JP2004087052A - 映像音声記録再生装置とその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】HDD(ハード・ディスク・ドライブ)を搭載し、このHDDに記録されている映像・音声データを再生する映像音声記録再生装置において、安定したデータ再生を維持しつつ消費電力の大幅な低減を図ることを目的とする。
【解決手段】HDD1からバッファメモリ(DRAM8)へのデータ転送レートはバッファメモリから再生部(MPEGデコーダ10)へのデータ転送レートよりも十分高いので、データ再生時にはHDD1からバッファメモリへのデータ転送を停止してもデータ再生には支障がない時間が発生する。このような時間を利用して、HDD1を休止状態にし、同時にHDD1からバッファメモリへのデータ転送を制御するCPU13を休止状態にする。このことで、データ再生期間中にHDD1とCPU13が間欠的に休止状態となり、平均的な消費電力を低減することができる。
【選択図】 図1
【解決手段】HDD1からバッファメモリ(DRAM8)へのデータ転送レートはバッファメモリから再生部(MPEGデコーダ10)へのデータ転送レートよりも十分高いので、データ再生時にはHDD1からバッファメモリへのデータ転送を停止してもデータ再生には支障がない時間が発生する。このような時間を利用して、HDD1を休止状態にし、同時にHDD1からバッファメモリへのデータ転送を制御するCPU13を休止状態にする。このことで、データ再生期間中にHDD1とCPU13が間欠的に休止状態となり、平均的な消費電力を低減することができる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハード・ディスク・ドライブを搭載し、外部より転送された映像および/または音声データをハード・ディスク・ドライブに記録し、任意のタイミングでその記録データを読み出して再生する映像音声記録再生装置とその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、映像・音声データを記録再生することのできる家庭向けの映像音声記録再生装置のストレージとして、大容量で、ビット単価が低く、ランダムアクセス可能なハード・ディスク・ドライブ(以下、HDD)が採用されている。
【0003】
現在、メディアの径が3.5インチのHDDを使用した据え置きタイプの映像音声記録再生装置が普及しつつある。これは、TV放送などを録画するHDDレコーダとして知られるものである。
【0004】
HDDとしては、上記の3.5インチ径のメディアを用いたものの他、近年では2.5インチ径、1.8インチ径、1インチ径といったより小型で軽量なメディアを用いたものまで普及してきており、これに伴って型ち運び可能なタイプ(モバイルタイプ)の映像音声記録再生装置の普及が待ち望まれている。
【0005】
このような小型HDDを搭載したモバイルタイプの映像音声記録再生装置は、たとえば、上記のHDDレコーダで録画した番組データを取り込んでHDDに記録しておくことで、ユーザが思い立った時いつでも番組を再生して鑑賞できるといった新しい楽しみ方を提供し得るものである。たとえば、HDDレコーダで録画したドラマを通勤途中で見たり、朝のニュース番組を通勤途中で見るといったことが可能になる。
【0006】
さらに、このようなモバイルタイプの映像音声記録再生装置は、バッテリ動作時間が長くなればなるほど、その利便性について飛躍的な向上を見込める。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
HDDは、メディアを駆動させるスピンドルモータ、アームを移動させるボイスコイルモータなどのメカ駆動部を有しているため、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリに比べて消費電力が大きい。
【0008】
そこで、バッテリの使用を前提とするモバイルタイプの機器では、性能を犠牲にすることなくHDDの消電力化を実現する技術が求められている。HDDの消電力化技術として、パーソナルコンピュータなどにおいては、HDDを使用しない期間にHDDを所定の休止状態(スリープモード)にする技術が知られている。これは、たとえば外部からのイベントが何も発生しない期間が所定の時間以上連続した場合にHDDへの通電を切る、といったものである。
【0009】
このような省電力技術をモバイルタイプの映像音声記録再生装置に利用することによってパーソナルコンピュータと同様な省電力効果を期待することはできるが、映像音声記録再生装置は映像・音声データの記録再生に用途に特化されたものであるため、パーソナルコンピュータのように長いアイドル期間が頻繁に発生するようなことなく、したがって、実質的には高い省電力効果が得られない。また、HDDのみをターゲットにした省電力化では限界があった。
【0010】
