专利名称：光碟装置与播放方法
技术领域：
本发明是有关于一光碟装置，尤其是有关于在快转模式下播放光碟的数 据缓存管理方法。
背景技术：
传统的光碟装置可以将压縮编码的音乐文件从光碟片中解码出来以供播 放。向前及向后快转功能可方便使用者快速的寻找到光碟中希望听到的片段。 一般来说，光碟装置中所采用的处理器是比较低阶的，可以降低成本以及功 耗。当光碟装置进入快转模式时，光碟片的旋转速度可能被加倍，而音乐的 播放则被迫中断。为了避免音乐中断，现有的一些已知的做法藉由提升解码 速率使音乐同步地以一加倍速率播送。然而这样的做法并不符合经济效益， 因为处理器和解码器可能没办法应付如此高速的数据传送。此外，增加解码 速率将会提高功率消耗，而且高速播放的音乐听起来很像是无意义的噪声， 并不具有品质可言。因此， 一种可在快转模式下不间断播放高品质音乐的光 碟装置与播放方法是有待开发的。
发明内容
本发明提出一种播放方法，可用以播放快转中的一音乐光碟。首先以一 加倍速率读取该音乐光碟，以不连续的方式将其中的数据区块缓存至一乒乓 缓冲区。该乒乓缓冲区包含一第一缓冲区和一第二缓冲区。接着进行一同时 播放与缓冲步骤，播放缓存在该第一缓冲区的一第一数据区块，并同时将一 第二数据区块缓存至该第二缓冲区。当该第一数据区块被播放完毕，将该第 一和第二缓冲区的角色对调，并重复上述同时播放与缓冲步骤，以播放该第二缓冲区中的该第二数据区块，并同时将一第三数据区块缓存在该第一数据 区块。其中该第一和第二区块的不连续间隔是由一忽略率决定，而该忽略率 是根据该加倍速率决定。
在缓存该第二数据区块之前，可先求出该第三数据区块的所在位置，包 含一目标轨道以及一目标扇区，而该第三数据区块的所在位置与该第二数据 区块的所在位置相距一距离，该距离是与该忽略率相关。接着根据该目标轨 道、该目标扇区以及该忽略率，估测可保证完全缓存该第三数据区块所需的 一最大耗时。最后指派一区块大小给该第二数据区块，该区块大小足以使该 第二数据区块的一播放时间大于等于该最大耗时。
其中该第二数据区块是为以一位元率编码的一压縮媒体文件，而该区块 大小是正比于该播放时间乘上该位元率。
在估测该最大耗时时，首先估计锁定该目标轨道所需的一寻轨时间，接 着根据该忽略率计算一读写头经过每一扇区所需的一平均扇区时间。最后根 据该目标轨道与该音乐光碟全部轨道的相对关系，将该平均扇区时间进行加 权计算，计算出一加权扇区时间，并根据该加权扇区时间计算该读写头到达 该目标扇区所需的时间。
在同时播放该第二数据区块以及缓该第三数据区块时，首先搜寻该目标 轨道并锁定该目标扇区，接着从该目标扇区将该第三数据区块缓存至该第一 缓沖区。
该音乐光碟可运转于一向前快转模式，而该第一、第二和第三数据区块 的位置顺序是为一递增关系。相对的，该音乐光碟也可运转于一向后快转模 式，而该第一、第二和第三数据区块的位置顺序是为一递减关系。
其中该等数据区块是为多媒体压縮格式，播放时，可先从该等数据区块 中解压縮出一音源信号，并将该音源信号放大后输出。
本发明另一实施例提出一种光碟装置，用以实施上述播放方法。
本发明的有益效果在于，可使光碟装置在快转模式下不间断地播放高品
7质音乐。
图1是为安装有一光碟片的一光碟装置；
图2a和图2b是为一存储器，包含一乒缓冲区和一乓缓冲区；
图3是为在正常模式下该乒缓冲区和乓缓冲区的状态时序图4是为一同时播放和缓存的流程图5a是为运作于向前快转模式的存储器；
图5b是为运作于向后快转模式的存储器；
图6是为一缓存步骤的程流图7是为估测区块大小的程流图；以及
图8是为在快转模式下该乒缓冲区和乓缓冲区的状态时序图。 附图标号
