容率的值。
[0075] 例如，当内容率为10FPS(Frames Per Senconds)且预设值为20FPS的情况下，可将刷新率设为20Hz，当内容率为30FPS且预设值为20FPS的情况下，可将刷新率设为大于内容率的值。并且，预设值可根据显示器种类、用户等通过实验加以确定。
[0076] 另外，根据本发明另一实施例的电子设备800还可以包括利用第一刷新率及第二刷新率控制垂直同步周期的垂直同步控制部860。垂直同步控制部860可包括根据第二刷新率生成垂直同步信号的信号生成部及根据第一刷新率禁用(disable)所述垂直同步信号中的一部分的信号控制部。
[0077] 垂直同步(V-Sync)的作用是使刷新率与显示器发光同步，具体根据刷新率生成垂直同步信号并根据垂直同步信号发光，例如LCD面板的情况下背景光发光。本发明根据第二刷新率生成垂直同步信号，其中根据第一刷新率禁用垂直同步信号中的一部分。或者，可以设计使得根据第一刷新率启用(enable)垂直同步信号中的一部分。因此，可调节垂直同步的周期。
[0078] 例如，在内容率为20FPS，用于防止闪烁现象的临界值为40FPS的情况下，根据本发明，可以将第一刷新率设为30Hz，将第二刷新率设为40Hz。这种情况下，根据第二刷新率40Hz生成垂直同步信号，本发明根据第一刷新率禁用垂直同步信号中的十个。
[0079] 结果，垂直同步产生以30Hz工作的效果，随着垂直同步周期加长，显示器以更小的频率闪烁，随着闪烁现象减少，电能消耗随之降低。
[0080] 另外，根据设计方式，垂直同步信号可以只基于第一刷新率生成。这种情况下，可以忽略第二刷新率，仅根据第一刷新率控制垂直同步周期。或者当第一刷新率大于临界值的情况下不另外设置第二刷新率，因此根据第一刷新率控制垂直同步周期。
[0081] 图9为说明图8所示电子设备的电能管理方法的流程图。
[0082] 参照图9，在步骤S900中，电子设备800根据内容的帧变化与否测定内容的内容率。
[0083] 并且在步骤S910中，电子设备800根据内容率确定第一刷新率，当第一刷新率小于临界值的情况下，在步骤S920中将所述第一刷新率变更成为所述临界值，所述临界值是第二刷新率。其中，临界值是指为减少或消除闪烁现象而设定的值，可根据显示器种类、用户等通过实验加以确定。
[0084] 根据本发明，将刷新率设成用于消除闪烁现象的临界值以上，因此能够向用户提供舒适影像。
[0085] 另外，根据本发明的电能管理方法还可以包括利用第一刷新率及所述第二刷新率控制垂直同步的周期的步骤S930。当内容率在小于临界值的特定区间变化的情况下，将第二刷新率设成临界值，第一刷新率随内容率变化。这种情况下，可以说垂直同步的周期取决于内容率。并且如上所述，可以根据第一刷新率控制垂直同步周期。
[0086] 另外，虽然未在图中示出，但控制垂直同步的周期的步骤可包括根据第二刷新率生成垂直同步信号的步骤；以及根据第一刷新率禁用垂直同步信号中的一部分的步骤。
[0087] 根据本发明，为防止闪烁现象而设定临界值，利用临界值以下的刷新率控制垂直同步周期，因此能够在为用户提供舒适影像的同时最大化节能效果。
[0088] 参照图8及图9，根据本发明，为防止闪烁现象而设定临界值，利用临界值以下的刷新率控制垂直同步周期，因此能够在为用户提供舒适影像的同时最大化节能效果。
[0089] 图10及图11为根据本发明一个实施例的内容率测定方法的示意图。
[0090] 例如，可以测定单位时间内的内容率，测定单位时间内内容率的方法也属于本发明的范畴。以下通过图10及图11说明更加有效地测定内容率的方法。
[0091] 在步骤S1000中，根据本发明的电子设备接收内容的帧信息。并且在步骤S1010中，电子设备测定特定区间(sliding window)中内容的帧变化次数。其中，特定区间是以内容的帧变化时间点为基准的最近一秒区间，是从内容的帧变化时间点至单位时间之前的时间点到帧变化的时间点的区间。例如，单位时间可以是一秒。
[0092] 图11中，(a)是测定单位时间内帧的变化次数的方法的示意图。(b)是以帧变化时间点为基准测定帧变化次数的方法的示意图。另外，图11中单位时间均为一秒，时间线的X标记表示帧变化时间点。图11所示图表中新轴表示内容率。
[0093] 图11的(a)中，内容率是以单位时间为间隔测定的，故以一秒为周期测定。因此如图11中(a)所示，内容率以一秒为单位更新。相反，参照图11中(b)，由于以帧变化时间点为基准进行判断，因此每次帧发生变化时内容率可以更行。
[0094] 因此，当在相同环境下如图11中(b)测定内容率的情况下，能够快速更新内容率，随着内容率更新速度上升，射到画面的帧个数以同样的速度降低，从而能够减少电能消耗。
[0095] 上述电子设备的电能管理方法可以以通过多种计算机执行的程序指令的形态存储在计算机能够读取的记录介质中。此时计算机能够读取的记录介质可包括程序指令、数据文件、数据结构或其组合。另外，存储在存储介质中的程序指令可以是专门为本发明设计和构建的，也可以是软件领域技术人员所公知的。
[0096] 存储介质例可以是如磁盘、CD-ROM、DVD等光记录介质(optical media)、软盘(floptical)等磁-光介质(magneto-optical media)及ROM、RAM、闪存盘等专门构成的用于存储和执行程序命令的硬件装置。
[0099] 上述说明的电子设备的电能管理方法及电子设备的构成与方法不限于上述说明的实施例，可通过选择性组合全部或一部分实施例，对所述实施例做多种变形实施。
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