CN1882998B - 用于重放来自存储媒介的媒体流的重放设备和方法 - Google Patents

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Abstract

播放来自存储媒介的媒体流的播放装置，该装置包括用来控制媒体流的读出、缓冲和播放的控制装置。播放期间，缓冲器被阅读装置填充并被播放装置清空。每次缓冲器填充时要计算缓冲器填充时间，也就是缓冲器将要变空并因此必须被再次填充的时刻。每次缓冲器填充后，存储媒介能够转换到备用模式直到缓冲器再次填充的出现。因此存储媒介的能量消耗被最小化。缓冲器再次填充时间(28)取决于总的播放时间(27)和缓冲器填充周期(22)。根据播放控制信息来确定总播放时间(27)。根据媒体流获取相关的信息，计算缓冲器填充周期(22)或估计缓冲器填充周期(22)。

Description

用于重放来自存储媒介的媒体流的重放设备和方法
技术领域
本发明涉及用于重放(playback)在存储媒介上存储的媒体流的重放设备，该设备包括用来读出媒体流的一部分的读取装置、用来保存媒体流的该部分的缓冲器、用来以预定速率播放(consume)来自缓冲器的媒体流的该部分的播放单元、和用来控制从存储媒介读出媒体流、填充缓冲器和重放媒体流的控制装置。
本发明进一步涉及重放来自存储媒介的媒体流的方法，该方法包括以下步骤：读出媒体流的至少一部分；在缓冲器中保存媒体流的该部分；以预定速率重放来自缓冲器的媒体流的该部分；和控制：从存储媒介读出媒体流、填充缓冲器和重放媒体流。
本发明也涉及计算机程序产品。
背景技术
作为由Kluwer Academic Publishers 2003年发行的“环境智能中的算法”的第15章(第261-274页)的Jan Korst、Joep van Gassel和Ruud Wijnands的文章“在便携多媒体存储中节省能量”描述了在基于便携多媒体盘的存储装置中节省能量的策略。
节省能量的一个策略是在读出媒体流的一部分以后将存储媒介设置为备用模式，该媒体流是视频或音频流。这个存储媒介能够例如是硬盘驱动器(HDD)或光盘(例如CD或DVD)。在重放时，媒体流的数据从存储媒介中被读出到缓冲器。同时重放单元以预定速率播放来自相同缓存器的数据。当重放固定比特速率媒体流时，播放速率(consumptionrate)是固定在每秒固定的比特数量上。当重放可变比特速率媒体流时，播放速率是可变的，取决于待播放的媒体流的该部分的实际比特速率。当缓冲器几乎空时，新数据从存储媒介被读出到缓冲器。当存储媒介例如是HDD时，在缓冲器被填充后，盘的转速能够降下来以节省能量。仅仅在新数据从盘读入到缓冲器之前，再次提升盘的转速。缓冲器再(次)填充(refilling)时间是两次相继的缓存器填充之间的时间量，期间盘的转速被降低，没有数据从存储媒介转移到缓冲器，并且播放来自缓冲器的媒体流。对于固定比特速率媒体流，缓冲器再次填充时间根据媒体流的比特速率和缓冲器的大小来计算。
对于可变比特速率媒体流，流的各个部分的实际比特速率是不清楚的。因此，对于可变比特速率媒体流，缓冲器再次填充时间基于整个媒体流的最高比特速率来估计，该最高比特速率一般远远大于平均比特速率。由于这是最差的情况，当这个计算的再次填充时间过去时，缓冲器通常将仍旧存有数据。缓冲器的再次填充，虽然可能离清空很远，将导致比所需的更频繁地启动盘提高转速，导致能量消耗的增加。
