DE602004001521T2 - Verfahren zur kontrolle eines optischen kopfes zum lesen von datenströmen für die gleichzeitige wiedergabe - Google Patents

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Description

  • Sachgebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Zeitplaners (scheduler) für einen optischen Abtaster (pick-up). Der Abtaster liest Datenströme von einem optischen Speichermedium, wobei die Datenströme zu verschiedenen Datentypen gehören, wie Audio-, Video- oder Untertitel-Daten, und auf mehrere Dateien auf dem Speichermedium verteilt werden.
  • Hintergrund
  • Bespielte oder selbst aufgezeichnete optische Platten können „Out-Of-Multiplex"-(OOM)-Formate unterstützen. Out-Of-Multiplex ist ein Format, das verschiedene Darstellungs-Komponenten, z.B. Video, Audio und Untertitel auf verschiedenen Orten der Platte, d.h. unterschiedliche Dateien, speichert. Dies kann bei verschiedenen genormten Medien möglich sein, z.B. Blu-Ray-Disc. Auch ein als Mehrfachwinkel (multi-angle) oder nahtlose Winkeländerung (seamless angle change) bekanntes Verfahren kann ausgeführt werden. Es ist von DVD-Video bekannt, dass ein Videofilm mehrere Videospuren enthalten kann, die parallel auf der Zeitlinie sind, wobei jede Videospur üblicherweise dieselbe Szene aus einer anderen Perspektive zeigt. Der Benutzer kann eine Perspektive auswählen, z.B. durch Drücken einer zugeordneten Taste. Es ist ein Erfordernis, dass ein Umschalten zwischen den verschiedenen Videospuren mit minimaler Verzögerung ausgeführt wird, und dass die Spuren nahtlos in die Videosignale integriert sind.
  • Während der Wiedergabe von OOM-Formaten muss eine Anzahl von Darstellungs-Komponenten getrennt dekodiert und dann synchron und kontinuierlich dargestellt werden, d.h. ohne wahrnehmbare Unterbrechung der Darstellung. Daher ist es erforderlich, dass alle Dekodierer mit einem kontinuierlichen Datenstrom versehen werden. Andererseits sind optische Antriebe üblicherweise nur mit einer einzigen Abtasteinheit ausgerüstet, die zu einer Zeit nur einen Datenstrom von der Platte mit einer höheren Datenrate lesen kann, als sie von einem der Dekodierer benötigt wird. Dies bedeutet, dass der Abtaster von Strom zu Strom springen muss, um alle Dekodierer gleichzeitig zu bedienen. Dies erfordert eine Pufferung, d.h. die von der Platte gelesenen Daten werden Puffern mit geeigneter Größe zugeführt, wobei jeder Puffer einem Dekodierer zugeordnet ist. Die Pufferung der kodierten Daten ist wirksamer als die Pufferung der dekodierten Daten. Somit wird jeder Dekodierer mit einem kontinuierlichen Datenstrom versehen.
  • Die Speisung der Puffer erfordert einen Zeitplanungs-Algorithmus, weil jeder Pufferleerlauf für eine kontinuierliche Darstellung verhindert werden muss. Die Puffergrößen hängen stark von dem angewendeten Zeitplanungs-Schema ab.
  • Ein Abtaster enthält üblicherweise ein Stellglied mit einem optischen Sensor, und der Abtaster ist durch einen mechanischen Antrieb für eine grobe Einstellung beweglich, während das Stellglied getrennt für eine Feineinstellung ohne mechanischen Antrieb bewegbar ist. Wenn der Abtaster mehrere Ströme lesen muss, erfordert dies eine viel höhere Springfrequenz des Abtasters als ein einziger gemultiplexter Strom.
  • WO 02 23896 (MATSUSHITA), veröffentlicht am 21. März 2002, offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Abtasters zum Lesen von Datenströmen von einem Speichermedium, wobei die Datenströme zur gleichzeitigen Wiedergabe verwendet werden, und zu verschiedenen Datentypen mit verschiedenem Inhalt oder variablen Raten gehören.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Problem, das sich aus der Tatsache ergibt, dass mehrere Dateien gleichzeitig gelesen werden müssen, ist die hohe Sprungfrequenz des Abtasters, was wegen des mechanischen Antriebs zu Störungen und Verlusten führt. Ein weiteres Problem ist die Verzögerung, die während der nahtlosen Video-Winkel-Umschaltungen auftritt. Die Verzögerung ist die Zeit, die vom Anfordern der Video-Winkeländerung bis zum Sehen des anderen Video-Winkels benötigt wird. Sie wird hauptsächlich durch die Video-Puffergröße oder die Zeitmenge bestimmt, bis der Video-Puffer leergelaufen ist und der neue Inhalt den Video-Dekodierer erreicht. Das Gleiche gilt für das Anfahren von OOM-Dekodierung. Die vom Drücken der Starttaste bis zum effektiven Start der Anzeige verlaufende Zeit ist ziemlich lang, da alle Puffer von null an gefüllt werden müssen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zeitplanungsverfahren aufzuzeigen, um einen Abtaster so zu steuern, dass eine Verminderung der Abtaster-Sprungfrequenz bei einem Minimum an Pufferraum erzielt wird. Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 offenbarte Verfahren gelöst.
