專利名稱：支持基于盤的多媒體內容的改進的特技模式性能的系統和方法
技術領域：
本發明涉及視頻記錄器和重放系統，并且更具體地涉及一種光盤重放系統和其中的改進的特技模式性能。以下描述使用如下定義的術語MPEG(運動畫面專家組)-其是一族國際標準的名稱，所述標準用于以數字壓縮格式編碼音頻-視頻信息。MPEG標準包括MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4，以便適應不同的帶寬和質量約束。例如，MPEG-2特別適應于廣播質量電視節目的存儲和傳輸。
片段(fragment)-MPEG數據流的一部分。通常來說，MPEG數據流的每第15幀被編碼為I幀。一個片段被定義為I幀或者MPEG數據流的兩個連續的已編碼I幀邊界之間的該部分，所述邊界之間通常具有14幀的信息。
圖1示出一個示例性的MPEG數據流，其示出5個片段101-105。如圖所示，幀I1、I2和I3分別代表片段101、103和105，并且片段102和104由兩邊以I幀為邊界的14個幀的信息構成。應當注意的是，在一些實現方式中，片段邊界并不是與I幀開始或結束的字節位置完全一致，而是位于這些字節位置的稍微靠前或靠后的地方，以便與光盤扇區邊界對準。
圖2是現有技術的用于重放光盤的光盤再現系統200的高級別方框圖。光盤再現系統200包括用戶接口2、重放單元6和外部顯示器8。光盤再現系統200以低于或高于正常播放速度的速度對插入在盤驅動器1中的光盤進行正向或反向重放。這種非標準速度重放特征作為特技模式或特技播放(如快進、暫停、倒帶等)在現有技術中是公知的。重放單元6主要負責執行包括各種特技模式的各種重放特征。特技模式的一個例子是跳過所選擇的幀以便獲得快進模式。特技模式的另一個例子可以是重復訪問鄰接的幀序列，通常稱為A-B循環播放。光盤再現系統200還具有用戶接口結構2，以便接收用戶針對系統200的指令。例如，該用戶接口結構包括操作開關和按鈕、遙控器、鍵盤和液晶顯示裝置等等。
圖3是根據現有技術的圖2的再現系統200的重放單元6的更加詳細的方框圖。重放單元6包括用于控制所有與盤有關的操作的控制器10、由控制器使用來保持發生重放的當前位置的當前重放位置單元12、用于存儲可以由呈現單元16請求在顯示器8上進行顯示的片段的FIFO緩沖器14。控制器10控制存儲在盤驅動器1內的光盤上的數據的重放(包括特技模式重放)。控制器10可以是單個裝置或者幾個分離的裝置。控制器10被雙向耦合到向控制器10提供“當前重放位置”指針的當前重放位置單元12。該當前重放位置指針被向前和向后移動，以便確定將從該光盤讀取的下一個視頻片段。
在正常“播放”模式中，該指針在沒有“跳躍”的情況下以線性方式被向前移動。在“快速”特技模式中，該指針跳過部分素材。該跳躍距離是常數(比如每4個I幀的快進，其等于60幀)，或者通過反饋環路來控制。盤驅動器1接收來自控制器10的命令以便從光盤上的某一位置處讀取某一大小的信息片段。把所讀取的片段推入到FIFO緩沖器14中，最后該緩沖器將所述片段傳遞至呈現單元16，以用于在外部顯示裝置8上顯示。
圖2和3的傳統的光盤再現系統200有多種缺陷，包括(1)在不同特技模式之間執行高效(即快速)轉換要求相對復雜的控制器10；(2)從一個模式到另一個模式的轉換存在和存儲、控制、等待時間以及定時有關的問題，所有這些問題都需要很多投入來進行設計、編碼、調試和調諧時間；以及(3)控制器很難處理不是完全順序地存儲在盤或類似存儲介質上的數據流。如果盤驅動器必須通過數據流中的“間隙”，那么這可能會導致延遲，而所述延遲可能引起FIFO緩沖器欠載運行(underrun)。當盤再現系統在再現處理的持續時間內不能從光盤上持續接收數據流時就會發生緩沖器欠載運行(這可以通過使用更復雜的控制器或者使用可以處理空的FIFO緩沖器的呈現單元來克服)。以及(4)在A-B循環播放的情況下，當A點和B點非常靠近時，很難在不招致不希望的緩沖器欠載運行的情況下進行處理，這可以通過增加控制器的復雜度來克服。
因此，需要一種克服現有技術的前述缺陷的更簡單的系統設計。
本發明克服了前述缺陷，并且提供了一種在光盤再現系統中使用的光盤重放設備。
根據本發明的一個方面，在一個實施例中，在包括多個播放模式的光盤再現系統中使用的重放設備包括用于存儲將從數據源讀取的數據的高速緩沖存儲器；高速緩沖存儲器替換單元，其基于確定所存儲的數據在所述多個播放模式當中的至少兩個播放模式中的當前和/或未來的使用，標識將要從該高速緩沖存儲器中刪除的某些所存儲的數據；以及用于從該高速緩沖存儲器中取回數據以便向用戶呈現的呈現單元。
根據一個實施例，本發明的系統包括用于存儲將從數據源讀取的數據的存儲器，其中該數據源中的該數據被配置為多個數據塊；用于從該存儲器中取回一個或多個數據塊以便向用戶呈現的呈現單元；用于管理該存儲器的內容以及控制該數據源的操作的控制器。該控制器進一步包括適于對來自所述多個數據塊當中的至少兩個數據塊的合意度進行排序的排序單元，其中該合意度排序基于以下標準至少兩個數據決當中的每一個在所述多個播放模式當中的至少兩個播放模式中的所預測的未來使用，以及所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序。