当在第一次计算的再次填充时间上缓冲器不再需要再次填充时，在所述文章中提到的更好的策略是计算新的缓冲器再次填充时间。再次填充时间必须多次重新计算，并且缓冲器的充满度必须频繁被检查。需要以不断增加的频率来执行计算，直到缓冲器最后被再次填充。
确定缓冲器再次填充时间是缓冲器调度的最复杂的工作之一，并因此使得调度计划变得复杂以及实际上使得整个再次填充过程为不确定的。太迟检查缓冲器充满度将导致缓冲器不足并将导致重放单元不能无缝重放。
发明内容
本发明的目的是提供在第一段所述的那种类型的重放设备，它降低能量消耗，同时使得缓冲器不足的风险最小化。
根据本发明，提供一种用于重放来自存储媒介的媒体流的重放设备，该设备包括：
用于读出媒体流的至少一部分的阅读装置；
用于保存媒体流的该部分的缓冲器；
用于以预定速率播放来自该缓冲器的媒体流的该部分的重放单元；和
用于控制来自存储媒介的媒体流的读出、缓冲器的填充和媒体流的重放的控制装置，
该控制装置包括用于获取存储在存储媒介上的重放模式控制信息的装置，该重放模式控制信息包括定义用于在不同的重放模式中重放媒体流的各部分的时刻的计时信息，
该设备还包括用于根据重放模式控制信息来计算缓冲器再次填充时间的装置。
根据本发明，还提供一种用于重放来自存储媒介的媒体流的方法，该方法包括以下步骤：
读出该媒体流的至少一部分；
在缓冲器中保存媒体流的该部分；
以预定速率重放来自缓冲器的媒体流的该部分；和
控制来自存储媒介的媒体流的读出、缓冲器的填充和媒体流的重放，
该控制步骤包括获取存储在存储媒介上的重放模式控制信息的子步骤，该重放模式控制信息包括定义用于在不同重放模式中重放媒体流的各部分的时刻的计时信息，
该方法还包括：根据重放模式控制信息来计算缓冲器再次填充时间。
利用本发明的重放设备，这个目的这样实现，其中控制装置包括用来获取(retrieve)重放模式控制信息的装置，和用来根据重放模式控制信息来计算缓冲器再次填充时间的装置。
为了以选择的重放模式来重放媒体流，重放模式控制信息与媒体流一起被保存在存储媒介上或被保存在存储媒介的其他位置。重放模式控制信息在以所选重放模式来重放媒体流时调节什么时候必须读出、传输、解码或重放媒体流的一部分。可能的重放模式例如是正常速度重放模式、快进、后退播放、跳过媒体流某部分、随机重放或慢动作。对于不同的重放模式，媒体流的某部分根据重放模式控制信息而采用不同的定时顺序被重放。
媒体流的各个部分被重放的时刻由重放模式控制信息和所选的重放模式来定义。当媒体流的最后部分被重放单元播放完时，缓冲器将是空的。在这个发明中，与缓冲器中的媒体流的该部分相关的重放模式控制信息被用来确定什么时候缓冲器将是空的。当缓冲器被再次填充时，在计算的缓冲器再次填充时间，也就是，缓冲器全部变空的时刻之前，不存在缓冲器不足的问题。
每当缓冲器被填充，就对下一个缓冲器重新填充时间进行计算，这允许存储媒介降低转速，以降低能量消耗。降低的能量消耗导致节省了能量，并降低了热量的产生。当存储媒介提高转速直至缓冲器再次填充时间时，提高转速的数目和为了提高转速存储媒介所需的能量得以最小化。调度器的结构被显著简化，因为不需要缓冲器充满度的附加检查或缓冲器再次填充时间的重新计算。缓冲器再次填充时间的精确计算排除了以下可能性：缓冲器出乎意料为空，因为缓冲器再次填充做得太迟，导致缓冲器不足。
本发明基于这样的事实：绝大多数预定的媒体流格式包括用来激活不同重放模式的重放模式控制信息。获取和使用该重放模式控制信息是为了计算缓冲器再次填充时间。虽然没有控制缓冲器再次填充过程的具体信息被包括在这个预定媒体流格式中，但是也能执行计算。