  • Vorteilhafterweise kann ein Verfahren zur Verminderung der zum Winkelumschalten benötigten Verzögerungszeiten eingeschlossen werden. Dieses Verfahren ist im Anspruch 6 offenbart.
  • Eine weitere von der Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, die Verzögerungszeiten zu vermindern, die beim Anfahren der Darstellung erforderlich sind. Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 8 offenbarte Verfahren gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer niedrigeren Abtaster-Springfrequenz und erzielt dadurch eine Verminderung von Störungen und eine verbesserte Haltbarkeit des Abtasters. Gemäß der Erfindung wird dies durch Verwendung eines geeignet angepassten Zeitplanrasters und durch individuelle Erhöhung der Puffer mit niedrigerer Rate um eine kleine Speichermenge erreicht. Das vorgeschlagene Zeitplanraster ist statisch, d.h. es beruht auf einer festen Zeitkonstanten und ist somit unabhängig von der aktuellen Pufferfüllung. Ferner zeigt das Verfahren eine Technik für OOM-Dekodierung auf, die die Schaltzeit für nahtlose Winkeländerungen vermindert. Für einen HDTV-Strom, der typischen Anwendung von Blu-Ray-Disc, sind die Puffer ziemlich groß. Die großen Puffer verursachen für den Benutzer, der darauf wartet, dass eine angeforderte Winkeländerung sichtbar wird, eine lange Verzögerung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren vermindert werden kann. Das gleiche Problem entsteht beim Anfahren von OOM-Dekodierung. Gemäß der Erfindung kann das Problem der Optimierung der Anfahr- oder Video-Schaltprozedur für das vorgeschlagene Zeitplanungs-Schema durch nur teilweises Füllen der Puffer gelöst werden, so dass die Puffer-Füllsituation an die optimale Position in dem statischen Zeitplanungs-Schema angepasst wird.
  • Gemäß der Erfindung ist es möglich, das Schema durch eine Winkeländerungsanforderung zu unterbrechen und nach Bedienen der Anforderung zu dem Schema zurückzukehren, wenn das normale Schema so ist, dass für alle drei aufeinanderfolgend gelesene Datenströme, bei denen der zweite der Video-Datenstrom ist, der erste oder der dritte Datenstrom auch der Video-Datenstrom ist.
  • Vorteilhafterweise kann die Erfindung auch verwendet werden, um die Unterteilung einer gegebenen Menge an Pufferraum für die beschriebene Anwendung zu optimieren.
  • Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen offenbart.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:
  • 1 ein Beispiel für ein Puffer-Fülldiagramm für einen statischen Zeitplaner;
  • 2 ein Diagramm einer optimierten Anfahrprozedur;
  • 3 das Prinzip von verzögerten Diensten aufgrund einer Benutzer-Anforderung;
  • 4 eine Dienst-Unterbrechung durch eine Benutzer-Anforderung; und
  • 5 eine Video-Dienst-Unterbrechung durch eine Benutzer-Anforderung.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Nachfolgend wird eine ausführliche Beschreibung der Erfindung einschließlich einer ausführlichen Analyse der Aufgabenstellung gegeben. Obwohl die Erfindung für jede Anzahl von Datenströmen geeignet ist, wird hier der übliche Anwendungsfall von drei Strömen beschrieben, nämlich Video, Audio- und Untertitelströmen.
  • OOM-Dekodierung wird hauptsächlich durch die folgenden gegenseitig voneinander abhängigen Parameter beeinflusst:
    die maximale Datenrate des Abtasters RD,
    die maximale Abtaster-Sprungzeit Tj,
    die Abtaster-Sprungfrequenz fjump,
    die maximale Datenrate des ersten Komponentenstroms RV
    die Größe des entsprechenden Puffers BV,
    die maximale Datenrate des zweiten Komponentenstroms RA,
    die Größe des entsprechenden Puffers BA,
    die maximale Datenrate des dritten Komponentenstroms RS,
    und die Größe des entsprechenden Puffers BS.
  • Die Abtaster-Sprungzeit ist die maximale Zeit, die von der mechanischen Bewegung des Abtasters in eine neue Position benötigt wird, die endet, wenn Daten von dem neuen Strom den Puffer erreichen. Diese Zeit kann von der Datenzuordnung auf dem Medium abhängen. Die Reihenfolge der Komponentenströme ist die Reihenfolge ihrer Datenraten, d.h. der erste Komponentenstrom hat die höchste Datenrate RV, der zweite Strom die zweithöchste Datenrate RA und so weiter. Daher bezieht sich bei der üblichen oben erwähnten Anwendung RV auf den Videostrom, RA auf den Audiostrom und RS auf den Untertitelstrom. Die Puffergrößen BV, BA, BS umfassen keine Dekodierer-internen Puffer und sind daher zum Beispiel unabhängig von irgendeinem speziellen Dekodierer.
