專利名稱：用于緩沖從存儲介質(zhì)中所讀取數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操作針對光學(xué)拾取器(optical pick-up)的調(diào)度程序(scheduler)的方法。拾取器從光存儲介質(zhì)中讀取屬于不同的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)流，例如，音頻、視頻、字幕或者其它數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)流分布在存儲介質(zhì)上的多個(gè)文件中。
背景技術(shù)：
預(yù)先刻錄和自刻錄的盤可以支持“Out Of Multiplex”(OOM)格式。Out of multiplex是在盤的不同位置存儲例如視頻、音頻和字幕的不同流分量的格式，即，不同的文件。這可以利用各種標(biāo)準(zhǔn)化介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)，例如，藍(lán)光(Blu-ray)盤或者DVD。此外，可以實(shí)現(xiàn)公知為多角度的視頻技術(shù)。多角度意味著對于特定場景，視頻電影(video film)可以包含在平行時(shí)間軸上各種可選視角，其是用戶可選擇的，并且可以被無縫地集成到視頻中。為了回放OOM源，在回放設(shè)備通過其針對同步表示的具體解碼器對流進(jìn)行解碼之前，拾取器必須從不同的位置讀取所有需要的流。這意味著拾取器必須從一個(gè)流跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)流，以便同時(shí)服務(wù)于所有解碼器，而沒有可察覺的呈現(xiàn)中斷。通常，拾取器包含承載光學(xué)傳感器的傳動器(actuator)，并且通過針對粗調(diào)節(jié)的機(jī)械驅(qū)動，拾取器是可移動的，而針對微調(diào)節(jié)，傳動器是可獨(dú)立移動的，不需機(jī)械驅(qū)動。
用于提供具有光驅(qū)動的OOM技術(shù)的直接解決方案是緩沖區(qū)技術(shù)附加的流緩沖區(qū)用于橋接(bridge)跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)所請求的流并且將其讀取所需的時(shí)間。典型示例包括三種流視頻、音頻和字幕。例如，設(shè)計(jì)視頻緩沖區(qū)的尺寸，以便可以執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到音頻流、加載音頻緩沖區(qū)、跳轉(zhuǎn)到字幕流、加載字幕緩沖區(qū)以及跳回視頻流，而視頻緩沖區(qū)不需空轉(zhuǎn)。類似地設(shè)計(jì)例如針對音頻和字幕的其它緩沖區(qū)的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
必須同時(shí)讀取多個(gè)文件這一事實(shí)所引起的問題是引起噪聲和損耗的較高的拾取器跳躍頻率。此外的問題是在無縫視頻角度切換期間出現(xiàn)的延遲。該延遲是從請求視頻角度改變直到看到其它視頻角度所需要的時(shí)間。其確定主要根據(jù)視頻緩沖區(qū)的尺寸，或者根據(jù)直到視頻緩沖區(qū)變空，并且新內(nèi)容到達(dá)視頻解碼器的時(shí)間量。同樣也應(yīng)用于啟動OOM解碼。由于所有緩沖區(qū)必須從頭開始填充，因此，從按下啟動按鈕直到有效地開始顯示所經(jīng)過的時(shí)間相當(dāng)長。
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種用于減少例如視頻角度切換的流切換所需要的延遲時(shí)間的方法。通過權(quán)利要求1中所公開的方法解決該問題。對于作為藍(lán)光盤的典型應(yīng)用的HDTV流，其緩沖區(qū)相當(dāng)大。對于等待所請求的角度變化可見的用戶來說，較大的緩沖區(qū)引起較長的延遲，其延遲可以通過本發(fā)明的方法來縮減。針對OOM的解碼的啟動出現(xiàn)相同的問題，并且可以通過權(quán)利要求6中所公開的方法而改善。
在權(quán)利要求3中公開了使用該方法的設(shè)備。
通過在視頻緩沖區(qū)中引進(jìn)角度切換標(biāo)簽，可以得到針對無縫視頻角度切換的切換延遲時(shí)間的最小化。角度切換標(biāo)簽用于確定視頻緩沖區(qū)的以下部分當(dāng)角度切換時(shí)所廢棄的部分，以及可以去除或者重寫而不引起正在運(yùn)行的緩沖區(qū)危險(xiǎn)的部分。當(dāng)從視頻緩沖區(qū)去除廢棄的內(nèi)容時(shí)，緩沖區(qū)可以填充所請求更換的新內(nèi)容。對于廢棄數(shù)據(jù)的重寫同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)步驟。來自視頻緩沖區(qū)的廢棄內(nèi)容的這種受控替換減少了視頻角度切換時(shí)間，因?yàn)榻獯a器不需要處理廢棄內(nèi)容。
