专利名称：支持基于盘的多媒体内容的改进的特技模式性能的系统和方法
技术领域：
本发明涉及视频记录器和重放系统，并且更具体地涉及一种光盘重放系统和其中的改进的特技模式性能。以下描述使用如下定义的术语MPEG(运动画面专家组)-其是一族国际标准的名称，所述标准用于以数字压缩格式编码音频-视频信息。MPEG标准包括MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4，以便适应不同的带宽和质量约束。例如，MPEG-2特别适应于广播质量电视节目的存储和传输。
片段(fragment)-MPEG数据流的一部分。通常来说，MPEG数据流的每第15帧被编码为I帧。一个片段被定义为I帧或者MPEG数据流的两个连续的已编码I帧边界之间的该部分，所述边界之间通常具有14帧的信息。
图1示出一个示例性的MPEG数据流，其示出5个片段101-105。如图所示，帧I1、I2和I3分别代表片段101、103和105，并且片段102和104由两边以I帧为边界的14个帧的信息构成。应当注意的是，在一些实现方式中，片段边界并不是与I帧开始或结束的字节位置完全一致，而是位于这些字节位置的稍微靠前或靠后的地方，以便与光盘扇区边界对准。
图2是现有技术的用于重放光盘的光盘再现系统200的高级别方框图。光盘再现系统200包括用户接口2、重放单元6和外部显示器8。光盘再现系统200以低于或高于正常播放速度的速度对插入在盘驱动器1中的光盘进行正向或反向重放。这种非标准速度重放特征作为特技模式或特技播放(如快进、暂停、倒带等)在现有技术中是公知的。重放单元6主要负责执行包括各种特技模式的各种重放特征。特技模式的一个例子是跳过所选择的帧以便获得快进模式。特技模式的另一个例子可以是重复访问邻接的帧序列，通常称为A-B循环播放。光盘再现系统200还具有用户接口结构2，以便接收用户针对系统200的指令。例如，该用户接口结构包括操作开关和按钮、遥控器、键盘和液晶显示装置等等。
图3是根据现有技术的图2的再现系统200的重放单元6的更加详细的方框图。重放单元6包括用于控制所有与盘有关的操作的控制器10、由控制器使用来保持发生重放的当前位置的当前重放位置单元12、用于存储可以由呈现单元16请求在显示器8上进行显示的片段的FIFO缓冲器14。控制器10控制存储在盘驱动器1内的光盘上的数据的重放(包括特技模式重放)。控制器10可以是单个装置或者几个分离的装置。控制器10被双向耦合到向控制器10提供“当前重放位置”指针的当前重放位置单元12。该当前重放位置指针被向前和向后移动，以便确定将从该光盘读取的下一个视频片段。
在正常“播放”模式中，该指针在没有“跳跃”的情况下以线性方式被向前移动。在“快速”特技模式中，该指针跳过部分素材。该跳跃距离是常数(比如每4个I帧的快进，其等于60帧)，或者通过反馈环路来控制。盘驱动器1接收来自控制器10的命令以便从光盘上的某一位置处读取某一大小的信息片段。把所读取的片段推入到FIFO缓冲器14中，最后该缓冲器将所述片段传递至呈现单元16，以用于在外部显示装置8上显示。
图2和3的传统的光盘再现系统200有多种缺陷，包括(1)在不同特技模式之间执行高效(即快速)转换要求相对复杂的控制器10；(2)从一个模式到另一个模式的转换存在和存储、控制、等待时间以及定时有关的问题，所有这些问题都需要很多投入来进行设计、编码、调试和调谐时间；以及(3)控制器很难处理不是完全顺序地存储在盘或类似存储介质上的数据流。如果盘驱动器必须通过数据流中的“间隙”，那么这可能会导致延迟，而所述延迟可能引起FIFO缓冲器欠载运行(underrun)。当盘再现系统在再现处理的持续时间内不能从光盘上持续接收数据流时就会发生缓冲器欠载运行(这可以通过使用更复杂的控制器或者使用可以处理空的FIFO缓冲器的呈现单元来克服)。以及(4)在A-B循环播放的情况下，当A点和B点非常靠近时，很难在不招致不希望的缓冲器欠载运行的情况下进行处理，这可以通过增加控制器的复杂度来克服。
因此，需要一种克服现有技术的前述缺陷的更简单的系统设计。
本发明克服了前述缺陷，并且提供了一种在光盘再现系统中使用的光盘重放设备。
根据本发明的一个方面，在一个实施例中，在包括多个播放模式的光盘再现系统中使用的重放设备包括用于存储将从数据源读取的数据的高速缓冲存储器；高速缓冲存储器替换单元，其基于确定所存储的数据在所述多个播放模式当中的至少两个播放模式中的当前和/或未来的使用，标识将要从该高速缓冲存储器中删除的某些所存储的数据；以及用于从该高速缓冲存储器中取回数据以便向用户呈现的呈现单元。
根据一个实施例，本发明的系统包括用于存储将从数据源读取的数据的存储器，其中该数据源中的该数据被配置为多个数据块；用于从该存储器中取回一个或多个数据块以便向用户呈现的呈现单元；用于管理该存储器的内容以及控制该数据源的操作的控制器。该控制器进一步包括适于对来自所述多个数据块当中的至少两个数据块的合意度进行排序的排序单元，其中该合意度排序基于以下标准至少两个数据决当中的每一个在所述多个播放模式当中的至少两个播放模式中的所预测的未来使用，以及所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序。