本発明は、このような課題を解決するものであり、安定したデータ再生を維持しつつ消費電力の大幅な低減を図ることのできる映像音声記録再生装置とその制御方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の映像音声記録再生装置は、映像および/または音声のデータを格納する、休止状態とアクティブ状態とをとり得るハード・ディスク・ドライブと、前記ハード・ディスク・ドライブから読み出されたデータを一時的に格納するバッファメモリと、少なくとも前記ハード・ディスク・ドライブから前記バッファメモリへのデータの転送および前記ハード・ディスク・ドライブの前記状態の切り替え制御を行う、休止状態とアクティブ状態とをとり得るシステムコントローラと、前記バッファメモリから読み出されたデータを再生する再生部と、前記バッファメモリ内の有効なデータ量に基づいて前記ハード・ディスク・ドライブおよび前記システムコントローラのそれぞれの状態を設定する信号を前記システムコントローラに出力する機能を有するメモリコントローラとを具備するものである。
【0012】
ハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送レートはバッファメモリから再生部へのデータ転送レートよりも高い。したがって、データ再生期間においては、ハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送を停止してもデータ再生には支障がない時間が発生する。
【0013】
この発明は、このような時間を利用して、ハード・ディスク・ドライブを休止状態にするとともに、同時にハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送を制御するシステムコントローラを休止状態にする。このことで、データ再生期間中にハード・ディスク・ドライブとシステムコントローラは間欠的に休止状態となり、平均的な消費電力を低減することができる。
【0014】
具体的には、データ再生時のバッファメモリ内の有効なデータ量から、ハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送を停止してもよい時間を判定することが可能である。
【0015】
さらに、具体的には、メモリコントローラが、前記バッファメモリが満杯になったとき、前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブを前記休止状態に遷移させるための信号を前記システムコントローラに出力し、前記バッファメモリ内のデータ量がしきい値以下になったとき、前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブの前記休止状態を解除するための信号を前記システムコントローラに出力するように構成すればよい。
【0016】
また、本発明において、再生部は、圧縮符号化された映像および/または音声のデータを伸張復号するデコーダを含むものであってもかまわない。
【0017】
ハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送レートとデータのデコードビットレートとには十分な差があるため、データ再生時にシステムコントローラとハード・ディスク・ドライブをまとまった時間休止させることができる。したがって、ハード・ディスク・ドライブの立ち上げに要する時間などを見込んでも、ハード・ディスク・ドライブの休止時間を確保することができる。
【0018】
さらに、本発明において、前記メモリコントローラおよび前記再生部は、前記バッファメモリからのデータの読み出しから前記再生部でのデータの再生までを、前記システムコントローラの制御に拠らず自律的に実行する機能を有するものである。
【0019】
これにより、システムコントローラが休止状態にある期間のデータ再生が保証される。
【0020】
また、本発明の別の簡単に基づく映像音声記録再生装置の制御方法は、上記の目的を達成すべく、休止状態とアクティブ状態とをとり得るシステムコントローラの制御のもと、休止状態とアクティブ状態とをとり得るハード・ディスク・ドライブから映像および/または音声のデータを読み出してバッファメモリに転送するステップと、前記バッファメモリからデータを読み出し再生するステップと、前記データの再生時前記バッファメモリ内の有効なデータ量を監視し、このデータ量に基づいて前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブのそれぞれの状態を切り替える状態切替ステップとを有するものである。
【0021】
これによれば、上記発明と同様に、データ再生時のバッファメモリ内の有効なデータ量からハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送を停止してもよい時間を判定し、ハード・ディスク・ドライブとシステムコントローラを休止状態にすることによって、これらをデータ再生期間中に間欠的に休止状態とし、平均的な消費電力を低減することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
図1は本発明をモバイルタイプの映像音声記録再生装置100に適用した場合の実施の一形態を示すハードウェアブロック図である。
【0024】