本發明的重放設備有利地使用高速緩沖存儲器來代替傳統的FIFO緩沖器，以便存儲從能夠存儲連續的或非連續的數據流的光盤上取回的數據。其優于傳統FIFO緩沖器的優點包括使得該高速緩沖存儲器能夠被隨機尋址以便允許預期不可預測的特技模式轉換而選擇數據，以及允許預期未來的特技模式轉換而將所存儲的數據保持在該高速緩沖存儲器中。
通過參考下面結合附圖對本發明的示意性實施例所做出的詳細描述，本發明的前述優點將更加顯而易見并且可以被理解，其中圖1是根據現有技術的包括多個片段的部分MPEG流的示意圖；圖2是根據現有技術的用于重放光盤的視頻盤再現系統的方框圖；圖3是圖2的系統的重放單元的更加詳細的示意圖；圖4是描述根據本發明的一個實施例的用于重放光盤的視頻盤重放系統的方框圖；以及圖5是圖4的重放單元的更加詳細的示意圖。
雖然以下的詳細描述包含許多用于說明性目的的細節，但是本領域技術人員將意識到，在本發明的范圍內可以有許多變化和改變。
因此，不排除一般性地闡述本發明的以下優選實施例，并且對于所要求保護的發明不強加限制。
可以設想，所公開的系統、方法和設備普遍適用于能夠從盤上重放多媒體內容的任何裝置。如果本發明的重放設備至少符合以下標準，那么該設備就是特別適用的(1)該設備使用具有較慢隨機訪問響應時間的盤驅動器或者具有較慢隨機訪問等待時間的任何其他介質。例如，廣域網連接，特別是當通過衛星被路由時；(2)該設備使用其內容不總是線性布置的盤格式；以及(3)該設備具有有限的存儲器預算，比如消費者電子裝置(即手持計算機、口袋計算機、個人數字助理、移動電話和其他電子裝置)。
本發明的重放設備可以在一般的計算機可執行指令的情境下被描述，比如可以由微處理器執行的程序模塊。通常，所述程序模塊包括例程、程序、對象、組件、數據結構等等。此處定義的計算機存儲介質包括(而不限于)CD-ROM、數字通用盤(DVD)或其他光盤存儲裝置、或者可以被用于存儲想要的信息并且能夠由計算機訪問的任何其他介質。
下面描述一種支持較短等待時間的特技模式轉換的盤重放系統。在下述實施例中描述了本發明區別于現有技術的多個特征。
本發明的一個特征是，與現有技術的傳統高速緩沖存儲器不同，本發明使用了預測性“特技模式”高速緩沖存儲器。本發明的特技模式高速緩沖存儲器存儲在盤控制單元的控制下從盤驅動器接收的片段。預測性高速緩沖存儲器不同于傳統高速緩沖存儲器的地方在于，傳統高速緩沖存儲器只定義了一種高速緩沖存儲器替換算法，比如最近最少使用(LRU)替換策略。相比而言，預測性高速緩沖存儲器是用一種試圖預測未來請求的單獨機制進行填充的。該機制是一個訪問預測單元，其利用排序系統來預測哪個片段未來最有可能被呈現單元訪問。但是，應當注意的是，該排序不一定反映關于最可能被訪問的片段的最佳可能預測。相反地，根據本發明的各實施例，可以使用一種偏斜排序以便更加支持被認為重要的特定播放模式或者播放模式轉換，盡管它們發生的概率可能不是最高。
在一個相關方面中，現有技術系統通常通過對當前播放模式的簡單外插處理來作出預測，而本發明的發明人認識到，通過不僅考慮當前播放模式而且還考慮用戶將來可能切換到的其他播放模式，可以對很可能將被請求的未來片段作出更好的預測。
本發明的另一個相關特征是，當對未來可能被請求的片段進行預測時，不僅僅考慮當前播放模式。在一個實施例中，本發明對那些可能會在兩種或更多播放模式中被請求的片段進行外插，它們隨后可以被交織，以便考慮每種播放模式在未來某一時刻出現的預期概率。
在一個相關方面中，本發明的訪問預測單元的功能可以通過僅考慮從當前片段位置處開始的播放模式外插(而不是從所有可能的未來片段位置處開始的播放模式外插)而以更實際的方式來實現。
本發明的另一個特征在于，當作出關于片段的排序決定時，盤控制單元和高速緩沖存儲器替換單元均使用相同的排序決定處理(即算法)。與此相對的是，現有技術中的這兩個單元沒有那么強的關聯。在現有技術中，盤控制單元通常使用特定的片段排序(隱含的或者顯式的)，而高速緩沖存儲器替換單元則使用不同的片段排序。現有技術中的盤控制單元和高速緩沖存儲器替換單元的非對準排序方法在分析總體系統行為方面可能會帶來困難，特別是在涉及模式切換的情況下。相反地，由于盤控制單元和高速緩沖存儲器替換單元在作出決定時都使用相同的排序方法，因此，對總體系統行為的分析可以從假設該特技模式高速緩沖存儲器的內容往往是那些具有最高排序的片段開始。這使得對于執行模式切換的情況(其中系統已經在一定時間內處于單個模式，隨后切換到另一模式)的分析變得相當簡單直接。通過允許進行簡單直接的分析，設計者能夠在所使用的排序功能方面考慮更多的可變性，同時仍然能夠保證總是滿足特定的重放質量標準。
圖4是描述根據本發明一個實施例的盤重放系統400的高級別方框圖。該盤重放系統400包括盤驅動器1、用戶接口2、重放單元6和外部顯示器8。重放單元6包括特技模式高速緩沖存儲器31、高速緩沖存儲器和盤控制單元33以及呈現單元35。
圖5是圖4的根據本發明一個實施例的盤重放系統400的更加詳細的方框圖。圖5示出構成圖4的盤重放系統400的高速緩沖存儲器和盤控制單元33的各模決。
通過提供對于構成系統500的各單元的功能性描述，下面描述根據一個實施例的圖5所示的新穎重放系統500的總體操作。