  • Ferner werden eine Basis-System-Zeitkonstante T und ganze Zahlen n und k eingeführt. Gemäß der Erfindung wird die System-Zeitkonstante T so ausgewählt, dass der Puffer der Komponente mit der höchsten Datenrate, z.B. Video, in Perioden von T kontinuierlich geleert und wieder gefüllt wird, während alle Komponenten-Puffer mit niedrigerer Rate in Perioden von Vielfachen von T geleert und wieder gefüllt werden. 1 zeigt Pufferfüllungen eines beispielsweisen Systems gemäß der Erfindung während eines vollständigen Abtasterzyklus, wobei eine Situation angenommen ist, bei der alle Puffer bereits Daten enthalten und kontinuierlich gelesen werden, und wobei angenommen wird, dass ein Puffer bei Füllung vollständig gefüllt wird. Demzufolge muss die Abtaster-Datenrate RD beträchtlich höher sein als alle Lese-Datenraten RV, RA, RS, was ein realistischer Fall ist. In 1 ist zu einer bestimmten Zeit t0 der Abtaster im Ruhezustand, da alle Puffer Daten enthalten. Die Abtaster-Position, die von seiner vorherigen nicht dargestellten Aktion abhängt, kann auf dem Videostrom sein. Wenn die Position anders ist, springt der Abtaster zu dem Videostrom innerhalb einer Zeit von nicht mehr als Tj. Dann liest er Videodaten und füllt den Video-Puffer Bvideo innerhalb einer Zeit von tfill,v. Wenn der Video-Puffer zu einer Zeit t1 voll ist, erfordert er keine weitere neue Füllung innerhalb einer Zeitdauer von tleak,v. Während dieser Zeit springt der Abtaster zu dem Untertitelstrom, was eine Springzeit von Tj erfordert, und füllt den Untertitel-Puffer Bsub innerhalb einer Zeit von tfill,s. Dann springt er zur Zeit t2 zurück zu dem Videostrom innerhalb Tj. Bei dem erfindungsgemäßen System werden die Puffergrößen so ausgewählt, dass zur Zeit t2 + Tj, wenn die Videodaten den Video-Puffer Bvideo erreichen, der Puffer noch genug Daten hat, um kontinuierlich den Dekodierer mit Daten zu versorgen. Der Video-Puffer wird neu gefüllt, und dann springt zu einer Zeit t3 der Abtaster zu dem Audiostrom, da die Audio-Puffer eine Neufüllung nach einer weiteren Tj erfordern. Nach Füllen des Audio-Puffers während tfill,A kehrt der Abtaster zu dem Videostrom zurück. Das beschriebene Schema wird so fortgesetzt, dass der Abtaster den Strom mit der höchsten Rate und dann der Reihe nach alle Ströme mit niedrigerer Rate liest, was bedeutet, dass er nach Lesen irgendeines Stroms mit niedrigerer Rate zur Füllung eines entsprechenden Puffers Baudio, Bsub immer zum Strom mit der höchsten Rate zurückkehrt und den Strom wenigstens einmal liest, um den entsprechenden Puffer Bvideo zu füllen. In anderen Worten ist wenigstens einer von zwei nacheinander gelesenen Datenströmen der Strom mit der höchsten Datenrate. In dieser Hinsicht ist das Schema statisch.
  • Vorteilhafterweise kann dieses Schema auch Komponenten mit variabler Datenrate bis hinauf zu einer maximal zulässigen Datenrate handhaben. Eine variable Datenrate einer Komponente bewirkt einfach einen höheren restlichen Puffer-Füllpegel als berechnet zu der Zeit, wenn der Puffer neu gefüllt wird, was daher zu einer schnelleren Füllung führt. Gemäß der Erfindung soll dies jedoch nicht das Zeitplanraster beeinflussen. Statt dessen führt es zu einer gewissen zusätzlichen Abtaster-Ruhezeit.
  • Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, dass alle Komponenten-Puffer mit niedrigerer Rate, d.h. Audio und Untertitel, mit ihrer eigenen Zeitkonstanten neu gefüllt und geleert werden, wobei die Zeitkonstante für die Audio-Komponente n·T und die Zeitkonstante für die Untertitel-Komponente k·n·T ist. Wie oben erwähnt wurde, ist T die Zeit, die für einen vollständigen Zyklus zum Füllen und Entleeren des Puffers für den Strom mit der höchsten Rate erforderlich ist, und n und k sind ganze Zahlen. Daher ist der erfindungsgemäße Zeitplaner statisch auch in Bezug auf den Zugriff zu Strömen mit niedrigerer Rate, d.h. die Ströme mit niedrigerer Rate erlangen Zugriff in einer konstanten vorbestimmten Reihenfolge. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird der Audiostrom immer zweimal gelesen, bevor der Untertitel-Strom einmal gelesen wird, wobei berücksichtigt wird, dass vor und nach jedem Zugriff zu einem Audio- oder einem Untertitel-Strom der Videostrom gelesen wird. Dies kann formal durch n = 2 und k = 2 beschrieben werden.
  • Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung ist die Unterscheidung zwischen „Ein-Service-Perioden" 1SP und „Zwei-Service-Perioden" 2SP. Eine „Ein-Service-Periode" 1SP wird als die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spitzenfüllungen des Video-Puffers definiert, wobei der Abtaster nur einen Service ausführt, nämlich das Lesen von Videodaten. Im Gegensatz dazu wird eine „Zwei-Services-Periode" 2SP als die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spitzenfüllungen des Video-Puffers definiert, wobei der Abtaster zwei Services ausführt, nämlich Lesen von Videodaten und Lesen von Daten aus einem Strom mit niedrigerer Rate. Daher erfordert jede „Zwei-Services-Periode" 2SP, dass der Abtaster zweimal springt, während jede „Ein-Service-Periode" 1SP keinen Abtastersprung erfordert und daher eine gewisse Abtaster-Ruhezeit vorsieht, wodurch sich eine Flexibilität ergibt, wie nachfolgend benötigt. Im allgemeinen zwingt das erfindungsgemäße Schema den Video-Puffer nicht dazu, während dieser Perioden leerzulaufen, was als Beispiel veranschaulicht ist. Z.B. könnte der Puffer auch auf einem bestimmten Pegel gehalten werden, bis die nächste Service-Periode beginnt.