有利地，本發(fā)明還可以用于針對所描述的應(yīng)用，最優(yōu)化地設(shè)計(jì)給定數(shù)量的緩沖空間。
在從屬權(quán)利要求、以下描述以及附圖中公開了本發(fā)明的有利實(shí)施例。


參考附圖描述了本發(fā)明的典型實(shí)施例，其中圖1a)以傳統(tǒng)方式設(shè)計(jì)尺寸的用于連接三種OOM流的跳躍和加載時(shí)間的比特流緩沖區(qū)；圖1b)根據(jù)本發(fā)明的包含另外擴(kuò)展緩沖區(qū)空間的用于連接三種OOM流的跳躍和加載時(shí)間的比特流緩沖區(qū)；圖2針對結(jié)果的拾取器跳躍頻率的定性的示例，比較了相等共享擴(kuò)展緩沖區(qū)fskip和非對稱共享擴(kuò)展緩沖區(qū)f*skip；圖3是目前技術(shù)水平在視頻角度切換期間的視頻緩沖區(qū)模型；圖4a)根據(jù)本發(fā)明的在視頻角度之前的視頻緩沖區(qū)模型；以及圖4b)根據(jù)本發(fā)明的在視頻角度之后的視頻緩沖區(qū)模型。
具體實(shí)施例方式
以下將給出本發(fā)明的詳細(xì)描述，其包括問題的詳細(xì)分析。
OOM解碼主要受以下互相依賴的參數(shù)所影響拾取器最大值信道比特率R，拾取器訪問時(shí)間Tacc，拾取器跳躍頻率fjump，結(jié)果總緩沖區(qū)尺寸B∑，分離的流數(shù)目N，以及，各個(gè)流的比特率ri。
針對OOM解碼的一般方法是緩沖所有跳躍以及請求用于服務(wù)所有N個(gè)已解碼的流的加載時(shí)間。圖1a)示出了用于三種流的示例。例如，通過橋接緩沖區(qū)Δb1擴(kuò)大針對視頻的基本緩沖區(qū)b1，所述橋接緩沖區(qū)Δb1的尺寸按照以下方式設(shè)計(jì)在讀取視頻緩沖區(qū)的同時(shí)，可以執(zhí)行以下操作且視頻緩沖區(qū)不變空跳轉(zhuǎn)J到音頻流、加載S2音頻緩沖區(qū)、跳轉(zhuǎn)J到字幕流、加載S3字幕緩沖區(qū)以及跳回J到視頻流。S1是需要自身加載整個(gè)視頻緩沖區(qū)b1、Δb1的時(shí)間。通過Δb2和Δb3以相同方式擴(kuò)大音頻和字幕的基本緩沖區(qū)。
緩沖區(qū)尺寸可以計(jì)算為
Bi＝bi+Δbi(eq.1.0)每個(gè)流的緩沖區(qū)尺寸B＝∑bi(eq.1.1)總基本緩沖區(qū)尺寸ΔB＝∑Δbi(eq.1.2)總擴(kuò)展緩沖區(qū)尺寸B∑＝B+ΔB＝∑bi+∑Δbi(eq.1.3)總緩沖區(qū)尺寸針對單個(gè)流緩沖區(qū)的緩沖區(qū)填充時(shí)間由下式確定Tfill;i=Bi(R-ri)---(eq.2)]]>當(dāng)累積針對三種比特率的所有跳躍和填充時(shí)間時(shí)，可以建立線性方程系統(tǒng)(LES)，并且可以確定產(chǎn)生的橋接緩沖器Δbi。針對N個(gè)流產(chǎn)生的LES可以寫為以下矩陣形式Δb1Δb2··ΔbN=1r11r2-R··1rN-R1r1-R1r21rN-R······1r1-R1r2-R1rN-1·N·Tacc-Σi≠1Nbiri-RN·Tacc-Σi≠2Nbiri-R··N·Tacc-Σi≠NNbiri-R---(eq.3)]]>為了提供N個(gè)OOM流，產(chǎn)生的拾取器跳躍頻率可以估計(jì)為fjump≈NΣi=1N(Tacc+Tfill,i)=1Tacc+1NΣi=1NBi(R-ri)---(eq.4)]]>由于ri是可變比特率(VBR)，eq.4是針對平均值的估計(jì)。此外，有效的跳躍頻率可以較高，因?yàn)椴煌木彌_區(qū)不始終完全空運(yùn)行，即，有效的Bi較小。
Eq.3和eq.4描述了簡單的循環(huán)(round-robin)調(diào)度程序在完全充滿緩沖區(qū)之后，調(diào)度程序切換到下一個(gè)緩沖區(qū)。繼續(xù)進(jìn)行該處理，直到已經(jīng)用于所有的流緩沖區(qū)，并且調(diào)度程序通過所有流開始新循環(huán)。當(dāng)具有較高的讀取數(shù)據(jù)速率時(shí)，為了避免最差情況的緩沖區(qū)下溢，獨(dú)立于單獨(dú)的緩沖區(qū)充滿度(fullness)進(jìn)行循環(huán)調(diào)度。這意味著比實(shí)際所需更高的恒定拾取器跳躍頻率。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)大橋接的流緩沖區(qū)并使用另一種循環(huán)調(diào)度程序模型時(shí)，可以減小拾取器跳躍頻率。根據(jù)本發(fā)明，這種其它調(diào)度程序模型可以是如下所述的自由運(yùn)行的調(diào)度程序-每一個(gè)OOM流具有其自身的緩沖區(qū)，-當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)，例如“幾乎空閑”，根據(jù)請求填充每一個(gè)OOM緩沖區(qū)，-使用排隊(duì)機(jī)制處理并發(fā)請求，即，對每一個(gè)用于填充OOM緩沖區(qū)的請求排隊(duì)一次。