本发明的重放设备有利地使用高速缓冲存储器来代替传统的FIFO缓冲器，以便存储从能够存储连续的或非连续的数据流的光盘上取回的数据。其优于传统FIFO缓冲器的优点包括使得该高速缓冲存储器能够被随机寻址以便允许预期不可预测的特技模式转换而选择数据，以及允许预期未来的特技模式转换而将所存储的数据保持在该高速缓冲存储器中。
通过参考下面结合附图对本发明的示意性实施例所做出的详细描述，本发明的前述优点将更加显而易见并且可以被理解，其中图1是根据现有技术的包括多个片段的部分MPEG流的示意图；图2是根据现有技术的用于重放光盘的视频盘再现系统的方框图；图3是图2的系统的重放单元的更加详细的示意图；图4是描述根据本发明的一个实施例的用于重放光盘的视频盘重放系统的方框图；以及图5是图4的重放单元的更加详细的示意图。
虽然以下的详细描述包含许多用于说明性目的的细节，但是本领域技术人员将意识到，在本发明的范围内可以有许多变化和改变。
因此，不排除一般性地阐述本发明的以下优选实施例，并且对于所要求保护的发明不强加限制。
可以设想，所公开的系统、方法和设备普遍适用于能够从盘上重放多媒体内容的任何装置。如果本发明的重放设备至少符合以下标准，那么该设备就是特别适用的(1)该设备使用具有较慢随机访问响应时间的盘驱动器或者具有较慢随机访问等待时间的任何其他介质。例如，广域网连接，特别是当通过卫星被路由时；(2)该设备使用其内容不总是线性布置的盘格式；以及(3)该设备具有有限的存储器预算，比如消费者电子装置(即手持计算机、口袋计算机、个人数字助理、移动电话和其他电子装置)。
本发明的重放设备可以在一般的计算机可执行指令的情境下被描述，比如可以由微处理器执行的程序模块。通常，所述程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等等。此处定义的计算机存储介质包括(而不限于)CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其他光盘存储装置、或者可以被用于存储想要的信息并且能够由计算机访问的任何其他介质。
下面描述一种支持较短等待时间的特技模式转换的盘重放系统。在下述实施例中描述了本发明区别于现有技术的多个特征。
本发明的一个特征是，与现有技术的传统高速缓冲存储器不同，本发明使用了预测性“特技模式”高速缓冲存储器。本发明的特技模式高速缓冲存储器存储在盘控制单元的控制下从盘驱动器接收的片段。预测性高速缓冲存储器不同于传统高速缓冲存储器的地方在于，传统高速缓冲存储器只定义了一种高速缓冲存储器替换算法，比如最近最少使用(LRU)替换策略。相比而言，预测性高速缓冲存储器是用一种试图预测未来请求的单独机制进行填充的。该机制是一个访问预测单元，其利用排序系统来预测哪个片段未来最有可能被呈现单元访问。但是，应当注意的是，该排序不一定反映关于最可能被访问的片段的最佳可能预测。相反地，根据本发明的各实施例，可以使用一种偏斜排序以便更加支持被认为重要的特定播放模式或者播放模式转换，尽管它们发生的概率可能不是最高。
在一个相关方面中，现有技术系统通常通过对当前播放模式的简单外插处理来作出预测，而本发明的发明人认识到，通过不仅考虑当前播放模式而且还考虑用户将来可能切换到的其他播放模式，可以对很可能将被请求的未来片段作出更好的预测。
本发明的另一个相关特征是，当对未来可能被请求的片段进行预测时，不仅仅考虑当前播放模式。在一个实施例中，本发明对那些可能会在两种或更多播放模式中被请求的片段进行外插，它们随后可以被交织，以便考虑每种播放模式在未来某一时刻出现的预期概率。
在一个相关方面中，本发明的访问预测单元的功能可以通过仅考虑从当前片段位置处开始的播放模式外插(而不是从所有可能的未来片段位置处开始的播放模式外插)而以更实际的方式来实现。
本发明的另一个特征在于，当作出关于片段的排序决定时，盘控制单元和高速缓冲存储器替换单元均使用相同的排序决定处理(即算法)。与此相对的是，现有技术中的这两个单元没有那么强的关联。在现有技术中，盘控制单元通常使用特定的片段排序(隐含的或者显式的)，而高速缓冲存储器替换单元则使用不同的片段排序。现有技术中的盘控制单元和高速缓冲存储器替换单元的非对准排序方法在分析总体系统行为方面可能会带来困难，特别是在涉及模式切换的情况下。相反地，由于盘控制单元和高速缓冲存储器替换单元在作出决定时都使用相同的排序方法，因此，对总体系统行为的分析可以从假设该特技模式高速缓冲存储器的内容往往是那些具有最高排序的片段开始。这使得对于执行模式切换的情况(其中系统已经在一定时间内处于单个模式，随后切换到另一模式)的分析变得相当简单直接。通过允许进行简单直接的分析，设计者能够在所使用的排序功能方面考虑更多的可变性，同时仍然能够保证总是满足特定的重放质量标准。
图4是描述根据本发明一个实施例的盘重放系统400的高级别方框图。该盘重放系统400包括盘驱动器1、用户接口2、重放单元6和外部显示器8。重放单元6包括特技模式高速缓冲存储器31、高速缓冲存储器和盘控制单元33以及呈现单元35。
图5是图4的根据本发明一个实施例的盘重放系统400的更加详细的方框图。图5示出构成图4的盘重放系统400的高速缓冲存储器和盘控制单元33的各模决。