特技模式高速緩沖存儲器335特技模式高速緩沖存儲器335通過線路42與盤驅動器1接口，通過線路52與存儲器管理單元350接口，通過線路44與呈現單元340接口，以及通過線路68與盤控制單元接口。
特技模式高速緩沖存儲器335存儲在盤控制單元345的控制下從盤驅動器1接收到的片段。存儲在特技模式高速緩沖存儲器355中的任何一個片段最終都可能在某一未來時間被呈現單元340在線路44上請求。
特技模式高速緩沖存儲器335的一個特征是，它可以由呈現單元340隨機訪問，以便在預期轉換到任何可允許的特技和/或播放模式的情況下請求片段。在采用FIFO緩沖器的現有技術重放單元中是沒有這種能力的。應當注意的是，在替換實施例中，可以對特技模式高速緩沖存儲器335進行訪問，以便請求除了片段以外的其他數據段，比如盤扇區號。
特技模式高速緩沖存儲器335的另一個特征是，當呈現單元340請求顯示一個片段時，所取回的片段不被自動從該特技模式高速緩沖存儲器355中刪除或清除。在預期轉換到任何可允許的特技和/或播放模式的情況下提供該特征。
特技模式高速緩沖存儲器335的另一個特征是，該特技模式高速緩沖存儲器是預測性高速緩沖存儲器，其與傳統高速緩沖存儲器的不同之處在于，只有當高速緩沖存儲器的用戶請求尚未存在于該高速緩沖存儲器中的數據時才對傳統高速緩沖存儲器進行填充。與此相對，利用試圖預測未來請求的單獨的機制對預測性高速緩沖存儲器進行填充。
特技模式高速緩沖存儲器335的另一個特征是，如果呈現單元340請求數據(比如一個或多個片段)，對于該高速緩沖存儲器周圍的控制邏輯沒有暗含的要求以確保所請求的數據必須存在于該高速緩沖存儲器中并且可用。這不同于其中所請求的數據必須存在于FIFO緩沖器中的傳統的FIFO方案。每當所請求的數據不存在于該高速緩沖存儲器中，那么將會發生高速緩沖存儲器錯失(cache miss)，并且該呈現單元340將繼續輸出最近顯示的片段的最后一幀(即凍結幀)。
呈現單元340呈現單元340通過線路40與用戶接口2接口，通過線路44與特技模式高速緩沖存儲器335接口，通過線路46與顯示器8接口，通過線路56與排序單元360接口以及通過線路58與候選標識器單元355接口。
一方面，呈現單元340包括按照例如“播放”或“FF”等模式的要求啟動對連續片段的呈現的定時機制。
呈現單元340呈現當前片段，并且通過線路44從特技模式高速緩沖存儲器335中請求片段，以便在外部顯示器8上顯示。
如果由于片段當前沒有被存儲在特技模式高速緩沖存儲器335中(即高速緩沖存儲器錯失)因此不能滿足呈現單元340對該片段的請求的話，那么呈現單元340通過繼續輸出最近顯示的片段的最后一幀(即凍結幀)來補償錯失的數據。在播放(PLAY)模式下多次發生連續的高速緩沖存儲器錯失之后，該定時機制可能將該片段位置前移30秒，以便試圖跳過盤上的缺陷區域。應當注意的是，對于當前重放位置的這種試探性操作在現有技術中是公知的。
控制器365控制器365被配置成管理特技模式高速緩沖存儲器335的內容并且控制盤驅動器1的動作。它包括三個子單元，即盤控制單元345、存儲器管理單元350和訪問預測單元370，該訪問預測單元370進一步包括候選標識器單元355和排序單元360。以下將對各單元進行描述。
訪問預測單元370訪問預測單元370包括排序單元360和候選標識器單元355。以下將對各單元進行描述。
排序單元360排序單元360通過線路54與存儲器管理單元350接口，通過線路56與呈現單元340接口以及通過線路64與盤控制單元345接口。
排序單元360對存儲在盤驅動器1中的所有片段當中的至少兩個片段的合意度進行排序。應當注意到，盤驅動器1中的一些片段還可以在任何時間點同時被存儲在特技模式高速緩沖存儲器335中。但是，一個片段當前是否被存儲在特技模式高速緩沖存儲器335中與排序單元360的決定處理無關。
排序包括向內容源(即盤驅動器1)的每個片段指定一個合意度量度，該量度衡量獲取或者保持特技模式高速緩沖存儲器335中的片段的合意度。所指定的較高的合意度量度對應于較高的排序。在一個實施例中，相同的合意度量度被用于盤訪問(有關獲取的決定)和高速緩沖存儲器替換(有關保持或者去除高速緩沖存儲器中的片段的決定)。其他實施例對于獲取和保持片段可以選擇使用不同的合意度量度。
在一個實施例中，基于兩個因素導出該合意度量度。導出該合意度量度的第一個因素是針對由呈現單元340在未來的某一時刻獲取某一片段的概率。一個片段越有可能在未來的某一時刻被獲取，該片段的合意度就越高。第二個因素涉及未來獲取該片段的時間。比起在更遠的未來獲取一個片段，獲取該片段的時間離當前時間越近，該片段的合意度就越高。
第一個因素(即一個片段未來被獲取的概率)可以由如下概率函數來表示pf(f)＝片段f在某一未來時間將被呈現機制請求的概率 (1)等式(1)的概率函數可以合并第二個因素(即時間)，如下所示pf(t，f)＝片段f在未來時間t將被呈現機制請求的概率 (2)利用等式(2)，合意度可以被表示如下d(f)=∫t=0t=∞w(t)pf(t,f)---(3)]]>其中，w(t)是考慮了第二個因素(即時間)的基于時間的加權函數。如果t在較遠的未來，那么基于時間的加權函數w(t)的值較小。一個示例性的加權函數是w(t)＝1/(1+t) (4)在一種實際實現方式中，理想地近似等式(2)的合意度量度。
