CN1212424A - 无缝导出 - Google Patents

Abstract

一种播放和记录数字化媒体例如数字化音频的系统和方法。该系统允许在记录过程中通过持续地将播放数据序列由海量存储器传送到缓存器,同时将记录数据序列传送到缓存器和海量存储而进行无缝导出操作。这允许使用者在记录模式和播放模式之间进行无缝切换,在使用者请求导出的时刻和使用者欣赏到正确的原始播放数据的时刻之间的延时可以忽略(如果有的话)。在优选实施方案中,本发明实现为一种数字化音频播放和记录系统。它可以利用RAM缓存器和储存数字化音频的旋转式磁盘设备实现多信道数字化音频的无缝导出操作。

Description

无缝导出

本发明总地涉及数字记录系统，具体地讲是数字音频播放和记录。

图象和声音的高分辨率数字化格式所具有的保真度，以及这种数字化数据的便于操作性使播放和记录数字化媒体的系统持续地大众化。在这种系统中，数字化媒体通常以数个记录通道序列的形式记录在海量存储设备中。计算机系统用来确定原始数据在海量存储器中的位置，然后，通过顺序地传输记录数据以取代海量存储器中的原始数据来记录视频帧或音频流序列。类似地，在播放过程中，计算机系统确定播放数据的位置，然后顺序地将数据从海量存储器读到输出装置中，使用者将通过该输出装置使用数据。

当然，为了显示和收听，数字化媒体必须转换成模拟信号格式。通常，模数转换和数模转换中使用的取样周期决定了用于记录的数字化媒体的速度(利用模数转换)，和用于播放的模拟信息的速度(利用数模转换)。由于访问(写或读)海量存储设备例如旋转式磁带的时间要明显地大于典型的取样周期，所以海量存储器将在播放过程中发生滞后现象。类似地，在记录过程中，海量存储器将被数据压倒。为了缓解这些问题，可以在将数据传送到海量存储器或由海量存储器读取数据时，利用缓存器暂存这些数据。

尽管使用了缓存器，在设计具有传统模拟磁带录音机特性并允许使用者在记录和播放原始资料之间进行无缝切换的数字化播放和记录系统中具有相当大的困难。在记录或编辑期间，数字化系统通常在切换回到原始数字化媒体的过程中会产生延时(使用者可以明显地感受到)。这一问题将在下面详细地说明。

记录部分通常是以系统播放的一条记录通道开始的。当使用者正在欣赏媒体(视频或音频)时，他或她可能希望开始记录原始媒体，欣赏记录的资料(记录同时进行)，在之后的某一点停止记录，并立即继续欣赏记录停止时记录在原始记录通道上的材料。这种操作通常称为导入(punch-in)(停止播放原始记录通道，开始记录)，和导出(punch-out)(停止记录，重新开始播放记录停止点之后的原始记录通道)。在执行导入/导出的过程中，使用者将在播放、记录、然后返回播放状态之间切换，在此，使用者期望，至少是希望在输出装置上听到(当使用音频系统时)在记录材料和紧随导出点的原始记录通道上的材料之间进行的平滑、相对不显著的过渡。

有两种已知的技术用来在数字化媒体记录系统中实现导入/导出。第一种技术是手动切换。在这种情况下，记录系统不知道导出，即停止记录并开始播放，发生的时间。使用者可以在任何时刻确定导出时间。

然而，大多数系统中的手动导出技术在使用者决定停止记录的时刻和正确的播放数据到达输出装置并由使用者欣赏的时刻之间存在显著的延时。这种延时是因为在导出点定位海量存储器中的原始数据需要一定的时间，当包含大量的数据通道时，这种延时更加显著。例如，可以观察到对于16个数字化音频通道，16通道的合成将在使用者请求导出的时刻和播放数据到达扬声器的时刻之间产生1/2或2/3秒的延时。

另一种解决导出延时的方法是在记录过程开始之前预先确定序列的导入和导出点。利用此方法，记录系统知道记录部分的持续时间，因此可以确定正确的播放数据在海量存储器中的位置，并预先将正确的播放数据存储在缓存器中，以便及时地在预定的导出点由记录状态切换到播放状态。然而，这种方案一旦在实际记录开始之后就不再允许使用者改变导出时间，并且仍然能够在记录材料和紧随导出点的正确的原始播放数据之间保持无缝过渡。

因此，从上述观点看，需要一种类似于标准模拟磁带录音机模式允许使用者在记录过程中的任意时刻导出的无缝导出技术。

本发明涉及一种具有海量存储器和缓存器、用于记录数字化媒体的系统，其中海量存储器包含至少一个数字化媒体序列。缓存器用作与序列相关的记录和播放数据的暂时存储器。在工作时，系统的缓存器在导入操作之后连续地从海量存储器接收播放数据，同时向海量存储器提供新的记录数据。这样，缓存器中将保持导出操作发生时的正确的播放数据，由此为紧随导出点的原始序列中的播放数据提供了无缝过渡。