同図に示すように、この映像音声記録再生装置100は、ハード・ディスク・ドライブ1(以下、HDD1と呼ぶ。)、ATAインターフェイス2、バッテリ3、電源制御部4、SW(スイッチ)操作部5、SWコントローラ6、メモリコントローラ7、バッファメモリとして用いられるDRAM8(Dynamic Random Access Memory)、MPEG(Moving Picture Coding Experts Group)インターフェイス9、MPEGデコーダ10、LCD(Liquid Crystal Display)ディスプレイ11、スピーカ12、そしてシステムコントローラであるCPU13(Central Processing Unit)を備えて構成される。
【0025】
HDD1とATAインターフェイス2とは、たとえば、2バイト幅のデータ線21と、PIO(Programmed Input/Output)モードでの転送を実現するためのCS、DA、DIOR/DIOW、IORDYなどの制御線22とで接続されている。
【0026】
CPU13と、SWコントローラ6、メモリコントローラ7ならびにMPEGインターフェイス9とは、たとえば、4バイト幅のデータ線23と、レジスタのアクセスなどを行うために必要な、たとえばCS*、R/W、RD、ADDR、WAITなどの制御線24とで接続されている。
【0027】
DRAM8とメモリコントローラ7とは、たとえば、2バイト幅のデータ線25と、RAS、CAS、WE、CS、CKEなどの制御線26とで接続されている。
【0028】
メモリコントローラ7とMPEGインターフェイス9とは、たとえば、4バイト幅のデータ線27と、MPEGインターフェイス9からのリードデータ要求信号(RD_REQ)、データ確定時にメモリコントローラ7が出力するRD_VAL信号の制御線28とで接続されている。
【0029】
HDD1には、たとえば外部から転送された映像・音声データが蓄積される。HDD1からCPU13によって読み込まれた映像・音声データはメモリコントローラ7を介してDRAM8に書き込まれる。DRAM8の容量はたとえば16Mバイトまたは32MBバイトである。
【0030】
メモリコントローラ7は、DRAM8へのバースト書き込みにより、HDD1からDRAM8への高速なデータ転送を可能としている。
【0031】
MPEGデコーダ10は、メモリコントローラ7およびMPEGインターフェイス9を通じて一定の転送レートで送られてくるMPEG1、MPEG4などの圧縮符号化データをデコードする。MPEGデコーダ10は、内部にMPEGデータをバッファリングするバッファを有し、このバッファに空きが生じると、メモリコントローラ7に対してデータ送出要求を行うことで、DRAM8のMPEGデータを自身のバッファに取り込む。MPEGデコーダ10でデコードされた映像・音声データはそれぞれLCDディスプレイ11およびスピーカ12を通してユーザに視覚的、聴覚的に出力される。
【0032】
すなわち、メモリコントローラ7によるDRAM8からのデータの読み出し、MPEGデコーダ10でのデコードは、CPU13による制御に拠らず(CPU13の動作状態に関わらず)、自律的に実行し得るようになっている。
【0033】
バッテリ3は、この映像音声記録再生装置100を動作させるための電力を賄う。電源制御部4はCPU13による制御のもとでバッテリ3から各部への電源供給のオン・オフの切り替えを制御する。
【0034】
SW操作部5はユーザからの再生命令などのSW入力を信号に変換する部分である。SWコントローラ6はユーザによるSW入力が発生したことを認識するとCPU13に対して割り込み信号を供給し、ユーザからのSW入力の内容をSWコントローラ6内の専用レジスタにセットする。CPU13は割り込み信号を受けた直後にSWコントローラ6内の専用レジスタを参照し、ユーザによるSW入力に応じた処理を実行する。もしCPU13が後述の低消費電力モードで動作しているときに割り込み信号を入力したならば、CPU13は低消費電力モードを解除して通常の動作モード(アクティブモード)に戻った後、SWコントローラ6内の専用レジスタを参照してユーザからのSW入力に応じた処理を実行する。
【0035】
次に、図2ないし図4を用いて、メモリコントローラ7によるDRAM8のアドレス管理について説明する。
【0036】
メモリコントローラ7は、図2に示すように、DRAM8のアドレス管理をFIFO動作で行う。ライトポインタWPはDRAM8に対するデータの書き込み位置を指定する値であり、リードポインタRPはDRAM8に対するデータの読み込み位置を指定する値である。メモリコントローラ7は、図3に示すように、DRAM8内が再生に有効なデータで一杯になったときに、CPU13に対して転送完了を通知するFULLフラグを割り込み信号として出力する。また、メモリコントローラ7は、図4に示すように、DRAM8内の再生に有効なデータの残量がしきい値以下に減少した時点で、CPU13に対してALMOST EMPTYフラグを割り込み信号として出力する。
【0037】