回顧以上討論，在現有技術中，只有當前播放模式被外插。對當前播放模式的這種外插可以被形式化為近似函數d1(f)d(f)≈d1(f)=∫t=0t=∞w(t)pf(M,t,f)---(5)]]>其中M表示操作的當前播放模式；以及pf(m，t，f)表示片段f將在播放模式m中、在未來時間t被呈現機制請求的概率，其中，如果正從當前重放位置進行外插、正在播放模式“m”下操作并且呈現機制在時間t訪問片段“f”，則pf(m，t，f)＝1，否則pf(m，t，f)＝0。
應當注意到，函數pf(m，t，f)表示一種易于實現的計算，即只有0或1兩個值是對當前播放模式的簡單外插。
本實施例的排序算法通過考慮多種模式改進了現有技術的近似d1(f)。最終得到的近似d2(f)可以被定義如下d(f)≈d2(f)=ΣnϵMODES∫t=0t=∞pm(m,t)w(t)pf(m,t,f)---(6)]]>其中MODES是所有播放模式的集合pm(m，t)是兩個參數的概率函數，即模式標識器m和時間t。該概率函數確定該系統在時間t時處于播放模式m下的概率。
pf(m，t，f)函數如上定義w(t)如上定義等式(6)表示用于實現根據本發明原理的排序算法的近似函數。
在一個實施例中，使用表查找計算上述pm(m，t)的值。例如，假設一個裝置包括以下播放模式播放，FF4(4倍速快進)，FF16(16倍速快進)，FR4(4倍速快退)，FR16(16倍速快退)。
回顧以上討論，pm(m，t)的函數值反映了該裝置在未來時間“t”處于特定播放模式“m”的概率。為了計算pm(m，t)，需要執行多個步驟。在一個實施例中，使用表查找來確定該裝置在不久的將來最可能被操作于其中的四種播放模式。根據概率值以遞增的順序對各播放模式進行排序。假設當前播放模式總是該裝置在不久的將來最有可能操作于其中的播放模式。假設當前播放模式是模式A。則要求確定哪些播放模式(如FF16、FF4、FR4等等)將與B、C和D相關聯，這里B是最可能被切換到的播放模式，播放模式C是接下來最可能被切換到的播放模式，并且播放模式D是再接下來最可能被切換到的播放模式。
假設除了已知當前播放模式A以外，還知道用戶在過去的5秒鐘內是否切換到了其他播放模式。利用該信息，利用表1的前兩列找到與當前播放模式以及關于是否在過去的5秒鐘內切換了模式的是/否信息相匹配的特定行。例如，如果A是當前模式“播放”并且如果用戶在過去的5秒鐘內沒有切換模式，那么選擇表1中的第2行。接著利用該第2行確定對應于B、C和D的播放模式值(例如B＝FF4、C＝FF16和D＝FR16)。
利用以上獲得的A、B、C和D的值，函數pm(m，t)被計算如下
如上所述，播放模式A是該裝置最可能的未來播放模式。這樣，等式(7)為該模式指定了1.00的概率量度。對于模式B，該量度較低，為0.50，表明將來在該模式下操作的可能性較小，如此類推。應當注意的是，該概率函數pm(m，t)是兩個變量的概率函數，即m和t，但是在本實施例中，在計算時不考慮時間變量t。表I的表值可以在建立或者預設置階段被指定。可以通過考慮用戶在某些情況下選擇播放模式的可能行為來以一種方式指定各表值。一種替換方法是研究實際用戶的行為，并且利用該研究的(統計)結果來確定各表值。
上面的步驟2(即表查找)是基于考慮兩個標準(1)當前播放模式(列2)和(2)關于播放模式最近是否被改變的信息(列1)。應當注意的是，各可選實施例可以使用附加的或者不同的查找標準(結合不同的表)。例如，可以同時使用當前模式和先前模式的身份。
如果發生高速緩沖存儲器錯失，本發明將特技模式高速緩沖存儲器與能夠通過凍結幀而以精巧的方式處理高速緩沖存儲器錯失的呈現機制相結合。由于所述排序單元不受永遠不應當發生高速緩沖存儲器錯失這一設計標準的限制，因此該特征使該排序單元(以及可以使用在其中的表)具有較大的靈活性。為了將所述裝置的功能調整成更接近用戶的特定需要，修改由該排序單元執行的排序計算(提供通過修改表)的實施例有利地利用了上述靈活性。
用于修改排序計算的一個可能的實施例是當所述裝置處于操作中時對表進行更新。特別地，測量用戶的行為并且更新該表，以使其與所測量的用戶行為更緊密地匹配。
用于修改排序計算的另一個可能的實施例是允許用戶通過配置機制(比如屏幕上菜單)來改變該表。用戶可以選擇表內容的替換版本，或者甚至編輯單獨的表條目。
作為一個特定實例，經常使用“FR16”模式但是很少使用“FR4”模式的用戶可以修改該表，以便對于m＝FR4創建總體較低的函數值pm(m，t)。例如，這種修改可以通過刪除該表中的所有FR4條目并將它們替換為FR16條目來實現。這樣做的結果是，對FR4模式有用但對FR16模式沒用的片段具有較低的排序，因此其被讀取或者被保持在特技模式高速緩沖存儲器中的概率較低。這又意味著在該高速緩沖存儲器中有更多的空間用于FR16模式的片段。通過在該特技模式高速緩沖存儲器中具有更多的對應于FR16模式的片段，當切換到該模式時改進了用戶所感知的重放質量。根據為該呈現單元選擇的實現方式，所述切換將a)更快地發生、或b)由于在高速緩沖存儲器中(還)沒有所需要的片段因此將伴有更少凍結幀的情況、或者c)是a)和b)的組合。