針對根據(jù)本發(fā)明的自由運(yùn)行的調(diào)度程序，通過累積單個(gè)拾取器跳躍頻率來確定產(chǎn)生的拾取器跳躍頻率，并且通過以下計(jì)算fjump=Σi=1Nfi---(eq.5)]]>圖1b)示出了進(jìn)一步擴(kuò)大的流緩沖區(qū)的方案。緩沖區(qū)b1、Δb1通過擴(kuò)展緩沖區(qū)bx1進(jìn)行擴(kuò)展。在讀取擴(kuò)展緩沖區(qū)的同時(shí)，不使用拾取器。這產(chǎn)生單個(gè)流拾取器跳躍頻率的降低，并且，因此影響根據(jù)eq.5產(chǎn)生的拾取器跳躍頻率。使用擴(kuò)展緩沖區(qū)改變eq.1.0，其現(xiàn)在是Bi＝bi+Δbi+bxi(eq.6)但是，緩沖區(qū)擴(kuò)展bxi具有兩個(gè)缺點(diǎn)，第一是其要求更多的存儲器，并且第二是由于bx1所需的額外填充時(shí)間，其影響其它流緩沖區(qū)需要的橋接緩沖區(qū)Δb2，Δb3。通過增加擴(kuò)展緩沖區(qū)bx2、bx3來擴(kuò)大其它橋接緩沖區(qū)Δb2、Δb3，確保了針對任一流緩沖區(qū)填充請求的自由運(yùn)行調(diào)度程序的及時(shí)響應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，針對橋接緩沖區(qū)的尺寸的最好折衷方法如下。
首先，確定單個(gè)流拾取器跳躍頻率fi。在自由運(yùn)行調(diào)度程序己完全填充流緩沖區(qū)Δbi+bi+bxi之后，保持讀取緩沖區(qū)，并且緩沖區(qū)空運(yùn)行。當(dāng)達(dá)到閾值T時(shí)，例如，Δbi+bi，緩沖區(qū)可以向調(diào)度程序發(fā)送重新填充請求，并且調(diào)度程序?qū)φ埱筮M(jìn)行排隊(duì)。此外，流緩沖區(qū)是空的，直到調(diào)度程序?qū)υ撜埱筮M(jìn)行服務(wù)。該示例假設(shè)通常剩余緩沖區(qū)的一半(Δbi+bi)/2在調(diào)度程序作用之前空運(yùn)行。當(dāng)服務(wù)于請求時(shí)，剩余緩沖區(qū)的填充由圖1b)中的灰色區(qū)域F所示。將以下計(jì)算應(yīng)用于單個(gè)流拾取器跳躍頻率fi＝(Tfill，i+Tempty，i+Tacc)-1(eq.7.1)fi=(bi+Δbi2+bxiR-ri+bi+Δbi2bxiri+Tacc)-1---(eq.7.2)]]>fi=2·ri·(R-ri)bi·R+ΔbiR+2·bxi·R+2·Tacc·ri·R-2·Tacc·ri2---(eq.7.3)]]>Tempty，i是讀取針對流i的緩沖區(qū)的時(shí)間，而不需被填充。擴(kuò)大eq.5和eq.7所描述的擴(kuò)展緩沖區(qū)bxi可以減小產(chǎn)生的拾取器跳躍頻率。
根據(jù)本發(fā)明，非對稱地增加擴(kuò)展緩沖區(qū)bxi是尤其有利的，即，單獨(dú)選擇每一個(gè)擴(kuò)展緩沖區(qū)bxi，以使最高的拾取器跳躍頻率fi，r＝max是產(chǎn)生的單個(gè)拾取器跳躍頻率fi，r≠max的倍數(shù)。這由以下等式表示fi，r＝max＝λ·f1＝λ·f2＝…＝λ·fn，n≠i…＝λ·fN(eq.8.1)fVideo＝λ·fAudio＝λ·fSubtitle(eq.8.2)在eq.8.1中，f1是bx1等的函數(shù)，并且λ是非對稱因子。當(dāng)按照以下方式選擇eq.8.1的關(guān)系具有最高比特率的流，通常是視頻流，具有最高的跳躍頻率fi，r＝max，則這導(dǎo)致產(chǎn)生的拾取器跳躍頻率降低，同時(shí)使用相同總量的擴(kuò)展緩沖區(qū)B∑作為以前的調(diào)度處理系統(tǒng)。這使得額外緩沖區(qū)的利用率最優(yōu)，因此針對額外緩沖區(qū)節(jié)省了最多字節(jié)。單獨(dú)擴(kuò)大針對較低比特率流的流緩沖區(qū)，從而滿足非對稱因子λ。
eq.8.2是針對多媒體內(nèi)容的OOM解碼的典型藍(lán)光盤應(yīng)用的示例，例如所述多媒體內(nèi)容包括HD視頻、音頻和字幕。當(dāng)讀取針對視頻、音頻和字幕的三種流并根據(jù)本發(fā)明擴(kuò)大較低速率流的緩沖區(qū)時(shí)，則在音頻和字幕緩沖區(qū)需要被重新填充之前，可以填充視頻緩沖區(qū)λ次。通過這種針對音頻和字幕流的緩沖區(qū)尺寸的擴(kuò)大，拾取器跳躍之間的時(shí)間可以較長，并且因此單個(gè)流拾取器跳躍頻率較低。同時(shí)，填充視頻緩沖區(qū)λ次不會增加拾取器跳躍頻率，因?yàn)槠鋬H要求拾取器的傳動器運(yùn)動，沒有跳躍。因此，結(jié)果是降低了拾取器跳躍頻率。