作为播放和记录数字化媒体的方法，本发明包括通过将原始数据序列由海量存储器传送到输出装置而实现播放数字化媒体序列的步骤，通过将新的记录数据序列传送到海量存储器、同时连续传送原始数据而进入记录模式(导入)的步骤，和通过中止记录数据的传输但继续传送原始数据而退出记录模式(导出)的步骤。通过连续地向缓存器传送原始数据，同时记录新数据，本发明允许在记录过程的任意时刻进行无缝导出操作，因为在导出操作时正确的原始数据序列已经储存在缓存器中，因此能够以使用者难以察觉的延时将数据传送到输出装置。

参照下面的附图、详细描述和权利要求，可以理解这些和其它特征以及本发明不同实施方案的优点，其中：

图1是本发明实施方案的数据流程图。

图2是根据本发明另一个实施方案的播放和记录系统的框图。

图3是根据本发明另一个实施方案的播放和记录系统执行的步骤流程图。

图4根据本发明另一个实施方案示出了音频记录通道的导入和导出操作。

如上所述，本发明提供了一种允许在记录过程中如使用者期望的在任何时刻进行无缝导出的、播放和记录数字化媒体的方法和系统。图1示例了作为播放和记录数字化媒体的系统100，本发明实施方案的基本数据流程图。系统100是以包含待播放和待编辑的数字化媒体序列的海量存储器114为中心的。

在系统100的大多数应用中，包括音频和视频应用，输入数据和输出数据进入和离开系统的速率远远地高于数据写入海量存储器或从海量存储器读出的速率。例如，音频的取样周期可以是23微秒，而现代海量存储器例如旋转式磁盘的读写周期是8毫秒。这种数据传输速率之间的差异需要用缓存器弥补。

每个记录缓存器110和播放缓存器118可以用半导体存储器实现，包括随机访问存储器(RAM)或其它任何能够以输入和输出接口(未示出)规定的速率接收(记录缓存器)和提供(播放缓存器)数字化媒体的存储器。如图1所述，本发明实施方案的特征是将记录缓存器和播放缓存器隔离。然而，这两个缓存器可以分配为单个缓存器IC或IC组的一部分。

图1示例了在提供给海量存储器114之前记录缓存器110接收的输入数据。类似地，海量存储器114中的播放数据提供给播放缓存器118，然后，播放数据输入到输出端。本发明的特征是，当系统100进入紧随播放模式的记录模式时，系统100继续向播放缓存器传送播放数据(对应于海量存储器中的一个或多个数字化媒体序列)。由此，当使用者选择导入操作(或进入记录模式)时，由海量存储器114到缓存器118的原始传输并不会中断。另外，当使用者进入记录模式时，输入数据流开始进入记录缓存器110，并同时地储存在海量存储器114中。与上述的或者进行读操作或者进行写操作的现有技术(但不同时)相比，对海量存储器114同时进行读和写操作要求提高海量存储器的数据带宽。

图1中完成系统的是作为系统输出端的多路转换器122，用来选择输入(记录)数据或播放数据。多路转换器122与接收数字化记录数据到系统100的输入接口(未示出)直接相连。此外，多路转换器可以接收除直接来自输入接口的数据之外的、来自记录缓存器110的记录数据。播放数据由缓存器(特别是播放缓存器118)接收。

系统还可以与记录数据同时地提供播放数据作为输出，这样例如，使用者可以同时收听播放数据和记录数据。

已经描述了图1的数据流程图所述的本发明实施方案，图2示例了作为现代数据处理或计算机系统200的本发明特定实施方案。图2中的系统200利用通用计算机总线222，例如外围设备互连(PCI)总线，与数个关键的硬件相连。第一个是海量存储器214，它需要一个与总线222接口的控制器218。如上所述，海量存储器214可以包括数个例如通过通用小型计算机系统接口(SCSI)与控制器218相连的旋转式磁盘。

数字化媒体通过同样与总线222相连的数字信号处理DSP单元230到达系统200和离开系统200。DSP单元230可以包含标准DSP集成电路以及专用的和通用的硬件和软件，并对数字化媒体执行计算量很大的操作，例如混合、增益计算、滤波、平滑转换等等。

缓存器210可以用在给定的获得和转换数字化媒体的取样周期内允许以足够高的速率同时读写数据的RAM或其它存储器实现。优选地，在DSP单元230和缓存器210之间具有一个直接接口，以便保持到达和离开缓存器210的高传输速率。缓存器210还具有一个与总线222的直接接口，以便与海量存储器214和主中央处理器单元(CPU)234通信。