100光碟装置 102只读存储器 104处理器 106存储器
108驱动模块110光碟片 210乒缓冲区 220乓缓冲区 510光碟片
具体实施例方式
下列实施例具体的说明如何以较佳的方式实现本发明。实施例仅供说明 一般应用的方式，而非用以限縮本发明的范围。实际范围以权利要求所列为 准。
图1是为一光碟装置的示意图。本发明提出一种有效率的缓存方法，使 用有限的硬件来提供高效能运作，尤其适用于只具备低阶处理器的光碟装置。 光碟装置IOO，内装有一光碟片110，至少包括一只读存储器102、 一处理器104、 一存储器106以及一驱动模块108。
其中，驱动模块108中包含了机械元件，例如用以存取光碟片的读写 头和控制器。在正常模式下，驱动模块108连续地读取一音乐光碟，使音乐 在基本速率(IX)下正常播放；当快转模式启动时，读取该音乐光碟的方式 改变为不连续的跳跃方式，但是音乐的播放仍然维持基本速率(IX)。 一般 来说，光碟中数据区块的读取都是以倍速进行的，而这个倍速是基本速率的 整数倍，例如2X， 4X， 8X甚至高达52X，视硬件支援的标准而定(其中X 代表倍数)。
存储器106中包含一乒缓冲区210和一乓缓冲区220，用以缓存从音乐光 碟读出的数据区块。本实施例中的处理器104尤其适合采用低阶处理器，例 如8051晶片，但是并不限定于此。只读存储器102中储存了一组韧体，提供 了本发明的播放方法供该处理器104执行。
在运作时，处理器104送出一读取命令弁R至该驱动模块108，而该驱动 模块108对应地从光碟片110中读出数据区块弁D并缓存至存储器106中。该 存储器106采用了乒乓架构，使缓存和输出同时进行。本发明中的光碟片110 包含了以多媒体压縮格式编码的音乐文件，例如MP3或WMA。但是未压縮 的音乐数据例如CD音轨也可适用于本实施例。
图2a和图2b是为包含乒缓冲区210和乓缓冲区220的存储器106。在图 2a中，乒缓冲区210和乓缓冲区220同时运作，其中乒缓冲区210输出数据 区块弁D1供播放，而同一时间，乓缓冲区220从该光碟片110接收一数据区 块存D2。这种情况下，可以称乒缓冲区210为一前景缓冲区(亦可称为第一缓 冲区)，乓缓冲区220为一背景缓冲区(亦可称为第二缓冲区)。当乒缓冲区210 中的数据区块全部输出完毕，则乒缓冲区210和乓缓冲区220的角色对调， 使乒缓冲区210成为背景缓冲区，而乓缓冲区220转为前景缓冲区。此时的 状态即为图2b所示，其中乒缓冲区210用来接收从光碟片IIO读取的数据区 块弁D3，而同时，已缓存在乓缓冲区220中的数据区块弁D2则被输出播放。同样地，当乓缓冲区220中的数据区块全部被输出完毕，上述步骤依此类推， 反复进行。
图3是为乒缓冲区和乓缓冲区的相对状态时序图。参考图2a， 821()代表乒 缓冲区210在每一段时间的状态，而S22Q代表乓缓冲区220。在正常模式时， 乒缓冲区210和乓缓冲区220循序地从光碟片110中缓存数据区块并且播放。 在周期P1，乓缓冲区220输出数据区块D1供播放(DlouT)，而同时乒缓冲 区210在D2m期间完成数据区块D2的缓存后闲置至该周期P1结束。在周期 P2，乒缓冲区210在D2ouT期间输出数据区块D2，而乓缓冲区220在D3n^ 期间完成数据区块D3的缓存后进入闲置状态直到周期P2结束。后续步骤依 此类推递回地运行。在本实施例中可以观察到，在正常模式下，缓存一数据 区块所需的时间比播放一数据区块的时间还短，所以背景缓冲区在完成缓存 动作后会进入闲置状态，直到前景缓冲区完成输出播放的动作。