  • Die resultierende Frequenz von Abtastersprüngen, nachfolgend als „Sprung-Frequenz" bezeichnet, wird bei einem System mit drei Strömen definiert als ƒjump: = 2/n·T + 2/n·k·T = 2(k + 1)/n·k·T (Gl.1)
  • Dies bedeutet, dass zwei Abtastersprünge zu dem Strom mit mittlerer Rate innerhalb einer Zeit von n·T erforderlich sind, und zwei weitere Abtastersprünge zu dem Strom mit der niedrigsten Rate innerhalb einer Zeit von n·k·T. Die Puffergrößen für alle Komponenten und die System-Zeitkonstante können nach den folgenden Gleichungen berechnet werden.
  • Eine allgemeine Beziehung, die das Füllen oder Entleeren eines Puffers der größe B beschreibt, ist T = B/R (Gl.2)
  • R ist die resultierende Füll- oder Verlustrate, d.h. das Füllen des Puffers mit einer Füllrate R benötigt eine Zeit von t, und das Entleeren des Puffers mit einer Verlustrate R benötigt ebenfalls die Zeit t. Wenn der leere Puffer gleichzeitig mit der Differenz zwischen Verlustrate und Füllrate R gefüllt und geleert wird und die Füllrate höher ist, wird auch eine Zeit von t benötigt, bis der Puffer voll ist. Somit beschreiben die folgenden Gleichungen die Füll- und Leseprozesse für drei individuelle Komponenten wie in 1 dargestellt ist: T = tfill,V + tleak,V = BV/RD – RV + BV/RV (Gl.3.1) n·T = tfill,A + tleak,A = BA/RD – RA + BA/RA (Gl.3.2) k·n·T = tfill,S + tleak,S = BS/RD – RS + BS/RS (Gl.3.3)wobei n in dem Bereich von [2, nmax] und k in dem Bereich von [1, kmax] liegt. Ferner gehorcht die System-Zeitkonstante T T = 2·Tj + BV/RD – RV + BA/RD – RA (Gl.4)
  • Dies erlaubt die Berechnung der benötigten Puffergrößen gemäß BV = 2Tj(RD – RV)RV/RD – RV – n·RA (Gl.5.1) BA = 2n·Tj(RD – RA)RA/RD – RV – n·RA (Gl.5.2) BS = 2n·k·Tj(RD – RS)RS/RD – RV – n·RA (Gl.5.3)
  • Und der System-Zeitkonstante gemäß T = 2TjRD/RD – RV – n·RA (Gl. 5.4)
  • Allgemeine Annahmen für diesen Zeitplaner sind nmin = 2 (Gl.6.1) kmin = 1 (Gl.6.2)
  • Da der Nenner in Gleichung 5.4 positiv sein muss, bedeutet dies nmax = RD – RV/RA (Gl.6.3)
  • Als Ergebnis der verschiedenen Verlustraten für Audio- und Untertitel-Puffer folgt kmax = RA/RS (Gl.6.4)
  • Die resultierende Spring-Frequenz ist ƒjump = 2(k + 1)/n·k·T = (k + 1)(RD – n·RA – RV)/n·k·Tj·RD (Gl.7)
  • Um minimale Puffer-Erfordernisse für dieses Schema zu erzielen, werden n und k als ihre minimalen Werte n = 2 und k = 1 für den Fall von drei Darstellungs-Komponenten gewählt.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorzugsweise der Parameter k in einem ersten Schritt erhöht werden (k = 1 ... kmax. Dies führt zu einer verminderten Abtaster-Sprungfrequenz mit nur geringem Erfordernis an zusätzlicher Puffergröße. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht der zweite Schritt darin, auch den Parameter n (n = 1 ... nmax) zu erhöhen, um die Frequenz der Abtastersprünge weiter zu vermindern.