通过提供对于构成系统500的各单元的功能性描述，下面描述根据一个实施例的图5所示的新颖重放系统500的总体操作。
特技模式高速缓冲存储器335特技模式高速缓冲存储器335通过线路42与盘驱动器1接口，通过线路52与存储器管理单元350接口，通过线路44与呈现单元340接口，以及通过线路68与盘控制单元接口。
特技模式高速缓冲存储器335存储在盘控制单元345的控制下从盘驱动器1接收到的片段。存储在特技模式高速缓冲存储器355中的任何一个片段最终都可能在某一未来时间被呈现单元340在线路44上请求。
特技模式高速缓冲存储器335的一个特征是，它可以由呈现单元340随机访问，以便在预期转换到任何可允许的特技和/或播放模式的情况下请求片段。在采用FIFO缓冲器的现有技术重放单元中是没有这种能力的。应当注意的是，在替换实施例中，可以对特技模式高速缓冲存储器335进行访问，以便请求除了片段以外的其他数据段，比如盘扇区号。
特技模式高速缓冲存储器335的另一个特征是，当呈现单元340请求显示一个片段时，所取回的片段不被自动从该特技模式高速缓冲存储器355中删除或清除。在预期转换到任何可允许的特技和/或播放模式的情况下提供该特征。
特技模式高速缓冲存储器335的另一个特征是，该特技模式高速缓冲存储器是预测性高速缓冲存储器，其与传统高速缓冲存储器的不同之处在于，只有当高速缓冲存储器的用户请求尚未存在于该高速缓冲存储器中的数据时才对传统高速缓冲存储器进行填充。与此相对，利用试图预测未来请求的单独的机制对预测性高速缓冲存储器进行填充。
特技模式高速缓冲存储器335的另一个特征是，如果呈现单元340请求数据(比如一个或多个片段)，对于该高速缓冲存储器周围的控制逻辑没有暗含的要求以确保所请求的数据必须存在于该高速缓冲存储器中并且可用。这不同于其中所请求的数据必须存在于FIFO缓冲器中的传统的FIFO方案。每当所请求的数据不存在于该高速缓冲存储器中，那么将会发生高速缓冲存储器错失(cache miss)，并且该呈现单元340将继续输出最近显示的片段的最后一帧(即冻结帧)。
呈现单元340呈现单元340通过线路40与用户接口2接口，通过线路44与特技模式高速缓冲存储器335接口，通过线路46与显示器8接口，通过线路56与排序单元360接口以及通过线路58与候选标识器单元355接口。
一方面，呈现单元340包括按照例如“播放”或“FF”等模式的要求启动对连续片段的呈现的定时机制。
呈现单元340呈现当前片段，并且通过线路44从特技模式高速缓冲存储器335中请求片段，以便在外部显示器8上显示。
如果由于片段当前没有被存储在特技模式高速缓冲存储器335中(即高速缓冲存储器错失)因此不能满足呈现单元340对该片段的请求的话，那么呈现单元340通过继续输出最近显示的片段的最后一帧(即冻结帧)来补偿错失的数据。在播放(PLAY)模式下多次发生连续的高速缓冲存储器错失之后，该定时机制可能将该片段位置前移30秒，以便试图跳过盘上的缺陷区域。应当注意的是，对于当前重放位置的这种试探性操作在现有技术中是公知的。
控制器365控制器365被配置成管理特技模式高速缓冲存储器335的内容并且控制盘驱动器1的动作。它包括三个子单元，即盘控制单元345、存储器管理单元350和访问预测单元370，该访问预测单元370进一步包括候选标识器单元355和排序单元360。以下将对各单元进行描述。
访问预测单元370访问预测单元370包括排序单元360和候选标识器单元355。以下将对各单元进行描述。
排序单元360排序单元360通过线路54与存储器管理单元350接口，通过线路56与呈现单元340接口以及通过线路64与盘控制单元345接口。
排序单元360对存储在盘驱动器1中的所有片段当中的至少两个片段的合意度进行排序。应当注意到，盘驱动器1中的一些片段还可以在任何时间点同时被存储在特技模式高速缓冲存储器335中。但是，一个片段当前是否被存储在特技模式高速缓冲存储器335中与排序单元360的决定处理无关。
排序包括向内容源(即盘驱动器1)的每个片段指定一个合意度量度，该量度衡量获取或者保持特技模式高速缓冲存储器335中的片段的合意度。所指定的较高的合意度量度对应于较高的排序。在一个实施例中，相同的合意度量度被用于盘访问(有关获取的决定)和高速缓冲存储器替换(有关保持或者去除高速缓冲存储器中的片段的决定)。其他实施例对于获取和保持片段可以选择使用不同的合意度量度。
在一个实施例中，基于两个因素导出该合意度量度。导出该合意度量度的第一个因素是针对由呈现单元340在未来的某一时刻获取某一片段的概率。一个片段越有可能在未来的某一时刻被获取，该片段的合意度就越高。第二个因素涉及未来获取该片段的时间。比起在更远的未来获取一个片段，获取该片段的时间离当前时间越近，该片段的合意度就越高。
第一个因素(即一个片段未来被获取的概率)可以由如下概率函数来表示pf(f)＝片段f在某一未来时间将被呈现机制请求的概率 (1)等式(1)的概率函数可以合并第二个因素(即时间)，如下所示pf(t，f)＝片段f在未来时间t将被呈现机制请求的概率 (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)是考虑了第二个因素(即时间)的基于时间的加权函数。如果t在较远的未来，那么基于时间的加权函数w(t)的值较小。一个示例性的加权函数是w(t)＝1/(1+t) (4)在一种实际实现方式中，理想地近似等式(2)的合意度量度。