可以采用以下來計(jì)算改善的結(jié)果跳躍頻率f*jump≤fjump=Σi=1Nfi---(eq.9.1)]]>f*jump=min(N-1λ;1)·fr=max+(N-1λ)·fr=max---(eq.9.2)]]>在典型的應(yīng)用示例中，fr＝max與視頻流緩沖區(qū)相對應(yīng)。通過針對三種流結(jié)合eq.3和eq.8.2，可以建立新的LES，所述LES還包含針對音頻和字幕的擴(kuò)展緩沖區(qū)bx2、bx3的值。LES是(Δb1Δb2Δb3bx2bx3)＝M-1(λ)×ν(λ) (eq.10.1)M(λ)=1-r1R-r2-r1R-r3-r1R-r2-r1R-r3-r2R-r11-r2R-r30-r2R-r3-r3R-r1-r3R-r21-r3R-r200Rr2·(R-r2)-Rr3·(R-r3)2·Rr2·(R-r2)-2·Rr3·(R-r3)Rr1·(R-r1)0-Rλ·r3·(R-r3)0-2·Rλ·r3·(R-r3)---(eq.10.2)]]>ν(λ)=r1·3·Tacc+r1·b2R-r2+r1·b3R-r3r2·3·Tacc+r2·b1R-r1+r2·b3R-r3r3·3·Tacc+r3·b1R-r1+r3·b2R-r2-R·b2r2·(R-r2)+R·b3r3·(R-r3)2·Tacc·(1λ-1)-R·b1r1·(R-r1)+R·b3λ·r3·(R-r3)---(eq.10.3)]]>M(λ)和干擾ν(λ)是非對稱λ的函數(shù)。但是不能隨意選擇λ。由于其修改了需要充滿其它緩沖區(qū)的時(shí)間，由以下條件限制
Tempty,i-3·Tacc-Σn=1,n≠iNTfill,n≥0---(eq.11)]]>這意味著可以通過緩沖區(qū)Tempty，i進(jìn)行橋連而無需重新填充的時(shí)間必須等于或高于需要訪問、讀取其它流并將其存儲到各自緩沖區(qū)的時(shí)間。使用LES eq.10，并且考慮到eq.11的條件，可以確定橋接緩沖區(qū)Δbi和擴(kuò)展緩沖區(qū)bxi。
針對例如來自藍(lán)光盤的電影的典型應(yīng)用，在圖2中描述了通過非對稱λ所實(shí)現(xiàn)的增益。其示出了使用相等共享擴(kuò)展緩沖區(qū)的調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)果拾取器跳躍頻率fskip，i，與根據(jù)本發(fā)明的使用非對稱擴(kuò)展緩沖區(qū)的系統(tǒng)產(chǎn)生的拾取器跳躍頻率f*skip，i相比較，二者都是變量λ的函數(shù)。對于所示出的所有λ的合理值，即，λ大于等于2，針對本發(fā)明的調(diào)度程序的拾取器跳躍頻率低于針對傳統(tǒng)調(diào)度程序的拾取器跳躍頻率。圖示基于參數(shù)的典型值，即，Tacc＝0.gs，R＝54Mbps，rVideo＝40Mbps，rAudio＝640kbps，rSubtitle＝2kbps。
本發(fā)明的另一個(gè)要點(diǎn)是降低了用于無縫視頻角度切換的切換延遲時(shí)間。對于OOM解碼，可以將無縫視頻角度切換比作視頻流文件的變化。這必須針對用戶無縫地完成，即，在視頻中沒有任何畫面瑕疵、空白或者暫停。僅在流中的具體字節(jié)位置可以進(jìn)行無縫視頻角度切換。通過關(guān)于流的導(dǎo)航信息表示這些位置，例如，針對MPEG情況的畫面組(GOP)邊界。
圖3示出了傳統(tǒng)的視頻流緩沖區(qū)，其被拾取器比特率R填充，并且同時(shí)隨解碼比特率ri變空。平均地，填充率R必須大于或等于解碼比特率ri，從而防止緩沖區(qū)變空。當(dāng)再現(xiàn)視頻時(shí)，將關(guān)于第一視角A1的流加載到緩沖區(qū)并且將其再現(xiàn)。在再現(xiàn)一定時(shí)間之后，用戶請求視頻角度改變。此時(shí)，緩沖區(qū)具有剩余填充級L1。當(dāng)調(diào)度程序已接收該請求并且要再重新填充視頻緩沖區(qū)時(shí)，拾取器將不立即跳轉(zhuǎn)到其它與第二視角A2相關(guān)的視頻流。相反，拾取器繼續(xù)讀取第一視角A1的其它字節(jié)，直到在比特率中檢測到無縫連接；此時(shí)，緩沖區(qū)具有新的填充級L2，包含關(guān)于第一視角A1的視頻流。實(shí)現(xiàn)無縫連接之后，拾取器可以通過跳轉(zhuǎn)到關(guān)于第二視角A2的視頻流，從而切換視頻輸入流。然后，將該流加載到在級別L2之上的視頻緩沖區(qū)中。
同時(shí)，解碼器在讀取位置L0處從視頻比特緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并且因此減少了緩沖區(qū)的填充，即，級別L1和L2連續(xù)地下降。該場景中切換視頻角度之前的有效延遲時(shí)間由以下因素確定當(dāng)視頻角度改變請求到達(dá)調(diào)度程序時(shí)的緩沖區(qū)充滿度L1；與實(shí)現(xiàn)無縫連接之前的舊視頻角度A1相關(guān)的新加載序列的長度，其將緩沖區(qū)填充到L2；以及視頻解碼比特率ri。針對用戶的有效延遲時(shí)間由緩沖區(qū)充滿度L2-L0的量和視頻比特率來確定，如下所述Tdelay=BL2-L0ri---(eq.12)]]>為了實(shí)現(xiàn)較小的延遲，保持較小的視頻比特緩沖區(qū)是有用的。但是，如上所述，這提高了拾取器跳躍頻率。此外，延遲時(shí)間可以顯著地變化，因?yàn)闆]有確定請求時(shí)的緩沖區(qū)充滿度L1。可以通過本發(fā)明得到視頻角度切換的改善，并且有利于每一個(gè)信道切換。