图4是为一同时播放与缓存的流程图。这个流程图不止适用正常模式， 也适用快转模式。在步骤401中，光碟装置100启动并开始播放该光碟片110。 在步骤403中，图2a和2b所示的同时播放与缓存机制开始运作，使数据区 块被解码为音乐。步骤405检查前景与背景角色对调的时机是否来到。当前 景缓冲区中的数据区块完全输出时，在步骤407中进行角色对调，使前景缓 冲区转为背景，而背景缓沖区转到前景。在步骤409中，检查音乐的播放是 否结束。如果音乐尚未结束，则整个程序回到403，重复上述同时播放与缓存 机制。当所有音乐文件皆播放完毕后，整个流程结束于步骤4U。
图5a和图5b是为运作于向前和向后快转模式的存储器状态图。快转模 式分为向前快转和向后快转两种。为了区分本发明实施的重点，在此解释快 转模式和正常模式的差别。不论正常模式或快转模式，读取数据区块时的数 据传输率皆是一加速倍率，而音乐播放的速率皆维持在基本倍率。而不同点 在于，正常模式下，音乐是连续的播放，而在快转模式下，音乐是不连续的 片段播放。在图5a中，光碟片510中的数据区块依递增顺序表示为B1， B2……。 在快转模式下，该等数据区块并非连续地被读取。某两个数据区块之间的一 或多个数据区块可能被忽略不读取。举例来说，当使用读取倍率2X来读取 光碟片510时，忽略率定义为1:2，意指每两个数据区块中有一个会被忽略不 读。于是该存储器106中缓存到的数据区块^DFF依序为Bl， B3， B5， B7， B9……。换言之，忽略率正比于读取倍率。所播放出来的音乐，速率是正常 的，但是因为有忽略率的关系，听起来可能是不连续的片段。为了让这些不 连续的片段听起来较滑顺，本实施可采用淡入淡出的方式来组合这些不连续 的数据区块B1， B3， B5， B7和B9。
图5b说明了向后快转的运作过程。如果以倍率2X向后快转该光碟片110， 则数据区块是以一递减顺序被读取与缓存。根据忽略率的定义，每两个数据 区块有一个被忽略，所以缓存在存储器106中的数据区块^Dra依序为B9，B7， B5， B3和B1。如图4所述的流程图也适用于对快转模式的数据区块进行同 时缓存与播放，只不过所播放出来的音乐是由不连续的片段B9， B7， B5, B3和B1依序组成。同样地，片段接续之处可使用淡入淡出的方式来缓和不 连续的感觉。
实际上，因为数据区块是以一加速倍率读取，缓存一数据区块所需的时 间远短于播放该数据区块的时间。然而读写头的机械运作，包含寻轨和锁轨 都是相对耗时的，尤其是当数据区块是不连续或倒转地读取时。在向前快转 模式或低忽略率下，效能的影响并不显著，但是在向后快转模式或是高忽略 率下，效能就会深受影响。
图6是为缓存步骤的流程图。缓存的步骤基本上总是在背景缓冲区中进 行，与前景缓冲区的播放步骤同步。如果一数据区块没有办法及时的被锁定 并缓存完成，背景缓冲区在角色调换之后就没有内容可供音乐播放。在本发 明中提出一种方法，可以确保前景缓冲区包含的数据量可提供足够长的音乐 播放时间，让背景缓冲区完成缓存工作。在步骤601中，基于图2a和图2b所示的架构， 一缓存步骤开始运作。在步骤603中，在缓存一目标数据区块 至该背景缓冲区之前，先进行区块大小的评估。实际上该目标数据区块将在 下一时段播放，所以区块大小决定了下一时段的播放时间长短。详细细节将 在图7中说明。由于本发明是基于忽略率的一种跳读方式，目标数据区块的 轨道和扇区位置可能和前一数据区块相隔了一段距离。首先必须先确定目标 数据区块所在的目标轨道和目标扇区在哪里，之后在步骤605中，移动该读 写头以搜寻该目标轨道。在步骤607中，当锁定该目标扇区后，读取该数据 区块。在步骤609中，在完成数据区块的缓存作业后，该背景缓冲区进入闲 置状态以等待角色对调的时机。当前景缓冲区的音乐播放工作完成后，该前 景和背景缓冲区进行角色对，而整个流程回到步骤603反复进行下一时段的 数据区块的缓存作业。