回顾以上讨论，在现有技术中，只有当前播放模式被外插。对当前播放模式的这种外插可以被形式化为近似函数d1(f)d(f)≈d1(f)=∫t=0t=∞w(t)pf(M,t,f)---(5)]]>其中M表示操作的当前播放模式；以及pf(m，t，f)表示片段f将在播放模式m中、在未来时间t被呈现机制请求的概率，其中，如果正从当前重放位置进行外插、正在播放模式“m”下操作并且呈现机制在时间t访问片段“f”，则pf(m，t，f)＝1，否则pf(m，t，f)＝0。
应当注意到，函数pf(m，t，f)表示一种易于实现的计算，即只有0或1两个值是对当前播放模式的简单外插。
本实施例的排序算法通过考虑多种模式改进了现有技术的近似d1(f)。最终得到的近似d2(f)可以被定义如下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)是两个参数的概率函数，即模式标识器m和时间t。该概率函数确定该系统在时间t时处于播放模式m下的概率。
pf(m，t，f)函数如上定义w(t)如上定义等式(6)表示用于实现根据本发明原理的排序算法的近似函数。
在一个实施例中，使用表查找计算上述pm(m，t)的值。例如，假设一个装置包括以下播放模式播放，FF4(4倍速快进)，FF16(16倍速快进)，FR4(4倍速快退)，FR16(16倍速快退)。
回顾以上讨论，pm(m，t)的函数值反映了该装置在未来时间“t”处于特定播放模式“m”的概率。为了计算pm(m，t)，需要执行多个步骤。在一个实施例中，使用表查找来确定该装置在不久的将来最可能被操作于其中的四种播放模式。根据概率值以递增的顺序对各播放模式进行排序。假设当前播放模式总是该装置在不久的将来最有可能操作于其中的播放模式。假设当前播放模式是模式A。则要求确定哪些播放模式(如FF16、FF4、FR4等等)将与B、C和D相关联，这里B是最可能被切换到的播放模式，播放模式C是接下来最可能被切换到的播放模式，并且播放模式D是再接下来最可能被切换到的播放模式。
假设除了已知当前播放模式A以外，还知道用户在过去的5秒钟内是否切换到了其他播放模式。利用该信息，利用表1的前两列找到与当前播放模式以及关于是否在过去的5秒钟内切换了模式的是/否信息相匹配的特定行。例如，如果A是当前模式“播放”并且如果用户在过去的5秒钟内没有切换模式，那么选择表1中的第2行。接着利用该第2行确定对应于B、C和D的播放模式值(例如B＝FF4、C＝FF16和D＝FR16)。
利用以上获得的A、B、C和D的值，函数pm(m，t)被计算如下
如上所述，播放模式A是该装置最可能的未来播放模式。这样，等式(7)为该模式指定了1.00的概率量度。对于模式B，该量度较低，为0.50，表明将来在该模式下操作的可能性较小，如此类推。应当注意的是，该概率函数pm(m，t)是两个变量的概率函数，即m和t，但是在本实施例中，在计算时不考虑时间变量t。表I的表值可以在建立或者预设置阶段被指定。可以通过考虑用户在某些情况下选择播放模式的可能行为来以一种方式指定各表值。一种替换方法是研究实际用户的行为，并且利用该研究的(统计)结果来确定各表值。
上面的步骤2(即表查找)是基于考虑两个标准(1)当前播放模式(列2)和(2)关于播放模式最近是否被改变的信息(列1)。应当注意的是，各可选实施例可以使用附加的或者不同的查找标准(结合不同的表)。例如，可以同时使用当前模式和先前模式的身份。
如果发生高速缓冲存储器错失，本发明将特技模式高速缓冲存储器与能够通过冻结帧而以精巧的方式处理高速缓冲存储器错失的呈现机制相结合。由于所述排序单元不受永远不应当发生高速缓冲存储器错失这一设计标准的限制，因此该特征使该排序单元(以及可以使用在其中的表)具有较大的灵活性。为了将所述装置的功能调整成更接近用户的特定需要，修改由该排序单元执行的排序计算(提供通过修改表)的实施例有利地利用了上述灵活性。
用于修改排序计算的一个可能的实施例是当所述装置处于操作中时对表进行更新。特别地，测量用户的行为并且更新该表，以使其与所测量的用户行为更紧密地匹配。
用于修改排序计算的另一个可能的实施例是允许用户通过配置机制(比如屏幕上菜单)来改变该表。用户可以选择表内容的替换版本，或者甚至编辑单独的表条目。
作为一个特定实例，经常使用“FR16”模式但是很少使用“FR4”模式的用户可以修改该表，以便对于m＝FR4创建总体较低的函数值pm(m，t)。例如，这种修改可以通过删除该表中的所有FR4条目并将它们替换为FR16条目来实现。这样做的结果是，对FR4模式有用但对FR16模式没用的片段具有较低的排序，因此其被读取或者被保持在特技模式高速缓冲存储器中的概率较低。这又意味着在该高速缓冲存储器中有更多的空间用于FR16模式的片段。通过在该特技模式高速缓冲存储器中具有更多的对应于FR16模式的片段，当切换到该模式时改进了用户所感知的重放质量。根据为该呈现单元选择的实现方式，所述切换将a)更快地发生、或b)由于在高速缓冲存储器中(还)没有所需要的片段因此将伴有更少冻结帧的情况、或者c)是a)和b)的组合。