在根据本发明的重放设备的实施例中，重放模式控制信息从特征点信息中获取。
特征点信息(CPI)包括媒体流中的位置列表，该表适用于在以不同重放模式播放时的导航。例如CPI被包括在蓝光光盘的预定逻辑盘格式中，它调节存储媒体流的方式。
提供了根据本发明的重放设备的另一个实施例，其中控制装置用来根据与媒体流的获取相关的信息计算缓冲器再次填充所需的时间数量。
缓冲器再次填充的计算基于缓冲器将完全空闲的时刻。再次填充缓冲器的过程需要一些时间。因此，缓冲器的再次填充必须在缓冲器完全空闲之前某些时间开始以及必须在缓冲器完全空闲时完成，如果根本没有再次填充发生。如果没有与填充缓冲器所需的时间数量相关的信息可用，缓冲器再次填充必须在缓冲器完全空闲之前的最差情况时间周期开始。计算缓冲器再次填充所需的时间数量有助于缓冲器再次填充时间的确定的精确性。缓冲器再次填充时间更精确的确定使得进一步降低能量消耗的同时又能使缓冲器不足的风险最小化。
提供了根据本发明的重放设备的另一实施例，其中控制装置用来为了计算缓冲器再次填充所需的时间数量而使用与媒体流的该部分在存储媒介上的位置相关的信息。
内容在存储媒介上的位置可以影响获取的速度。例如硬盘和蓝光光盘以固定角速度和所有盘上的固定信息密度而旋转。因此存储媒介的外部由于其更大的半径而具有比存储媒介的内部更大的周长。每次旋转可以从存储媒介的外部读出更多的媒体流的部分，导致在用于缓冲器再次填充所需的时间更少和缓冲器再次填充所需的能量消耗更少。
提供了根据本发明的重放设备的另一实施例，其中控制装置用来为了计算缓冲器再次填充所需的时间数量而使用与磁盘磁头的位置相关的信息。
将磁盘磁头移动到它能够读出媒体流所需部分的位置需要时间。磁盘磁头和媒体流所需部分之间的距离越大，则需要再次填充缓冲器的时间也越长。
附图说明
参考下面的附图可以看出和解释本发明的这些和其它方面。
附图中：
图1是根据本发明的重放设备的实施例的框图。
图2是媒体流文件的一部分以及相关的CPI信息的示意性描述。
图3描述了在从存储媒介读出固定比特率媒体流、填充缓冲器和重放媒体流期间的缓冲器充满度。
图4描述了在从存储媒介读出可变比特率媒体流、填充缓冲器和重放媒体流期间的用于根据本发明的重放设备中的缓冲器的充满度。
具体实施方式
图1是根据本发明的重放设备8的实施例的框图。重放设备8包括阅读装置，用来从存储媒介1读取媒体标题。阅读装置包括用来访问存储媒介1上数据的磁盘磁头2、用来旋转存储媒介1的马达单元(未在图1中示出)、用来将磁盘磁头2移到它的阅读位置的激励器(未在图1中示出)和用来控制数据读出过程和处理由磁盘磁头2读出的数据的阅读单元3。重放设备8也包括缓冲器4、重放单元5和用来控制从存储媒介1经由磁盘磁头2和阅读单元3到缓冲器4并最终到重放单元5的媒体流的传输的控制单元6。控制单元6包括用来获取重放模式控制信息的获取单元9和用来计算缓冲器填充时间的计算单元10。重放模式控制信息7被获取单元9经由磁盘磁头2和阅读单元3获取。
媒体流被存储在存储媒介1中。存储媒介可以是硬盘或光盘(例如CD或DVD)或任何其他旋转的存储媒介，也可以是耦合到重放设备的外部存储媒介或经由网络连接到重放设备的存储媒介。阅读单元3解决了缓冲器4填充媒体流的数据。阅读单元3被控制装置6控制来提供来自存储媒介1的所需的媒体流的数据的恢复，并给控制单元提供有关阅读过程的信息。控制单元6可以例如被实现为驱动器软件或使用专用处理器和存储器来实现的硬件。缓冲器4也被控制单元6控制来例如确保缓冲器填充的正确计时或者防止装置8覆盖了仍旧必须被重放的缓冲器4中的信息。有关缓冲器4的信息和缓冲器4的内容被提供给控制单元6。控制单元6也控制媒体流从缓冲器到播放单元5的传输和媒体流的实际重放。用于从缓冲器4到播放单元5的媒体流的数据的传输的控制信息例如定义了媒体流从缓冲器4中被使用的速率和对于不同的媒体流或媒体流的不同部分的重新播放序列。