  • Vorteilhafterweise erlaubt die Erfindung eine Minimierung der Anfahrverzögerung einer Darstellung. 2 zeigt wie dies durch Auswählen des optimalen Eintrittspunktes in das Zeitplanraster und eine geeignete Puffer-Füllsequenz erzielt werden kann. Beim Anfahren Tstart des Systems brauchen die Video-, Audio- und Untertiteldaten nicht von der Platte gelesen und in die zugeordneten Puffer Bvideo, Baudio, Bsub geschrieben zu werden. Wenn diese Prozedur beendet worden ist, kann die Darstellung beginnen. Gemäß der Erfindung ist die Anfahrsequenz so, dass der Puffer für den Strom mit der höchsten Rate, d.h. Video, zuletzt gefüllt wird, nachdem die Puffer für die Ströme mit niedrigerer Rate bereits gefüllt sind. Es sind jedoch verschiedene Anfahrprozeduren möglich, die zu unterschiedlichen Verzögerungszeiten führen. Mögliche Eintrittspunkte S, S* in das statische Zeitplanraster sind, wenn das Füllen jedes Puffers so ist, dass der entsprechende Dekodierer mit seiner Arbeit beginnen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren der Auswahl des optimalen Eintrittspunktes für minimale Anlaufverzögerung wählt den möglichen Eintrittspunkt S*, wo die erforderliche Datenmenge in den Audio- und Untertitel-Puffern am kleinsten im Vergleich zu anderen möglichen Eintrittspunkten S ist, so dass sie eine minimale Füllzeit vor Beginn der Darstellung erfordern. Die in 2 gezeigte Anlaufprozedur beginnt bei Tstart mit einer Bewegung des Abtasters, um zuerst Zugriff zum Untertitelstrom innerhalb einer Zeit von Tj zu nehmen, die geeignete Menge von bei S* benötigten Untertiteldaten zu lesen, dann den Abtaster zu dem Audiostrom zu bewegen und Audiodaten wie bei S* benötigt zu lesen, und dann den Abtaster zum Videostrom zu bewegen und zuletzt Videodaten zu lesen. Zur Zeit S* hat der Video-Puffer genug Daten, um den Video-Dekodierer und damit die Darstellung zu starten. Es wird hier angenommen, dass die gepufferte Menge an Audio- und Untertiteldaten ausreicht, um ihre entsprechenden Dekodierer zu starten, da S* entsprechend gewählt werden muss.
  • Es ist auch möglich, dass zum Beispiel während des Anfahrens der Darstellung ein oder mehrere Datenströme aus dem Medium gelesen werden müssen, die nur einmal benötigt werden, z.B. Konfigurations-Daten, und die mit einer Datenrate verarbeitet werden können, die von dem Abtaster geliefert wird. Daher beziehen sich alle beschriebenen Prozeduren nur auf jene Datenströme, die kontinuierlich für die Darstellung benötigt werden. Dies bedeutet, dass der beschriebene statische Zeitplan bei der Darstellungs-Anfahrzeit S* beginnt und vor und nach der Darstellung flexibel sein kann.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Prozess des Lesens von Strömen mit niedrigerer Rate beim Anfahren so optimiert, dass die Ströme in derselben oder umgekehrten Reihenfolge gelesen werden, die sie auf dem Medium haben, in Abhängigkeit von und beginnend von der gegenwärtigen Abtasterposition. Dies minimiert die Zahl von Abtastersprüngen, die während das Anfahrens erforderlich sind.
  • Als weiterer Vorteil vermindert bei einem Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren Verzögerungszeiten, die für nahtlose Winkeländerungen erforderlich sind. Dies kann durch einen verzögerten Service erreicht werden, wie in 3 dargestellt ist. Das Zeitplanraster wird so gewählt, dass der Audio-Puffer Baudio und der Untertitel-Puffer Bsub eine Periode von 4·T haben, d.h. n = 4 und k = 1. Bei Verwendung der oben erwähnten Flexibilität des Abtasters während der Ein-Service-Perioden ist es möglich, Winkeländerungs-Anforderungen jederzeit zu handhaben, jedoch unter der Annahme, dass die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Anforderungen mehr als 2·T ist, was nicht unrealistisch ist. Ein verzögerter Service kann verwendet werden, wenn in dem normalen Zeitplanraster nach Zwei-Service-Perioden eine Ein-Service-Periode folgt. Dies bedeutet, dass, wenn der zweite von drei aufeinanderfolgend gelesenen Datenströmen der Video-Datenstrom ist, dann auch der erste oder der dritte der Video-Datenstrom ist.
  • Vorteilhafterweise ist nur eine Stellglied-Bewegung erforderlich, wenn derselbe Strom zweimal nacheinander gelesen wird, aber keine Abtaster-Bewegung. 3 zeigt eine Situation, bei der eine Winkeländerung zu einer Zeit Ta gefordert wird, wenn der Video-Puffer gerade gefüllt worden ist, und gemäß dem Zeitplan muss der Audio-Puffer als nächster gefüllt werden, da er nahezu leer ist. Dies würde ein regulärer Service Sr sein. Um eine Unterbrechung der laufenden Darstellung in einer solchen Situation zu verhindern und gleichzeitig nur eine minimale Winkel-Schaltungsverzögerung zu erzielen, ist die beste Lösung gemäß der Erfindung, die Winkeländerungs-Anforderung mit Priorität zu erfüllen und den Audio-Puffer in einem verzögerten Service Sd zu bedienen. Dies bedeutet, dass bei Anforderung einer Winkeländerung der Abtaster innerhalb der Springzeit Tj zu der geeigneter Position auf der Platte bewegt werden muss, wo der angeforderte Videostrom gelesen, der Video-Puffers herunter bis zur niedrigstmöglichen Winkel-Schaltposition wie unten beschrieben gelöscht, und der neue Videostrom in den Video-Puffer gelesen werden kann. Dann kann der Audio-Puffer nach einer weiteren Abtaster-Springzeit Tj bedient werden. Dies erfordert, dass der Audio-Puffer die Zeitdauer td von seiner regulären Service-Startzeit Sr zu der verzögerten Service-Startzeit Sd überbrücken kann, und somit muss der Audio-Puffer Baudio größer als oben berechnet sein. Dies gilt in analoger Weise für den Untertitel-Puffer Bsub. Die zu überbrückende Zeit td entspricht der Ladezeit des Video-Puffers und ist somit kürzer als T. Die zusätzliche Menge an Pufferraum ΔBaudio, ΔBsub kann berechnet werden zu ΔBaudio = (BV/RD – RV + Tj)·RA (Gl.8.1) ΔBsub = (BV/RD – RV + Tj)·RS (Gl.8.2)
  • Der zusätzliche Pufferraum und damit die zusätzlichen Kosten hängen unmittelbar von der Datenrate ab. Daher umfasst diese Ausführungsform der Erfindung eine Erhöhung an Pufferraum für die Ströme mit niedrigerer Rate.