候选标识器单元355候选标识器单元355通过线路50与盘控制单元345接口，并且通过线路58与呈现单元340接口。
盘控制单元345使用由排序单元360确定的、对盘驱动器1上的各片段的排序作为一个输入，以确定哪个(些)片段应当从盘上被读取。给出存储在盘驱动器1上的片段的总数(该数目非常之大)，令排序单元考虑所有这些片段是不切实际的。作为一种实际的解决方案，采用一种只考虑全部片段的一个子集作为将来由盘控制单元345访问的候选片段的机制。在一个实施例中，候选标识器单元355标识被考虑作为将来进行访问的候选片段的片段子集。一旦所述候选片段被候选标识器单元355标识出来，那么排序单元360就根据它们各自被指定的合意度量度来对各候选片段进行排序。
为了给出更为具体的实例，在一个实施例中，该候选标识器单元将对于每种播放模式计算一组10个片段标示符，并且接着提供所有各组的集合以作为用于由排序单元360考虑的一组候选片段。为了计算对应于特定模式的10个片段标识器，如果该呈现单元处于从其当前片段位置开始的该模式中，则对该呈现单元的读取动作进行外插。
存储器管理单元350存储器管理单元350通过线路52与特技模式高速缓冲存储器335接口，并且通过线路54与排序单元接口。
当响应于盘控制单元345发出的读取片段数据的指令而需要存储装置存储从盘驱动器1接收的片段数据时，存储器管理单元350选择从特技模式高速缓冲存储器335中删除哪些片段。关于从特技模式高速缓冲存储器335中删除哪些片段的决定考虑了当前存储在特技模式高速缓冲存储器335中的每个片段的相对合意度(由排序单元360确定)。删除合意度最低的片段。如果在删除合意度最低的片段之后要求更大的存储装置，那么删除合意度倒数第二低的片段，如此直到在特技模式高速缓冲存储器335中有足够的空闲存储空间为止。
盘控制单元345盘控制单元345通过线路48与盘驱动单元1接口，通过线路50与候选标识器单元355接口，通过线路68与特技模式高速缓冲存储器接口，并且通过线路64与排序单元360接口。
在根据下述方法之一从盘驱动器1中选择了一个或多个片段之后，盘控制单元345随后以适用于该盘驱动器1的命令语言使用一个或多个命令通过线路48指示盘驱动器1取回所述一个或多个所选择的片段。响应于这些命令，该盘驱动器1通过线路56向特技模式高速缓冲存储器335输出所取回的片段。
下面是盘控制单元345从该盘驱动器选择片段的一种方法。作为访问预测单元370的一部分的候选标识器单元355标识盘驱动器上的一定数量的片段以用作将要在将来访问的候选片段。一旦候选标识器单元355标识出所述候选片段，排序单元360就根据每个片段的所计算的合意度量度对所标识的片段进行排序。在一个实施例中，经排序的候选片段组被实施为一个列表(被称为“片段列表”)，其从访问预测单元370输出并被发送到盘控制单元345。该列表包含以合意度为顺序的片段，首先列出的是合意度最高的片段。随后盘控制单元345利用片段选择算法从该“片段列表”中选择单个片段，以便从盘驱动器1中读取。
随后，盘控制单元345以适用于该盘驱动器1的命令语言使用一个或多个命令通过线路48指示盘驱动器1取回所选择的片段。响应于这些命令，该盘驱动器1通过线路42向特技模式高速缓冲存储器335输出所取回的片段。
现在，根据一个实施例描述由盘控制单元345实施的根据片段选择算法从该片段列表中选择单个片段的处理。
所述片段选择算法知道该特技模式高速缓冲存储器335的当前内容。由于知道其内容后，该算法首先查阅该片段列表{f1，f2，f3，f4，....}的内容并且消除已经存在于特技模式高速缓冲存储器335中的所有片段。在消除了这些片段之后，该片段选择算法随后可以利用多种方法从该缩减后的片段列表中选择单个片段。
选择单个片段的第一种方法是挑选该缩减后的片段列表的第一个片段。
第二种方法具有附加的目的，即选择同时最佳化盘驱动器搜索模式的片段。该第二种方法从该缩减后的片段列表中选择具有最小数值的单个片段，该最小数值通过如下定义的折衷函数T来计算T(fX到列表开始处的距离，fX到当前盘位置的距离) (8)等式(8)描述了一种以对应于该片段列表中的片段fX的两个计算值为参量的折衷函数T。第一个计算值是“片段fX到该片段列表的开始处的距离”。越靠近该片段列表头部的片段就越可能被请求，并且因此产生较大的数值。第二个计算值是“fX到当前盘位置的距离”，其是片段fX到当前盘驱动器读/写头位置的距离。该距离越小，所得到的值就越大。
折衷函数T计算上述两个值，并且返回对应于该片段列表中的每个片段fX的所述两个计算值的加权组合。该加权组合对于两个参量都是递增函数，即如果X增大或者Y增大，那么T(X，Y)产生更大的函数值。一个适当的T函数的实例是T(X，Y)＝X+C*Y，其中C是常数。在给定盘驱动器1的具体性能参数的情况下，加权函数T的具体参数(利如常数C)被调谐成或者确定成产生最佳的搜索模式。
如前所述，随后从该缩减后的片段列表中选择具有通过折衷函数T计算出的最小数值的单个片段。
应当注意的是，片段列表的生成该表一种执行盘控制器的功能的方法。用于对片段进行排序的其他表示法也在本发明的构想之内。