候選標識器單元355候選標識器單元355通過線路50與盤控制單元345接口，并且通過線路58與呈現單元340接口。
盤控制單元345使用由排序單元360確定的、對盤驅動器1上的各片段的排序作為一個輸入，以確定哪個(些)片段應當從盤上被讀取。給出存儲在盤驅動器1上的片段的總數(該數目非常之大)，令排序單元考慮所有這些片段是不切實際的。作為一種實際的解決方案，采用一種只考慮全部片段的一個子集作為將來由盤控制單元345訪問的候選片段的機制。在一個實施例中，候選標識器單元355標識被考慮作為將來進行訪問的候選片段的片段子集。一旦所述候選片段被候選標識器單元355標識出來，那么排序單元360就根據它們各自被指定的合意度量度來對各候選片段進行排序。
為了給出更為具體的實例，在一個實施例中，該候選標識器單元將對于每種播放模式計算一組10個片段標示符，并且接著提供所有各組的集合以作為用于由排序單元360考慮的一組候選片段。為了計算對應于特定模式的10個片段標識器，如果該呈現單元處于從其當前片段位置開始的該模式中，則對該呈現單元的讀取動作進行外插。
存儲器管理單元350存儲器管理單元350通過線路52與特技模式高速緩沖存儲器335接口，并且通過線路54與排序單元接口。
當響應于盤控制單元345發出的讀取片段數據的指令而需要存儲裝置存儲從盤驅動器1接收的片段數據時，存儲器管理單元350選擇從特技模式高速緩沖存儲器335中刪除哪些片段。關于從特技模式高速緩沖存儲器335中刪除哪些片段的決定考慮了當前存儲在特技模式高速緩沖存儲器335中的每個片段的相對合意度(由排序單元360確定)。刪除合意度最低的片段。如果在刪除合意度最低的片段之后要求更大的存儲裝置，那么刪除合意度倒數第二低的片段，如此直到在特技模式高速緩沖存儲器335中有足夠的空閑存儲空間為止。
盤控制單元345盤控制單元345通過線路48與盤驅動單元1接口，通過線路50與候選標識器單元355接口，通過線路68與特技模式高速緩沖存儲器接口，并且通過線路64與排序單元360接口。
在根據下述方法之一從盤驅動器1中選擇了一個或多個片段之后，盤控制單元345隨后以適用于該盤驅動器1的命令語言使用一個或多個命令通過線路48指示盤驅動器1取回所述一個或多個所選擇的片段。響應于這些命令，該盤驅動器1通過線路56向特技模式高速緩沖存儲器335輸出所取回的片段。
下面是盤控制單元345從該盤驅動器選擇片段的一種方法。作為訪問預測單元370的一部分的候選標識器單元355標識盤驅動器上的一定數量的片段以用作將要在將來訪問的候選片段。一旦候選標識器單元355標識出所述候選片段，排序單元360就根據每個片段的所計算的合意度量度對所標識的片段進行排序。在一個實施例中，經排序的候選片段組被實施為一個列表(被稱為“片段列表”)，其從訪問預測單元370輸出并被發送到盤控制單元345。該列表包含以合意度為順序的片段，首先列出的是合意度最高的片段。隨后盤控制單元345利用片段選擇算法從該“片段列表”中選擇單個片段，以便從盤驅動器1中讀取。
隨后，盤控制單元345以適用于該盤驅動器1的命令語言使用一個或多個命令通過線路48指示盤驅動器1取回所選擇的片段。響應于這些命令，該盤驅動器1通過線路42向特技模式高速緩沖存儲器335輸出所取回的片段。
現在，根據一個實施例描述由盤控制單元345實施的根據片段選擇算法從該片段列表中選擇單個片段的處理。
所述片段選擇算法知道該特技模式高速緩沖存儲器335的當前內容。由于知道其內容后，該算法首先查閱該片段列表{f1，f2，f3，f4，....}的內容并且消除已經存在于特技模式高速緩沖存儲器335中的所有片段。在消除了這些片段之后，該片段選擇算法隨后可以利用多種方法從該縮減后的片段列表中選擇單個片段。
選擇單個片段的第一種方法是挑選該縮減后的片段列表的第一個片段。
第二種方法具有附加的目的，即選擇同時最佳化盤驅動器搜索模式的片段。該第二種方法從該縮減后的片段列表中選擇具有最小數值的單個片段，該最小數值通過如下定義的折衷函數T來計算T(fX到列表開始處的距離，fX到當前盤位置的距離) (8)等式(8)描述了一種以對應于該片段列表中的片段fX的兩個計算值為參量的折衷函數T。第一個計算值是“片段fX到該片段列表的開始處的距離”。越靠近該片段列表頭部的片段就越可能被請求，并且因此產生較大的數值。第二個計算值是“fX到當前盤位置的距離”，其是片段fX到當前盤驅動器讀/寫頭位置的距離。該距離越小，所得到的值就越大。
折衷函數T計算上述兩個值，并且返回對應于該片段列表中的每個片段fX的所述兩個計算值的加權組合。該加權組合對于兩個參量都是遞增函數，即如果X增大或者Y增大，那么T(X，Y)產生更大的函數值。一個適當的T函數的實例是T(X，Y)＝X+C*Y，其中C是常數。在給定盤驅動器1的具體性能參數的情況下，加權函數T的具體參數(利如常數C)被調諧成或者確定成產生最佳的搜索模式。
如前所述，隨后從該縮減后的片段列表中選擇具有通過折衷函數T計算出的最小數值的單個片段。
應當注意的是，片段列表的生成該表一種執行盤控制器的功能的方法。用于對片段進行排序的其他表示法也在本發明的構想之內。