DRAM8内の再生に有効なデータの残量の計算は、DRAM8に対するデータの書き込み位置を指定するライトポインタWPとデータの読み込み位置を指定するリードポインタRPとの差に基づいて求めることができる。このデータ残量のしきい値は、HDD1が低消費電力モードからアクティブモードへと遷移する際の所要時間、最初のデータの読み込みリトライに要する時間、MPEGデコードビットレートなどを見込んで決められる。たとえば1Mバイト程度である。
【0038】
次に、HDD1の低消費電力モードについて説明する。
【0039】
HDD1の動作モードには低消費電力モードであるスリープモードと通常の動作モードであるアクティブモードとがある。
【0040】
HDD1のスリープモードにおいては、たとえば、HDD1のメディア駆動用のスピンドルモータが停止状態にあり、ヘッドはランプ部に待避したアンロード状態にある。さらに、HDD1内の通信回路部はほぼ非動作状態にある。すなわち、HDD1は実質的に休止状態にある、ということができる。
【0041】
スリープモードを解除する方法には、以下のハードリセットまたはソフトリセットがある。ハードリセットは、ATAのコネクタ番号1であるRESET#信号を一定期間LOWレベルにすることによって行われる。ソフトリセットは、デバイス・コントロール・レジスタのレジストビットに”1”をセット後、再び”0”をセットすることで行われる。
【0042】
ATAインターフェイス2は、CPU13とHDD1とのインターフェイスであり、CPU13は当該ATAインターフェイス2を通じてHDD1にATAコマンドを転送することによってHDD1の動作を制御することができる。このHDD1の動作の制御には、たとえば、HDD1のアクティブモードからスリープモードへの移行、ハードリセットもしくはソフトリセットによるスリープモードの解除(アクティブモードへの復帰)などの制御も含まれる。
【0043】
次に、CPU13の低消費電力モードについて説明する。
【0044】
CPU13の動作モードには、通常の動作モードであるアクティブモードと、低消費電力モードであるスタンバイモード、スリープモードなどがある。これらスタンバイモード、スリープモードが具体的にどのような状態であるかはCPU13の仕様に拠るが、たとえば以下のような状態を指していうことができる。
【0045】
CPU13のスタンバイモードでは、CPU13、クロックパルス発生器が共に停止状態にあり、内蔵周辺モジュール回路も動作していない。CPU13の外部メモリ(SDRAM8)のリフレッシュにはセルフリフレッシュが用いられる。このスタンバイモードは外部からの割り込み信号により解除することができる。解除する際には、クロックパルス発生器の発振が安定するまでの時間を待つ必要があり、解除までの時間はスリープモードよりもかかるが、クロックパルス発生器も動作を停止するので省電力効果は高い。
【0046】
CPU13のスリープモードは、たとえば、CPU13は動作していないが、CPU13内部へクロックパルス発生器からクロック信号が供給されており、内蔵周辺モジュール回路は動作している状態である。スリープモードではCPU13の外部メモリ(SDRAM8)のリフレッシュにはオートリフレッシュが用いられる。このスリープモードでは、クロックパルス発生器は動作しているためスタンバイモードほどに省電力効果は望めないが、スタンバイモードの解除から復帰までに要する時間はスタンバイモードよりも短い。スリープモードもスタンバイモードと同様に外部からの割り込み信号により解除可能であるが、内蔵周辺モジュール回路が動作しているので、ここからの割り込みでも解除可能である。
【0047】
すなわち、CPU13が低消費電力モードであるスタンバイモードあるいはスリープモードで動作しているときは、CPU13が休止状態にある、ということができる。
【0048】
なお、この実施形態では、CPU13の低消費電力モードとして省電力効果がより高いスタンバイモードを採用している。もちろん、スリープモードを採用しても構わない。
【0049】
次に、この映像音声記録再生装置100の動作を説明する。
【0050】
図5は、データ再生時におけるHDD1およびCPU13の動作モード切り替えの流れを示すフローチャートである。
【0051】
初期状態として、CPU13は休止状態すなわちスタンバイモードで動作しており、同じくHDD1は休止状態すなわちスリープモードで動作しているものとする。
【0052】
ステップ(A) ユーザがSW操作部5の再生ボタンを押すことによって再生要求イベントが発生する。SWコントローラ6はCPU13に対する割り込み信号を発生し、CPU13内のレジスタに再生命令の値をセットする。
【0053】
ステップ(B) 割り込み信号を受けたCPU13は、スタンバイモードを解除してアクティブモードに遷移し、レジスタを参照してユーザからのSW入力の内容を判定する。SW入力が再生命令である場合はステップ(C)へ進む。
【0054】
ステップ(C) CPU13は再生命令に応じて、ATAインターフェイス2を介してHDD1をスリープモードからアクティブモードへと遷移させる。そしてATAインターフェイス2を介してHDD1から読み出されたデータをDRAM8へ所定のブロック単位で転送する。
【0055】