  • Um den Winkel-Schaltprozess gemäß der Erfindung zu beenden, kehrt der Zeitplaner zu dem ursprünglichen Zeitplanraster zurück. Dies kann durch Unterbrechen des verzögerten Services Sd für den Audio-Puffer zu einer Zeit Td,a sein, wenn das Füllen des Audio-Puffers gleich ist als es sein würde, wenn ein regulärer Service Sr zuvor ausgeführt worden war. Somit kann der Audio-Puffer zu dem ursprünglichen Zeitplanraster zurückkehren. Dann kann der Abtaster zu dem Videostrom springen und den Video-Puffer füllen bis bei einer Zeit Td,v das Füllen des Video-Puffers gleich ist als es sein würde, wenn vorher keine Winkel-Änderung angefordert worden wäre. Somit kann auch der Video-Puffer zu dem ursprünglichen Zeitplanraster zurückkehren.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Einführen von „Service-Unterbrechung" die Winkel-Umschaltverzögerung weiter vermindern, wie in 4 dargestellt ist. Dies bedeutet, dass im Falle einer Anforderung einer Video-Winkeländerung der Video-Puffer mit Priorität bedient wird, selbst wenn der Abtaster mit dem Bedienen eines anderen beschäftigt ist, z.B. des Audio-Puffers. Somit wird der Service mit niedrigerer Priorität unterbrochen. In 4 ist der Video-Puffer zu einer Zeit Ta voll, und der Abtaster wird innerhalb der Abtaster-Sprungzeit Tj zu dem Audiostrom bewegt, was bei diesem Beispiel der nächste Strom der Reihe nach ist. Bei einer nahegelegenen Zeit Ta', entweder während des Abtaster-Springens oder während des folgenden regulären Audio-Services Sr kann eine Video-Winkeländerung angefordert werden. Gemäß der Erfindung wird dem Videostrom der Vorzug gegeben, so dass der Abtaster unmittelbar bei Ta' zu dem neuen Videostrom bewegt wird, der Audio-Puffer-Service aber nicht vollendet wird. Nach der Abtaster-Springzeit Tj wird der neue Videostrom gelesen, und wenn der Video-Puffer voll ist, kehrt der Abtaster zu dem unterbrochenen Audio-Service zurück. Nach einer weiteren Periode von Tj wird die Füllung des Audio-Puffers fortgesetzt.
  • Wie oben für einen verzögerten Service Sd beschrieben wurde, kehrt der Zeitplaner zu dem ursprünglichen Zeitplanraster zurück, indem der Audio-Puffer nicht vollständig gefüllt wird, sondern nur bis zu dem Pegel, den er haben würde, wenn er regulär bedient worden wäre. Wenn dieser Pegel zu einer Zeit Td,a' erreicht wird, wird der Abtaster zurück zum Videostrom bewegt, und der Video-Puffer wird bis zur niedrigstmöglichen Winkel-Schaltposition gelöscht, wie unten beschrieben ist. Dann füllt der Abtaster den Video-Puffer bis zu dem Pegel, den er haben würde, wenn keine Winkeländerung angefordert worden wäre. Zu jener Zeit Td,v' ist das System zum ursprünglichen Zeitplanraster zurückgekehrt und kann mit ihm fortfahren.