区块大小定义了下一时段前景缓冲区(现阶段仍是背景缓冲区)所包含 的数据量。换言之，每一时段的数据区块大小是可动态调整的，而一数据区 块可能涵盖一或多个扇区。进一步地说，如果光碟片110中的内容是压缩多 媒体格式，例如MP3或WMA，则一数据区块可等效多长的音乐时间，和压 缩档多媒体的位元率有关。
图7是为估测区块大小的流程图。在步骤701中，启动如步骤603所述 的区块大小估测步骤。在步骤703中，根据忽略率和现阶段数据区块的位置， 将一目标数据区块排入缓存计划中。以图5a的情况为例，如果现阶段数据区 块是B1，则目标区块是B3，而B1的区块大小是根据B3的特征来计算的。 首先计算出B3所在的目标轨道和目标扇区，并将Bl和B3之间的距离记录 下来。距离并不是一种绝对数值，因为Bl和B3可能各包含一或多个扇区。 尽管如此，本实施例的计算方式可根据每一数据区块的起始位址为准。在步 骤705中，估算一寻找时间。该寻找时间定义了寻找到该目标区块可能需要 的最长时间。估算该寻找时间的参数可能包含了上述的距离、目标轨道位置、 目标扇区位置以及忽略率。在步骤707中，估算一读取时间。读取时间定义了从该光碟片110中将该目标数据区块读入背景缓冲区所需要的时间。基本
上，目标区块的大小截至目前为止还是未知的(稍后才能确定)，但是读取 时间是相对短暂的，误差可忽略，所以可采用前次作业所花掉的平均时间来
代表。在步骤709中，将该寻找时间和读取时间相加，得到一最大耗时。在 步骤711中，根据该最大耗时决定一播放时间，而在步骤713中，根据该播 放时间反推出所需要的数据区块大小，以确保缓存下来的数据区块足够提供 大于等于该播放时间的音乐片段。如前述，该光碟片110中的数据区块可能 是以一位元率(bps)压縮而成的多媒体文件，而区块大小等于播放时间乘以 该位元率。举例来说，下列公式可用来计算区块大小 Sb=Rb/8 X Tw
其中SB代表区块大小，Rb代表位元率，而Tw是为播放时间。为了确 保音乐的播放不间断，区块大小可再稍微高估，以确保播放时间不小于该最 大耗时。
图8是为在快转模式下乒缓冲区和乓缓冲区的相对状态时序图，对照图
5a，其中S2K)表示乒缓冲区的状态，而S220表示乓缓冲区的状态。在周期P1，
播放数据区块Bl的同时(BlouT),数据区块B3被读取至背景缓冲区(B3jn)。 数据区块B3的播放时间B30UT (与周期P2等长)是根据获取数据区i央B5所 需的最大耗时决定(Sb5+B5jn)。换言之，周期P2的长度正比于数据区块B3 的区块大小。在周期P2，假设数据区块B5是位于一目标轨道上的一目标扇 区，锁定该目标扇区所需的寻找时间是SB5，而将该数据区块B5读至背景缓 冲区所需的读取时间是B5:n，贝l调期P2至少要大于等于Sb5+B5jn。
一般来说，扇区时间随着光碟片的容量和格式而异。所谓扇区时间指的 是读写头经过一个扇区所需要的时间。对于正常一倍速的光碟而言，平均扇 区时间是1/75秒。而光碟片通常是运转于加倍速率之下，所以实际的扇区时 间还要更短。另一方面，扇区时间也随着轨道的内外圈位置而异，所以在计 算扇区时间时，轨道的位置也要列入考虑。轨道位置与最大半径之间的一比
13例，可由目前秒分帧(MSF)除以光碟片110的最大MSF而得，也可由目标 轨道除以最大轨道数而得。在本实施例中，光碟片no中的平均扇区时间视
为随着读取倍速而异的一个已知值。在计算寻找时间SB5时，首先判定数据区