最小化緩沖區(qū)尺寸BL2-L0降低了有效延遲時(shí)間Tdelay。根據(jù)本發(fā)明，這可以通過在視頻緩沖區(qū)內(nèi)引入角度切換標(biāo)簽而實(shí)現(xiàn)。角度切換標(biāo)簽標(biāo)記位于比特流之內(nèi)可能的無縫連接點(diǎn)。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的調(diào)度程序填充視頻比特緩沖區(qū)時(shí)，其估計(jì)通過相關(guān)導(dǎo)航信息所給出的可能的無縫連接進(jìn)入點(diǎn)，并且使用標(biāo)簽來標(biāo)記相對應(yīng)的比特緩沖區(qū)位置。這可以通過各種方式實(shí)現(xiàn)，例如，通過將標(biāo)簽加入緩沖區(qū)內(nèi)容中。在用于解碼而讀取視頻比特流的同時(shí)，標(biāo)簽邏輯上向下移動，始終與相同的無縫連接相關(guān)聯(lián)。但是，實(shí)際上，可以使用環(huán)形緩沖區(qū)或者FIFO，其有效地不移動緩沖區(qū)中的任何字節(jié)并保留相同的標(biāo)簽物理位置或地址。因此，還可以存儲標(biāo)簽，作為例如分離緩沖區(qū)中的無縫連接位置的地址，并且通過將表示標(biāo)簽的地址與數(shù)據(jù)讀取地址相比較，檢查最小距離，從而定位無縫連接進(jìn)入點(diǎn)。
有利地，角度切換標(biāo)簽可以用于容易地確定視頻緩沖區(qū)的以下部分當(dāng)請求角度變化時(shí)被廢棄的部分，以及可以將其去除而不給正在運(yùn)行的緩沖區(qū)帶來危險(xiǎn)的部分。根據(jù)本發(fā)明，可以使用以下所描述的流切換算法。
圖4a)示出了典型的視頻緩沖區(qū)，其正被拾取器比特率R填充，并且被讀取解碼器比特率ri。當(dāng)用戶請求從當(dāng)前角度A1到另一角度A2的視頻角度改變時(shí)，調(diào)度程序估計(jì)其目前已存儲的角度切換標(biāo)簽SL。當(dāng)處理該請求時(shí)，緩沖區(qū)被填充并達(dá)到當(dāng)前填充級L2，并且可以包含各種角度切換標(biāo)簽SL。在接收到請求之后，將拾取器移動到可以讀取新的視頻比特率的位置需要最差情況的最小時(shí)間tmin。在該時(shí)間tmin期間，由于角度切換應(yīng)為無縫的，所以視頻緩沖區(qū)被恒定地讀取并不會變空。通常根據(jù)以下關(guān)系來計(jì)算將在時(shí)間tmin期間讀取的數(shù)據(jù)量所需的緩沖區(qū)空間buffer＝ri·time(eq.13)由于根據(jù)VBR，ri通常是可變的，可以使用可能的最高速率應(yīng)對最差情況。根據(jù)本發(fā)明，將根據(jù)eq.13所計(jì)算的緩沖區(qū)尺寸加到當(dāng)前緩沖區(qū)讀取位置L0中，從而計(jì)算最早可能的切換位置L1。此外，在該位置L1上所發(fā)現(xiàn)的第一角度切換標(biāo)簽L2*是最早可能的角度切換位置。這里，將該具體角度切換位置L2*稱作“接合標(biāo)簽”。當(dāng)調(diào)度程序從接合標(biāo)簽L2*開始下一次視頻緩沖區(qū)填充過程時(shí)，可以加載所請求角度A2的新視頻內(nèi)容。因此，刪除舊緩沖區(qū)的關(guān)于角度A1的一部分內(nèi)容，即，從接合標(biāo)簽L2*到當(dāng)前緩沖區(qū)填充級L2，并且由關(guān)于角度A2的新內(nèi)容所代替。圖4b)中示出了該情況。針對用戶的有效延遲時(shí)間通過與舊角度A1相關(guān)的剩余數(shù)據(jù)量以及視頻比特率來確定，并且計(jì)算為T*delay=BL2*-L0ri---(eq.14)]]>由于eq.14中BL2*-L0的小于eq.12中的BL2-L0，并且ri在兩個(gè)等式中相同，所以縮短了延遲時(shí)間T*delay。