  • Die beschriebene Service-Unterbrechung erfordert einen weiteren zusätzlichen Pufferraum für die Stream-Puffer mit niedrigerer Rate, weil eine zusätzliche Zeit von 2·Tj überbrückt werden muss. Somit werden die Gleichungen 8.1 und 8.2 ΔBaudio = (2·Tj + BV/RD – RV)·RA (Gl.9.1) ΔBsub = (2·Tj + BV/RD – RV)·RS (Gl.9.2)
  • Die niedrigstmögliche Winkel-Schaltposition wird für die Pufferlöschung verwendet wie oben erwähnt. Bei OOM können Videosequenzen Winkel-Schalt-Label enthalten, die Positionen markieren, bei denen eine nahtlose Winkeländerung möglich ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden diese Winkel-Schalt-Labels zusammen mit ihren zugehörigen Videodaten gespeichert. Der Zeitplaner kann die niedrigstmögliche Winkel-Schaltposition durch Wählen des ersten Winkel-Schalt-Labels oberhalb eines bestimmten minimalen Puffer-Füllpegels Bv, mi n, auch Bonding- Label genannt bestimmen. Dieser Pegel Bv, min kann als die Datenmenge berechnet werden, die zur Fortsetzung der Video-Darstellung erforderlich ist, bis die neuen Videodaten beim Puffer ankommen, grob nach einer Zeit von Tj plus einer Dekodierzeit, die üblicherweise vernachlässigbar ist. Pufferlöschung bedeutet, dass die Videodaten außerhalb des Bonding-Labes mit den neuen Videodaten überschrieben werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Winkel-Schaltverzögerung auch für den Fall verbessert werden, dass eine Winkelschaltung angefordert wird, während der Video-Puffer bedient wird, wie in 5 dargestellt ist. Vorteilhafterweise führt dies zu einer kürzeren Erholungszeit zwischen zwei Winkeländerungs-Anforderungen oder zu einer Erholungszeit, die weniger von dem Video-Inhalt abhängt. Da die Verzögerungszeit zwischen der Anforderung für eine Winkeländerung und ihre Darstellung von der verbleibenden Video-Pufferfüllung bis hinauf zu dem Bonding-Label abhängt und daher auch von der gegenwärtigen Video-Datenrate abhängt, kann sie unannehmbar hoch für niedrige Video-Datenraten sein. 5 zeigt einen verzögerten Service Dd für Audiodaten, wie oben beschrieben, und die Rückkehr des Abtasters zu dem Video-Datenstrom zur Zeit Td,a, wofür eine Springzeit von Tj benötigt wird. Zu einer Zeit Ta'', die später als Td,a ist und beispielsweise innerhalb von Td,a + Tj sein könnte oder während der Video-Puffer gefüllt wird, kann eine Video-Winkeländerung angefordert werden. Für den schlimmsten Fall zeigt 5, dass Ta'' gleich Td,a + Tj ist. Um diese Situation zu handhaben, ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung auch ein verzögerter Service für Video möglich, was bedeutet, dass der Zeitplaner das Lesen des gegenwärtigen Videostroms des Abtasters unterbricht und diesen zu einem anderen Videostrom bewegt, der die Videodaten für den angeforderten Winkel enthält. Es kann eine zusätzliche Verzögerungszeit von Tj + TGOP erfordern, das Video sichtbar zu machen, worin TGO P die Dauer einer Video-Zugriffseinheit ist, die aureichend zum Dekodieren ist. Im Fall beispielsweise eines MPEG-Videostroms ist dies eine Gruppe von Bildern (GOP). Generell ist TGOP die minimale Menge eines bestimmten Datentyps, der zur Dekodierung verwendet wird. TGOP wurde in den vorherigen Beispielen vernachlässigt, da sie für Audio und Untertitel beträchtlich geringer als Tj ist. Es wäre eine Hinzufügung möglich, ohne die erzielten Ergebnisse zu ändern, wenn Tj durch „Tj + TGOP" ersetzt würde, wobei TGOP sich auf den Audio- oder Untertitel-Dekodierer bezieht. Um einen verzögerten Service zu unterstützen, muss der Puffer die zusätzliche Verzögerungszeit Tj + TGOP überbrücken, wobei die Annahme ausreicht, dass Tj + TGOP immer kleiner als T ist. Der Video-Puffer ist daher um ein minimales Maß von ΔBV = RV(Tj + TGOP) (Gl.10)vergrößert. Allgemein wird angenommen, dass alle in dieser Offenbarung erwähnten Puffer durch eine Mehrzahl von miteinander zusammenwirkenden Puffern ersetzt werden können. Ferner ist es möglich, dass Puffer für verschiedene Datenströme in einer einzigen Vorrichtung ausgeführt werden können.
  • Vorteilhafterweise kann die Erfindung für Vorrichtungen verwendet werden, die Multimedia- oder Audio-visuelle-(AV)-Darstellungen aus von einem Speichermedium gelesenen Daten aufbauen, z.B. einem optischen Speichermedium wie einer DVD- oder Blu-Ray-Platte, wobei ein einziger Abtaster mehrere Datenströme liest.
  • Allgemeiner kann die Erfindung für Vorrichtungen verwendet werden, die irgendeine kombinierte Datendarstellung aus einer Mehrzahl von Datenströmen aufbauen, die aus einem einzigen Speichermedium, z.B. einem optischen Speichermedium, gelesen werden, wobei die Datenströme von einem einzigen Abtaster gelesen werden und die Datenströme unterschiedliche Datenraten haben.