访问预测单元370-第二实施例在访问预测单元370的前述实施例中，构造片段列表以便由盘控制单元345使用，该盘控制单元345首先产生一组片段候选、对该组片段候选进行排序、以及随后基于该排序产生有序列表。在访问预测单元370的当前实施例中，如下所述，通过使用涉及列表交织的技术以一种相对更加简单直接的方式在该访问预测单元370中构造该片段列表。在当前实施例中，访问预测单元370不包括两个内部子单元，取而代之的是由单个算法产生经排序的候选列表以便由盘控制单元345使用。存储器管理单元350也可以使用该经排序的候选列表；在存储器管理单元350中所需要的修改对本领域普通技术人员而言是显而易见的。在上面提到的相关申请序列号60/507,091中论述了这种根据经排序的候选列表对存储器管理单元350的修改。
在本实施例中，作为第一步骤，使用上述的表驱动的方法选择四个播放模式A-D。随后，对于这四个播放模式当中的每一个使用外插(如上面对于候选标识器单元355所描述的那样)，以便产生对应于每个播放模式A-D的片段列表。对应于第i个播放模式的片段列表通常可以被表示为FLi＝{fi1，fi2，fi3，fi4，....}，其中fi1是呈现单元340未来在第i个播放模式下第一个访问的片段，fi2是第二个片段，依此类推。
根据本实施例，作为第二步骤，在产生了对应于每一个相应的播放模式A-D的片段列表FLi之后，接着以特定(加权)方式对各个片段列表进行交织。最终得到的交织的列表就是所期望的“片段列表”，其包含以合意度为顺序的片段。现在以举例的方式进行解释。
实例考虑四个可能的播放模式，即播放模式A到D，例如它们可以代表FF4、FR4、播放和FF16。对应于每个播放模式的片段列表可以被任意表示为播放模式A＝FLA＝{fA1，fA2，fA3，fA4，fA5，fA6，fA7，fA8，....}；[当前播放模式]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表示当前播放模式，播放模式B表示最可能被切换到的播放模式，播放模式C表示在播放模式B之后接下来最可能被切换到的播放模式，以及播放模式D表示在播放模式C之后接下来最可能被切换到的播放模式。每个片段列表的长度与实施方式无关。对于良好的结果，实施者应当使得每个片段列表FLi的长度使得在FLi中的片段大小的总和大于特技模式高速缓冲存储器335的大小。
可以以如下的“加权的”方式产生一个示例性的交织列表。作为第一加权步骤，可以通过首先添加对应于播放模式A的FLA的前四个单元来初始地产生该交织列表。此时的部分交织列表如下FLinterleaved(partial)＝{fA1，fA2，fA3，fA4，_，_，_，...}接下来，为了完成该交织列表，分别从列表A和B添加两个单元，分别从列表C和D添加一个单元，并且重复该步骤直到穷尽所有的列表单元，由此产生完整的交织列表。
应当理解，除了其他类型的加权之外，通过首先将来自FL1的前四个单元置入交织列表中，已经实现了对该列表的有意识的“加权”。这是为了确保对于当前操作模式(播放模式“A”)，对特技模式高速缓冲存储器335进行某一最低级别的填充。对特技模式高速缓冲存储器335的这种填充是为了在预期盘驱动器的偶然延迟(比如由于在存储于盘上的片段的连续存储中的“跳跃”引起的延迟，基本引擎的跟踪的暂时丢失等等)的可能性的情况下确保在当前操作模式下的更为流线型的处理。
虽然已经参考特定实施例描述了本发明，但是应当提出的是，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明精神和范围的前提下，可以进行多种变化。说明书和附图应被视为是说明性的，其并不打算限制所附权利要求书的范围。
在解释所附权利要求书的过程中，应当有如下理解a)“包括”一词不排除存在给定权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“一个”不排除存在多个这种元件；c)权利要求中的任何附图标记不限制该权利要求的范围；d)几个“装置”可以由同一项硬件或软件实施的结构或功能来表示；以及e)所公开的每一个元件可以包括硬件部分(比如分立电子电路)、软件部分(比如计算机程序)或其任意组合。
权利要求
1.一种在包括多种播放模式的再现系统中使用的重放设备，包括用于存储将从数据源(1)读取的数据的存储器(335)，所述数据在所述数据源(1)上被配置为多个数据块；用于从该存储器(335)中取回一个或多个数据块以便向用户呈现的呈现单元(340)；用于管理该存储器(335)的内容以及控制所述数据源(1)的操作的控制器(365)，所述控制器包括适于对来自所述多个数据块当中的至少两个数据块的合意度进行排序的排序单元(360)，其中所述合意度排序基于以下标准(I)所述至少两个数据块当中的每一个在所述多个播放模式当中的至少两个播放模式中的所预测的未来使用，以及(II)所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序。
2.权利要求1的重放设备，其中，所述至少两个数据块当中的每一个在所述多个播放模式当中的至少两个播放模式中的所预测的未来使用的所述合意度排序标准还包括确定所述预测的未来使用的时间。