可以使用哪一個(gè)切換標(biāo)簽作為接合標(biāo)簽取決于最小可能切換時(shí)間tmin。當(dāng)假設(shè)拾取器當(dāng)接收到請求時(shí)立刻啟動時(shí)，其是拾取器開始移到新視頻流與緩沖新視頻數(shù)據(jù)之間的時(shí)間。其包括以前所提到的拾取器訪問時(shí)間Tacc以及與Tacc相比非常小的中間處理時(shí)間。因此，如eq.14中所描述，可以通過減小最小可能切換時(shí)間tmin，進(jìn)一步減少真正切換視頻角度之前的延遲時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，如下所述，這可以通過修改自由運(yùn)行的調(diào)度程序模型而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)本發(fā)明的調(diào)度程序接收到角度切換請求時(shí)，其可以分析在隊(duì)列中注冊了哪些流緩沖區(qū)填充請求。根據(jù)排隊(duì)的填充請求，其可以確定最小時(shí)間tmin，并且選擇最優(yōu)的接合標(biāo)簽。
如果緩沖區(qū)不包含切換標(biāo)簽，拾取器可以繼續(xù)讀取舊的數(shù)據(jù)流，直到檢測到切換標(biāo)簽，然后切換到新的數(shù)據(jù)流。
有利地，針對無縫切換所描述的機(jī)制不局限于視頻角度切換，而是可以用于任意類型的視頻數(shù)據(jù)切換，或者用戶操作的視頻數(shù)據(jù)的再現(xiàn)，例如，當(dāng)可以由另一視頻場景代替一個(gè)視頻場景時(shí)。此外，其不僅可以用于視頻數(shù)據(jù)流，而且還可以用于其它數(shù)據(jù)流。具體地，例如，在視頻角度切換的情況下可以針對音頻數(shù)據(jù)流使用相同的機(jī)制，以便適應(yīng)音頻再現(xiàn)。此外，可以存在各種類型的切換標(biāo)簽，僅涉及具體數(shù)據(jù)流，并且包含相應(yīng)的指示。在這種情況下，可以類似地應(yīng)用本發(fā)明的方法。例如，在multi-story環(huán)境中，標(biāo)簽可以涉及多個(gè)可能的數(shù)據(jù)流?？梢允褂萌我粰C(jī)制選擇其中之一，然后進(jìn)行讀取和緩沖。標(biāo)簽包含例如標(biāo)識符，并且使用相同的標(biāo)識符來標(biāo)記要繼續(xù)的可能數(shù)據(jù)流。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，即使當(dāng)出現(xiàn)角度切換請求時(shí)其已經(jīng)在隊(duì)列中，也可以修改請求的處理。調(diào)度程序可以執(zhí)行隊(duì)列中的所有請求，而不會過早地停止其執(zhí)行，即，在完全填充流緩沖區(qū)之前。這節(jié)省了更多時(shí)間，并且減少了視頻角度切換延遲時(shí)間。但是，所中斷的流緩沖區(qū)填充處理必須服從Tfill,min=Σi=1inqueue(Tacc+bi+Δbiri)---(eq.15)]]>
Eq.15意味著在過早中斷填充請求的流緩沖區(qū)之前，至少必須已經(jīng)填充了基本緩沖區(qū)bi和橋接緩沖區(qū)Δbi。
根據(jù)本發(fā)明的調(diào)度程序的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是啟動N個(gè)流的完全的OOM解碼的具體策略。啟動時(shí)的正常延遲是由于N次拾取器跳躍和N次流緩沖區(qū)填充的累積。通過使用eq.2和eq.6，啟動延遲時(shí)間是Tstartup=Σi=1N(Tacc+bi+Δbi+bxiR)---(eq.16)]]>因?yàn)榻獯a器還沒有運(yùn)行，所以在eq.2中分母較大，因此較快地填充緩沖區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的啟動步驟的最優(yōu)化包括彼此獨(dú)立的兩個(gè)改進(jìn)，并且在以下進(jìn)行描述。
第一個(gè)改進(jìn)是在啟動期間考慮要填充的緩沖區(qū)的數(shù)量。當(dāng)自由運(yùn)行的調(diào)度程序接收到啟動命令時(shí)，其不完全加載OOM流緩沖區(qū)。與上述角度切換算法相同，其僅填充OOM流緩沖區(qū)的一部分，并且最后服務(wù)于具有最高比特率的比特流。以以上應(yīng)用示例為例，啟動時(shí)，調(diào)度程序首先填充用于音頻和字幕的OOM流緩沖區(qū)，并且然后填充OOM視頻流緩沖區(qū)。此外，針對除最后OOM流以外的所有流，其僅需要加載基本緩沖區(qū)bi和橋接緩沖區(qū)Δbi。此外，對于除最后OOM流以外的所有流，設(shè)置OOM流緩沖區(qū)重新填充請求。然后，可以完全加載最后的流緩沖區(qū)，但是，當(dāng)僅填充了最后OOM流緩沖區(qū)的基本緩沖區(qū)部分bi時(shí)，可以開始針對所有流的解碼。因此，啟動延遲是T*startup=N·Tacc+bi=ri,maxR+Σi=1,i≠ri,maxN-1bi+ΔbiR---(eq.17)]]>在該啟動步驟之后，自由運(yùn)行的調(diào)度程序可以如以上所述正常工作，并且可以通過橋緩沖區(qū)Δbi來橋接所有排隊(duì)的緩沖區(qū)填充請求。