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern eines Abtasters zum Lesen von drei oder mehr Datenströmen von einem Speichermedium, bei dem die Daten zur gleichzeitigen Wiedergabe verwendet werden und zu unterschiedlichen Datentypen mit unterschiedlichen konstanten oder variablen Datenraten gehören, und bei dem die Datenströme auf mehr als eine Datei auf dem Speichermedium verteilt und nach dem Lesen getrennt gepuffert werden, und bei dem die Abtaster-Datenrate (RD) höher ist als alle Puffer-Ausgangs-Datenraten (RV, RA, RS), und bei dem die Menge der gepufferter Daten, die sich auf einen der Datenströme beziehen, wenigstens so ist, dass eine anschließende Verarbeitung mit den gepufferten Daten während der Zeit vorgesehen werden kann, die zum Zugriff und zum Lesen der anderen Datenströme der anderen Datentypen benötigt wird, wobei das Verfahren umfasst: – Puffern (Bvideo) eines ersten Datenstroms eines ersten Datentyps, wobei der Datenstrom die höchste Puffer-Ausgangs-Datenrate aller drei oder mehr gepufferten Datenströme hat, und wobei der erste Datenstrom gelesen und periodisch in Perioden einer ersten Periodenzeit (T) gepuffert wird; und – Zugreifen zu den Datenströmen durch den Abtaster gemäß einem vorbestimmten zeitlichen Schema, wobei das Schema so ist, dass nach Initialisierung für irgendwelche drei aufeinanderfolgende Zugriffe auf Datenströme der zweite Zugriff einen anderen als den ersten Datenstrom liest, der erste und letzte Zugriff den ersten Datenstrom lesen, und wobei die Datenströme außer dem ersten Datenstrom in konstanter vorbestimmter Reihenfolge in Perioden von ganzzahligen Vielfachen der ersten Periodenzeit (n·–t, k·n·T) Zugriff erhalten und gepuffert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Abtaster ein optischer Abtaster ist und die Datenströme einen Video-Datenstrom, einen Audio-Datenstrom und einen Untertitel-Datenstrom umfassen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Perioden zum Lesen der anderen Puffer für jeden Puffer individuell sind, so dass die Periode zum Lesen eines Datenstroms von dem Speichermedium umso kürzer ist, je höher die Puffer-Ausgangs-Datenrate des Datenstroms ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Perioden (n·T, k·n·T), die sich auf das Zugreifen und Puffern der anderen Datenströme als den ersten Datenstrom beziehen, ganzzahlige (k) Vielfache voneinander sind.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem n wenigstens gleich zwei und k eins oder mehr ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Unterbrechungs-Anforderung das Schema unterbrechen kann, und nach Bedienen der Unterbrechungs-Anforderung dasselbe Schema wie zuvor fortgesetzt wird, wobei die Fortsetzung des Schemas durch nur teilweises Laden eines oder mehrerer Puffer auf den Pegel erzielt wird, den der oder die Puffer in dem Schema zu der Zeit (Td,a, Td,v) haben würden, wenn das Schema ohne Unterbrechung fortgesetzt worden wäre.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anlaufprozedur die Pufferung einer individuellen Anfangs-Datenmenge von jedem Datenstrom umfasst, wobei die Anfangsmenge von gepufferten Daten für jeden der entsprechenden Dekodierer ausreicht, um die Arbeit zu beginnen, und wobei die Anfangsmenge von gepufferten Daten einer Position (S*) in dem Schema entspricht, wo die Menge an gepufferten Daten der Ströme mit niedrigerer Rate minimal ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zusätzliche Daten von anderen Strömen als dem ersten Datenstrom gepuffert werden (Baudio, Bsub), wobei die zusätzlich gepufferten Daten zu einer zusätzlichen Zeit (td) führen, während der diese zusätzlichen Daten von dem Puffer ausgegeben werden, wobei die zusätzliche Puffer-Ausgangszeit (td) kürzer als die Periode (T) ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zusätzliche Daten aus dem ersten Datenstrom (Bvideo) gepuffert werden, wobei die zusätzlich gepufferten Daten zu einer zusätzlichen Zeit (Tj + TGOP) führen, während der die zusätzlichen Daten von dem Puffer ausgegeben werden, wobei die zusätzliche Zeit (Tj + TGOP) kürzer als die Periode (T) ist, wobei Tj der Periode entspricht, wenn der Zeitplaner den Abtaster beim Lesen. eines gegenwärtigen Videostroms unterbricht und sich zu einem anderen Strom bewegt, der die Videodaten für einen angeforderten Winkel enthält, und wobei TGOP einer Dauer einer Dateneinheit entspricht, die zur Dekodierung ausreicht.
  10. Vorrichtung zum Lesen von drei oder mehr Datenströmen zur gleichzeitigen Wiedergabe von einem Speichermedium, wobei die Datenströme zu verschiedenen Datentypen mit verschiedenen konstanten oder variablen Datenraten gehören und die Datenströme auf mehr als eine Datei auf dem Speichermedium verteilt und nach dem Lesen getrennt gepuffert werden, wobei die Abtaster-Datenrate (RD) höher als alle Puffer-Ausgangs-Datenraten (RV, RA, RS) ist und die Menge der gepufferten Daten, die sich auf einen der Datenströme beziehen, wenigstens so ist, dass eine anschließende Verarbeitung mit den gepufferten Daten während der Zeit vorgesehen werden kann, die zum Zugriff auf die und zum Lesen der anderen Datenströme der anderen Datentypen benötigt wird, wobei die Vorrichtung umfasst: – Mittel zum Puffern (Bvideo) eines ersten Datenstroms eines ersten Datentyps, wobei der Datenstrom die höchste Puffer-Ausgangs-Datenrate aller gepufferten Datenströme hat, und wobei der erste Datenstrom gelesen und periodisch in Perioden einer ersten Periodenzeit (T) gepuffert wird, und – Mittel zum Steuern eines Abtasters zum Lesen der Datenströme, wobei der Abtaster Zugriff zu Datenströmen gemäß einem vorbestimmten zeitlichen Schema nimmt und das Schema so ist, dass nach einer Initialisierung für irgendwelche drei aufeinanderfolgend gelesenen Datenströme der zweite Zugriff einen anderen als den ersten Datenstrom liest, der erste und letzte Zugriff den ersten Datenstrom lesen, und wobei die Datenströme außer dem ersten Datenstrom in konstanter vorbestimmter Reihenfolge in Perioden von ganzzahligen Vielfachen der ersten Periodenzeit (n·T, k·n·T) Zugriff erhalten und gepuffert werden.
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