3.权利要求1的重放设备，其中，所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序是基于该重放设备在未来时间保持在所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式中或者切换到所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的概率。
4.权利要求1的重放设备，其中，所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序是基于用户对所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的过去使用模式。
5.权利要求1的重放设备，其中，所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序是基于当前播放模式以及最近是否发生了播放模式改变。
6.权利要求1的重放设备，其中，所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序是基于用户的播放模式偏好。
7.权利要求1的重放设备，进一步包括与所述排序单元(360)通信的盘控制单元(345)，所述盘控制单元(345)被配置成至少使用所述合意度排序来确定要从所述数据源(1)中取回所述多个数据块当中的哪一个。
8.权利要求1的重放设备，其中，所述控制器(365)进一步包括与所述排序单元(360)通信的存储器管理单元(350)，所述存储器管理单元(350)被配置成从所述存储器(335)中删除数据块。
9.权利要求8的重放设备，其中，所述存储器管理单元(350)选择删除所述存储器(335)中的那些具有最低相对排序的数据块。
10.权利要求9的重放设备，进一步包括与所述排序单元(360)通信的盘控制单元(345)，所述盘控制单元(345)被配置成至少使用所述合意度排序来确定要从所述数据源(1)中取回所述多个数据块当中的哪一个。
11.权利要求10的重放设备，其中，所述存储器管理单元(350)和所述盘控制单元(345)利用相同的片段排序标准。
12.权利要求1的重放设备，进一步包括候选标识器单元(355)，该候选标识器单元被配置成从所述数据源(1)上的所述多个数据块中选择一组候选块以供所述排序单元(360)和所述盘控制单元(345)考虑。
13.权利要求12的重放设备，其中，对于所述至少两种播放模式，所述候选标识器单元(355)通过对将由所述呈现单元(340)在所述至少两种播放模式当中的每一种模式下的操作期间读取的数据块进行外插来选择所述该组候选块。
14.权利要求13的重放设备，其中，所述外插基本上从所述呈现单元(340)当前正在呈现的块的附近开始。
15.一种在包括多种播放模式的再现系统中使用的重放设备，包括用于存储将从数据源(1)读取的数据的存储器(335)，所述数据在所述数据源(1)上被配置为多个数据块；用于从该存储器(335)中取回一个或多个数据块以便向用户呈现的呈现单元(340)；用于管理该存储器(335)的内容以及控制所述数据源(1)的操作的控制器(365)，所述控制器包括适于对来自所述多个数据块当中的至少两个数据块的合意度进行排序的排序单元(360)，其中所述合意度排序基于以下标准(I)在所述多种播放模式当中的所述至少两种播放模式中对数据块使用进行外插；以及(II)对所述外插进行交织。
16.权利要求15的重放设备，其中，对所述外插的所述交织是基于该重放设备在未来时间保持在所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式中或者切换到所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的概率。
17.权利要求15的重放设备，其中，对所述外插的所述交织步骤是基于用户对所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的过去使用模式。
18.权利要求15的重放设备，其中，对所述外插的所述交织步骤是基于当前播放模式以及最近是否发生了播放模式改变。
19.权利要求15的重放设备，其中，对所述外插的所述交织步骤是基于用户的播放模式偏好。
20.权利要求15的重放设备，进一步包括与所述排序单元(360)通信的盘控制单元(345)，所述盘控制单元(345)被配置成至少使用所述合意度排序来确定要从所述数据源(1)中取回所述多个数据块当中的哪一个。
21.权利要求15的重放设备，其中，所述控制器(365)进一步包括与所述排序单元(360)通信的存储器管理单元(350)，所述存储器管理单元(350)被配置成从所述存储器(335)中删除数据块。
22.权利要求15的重放设备，其中，所述存储器管理单元(350)选择删除所述存储器(335)中的那些具有最低相对排序的数据块。
23.权利要求15的重放设备，进一步包括与所述排序单元(360)通信的盘控制单元(345)，所述盘控制单元(345)被配置成至少使用所述合意度排序来确定要从所述数据源(1)中取回所述多个数据块当中的哪一个。