根據(jù)本發(fā)明，針對啟動過程的第二個(gè)改進(jìn)涉及OOM流緩沖區(qū)的序列，即，除了最后之外的所有OOM流緩沖區(qū)的加載順序。eq.17的主要部分是拾取器訪問時(shí)間Tacc，其是物理參數(shù)，即在最差情況下整個(gè)沖程跳躍所需要的時(shí)間，并且因此無法縮減。根據(jù)本發(fā)明，由于第一加數(shù)“N·Tacc”是最差情況值，所以可以減小eq.17的第一乘積。可以根據(jù)以下方法將其最小化。
當(dāng)開始讀取盤時(shí)，讀取設(shè)備確定其包含哪些文件以及所述文件在盤上的物理位置。因此，調(diào)度程序可以具有該信息，并且選擇OOM流緩沖區(qū)填充命令，其取決于OOM流文件在盤上的物理位置。根據(jù)哪一個(gè)距離當(dāng)前拾取器位置較近，調(diào)度程序可以從最外部或者最內(nèi)部的物理盤位置處的OOM流緩沖區(qū)開始。此后，調(diào)度程序?qū)⑽锢砩献罱腛OM流加載到其各自的OOM流緩沖區(qū)。重復(fù)進(jìn)行該處理，直到僅剩最后具有最高比特率的流。獨(dú)立于其在盤上的物理位置，最后加載具有最高比特率的OOM流。
有利地，當(dāng)使用該啟動過程時(shí)，拾取器的移動將不超過橫跨整個(gè)盤兩次。這對應(yīng)于兩個(gè)完整的沖程跳躍。產(chǎn)生的啟動延遲是T**startup=2·Tacc+bi=ri,maxR+Σi=1,i≠ri,maxN-1bi+ΔbiR---(eq.18)]]>Eq.18示出了當(dāng)N＞2時(shí)，來自Eq.17的主要加數(shù)“N.Tacc”減小，并且獨(dú)立于所處理的流的數(shù)目，因此縮減了啟動時(shí)間。
本發(fā)明還可以應(yīng)用于不是所有流都要求緩沖的系統(tǒng)中。例如，可以存在介質(zhì)上所包括的另一數(shù)據(jù)流，其包含不重復(fù)或者不周期性讀取的數(shù)據(jù)，例如，僅在呈現(xiàn)開始時(shí)一次，并且可以以拾取器數(shù)據(jù)率進(jìn)行處理，因此，不需要緩沖。
此外，多視頻流可以用于角度變化，并且所緩沖的標(biāo)簽可以包含定義其涉及的可能視頻流的標(biāo)記。因此，可以實(shí)現(xiàn)等級，例如，每一個(gè)可選的視角可以包含可選的縮放級別、縮放目標(biāo)、色彩設(shè)置等。因此，還可以實(shí)現(xiàn)針對不同視角的不同時(shí)間光柵(time raster)。
此外，所公開的方法還可以用于插入例如位于呈現(xiàn)的所定義位置的額外視頻流，例如multi-story技術(shù)，即使呈現(xiàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲在緩沖區(qū)中。額外的視頻流還可以來自除光學(xué)存儲介質(zhì)之外的另一個(gè)源，例如，因特網(wǎng)。
例如所有類型的介質(zhì)再現(xiàn)設(shè)備可以使用本發(fā)明的方法，所述設(shè)備可以在相同數(shù)據(jù)類型的不同數(shù)據(jù)源之間無縫地進(jìn)行切換，具體地，例如藍(lán)光盤播放器。
有利地，還可以使用這里所公開的方法，從而針對所描述的應(yīng)用最優(yōu)地劃分給定數(shù)量的緩沖空間。
權(quán)利要求
1.一種用于緩沖相同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)流的方法，其特征在于第一讀取數(shù)據(jù)流包含標(biāo)記進(jìn)入點(diǎn)的標(biāo)簽，所述進(jìn)入點(diǎn)用于無縫地切換到來自相同數(shù)據(jù)類型的其它流的數(shù)據(jù)；將包括標(biāo)簽的第一讀取數(shù)據(jù)流在緩沖區(qū)中進(jìn)行緩沖；接收用于無縫地切換到相同數(shù)據(jù)類型的第二數(shù)據(jù)流的請求，第二數(shù)據(jù)流包含在與第一數(shù)據(jù)流不同的文件中；通過選擇在最小緩沖數(shù)據(jù)量(L1)之后緩沖的第一標(biāo)簽(L2*)，確定所緩沖的第一數(shù)據(jù)流中用于無縫地切換到第二數(shù)據(jù)流的進(jìn)入點(diǎn)，所述最小數(shù)量(L1)是在所規(guī)定的時(shí)間(tmin)期間，可以從緩沖區(qū)中讀取的數(shù)據(jù)的最大數(shù)量，其中，所規(guī)定的時(shí)間(tmin)是接收所述請求與緩沖第二數(shù)據(jù)流之間的時(shí)間；以及在至少邏輯上相同的緩沖區(qū)中，讀取和緩沖第二數(shù)據(jù)流，緩沖從所述第一標(biāo)簽(L2*)開始。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分離地緩沖包含所緩沖的進(jìn)入點(diǎn)的緩沖區(qū)地址的指針，并且所述指針用于確定所述第一標(biāo)簽(L2*)。