重放模式控制信息7被包括在预定的媒体流格式中，并且例如被控制单元6用来从存储媒介1中获取所需的媒体的部分，以便根据所选择的重放模式来定义媒体流从缓冲器4中被使用的速率和对于不同的媒体流或媒体流的部分的重放序列。在根据本发明的重放设备8中，重放模式控制信息7也用于确定什么时候媒体流的最后那部分会从缓冲器中被播放掉以及什么时候缓冲器4必须被再次填充从而最小化能量消耗，以及由重放单元5提供无缝重放。在如图1所示的实施例中，重放模式控制信息7与媒体流一起存储在存储媒介1上。磁盘磁头2从存储媒介1读出重放控制信息并经由阅读单元3，该重放控制信息被提供给获取单元9，它抽取有用信息并将其提供给计算单元10。重放模式控制信息7也可以从系统存储器(未在图1中示出)中获取。
在根据本发明的实施例中，从特征点信息32中获取这个重放模式控制信息7。图2描述了媒体流文件31的一部分以及特征点信息(CPI)32的对应部分。CPI包括指向媒体流31中的位置的指针33的表格，其适合于用来当在不同重放模式中重放时的导航。CPI被用来确定输入点(P1，P2，P3)的位置，这些输入点用于特殊播放(例如快进，快退)、交互播放(用户选择在哪开始播放媒体流)或包括剪辑的简单编辑。关于媒体流中的输入点的信息被保存在CPI中。对于输入点，CPI能够例如存储该输入点在媒体流中的位置或开始于该输入点的媒体流的部分的呈现时间。当处于快进模式时具体CPI输入点可以被用于通过将被显示的帧来导航。CPI与媒体流被分开保存，例如保存在存储媒介的具体区域或保存在具体文件中。为了有效使用CPI，CPI数据必须被保存在系统存储器中，因此在时间临界(关键)操作期间不需要从盘中读出CPI数据或将CPI数据写入盘中。CPI被包括在大部分的预定义的逻辑盘格式中并且在上面提到的公开为WO00/28544的申请中被更详细描述。重放模式控制信息7的其他来源的使用也在本发明的范围中。
在重放设备8的另一个实施例中，计算单元10用来根据与媒体流的获取相关的信息来计算缓冲器再次填充所需的时间数量。这个信息例如是媒体流所需部分在存储媒介1上的位置相关的信息或者关于磁盘磁头2的位置的信息。与媒体流的部分在存储媒介1上的位置相关的信息例如从存储在存储媒介1上的文件系统信息中获取。文件系统信息也可以被临时存储在系统存储器(未在图1中示出)上，文件系统信息可以从系统存储器中获取。关于磁盘磁头2位置的信息例如从自盘1读取的最后的地址中被推断出。
重放单元5播放(consume)来自缓冲器的媒体流，并将媒体流数据传输给解码单元。该重放单元可以包括用来解码被编码媒体流的解码单元和用来将媒体流呈现给用户的显示器和/或扬声器。显示单元或扬声单元也可以是耦合到包括解码单元的重放设备的外部单元。该设备可以例如是家庭网络的一部分，同时显示单元或扬声单元是无线耦合到网络的。在另一个实施例，解码单元是外部单元。在这种情况下，媒体流从存储媒介获取，由缓冲器保存并且然后在网络上发送给外部解码单元。