ステップ(D) CPU13は、これからHDD1からDRAM8へ転送しようとしているブロック中にファイルの終わりを示すコード列であるEOF(End Of File)が含まれているかどうかを判定する。
【0056】
ステップ(E) EOFが含まれている場合、CPU13はEOFまでのデータをDRAM8に転送する。DRAM8内のデータは空になるまで再生されて再生終了となる。
【0057】
ステップ(F) EOFが含まれていない場合、CPU13はHDD1からDRAM8にブロック単位でデータを転送する。
【0058】
ステップ(G) DRAM8がFULLの状態になったところで、メモリコントローラ7からCPU13に対して転送完了信号が与えられる。
【0059】
ステップ(H) CPU13は、メモリコントローラ7からの転送完了信号を受けて、HDD1をスリープモードにするためにATAインターフェイス2を介してスリープモード遷移コマンドを発行する。
【0060】
ステップ(I) CPU13は、HDD1がスリープモードになったことを確認した上で自らをスタンバイモードに遷移させる。
【0061】
ステップ(J) ユーザがSW操作部5の停止ボタンを押すことにより停止要求イベントが発生する。これによりSWコントローラ6はCPU13に対する割り込み信号を発生し、CPU13内のレジスタに再生停止命令の値をセットする。CPU13はこの割り込み信号によりレジスタを参照して再生停止命令を読み込む。
【0062】
ステップ(K) CPU13は、この再生停止命令に基づいて、MPEGデコーダ10に対して再生処理の停止コマンドを発行する。これによってデータ再生が停止される。
【0063】
ステップ(L) 再生停止命令が発生しない場合、CPU13はMPEGデータの再生処理を継続する。
【0064】
再生処理を継続しているとき、HDD1は休止状態にあるためDRAM8内の有効なデータの残量が徐々に減って行く。DRAM8内の有効なデータの残量が所定のしきい値(たとえば1Mバイト)以下になったところで、メモリコントローラ7はCPU13に対してALMOST EMPTYフラグを割り込み信号として発行する。
【0065】
この後、ステップ(B)へ戻り、CPU13はスタンバイモードを解除することによって休止状態から復帰する。アクティブモードへと復帰してすぐ、CPU13はHDD1をスリープモードからアクティブモードへと遷移させ、HDD1からDRAM8へのデータ転送を再開する。
【0066】
以上説明したように、この実施形態の映像音声記録再生装置100によれば、HDD1に記録されているデータを再生する期間において、HDD1とCPU13を間欠的に休止状態にすることでトータル的な消費電力を削減することが可能になる。
【0067】
以下に、この省電力効果を具体的な数値を示して説明する。
【0068】
HDDを通常動作モードで使い続けた場合の消費電力は、1.8インチHDD(3.3V駆動)の場合で、アクティブアイドル状態(リード、ライト、シークをしていないでメディアが回転している状態)にて693mW程度である。
【0069】
これに対して、本実施形態では、500kbpsのMPEG4データを16MBのDRAM8に転送したと仮定すると、約256秒間隔でHDD1の電源を入り切りすることになる。このときのHDD1の消費電力は、電源を切っている時間が長く取れるため平均値で約70mW程度である。これに16MBのDRAM8の消費電力を考慮する必要がある。仮に、DRAM8として3.3V駆動電圧の汎用タイプのDRAMを選択した場合を考える。500kbpsでの動作の内訳は、プリチャージスタンバイ状態が支配的で、その他に500kbpsのストリームを満たすべく周期的なリード動作と、規定のオートリフレッシュ動作が入ることである。従って、平均の消費電流は、プリチャージスタンバイ電流値20mA(66mW)に近い値となる。HDD1とDRAM8をあわせた消費電力は約136mW程度となり、HDD1のアクティブアイドル状態の消費電力(693mW)に比べて約5分の1程度まで低減することができる。
【0070】
CPU13の省電力効果を具体的な数値で表すことはCPU13の消費電力が動作条件によって大きく変化することによって困難であるが、CPU13の通常動作モード時の消費電力は数百mWであるのに対し、低消費電力モードでは数mW程度まで低下することから、HDD1からデータを読み込んで再生する期間においてCPU13を間欠的に低消費電力モードで動作させることによってトータル的にかなりの省電力効果が得られることは間違いない。
【0071】
なお、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更して実施できる。
【0072】