块B5所在的目标扇区的位置，并根据轨道位置将该平均扇区时间加权，得到 一加权扇区时间。最后，锁定该目标扇区所需要的时间即可由该加权扇区时 间推得。
在周期P1中，在计算出数据区块B3的区块大小后，读写头在寻找时间 SB3期间搜寻数据区块B3，并在读取时间B3jN期间将该数据区块B3缓存至该 兵缓冲区210。藉此，该数据区块B3可拥有足够的数据量，供整个周期P2 期间播放。在周期P2中，同样地，可根据完整获取数据区块B7所需的最大 耗时来计算数据区块B5的区块大小。数据区块B5在寻找时间SB5期间被搜 寻锁定，并在读取时间B5iN期间被缓存起来。读取时间B5rN之后可能有一段 短暂的闲置时间，因为数据区块B3的播放时间在设计时是刻意高估的，略大 于数据区块B5的最大耗时(SB5+B5IN)。
本发明尤其适用于具有低阶处理器的光碟装置，因为对缓冲区容量的需 求不大，所需的功率消耗也相对的低。任何光碟装置皆可透过韧体的升级来 实施本发明提出的播放方法。计算最大耗时时，有些参数只需要计算一次， 并暂存在快取中供后续使用。然而这些参数可能随着不同的光碟和不同的格 式而异，所以处理器104可能在每次更换光碟片时都重新计算一次参数。整 体言之，本发明可使光碟装置在快转模式下不间断地播放音乐。
虽然本发明以较佳实施例说明如上，但可以理解的是本发明的范围未必 如此限定。相对的，任何基于相同精神或对已知技术者为显而易见的改良皆 在本发明涵盖范围内。因此专利要求范围必须以最广义的方式解读。
权利要求
1. 一种播放方法，用以播放快转中的一音乐光碟，该播放方法包含以一加倍速率读取该音乐光碟，以不连续的方式将其中的数据区块缓存至一乒乓缓冲区，该乒乓缓冲区包含一第一缓冲区和一第二缓冲区；进行一同时播放与缓冲步骤，以播放缓存在该第一缓冲区的一第一数据区块，并将一第二数据区块缓存至所述的第二缓冲区；以及当所述的第一数据区块被播放完毕，将该第一和第二缓冲区的角色对调，并重复上述同时播放与缓冲步骤，以播放该第二缓冲区中的该第二数据区块，并同时将一第三数据区块缓存在所述的第一数据区块；其中所述的第一和第二区块的不连续间隔是由一忽略率决定，而该忽略率是根据所述的加倍速率决定。
2. 如权利要求1所述的播放方法，其特征在于，该播放方法进一步包含， 在缓存所述的第二数据区块之前-求出所述的第三数据区块的所在位置，包含一目标轨道以及一目标扇区， 而所述的第三数据区块的所在位置与所述的第二数据区块的所在位置相距一 距离，该距离是与所述的忽略率相关；根据所述的目标轨道、所述的目标扇区以及所述的忽略率，估测可保证 完全缓存所述的第三数据区块所需的一最大耗时；以及指派一区块大小给所述的第二数据区块，该区块大小足以使该第二数据 区块的一播放时间大于等于该最大耗时。
3. 如权利要求1所述的播放方法，其特征在于，所述的第二数据区块是为 以一位元率编码的一压縮媒体文件，而该区块大小是正比于所述的播放时间 乘上该位元率。
4. 如权利要求2所述的播放方法，其特征在于，估测所述的最大耗时的步 骤包含估计锁定该目标轨道所需的一寻轨时间；根据该忽略率计算一读写头经过每一扇区所需的一平均扇区时间； 根据所述的目标轨道与该音乐光碟全部轨道的相对关系，将所述的平均 扇区时间进行加权计算，计算出一加权扇区时间；根据该加权扇区时间计算所述的读写头到达该目标扇区所需的时间。
5. 如权利要求4所述的播放方法，其特征在于，同时播放所述的第二数据区块以及缓存所述的第三数据区块的步骤包含-搜寻所述的目标轨道并锁定所述的目标扇区；以及从该目标扇区将该第三数据区块缓存至所述的第一缓冲区。