訪問預測單元370-第二實施例在訪問預測單元370的前述實施例中，構造片段列表以便由盤控制單元345使用，該盤控制單元345首先產生一組片段候選、對該組片段候選進行排序、以及隨后基于該排序產生有序列表。在訪問預測單元370的當前實施例中，如下所述，通過使用涉及列表交織的技術以一種相對更加簡單直接的方式在該訪問預測單元370中構造該片段列表。在當前實施例中，訪問預測單元370不包括兩個內部子單元，取而代之的是由單個算法產生經排序的候選列表以便由盤控制單元345使用。存儲器管理單元350也可以使用該經排序的候選列表；在存儲器管理單元350中所需要的修改對本領域普通技術人員而言是顯而易見的。在上面提到的相關申請序列號60/507,091中論述了這種根據經排序的候選列表對存儲器管理單元350的修改。
在本實施例中，作為第一步驟，使用上述的表驅動的方法選擇四個播放模式A-D。隨后，對于這四個播放模式當中的每一個使用外插(如上面對于候選標識器單元355所描述的那樣)，以便產生對應于每個播放模式A-D的片段列表。對應于第i個播放模式的片段列表通常可以被表示為FLi＝{fi1，fi2，fi3，fi4，....}，其中fi1是呈現單元340未來在第i個播放模式下第一個訪問的片段，fi2是第二個片段，依此類推。
根據本實施例，作為第二步驟，在產生了對應于每一個相應的播放模式A-D的片段列表FLi之后，接著以特定(加權)方式對各個片段列表進行交織。最終得到的交織的列表就是所期望的“片段列表”，其包含以合意度為順序的片段。現在以舉例的方式進行解釋。
實例考慮四個可能的播放模式，即播放模式A到D，例如它們可以代表FF4、FR4、播放和FF16。對應于每個播放模式的片段列表可以被任意表示為播放模式A＝FLA＝{fA1，fA2，fA3，fA4，fA5，fA6，fA7，fA8，....}；[當前播放模式]播放模式B＝FLB＝{fB1，fB2，fB3，fB4，fB5，fB6，....}；播放模式C＝FLC＝{fC1，fC2，fC3，fC4，....}；以及播放模式D＝FLD＝{fD1，fD2，fD3，fD4，fD5，fD6，fD7，....}；其中播放模式A表示當前播放模式，播放模式B表示最可能被切換到的播放模式，播放模式C表示在播放模式B之后接下來最可能被切換到的播放模式，以及播放模式D表示在播放模式C之后接下來最可能被切換到的播放模式。每個片段列表的長度與實施方式無關。對于良好的結果，實施者應當使得每個片段列表FLi的長度使得在FLi中的片段大小的總和大于特技模式高速緩沖存儲器335的大小。
可以以如下的“加權的”方式產生一個示例性的交織列表。作為第一加權步驟，可以通過首先添加對應于播放模式A的FLA的前四個單元來初始地產生該交織列表。此時的部分交織列表如下FLinterleaved(partial)＝{fA1，fA2，fA3，fA4，_，_，_，...}接下來，為了完成該交織列表，分別從列表A和B添加兩個單元，分別從列表C和D添加一個單元，并且重復該步驟直到窮盡所有的列表單元，由此產生完整的交織列表。
應當理解，除了其他類型的加權之外，通過首先將來自FL1的前四個單元置入交織列表中，已經實現了對該列表的有意識的“加權”。這是為了確保對于當前操作模式(播放模式“A”)，對特技模式高速緩沖存儲器335進行某一最低級別的填充。對特技模式高速緩沖存儲器335的這種填充是為了在預期盤驅動器的偶然延遲(比如由于在存儲于盤上的片段的連續存儲中的“跳躍”引起的延遲，基本引擎的跟蹤的暫時丟失等等)的可能性的情況下確保在當前操作模式下的更為流線型的處理。
雖然已經參考特定實施例描述了本發明，但是應當提出的是，在不脫離由所附權利要求書限定的本發明精神和范圍的前提下，可以進行多種變化。說明書和附圖應被視為是說明性的，其并不打算限制所附權利要求書的范圍。
在解釋所附權利要求書的過程中，應當有如下理解a)“包括”一詞不排除存在給定權利要求中所列出的那些元件或操作以外的其他元件或操作；b)元件之前的“一個”不排除存在多個這種元件；c)權利要求中的任何附圖標記不限制該權利要求的范圍；d)幾個“裝置”可以由同一項硬件或軟件實施的結構或功能來表示；以及e)所公開的每一個元件可以包括硬件部分(比如分立電子電路)、軟件部分(比如計算機程序)或其任意組合。
權利要求
1.一種在包括多種播放模式的再現系統中使用的重放設備，包括用于存儲將從數據源(1)讀取的數據的存儲器(335)，所述數據在所述數據源(1)上被配置為多個數據塊；用于從該存儲器(335)中取回一個或多個數據塊以便向用戶呈現的呈現單元(340)；用于管理該存儲器(335)的內容以及控制所述數據源(1)的操作的控制器(365)，所述控制器包括適于對來自所述多個數據塊當中的至少兩個數據塊的合意度進行排序的排序單元(360)，其中所述合意度排序基于以下標準(I)所述至少兩個數據塊當中的每一個在所述多個播放模式當中的至少兩個播放模式中的所預測的未來使用，以及(II)所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序。
2.權利要求1的重放設備，其中，所述至少兩個數據塊當中的每一個在所述多個播放模式當中的至少兩個播放模式中的所預測的未來使用的所述合意度排序標準還包括確定所述預測的未來使用的時間。