3.一種用于緩沖相同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)流的設(shè)備，其中數(shù)據(jù)流包含在不同的文件中，并且數(shù)據(jù)流可以包含標(biāo)記進(jìn)入點(diǎn)的標(biāo)簽，所述進(jìn)入點(diǎn)用于無縫地切換到來自另一流的數(shù)據(jù)，所述設(shè)備包括用于接收數(shù)據(jù)流或從存儲介質(zhì)中讀取數(shù)據(jù)流的裝置；第一緩沖區(qū)，用于緩沖第一數(shù)據(jù)流，包括所包含的標(biāo)簽；接收裝置，用于接收用于無縫地切換到第二數(shù)據(jù)流的請求，所述第二數(shù)據(jù)流具有與第一數(shù)據(jù)流相同的數(shù)據(jù)類型；確定裝置，用于在所緩沖的第一數(shù)據(jù)流中確定用于無縫地切換到第二數(shù)據(jù)流的進(jìn)入點(diǎn)，其中，通過選擇在最小緩沖數(shù)據(jù)量(L1)之后緩沖的第一標(biāo)簽(L2*)來確定所述進(jìn)入點(diǎn)，所述最小數(shù)量(L1)是在所規(guī)定的時(shí)間(tmin)期間可以從緩沖區(qū)中讀取的最大數(shù)量數(shù)據(jù)，其中，所規(guī)定的時(shí)間(tmin)是接收所述請求與緩沖第二數(shù)據(jù)流之間的時(shí)間；以及用于在第一緩沖區(qū)中緩沖第二數(shù)據(jù)流的裝置，其中，緩沖從所述第一標(biāo)簽(L2*)開始。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，還包括用于緩沖指針的分離的緩沖區(qū)，所述指針表示在進(jìn)入點(diǎn)被緩沖的第一緩沖區(qū)中的位置，并且用于確定所述第一標(biāo)簽(L2*)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法或設(shè)備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)類型是視頻、音頻或字幕數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法或設(shè)備，其特征在于，在初始填充過程之后，讀取所緩沖的數(shù)據(jù)，而沒有中斷并沒有緩沖區(qū)欠載運(yùn)行(underrun)，初始填充過程包括在完全填充視頻緩沖區(qū)之前，部分地填充音頻和字幕緩沖區(qū)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法或設(shè)備，其特征在于，從相同的存儲介質(zhì)中讀取第一和第二數(shù)據(jù)流。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法或設(shè)備，其特征在于，所述存儲介質(zhì)是可移動的光盤。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法或設(shè)備，其特征在于，數(shù)據(jù)流是MPEG視頻流，并且進(jìn)入點(diǎn)是畫面組邊界。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法或設(shè)備，其特征在于，所述方法或設(shè)備用于視頻角度切換。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法或設(shè)備，其特征在于，標(biāo)簽指相同數(shù)據(jù)類型的多個(gè)特定第二數(shù)據(jù)流，其中使用任意方法來確定第二數(shù)據(jù)流被讀取或接收。
全文摘要
一種用于光學(xué)拾取器的最優(yōu)化調(diào)度程序的方法，其減少了無縫視頻角度切換所需的切換次數(shù)。拾取器從例如藍(lán)光盤的光學(xué)存儲介質(zhì)上的不同文件中讀取數(shù)據(jù)流。無縫視頻角度切換要求從另一文件中讀取和緩沖新的視頻數(shù)據(jù)流并延遲可見的切換。將用于標(biāo)記針對無縫角度切換的進(jìn)入點(diǎn)的標(biāo)簽附在視頻流(R)中，并且與視頻數(shù)據(jù)一起存儲在緩沖區(qū)(B)內(nèi)。當(dāng)要求進(jìn)行角度切換，并且因此切換到新的視頻數(shù)據(jù)流(A2)時(shí)，調(diào)度程序確定可以對來自新的數(shù)據(jù)流(A2)的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖之前的時(shí)間，檢測下一個(gè)標(biāo)簽(L文檔編號G11B27/10GK1764973SQ200480008336
公開日2006年4月26日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者迪爾克·阿多夫, 哈拉爾德·席勒, 約布斯特·霍拉特魯, 拉爾夫·奧斯特曼, 哈特穆特·彼得斯 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司