根据本发明的实施例，有可能同时重放超过一个媒体流或在记录另一个媒体流的同时重放一个媒体流。在这种情况下，缓冲器再次填充时间可以被用于在次要过程中允许该设备从存储媒介读出数据或将数据写入存储媒介，当存储媒介不需要用于主要重放过程时。为所有的流计算缓冲器再次填充时间。控制单元用来防止不同的缓冲器填充周期重叠。控制单元6也用来及时再次填充缓冲器，以防止缓冲器用完与同时播放的媒体流之一相关的数据。
图3描述了在从存储媒介读出固定比特率媒体流、填充缓冲器和重放媒体流期间的缓冲器充满度。在图3中，CBR缓冲器清空24，也就是在重放固定比特率媒体流期间缓冲器的清空，由线段来表示。当从存储媒介获取媒体流时缓冲器的填充25也由一个线段来表示。总的CBR使用时间21是播放完缓冲器中保持的固定比特率媒体流的所有数据所需的时间量。缓冲器填充周期22是填充缓冲器所需的时间量。总的CBR使用时间21和缓冲器填充周期22由箭头来表示。CBR缓冲器再填充时间23也由一个箭头来表示。缓冲器充满度由于缓冲器的再次填充而开始增加的时刻被描述在图中并由缓冲器再次填充点26来表示。
当缓冲器被完全填充时，重放单元开始使用来自缓冲器的媒体流。在重放期间，CBR缓冲器清空24以固定速率出现，导致图3中的直线。当重放单元以固定速率使用掉来自缓冲器的媒体流而缓冲器的大小是已知的时，总的CBR使用时间21能够被确定。在缓冲器填充从存储媒介获取的媒体流的数据期间，缓冲器充满度增加。缓冲器的填充使用了一定数量的时间。这个时间量是缓冲器填充周期22。当缓冲器中的所有媒体流部分被播放掉时，必须完成缓冲器再填充。当缓冲器填充周期22不是准确已知时，应该估计最差情况值以最小化缓冲器不足的可能性。CBR缓冲器再填充时间23等于总的CBR使用时间21减去缓冲器填充周期22。在缓冲器填充后，下一个CBR缓冲器再填充时间23被确定以及存储媒介向下旋转，以降低能量消耗。当CBR缓冲器再填充时间23过去时，存储媒介再次向上旋转来激活缓冲器再次填充。
图4图示了在从存储媒介读出可变比特率媒体流、填充缓冲器和重放媒体流期间用于根据本发明的重放设备中的缓冲器的充满度(fullness)。在图4中，总的CBR使用时间21、缓冲器再填充周期22、CBR缓冲器清空24、缓冲器的填充25和缓冲器再次填充点26与图3相对应。填充缓冲器的过程和缓冲器再次填充周期对于固定的和可变的比特速率媒体流是相同的。清空缓冲器的过程和总的使用时间对于固定的和可变的比特速率媒体流是不同的。VBR缓冲器清空29，也就是在重放可变比特率媒体流期间缓冲器的清空，由曲线段来表示。用于重放可变比特率媒体流的总的VBR使用时间27由箭头来表示。VBR缓冲器再填充时间28等于总的VBR使用时间27减去缓冲器填充周期22，并且也用箭头来表示。
对于可变比特速率媒体流，实际的比特速率是不清楚的。媒体流的某个小部分都有自己的比特速率。媒体流的某些部分有高比特速率，导致缓冲器快速的变空。媒体流的其他部分有低比特速率，导致缓冲器缓慢的变空。比特速率的变化使得表示VBR缓冲器清空29的线段不是像表示CBR缓冲器清空24的线段一样的直线而具有不规则形状。
由于线段29的不规则形状，在没有任何外部信息的情况下，不可能精确知道什么时候缓冲器是空的。在本发明中，外部信息来自重放模式控制信息。