24.权利要求15的重放设备，其中，所述存储器管理单元(350)和所述盘控制单元(345)利用相同的片段排序标准。
25.权利要求15的重放设备，进一步包括候选标识器单元(355)，该候选标识器单元被配置成从所述数据源(1)上的所述多个数据块中选择一组候选块以供所述排序单元(360)和所述盘控制单元(345)考虑。
26.权利要求25的重放设备，其中，对于所述至少两种播放模式，所述候选标识器单元(355)通过对将由所述呈现单元(340)在所述至少两种播放模式当中的每一种模式下的操作期间读取的数据块进行外插来选择所述该组候选块。
27.权利要求26的重放设备，其中，所述外插基本上从所述呈现单元(340)当前正在呈现的块的附近开始。
28.一种在包括多种播放模式的重放设备中使用的、对数据源的多个数据块当中的至少两个数据块的合意度进行排序的方法，该方法包括以下步骤(I)确定所述至少两个数据块当中的每一个在所述多个播放模式当中的至少两个播放模式中的所预测的未来使用；以及(II)确定所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序。
29.权利要求28的方法，其中，确定所述至少两个数据块当中的每一个在所述多个播放模式当中的至少两个播放模式中的所预测的未来使用的步骤还包括确定对所述至少两个数据块当中的每一个的所述预测的未来使用的时间。
30.权利要求28的方法，其中，确定所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序的步骤进一步包括计算所述重放设备在未来时间保持在所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式中或者切换到所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的概率。
31.权利要求28的方法，其中，确定所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序的步骤进一步包括确定用户对所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的过去使用模式。
32.权利要求28的方法，其中，确定所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的相对排序的步骤进一步包括确定当前播放模式以及最近是否发生了播放模式改变。
33.一种在包括多种播放模式的重放设备中使用的、对数据源的多个数据块当中的至少两个数据块的合意度进行排序的方法，该方法包括以下步骤(I)在所述多种播放模式当中的所述至少两种播放模式中对数据块使用进行外插；以及(II)对所述外插进行交织。
34.权利要求33的方法，其中，对所述外插的所述交织步骤还包括确定对所述至少两个数据块当中的每一个的所述预测的未来使用的时间。
35.权利要求33的方法，其中，对所述外插的所述交织步骤还包括计算所述重放设备在未来时间保持在所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式中或者切换到所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的概率。
36.权利要求33的方法，其中，对所述外插的所述交织步骤还包括确定用户对所述多个播放模式当中的所述至少两个播放模式的过去使用模式。
37.权利要求33的方法，其中，对所述外插的所述交织步骤还包括确定当前播放模式以及最近是否发生了播放模式改变。
38.权利要求33的方法，其中，对所述外插的所述交织步骤还包括确定用户的播放模式偏好。
全文摘要
本发明公开了一种用于在再现系统中使用的重放设备。该重放设备包括多个常规元件，所述常规元件包括用于存储将从数据源(1)读取的数据的存储器、用于从该存储器中取回一个或多个数据块以便向用户呈现的呈现单元(340)以及用于管理该存储器的内容以及控制所述数据源(1)的操作的控制器(365)。除了常规元件之外，该控制器进一步包括由排序单元(360)和候选标识器单元(355)构成的访问预测单元(370)。该候选标识器单元(335)被配置成从存储在所述数据源上的多个数据块中选择一组候选块(至少两个数据块)以供所述排序单元(360)考虑。所述排序单元(360)适于对存储在所述数据源上的所述多个数据块当中的一组候选块的合意度进行排序。在一个实施例中，该排序单元(360)基于以下标准指定合意度排序(I)所述至少两个候选数据块当中的每一个在所述至少两个播放模式中的所预测的未来使用，以及(II)所述至少两个播放模式的相对排序。
文档编号H04N5/783GK1938778SQ200580010362
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月25日 优先权日2004年3月30日
发明者K·J·G·霍尔特曼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司