3.權利要求1的重放設備，其中，所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序是基于該重放設備在未來時間保持在所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式中或者切換到所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的概率。
4.權利要求1的重放設備，其中，所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序是基于用戶對所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的過去使用模式。
5.權利要求1的重放設備，其中，所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序是基于當前播放模式以及最近是否發生了播放模式改變。
6.權利要求1的重放設備，其中，所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序是基于用戶的播放模式偏好。
7.權利要求1的重放設備，進一步包括與所述排序單元(360)通信的盤控制單元(345)，所述盤控制單元(345)被配置成至少使用所述合意度排序來確定要從所述數據源(1)中取回所述多個數據塊當中的哪一個。
8.權利要求1的重放設備，其中，所述控制器(365)進一步包括與所述排序單元(360)通信的存儲器管理單元(350)，所述存儲器管理單元(350)被配置成從所述存儲器(335)中刪除數據塊。
9.權利要求8的重放設備，其中，所述存儲器管理單元(350)選擇刪除所述存儲器(335)中的那些具有最低相對排序的數據塊。
10.權利要求9的重放設備，進一步包括與所述排序單元(360)通信的盤控制單元(345)，所述盤控制單元(345)被配置成至少使用所述合意度排序來確定要從所述數據源(1)中取回所述多個數據塊當中的哪一個。
11.權利要求10的重放設備，其中，所述存儲器管理單元(350)和所述盤控制單元(345)利用相同的片段排序標準。
12.權利要求1的重放設備，進一步包括候選標識器單元(355)，該候選標識器單元被配置成從所述數據源(1)上的所述多個數據塊中選擇一組候選塊以供所述排序單元(360)和所述盤控制單元(345)考慮。
13.權利要求12的重放設備，其中，對于所述至少兩種播放模式，所述候選標識器單元(355)通過對將由所述呈現單元(340)在所述至少兩種播放模式當中的每一種模式下的操作期間讀取的數據塊進行外插來選擇所述該組候選塊。
14.權利要求13的重放設備，其中，所述外插基本上從所述呈現單元(340)當前正在呈現的塊的附近開始。
15.一種在包括多種播放模式的再現系統中使用的重放設備，包括用于存儲將從數據源(1)讀取的數據的存儲器(335)，所述數據在所述數據源(1)上被配置為多個數據塊；用于從該存儲器(335)中取回一個或多個數據塊以便向用戶呈現的呈現單元(340)；用于管理該存儲器(335)的內容以及控制所述數據源(1)的操作的控制器(365)，所述控制器包括適于對來自所述多個數據塊當中的至少兩個數據塊的合意度進行排序的排序單元(360)，其中所述合意度排序基于以下標準(I)在所述多種播放模式當中的所述至少兩種播放模式中對數據塊使用進行外插；以及(II)對所述外插進行交織。
16.權利要求15的重放設備，其中，對所述外插的所述交織是基于該重放設備在未來時間保持在所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式中或者切換到所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的概率。
17.權利要求15的重放設備，其中，對所述外插的所述交織步驟是基于用戶對所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的過去使用模式。
18.權利要求15的重放設備，其中，對所述外插的所述交織步驟是基于當前播放模式以及最近是否發生了播放模式改變。
19.權利要求15的重放設備，其中，對所述外插的所述交織步驟是基于用戶的播放模式偏好。
20.權利要求15的重放設備，進一步包括與所述排序單元(360)通信的盤控制單元(345)，所述盤控制單元(345)被配置成至少使用所述合意度排序來確定要從所述數據源(1)中取回所述多個數據塊當中的哪一個。
21.權利要求15的重放設備，其中，所述控制器(365)進一步包括與所述排序單元(360)通信的存儲器管理單元(350)，所述存儲器管理單元(350)被配置成從所述存儲器(335)中刪除數據塊。
22.權利要求15的重放設備，其中，所述存儲器管理單元(350)選擇刪除所述存儲器(335)中的那些具有最低相對排序的數據塊。
23.權利要求15的重放設備，進一步包括與所述排序單元(360)通信的盤控制單元(345)，所述盤控制單元(345)被配置成至少使用所述合意度排序來確定要從所述數據源(1)中取回所述多個數據塊當中的哪一個。