重放模式控制信息包括根据所选的重放模式来定义媒体流不同部分的重放顺序的计时信息。这个计时信息可以例如定义从存储媒介获取、解码或重放媒体流不同部分的时间。当缓冲器中的媒体流的最后部分被重放单元播放掉时，缓冲器将变空。总的VBR使用时间27根据关于缓冲器中将被重放的媒体流的不同部分的计时信息被确定。例如当以等于实时重放速度两倍的速度快进重放模式进行重放时，总的VBR使用时间27等于由涉及缓冲器中将被重放的媒体流的第一个部分和最后一个部分的计时信息所隔开的时间间隔的一半。根据总的VBR使用时间27和缓冲器再填充周期22，计算VBR缓冲器再填充时间28。在缓冲器被填充后，该设备能够进入低的能量消耗模式。缓冲器再填充时间28的准确计算使得在没有缓冲器不足的风险的情况下尽可能长地保持低的能量消耗模式成为可能。因此，能量消耗被最小化。
虽然本发明的描述主要集中在能量消耗降低，对于可变比特速率媒体流的缓冲器再次填充时间的计算也可以为了其他目的。例如，在该存储媒介不需要用于主要重放过程的同时，缓冲器再次填充时间可以被用来允许该设备在次要过程中从存储媒介中读或记录其他数据，例如高质量(best-effect)数据或其他实时流。
注意到，在本文献中，术语“包括”不排除除了那些列举的单元或步骤以外的其他单元或步骤的存在，而在单元之前的术语“一个”不排除多个这样的单元的存在，任何参考符号不限制权利要求的范围，本发明可以通过硬件和软件的组合来实现，若干“装置”可以由相同的硬件部件来实现。另外，本发明的范围不限于实施例，并且本发明在于各个新的特征或上述特征的组合。

Claims (9)

1.一种用于重放来自存储媒介的媒体流的重放设备，该设备包括：
用于读出媒体流的至少一部分的阅读装置；
用于保存媒体流的该部分的缓冲器；
用于以预定速率播放来自该缓冲器的媒体流的该部分的重放单元；和
用于控制来自存储媒介的媒体流的读出、缓冲器的填充和媒体流的重放的控制装置，
该控制装置包括用于获取存储在存储媒介上的重放模式控制信息的装置，该重放模式控制信息包括定义用于在不同的重放模式中重放媒体流的各部分的时刻的计时信息，
该设备还包括用于根据重放模式控制信息来计算缓冲器再次填充时间的装置。
2.如权利要求1的重放设备，其中用于获取重放模式控制信息的装置用于从特征点信息中获取重放模式控制信息，其中所述特征点信息包括适用于在以不同的重放模式重放时进行导航的媒体流内的位置列表。
3.如权利要求1的重放设备，其中控制装置用于根据与媒体流的获取相关的信息来计算缓冲器填充周期。
4.如权利要求3的重放设备，其中控制装置用于根据与媒体流的该部分在存储媒介上的位置相关的信息来计算缓冲器填充周期。
5.如权利要求3的重放设备，其中控制装置用于根据来自存储在存储媒介上的文件系统信息的信息来计算缓冲器填充周期。
6.如权利要求4的重放设备，其中控制装置用于根据与磁盘磁头的位置相关的信息来计算缓冲器填充周期。
7.如权利要求1的重放设备，其中控制装置对于取决于缓冲器再次填充时间的时间间隔将该设备切换到低能量消耗模式。
8.一种用于重放来自存储媒介的媒体流的方法，该方法包括以下步骤：
读出该媒体流的至少一部分；
在缓冲器中保存媒体流的该部分；
以预定速率重放来自缓冲器的媒体流的该部分；和
控制来自存储媒介的媒体流的读出、缓冲器的填充和媒体流的重放，
该控制步骤包括获取存储在存储媒介上的重放模式控制信息的子步骤，该重放模式控制信息包括定义用于在不同的重放模式中重放媒体流的各部分的时刻的计时信息，
该方法还包括：根据重放模式控制信息来计算缓冲器再次填充时间。
9.如权利要求8的方法，包括根据与媒体流的获取相关的信息来计算缓冲器填充周期的步骤。
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