主CPU234可以用来跟踪播放和记录系统200的全部操作，并执行播放和记录过程。主CPU234可以直接控制系统的部件，包括海量存储器214(和控制器218)、DSP单元230和缓存器210。主CPU234使用的软件储存在主存储器238中。

为了通过降低图2系统所需的带宽对操作进行优化，系统可以这样配置，使得系统的峰值存储器(在海量存储器214和缓存器210中)请求发生在记录过程中的不同时刻，而不是播放过程中的不同时刻。例如，当使用在其中为播放和记录缓存器分配存储空间的单个缓冲区组时，该组空间小于记录过程的峰值请求和播放过程的峰值请求之和，但仍能满足复合过程的需要。在任意时刻使用的缓冲区总量可以视为记录过程的即时使用量和播放过程的即时使用量之和。当配置复合过程使即时峰值记录使用量与即时峰值播放使用量不同时发生时，总的即时使用量总是单独的峰值和非峰值过程之和，或者是两个单独的非峰值过程之和。在这两种情况下，总的即时使用量总是小于两个过程的峰值使用量之和。

本发明的另一种有助于控制带宽增加和存储空间请求的优化方案是规划海量存储器的读写操作，使海量存储器214的访问效率得到优化。通过在总线222上积累一组I/O操作(海量存储器214的混合读(播放)写(记录)操作)，并将它们按照使每次传输之间的磁盘设备中的搜索距离最短的顺序排序，可以实现更高的海量存储器214的数据吞吐率，例如转动式磁盘设备。在这种优化过程中，将主CPU234中运行的应用程序发出的对控制器218的磁盘访问请求阻断，直到积累了数目相对较大的一组读/写请求为止。然后，优化规划器对请求顺序进行归类，这样读/写请求组的顺序对应于每个读/写请求访问的磁盘扇区的物理分布顺序。然后，排序后的一组读/写请求被传送给控制器218。例如，当累积读/写请求时，读/写请求的磁盘I/O序列在固定的时间周期内被阻断，不被处理。然后，优化规划器在单次信号传输中优化整个序列，并将操作按照优化后的顺序发送到控制器。另外，通过增加序列的长度，插入到序列中的新请求被优化地安置在序列中已有的请求之间的可能性较大，由此，改善了请求组的平均搜索时间。

参照储存在海量存储器中的概括性数字化媒质序列，描述了图1和图2中的本发明上述实施方案。在优选实施方案中，数字化媒质序列是数字化音频记录通道，每个记录通道对应一个数字化音频信道。数字化音频实施方案可以与活动图片系统一起使用，并可以包括六个或更多个数字化音频信道。当然，随着信道数目的增加，要处理的数字化媒质量也随之增加，因此增加了本发明播放和记录系统的带宽和存储要求。在这种情况下，上述的优化通过减小缓存器210和海量存储器214中的带宽和存储空间对于降低系统的总体成本是特别有帮助的。

在图3，以及图1的数据流程图和图2的系统实施方案中，示例了本发明的作为播放和记录数字化媒体方法的另一个实施方案。图3的描述假定在海量存储器214中已经存在数字化媒体序列，而这种序列正是记录/播放系统的使用者期望以某种方式进行编辑的。当系统通过将数据顺序地从海量存储器214传送到播放缓存器118而开始播放原始数据序列时，记录过程从步骤310开始。当然，这种数据然后传送到输出设备(例如扬声器)，以便使用者欣赏。

当播放原始序列时，使用者可以在任意时刻使系统进入记录模式，如步骤314，并通过增加新记录数据来编辑原始序列部分。这种新的记录数据实际上可以通过替换(在海量存储器中)待编辑的原始数据部分而被记录下来。然而，如下面的优选技术所述，记录数据并不是逐字地覆盖待编辑的部分，而是称之为(利用指针系统)原始序列的待编辑部分的新数据。

在系统处于记录模式之后，播放/记录系统持续地由待编辑部分向缓存器传送原始数据，并且与缓存器接收的相同部分的新数据同时。系统的配置应使得当使用者请求导出以退出记录模式时，缓存器将包含紧随导出点的原始序列部分。这样，原始播放数据能够以可忽略的延时立即发送到输出设备，因此能够如同普通模拟磁带录音机一样允许在记录和播放之间进行无缝切换。

步骤318描述了导出，其中，系统可以在记录过程中的任意时刻通过中止向缓存器发送新的记录数据而退出记录模式。响应导出请求，系统开始将原始数据由序列传送到输出设备，即紧随编辑部分并已经储存在播放缓存器中的数据。