24.權利要求15的重放設備，其中，所述存儲器管理單元(350)和所述盤控制單元(345)利用相同的片段排序標準。
25.權利要求15的重放設備，進一步包括候選標識器單元(355)，該候選標識器單元被配置成從所述數據源(1)上的所述多個數據塊中選擇一組候選塊以供所述排序單元(360)和所述盤控制單元(345)考慮。
26.權利要求25的重放設備，其中，對于所述至少兩種播放模式，所述候選標識器單元(355)通過對將由所述呈現單元(340)在所述至少兩種播放模式當中的每一種模式下的操作期間讀取的數據塊進行外插來選擇所述該組候選塊。
27.權利要求26的重放設備，其中，所述外插基本上從所述呈現單元(340)當前正在呈現的塊的附近開始。
28.一種在包括多種播放模式的重放設備中使用的、對數據源的多個數據塊當中的至少兩個數據塊的合意度進行排序的方法，該方法包括以下步驟(I)確定所述至少兩個數據塊當中的每一個在所述多個播放模式當中的至少兩個播放模式中的所預測的未來使用；以及(II)確定所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序。
29.權利要求28的方法，其中，確定所述至少兩個數據塊當中的每一個在所述多個播放模式當中的至少兩個播放模式中的所預測的未來使用的步驟還包括確定對所述至少兩個數據塊當中的每一個的所述預測的未來使用的時間。
30.權利要求28的方法，其中，確定所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序的步驟進一步包括計算所述重放設備在未來時間保持在所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式中或者切換到所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的概率。
31.權利要求28的方法，其中，確定所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序的步驟進一步包括確定用戶對所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的過去使用模式。
32.權利要求28的方法，其中，確定所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的相對排序的步驟進一步包括確定當前播放模式以及最近是否發生了播放模式改變。
33.一種在包括多種播放模式的重放設備中使用的、對數據源的多個數據塊當中的至少兩個數據塊的合意度進行排序的方法，該方法包括以下步驟(I)在所述多種播放模式當中的所述至少兩種播放模式中對數據塊使用進行外插；以及(II)對所述外插進行交織。
34.權利要求33的方法，其中，對所述外插的所述交織步驟還包括確定對所述至少兩個數據塊當中的每一個的所述預測的未來使用的時間。
35.權利要求33的方法，其中，對所述外插的所述交織步驟還包括計算所述重放設備在未來時間保持在所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式中或者切換到所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的概率。
36.權利要求33的方法，其中，對所述外插的所述交織步驟還包括確定用戶對所述多個播放模式當中的所述至少兩個播放模式的過去使用模式。
37.權利要求33的方法，其中，對所述外插的所述交織步驟還包括確定當前播放模式以及最近是否發生了播放模式改變。
38.權利要求33的方法，其中，對所述外插的所述交織步驟還包括確定用戶的播放模式偏好。
全文摘要
本發明公開了一種用于在再現系統中使用的重放設備。該重放設備包括多個常規元件，所述常規元件包括用于存儲將從數據源(1)讀取的數據的存儲器、用于從該存儲器中取回一個或多個數據塊以便向用戶呈現的呈現單元(340)以及用于管理該存儲器的內容以及控制所述數據源(1)的操作的控制器(365)。除了常規元件之外，該控制器進一步包括由排序單元(360)和候選標識器單元(355)構成的訪問預測單元(370)。該候選標識器單元(335)被配置成從存儲在所述數據源上的多個數據塊中選擇一組候選塊(至少兩個數據塊)以供所述排序單元(360)考慮。所述排序單元(360)適于對存儲在所述數據源上的所述多個數據塊當中的一組候選塊的合意度進行排序。在一個實施例中，該排序單元(360)基于以下標準指定合意度排序(I)所述至少兩個候選數據塊當中的每一個在所述至少兩個播放模式中的所預測的未來使用，以及(II)所述至少兩個播放模式的相對排序。
文檔編號H04N5/783GK1938778SQ200580010362
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月25日 優先權日2004年3月30日
發明者K·J·G·霍爾特曼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司