6. 如权利要求1所述的播放方法，其特征在于，所述的音乐光碟是运转于 一向前快转模式，而所述的第一、第二和第三数据区块的位置顺序是为一递 增关系。
7. 如权利要求1所述的播放方法，其特征在于，所述的音乐光碟是运转于 一向后快转模式，而所述的第一、第二和第三数据区块的位置顺序是为一递 减关系。
8. 如权利要求1所述的播放方法，其特征在于，该等数据区块是为多媒体 压縮格式，而播放该等数据区块的步骤包含，从该等数据区块中解压縮出一 音源信号，并将该音源信号放大后输出。
9. 一种光碟装置，可播放快转中的一音乐光碟，其特征在于，该光碟装置 包含一驱动模块，以一加倍速率读取该音乐光碟；一存储器，包含一第一缓冲区和一第二缓冲区，用以缓存从该音乐光碟 读出的数据区块；以及一处理器，用以执行一同时播放与缓冲步骤，以播放缓存在所述的第一 缓冲区的一第一数据区块，并将一第二数据区块缓存至所述的第二缓冲区； 其中当所述的第一数据区块被播放完毕，将所述的第一和第二缓冲区的角色 对调，并重复上述同时播放与缓冲步骤，以播放该第二缓冲区中的该第二数据区块，并同时将一第三数据区块缓存在所述的第一数据区块；以及所述的第一和第二区块的不连续间隔是由一忽略率决定，而所述的忽略 率是根据所述的加倍速率决定。
10. 如权利要求9所述的光碟装置，其特征在于，在缓存所述的第二数据区块之前-该处理器求出所述的第三数据区块的所在位置，包含一目标轨道以及一 目标扇区，而该第三数据区块的所在位置与该第二数据区块的所在位置相距 一距离，该距离是与所述的忽略率相关；该处理器根据该目标轨道、该目标扇区以及该忽略率，估测可保证完全 缓存所述的第三数据区块所需的一最大耗时；以及所述的处理器指派一区块大小给所述的第二数据区块，该区块大小足以 使该第二数据区块的一播放时间大于等于所述的最大耗时。
11. 如权利要求10所述的光碟装置，其特征在于所述的处理器估计锁定该目标轨道所需的一寻轨时间，并根据所述的忽 略率计算一读写头经过每一扇区所需的一平均扇区时间；该处理器根据所述的目标轨道与所述的音乐光碟全部轨道的相对关系，将该平均扇区时间进行加权计算，计算出一加权扇区时间，并根据该加权扇区时间计算该读写头到达该目标扇区所需的时间；以及所述的处理器根据该寻轨时间和该读写头到达该目标扇区所需的时间估 测该最大耗时。
12. 如权利要求11所述的光碟装置，其特征在于，在同时播放所述的第二数据区块以及缓存所述的第三数据区块时，所述的处理器搜寻该目标轨道 并锁定该目标扇区，并从该目标扇区将该第三数据区块缓存至所述的第一缓冲区。
13.如权利要求9所述的光碟装置，其特征在于，该等数据区块是为多媒 体压缩格式，而在播放该等数据区块时，所述的处理器从该等数据区块中解 压縮出一音源信号，并将该音源信号放大后输出。
全文摘要
本发明提出一种光碟装置与播放方法，可用以播放快转中的一音乐光碟。首先以一加倍速率读取该音乐光碟，以不连续的方式将其中的数据区块缓存至一乒乓缓冲区。该乒乓缓冲区包含一第一缓冲区和一第二缓冲区。接着进行一同时播放与缓冲步骤，播放缓存在该第一缓冲区的一第一数据区块，并同时将一第二数据区块缓存至该第二缓冲区。当该第一数据区块被播放完毕，将该第一和第二缓冲区的角色对调，并重复上述同时播放与缓冲步骤，以播放该第二缓冲区中的该第二数据区块，并同时将一第三数据区块缓存在该第一数据区块。其中该第一和第二区块的不连续间隔是由一忽略率决定，而该忽略率是根据该加倍速率决定。
文档编号G11B7/004GK101447195SQ200810083730
公开日2009年6月3日 申请日期2008年3月10日 优先权日2007年11月30日
发明者王智纬, 詹元佑 申请人:扬智科技股份有限公司