上述的导入和导出步骤可以在判决框322之后按照使用者的要求重复进行，以便记录序列的附加部分，或者，使用者可以在单次导入/导出循环之后终止记录过程。

图4示例了在另一个本发明实施方案中执行的特定操作，其中数字化媒体包括至少一个音频记录通道。该优选实施方案对储存在海量存储器214中的声音文件410和420的指针操作采用了非线性编辑技术。声音文件的格式是包含数字音频数据序列的传统的.wav格式。利用该技术，每个音频记录通道作为一个事件串414，每一个事件418表示具有特定持续时间的音频数据部分。事件中包含声音文件标识符、标识数据在声音文件中的数据的相对起始位置的偏移量和指明音频数据持续时间的长度。

由此，在图4中，原始音频记录通道可以看作是一个以指向声音文件41 0的事件开头的事件串414。当使用者请求进入原始音频记录通道的记录模式时，系统在声音文件410的部分428中继续传送播放数据，并在事件串414中插入新事件422。新事件422可以指向具有将替换部分428的记录数据的声音文件。在使用者请求导出之后，系统确定记录区域(和部分428)的长度，并将该长度输入新事件422。

上面的例子还允许非破坏性编辑，其中所有的原始声音文件保持不变，包括原始声音文件410和声音文件420中的记录数据。该技术允许使用者通过简单地操作事件串414而取消编辑操作，包括记录在内，其代价是要使用比提供给使用者的更多的海量存储器空间。

尽管上面的例子为记录数据使用了已有的声音文件420，记录数据还可以实时地获得，例如利用连接到与记录/播放系统相连的模数转换系统的麦克风。

总之，上述的本发明实施方案提出了一个在记录过程中具有无缝导出特性的数字化媒体记录/播放系统和方法。通过连续地播放待编辑部分，同时在该部分上记录，本发明利用无缝导出提供较好的使用者响应率，同时为使用者提供了同时聆听播放数据和记录数据的额外特性。然而，上述的实施方案只是说明了本发明的原理，不应当用来限制发明范围。此外，本发明的原理利用应用到一系列系统中，实现在此描述的优点，以及实现其它优点或满足其它目的。

另外，为了简洁，没有描述本发明的全部可能的实施方案。例如，除了图2所示的之外，还可以具有各种其它的用来(利用硬件和软件)实现图3所述步骤的计算机系统结构。同样，可以具有各种实现海量存储器同步读写操作的技术。因此，本发明的范围不应当由所述的实施方案确定，而是应当由附属权利要求和其合法等价物确定。

Claims (14)

1．一种记录数字化媒体的系统，包括：

海量存储器，包含至少一个数字化媒体序列；和

缓存器，与海量存储器相连，用于暂存与序列有关的记录数据和播放数据，所述缓存器为海量存储器提供记录数据并从海量存储器接收播放数据，其中所述缓存器连续地接收播放数据，同时为海量存储器提供记录数据。

2．根据权利要求1的系统，还包括与所述缓存器相连并且将记录数据和播放数据中的一个作为输出数据提供的多路转换器装置。

3．根据权利要求1的系统，其中所述缓存器包括储存记录数据的记录缓存器和储存播放数据的播放缓存器。

4．根据权利要求2的系统，还包括接收输入到系统的记录数据的输入接口，其中所述多路转换器装置还可以接收来自缓存器的播放数据和来自输入接口的记录数据。

5．根据权利要求1的系统，其中数字化媒体序列是一个数字化音频记录通道。

6．一种播放和记录数字化媒体的方法，包括以下步骤：

通过传送来自海量存储器单元的原始数据序列来播放数字化媒体序列；

通过向海量存储器单元传送输入数据序列，并且同时连续传送原始数据来进入记录模式；和

通过中止传送输入数据，而继续传送原始数据来退出记录模式。

7．根据权利要求6的方法，其中，播放步骤还包括将原始数据由海量存储器单元传送到播放缓存器。

8．根据权利要求6的方法，其中，进入记录模式的步骤还包括在向海量存储器单元传送输入数据之前向记录缓存器传送输入数据。

9．根据权利要求6的方法，其中，播放步骤还包括将原始数据由海量存储器单元传送到输出设备。

10．根据权利要求6的方法，其中，进入记录模式的步骤还包括向输出设备传送输入数据。

11．根据权利要求6的方法，其中，退出记录模式的步骤还包括相输出设备传送原始数据。

12．权利要求10的方法，其中，数字化媒体序列是一个数字音频记录通道。

13．一种播放和记录数字音频的方法，包括以下步骤：

通过传送来自海量存储器单元的所述记录通道的原始数据来播放数字化音频记录通道；

执行所述记录通道的导入操作，同时持续传送记录通道的原始数据；和

执行所述记录通道的导出操作，并且持续地传送记录通道的原始数据。

14．根据权利要求13的方法，其中，播放步骤还包括将原始数据由海量存储器单元传送到播放缓存器。

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