たとえば、上記実施形態では、モバイルタイプの映像音声記録再生装置について説明したが、バッテリを必要としない据え置き型の映像音声記録再生装置に適用してもよい。また、本発明は、映像・音声データの記録再生用途に特化した装置だけではなく、HDDを搭載し、このHDDから映像・音声データを読み出して再生する機能を持った装置全般に適用することも可能である。たとえば、パーソナルコンピュータなどへの適用も可能である。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、データ再生期間中にハード・ディスク・ドライブとシステムコントローラを間欠的に休止状態とし、データ再生に支障を来すことなく平均的な消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明をモバイルタイプの映像音声記録再生装置に適用した場合の実施の一形態を示すハードウェアブロック図である。
【図2】図1のメモリコントローラによるDRAMのアドレス管理について説明するための図である。
【図3】図2のDRAMのアドレス管理においてDRAMのFULL状態を示す図である。
【図4】図2のDRAMのアドレス管理においてDRAM内のデータ残量がしきい値以下に減少した状態を示す図である。
【図5】データ再生時におけるHDDおよびCPUの動作モード切り替えの流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ハード・ディスク・ドライブ(HDD)
2 ATAインターフェイス
3 バッテリ
4 電源制御部
5 SW操作部
6 SWコントローラ
7 メモリコントローラ
8 DRAM(バッファメモリ)
9 MPEGインターフェイス
10 MPEGデコーダ
11 LCDディスプレイ
12 スピーカ
13 CPU
100 映像音声記録再生装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハード・ディスク・ドライブを搭載し、外部より転送された映像および/または音声データをハード・ディスク・ドライブに記録し、任意のタイミングでその記録データを読み出して再生する映像音声記録再生装置とその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、映像・音声データを記録再生することのできる家庭向けの映像音声記録再生装置のストレージとして、大容量で、ビット単価が低く、ランダムアクセス可能なハード・ディスク・ドライブ(以下、HDD)が採用されている。
【0003】
現在、メディアの径が3.5インチのHDDを使用した据え置きタイプの映像音声記録再生装置が普及しつつある。これは、TV放送などを録画するHDDレコーダとして知られるものである。
【0004】
HDDとしては、上記の3.5インチ径のメディアを用いたものの他、近年では2.5インチ径、1.8インチ径、1インチ径といったより小型で軽量なメディアを用いたものまで普及してきており、これに伴って型ち運び可能なタイプ(モバイルタイプ)の映像音声記録再生装置の普及が待ち望まれている。
【0005】
このような小型HDDを搭載したモバイルタイプの映像音声記録再生装置は、たとえば、上記のHDDレコーダで録画した番組データを取り込んでHDDに記録しておくことで、ユーザが思い立った時いつでも番組を再生して鑑賞できるといった新しい楽しみ方を提供し得るものである。たとえば、HDDレコーダで録画したドラマを通勤途中で見たり、朝のニュース番組を通勤途中で見るといったことが可能になる。
【0006】
さらに、このようなモバイルタイプの映像音声記録再生装置は、バッテリ動作時間が長くなればなるほど、その利便性について飛躍的な向上を見込める。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
HDDは、メディアを駆動させるスピンドルモータ、アームを移動させるボイスコイルモータなどのメカ駆動部を有しているため、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリに比べて消費電力が大きい。
【0008】
そこで、バッテリの使用を前提とするモバイルタイプの機器では、性能を犠牲にすることなくHDDの消電力化を実現する技術が求められている。HDDの消電力化技術として、パーソナルコンピュータなどにおいては、HDDを使用しない期間にHDDを所定の休止状態(スリープモード)にする技術が知られている。これは、たとえば外部からのイベントが何も発生しない期間が所定の時間以上連続した場合にHDDへの通電を切る、といったものである。
【0009】
このような省電力技術をモバイルタイプの映像音声記録再生装置に利用することによってパーソナルコンピュータと同様な省電力効果を期待することはできるが、映像音声記録再生装置は映像・音声データの記録再生に用途に特化されたものであるため、パーソナルコンピュータのように長いアイドル期間が頻繁に発生するようなことなく、したがって、実質的には高い省電力効果が得られない。また、HDDのみをターゲットにした省電力化では限界があった。
【0010】
本発明は、このような課題を解決するものであり、安定したデータ再生を維持しつつ消費電力の大幅な低減を図ることのできる映像音声記録再生装置とその制御方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の映像音声記録再生装置は、映像および/または音声のデータを格納する、休止状態とアクティブ状態とをとり得るハード・ディスク・ドライブと、前記ハード・ディスク・ドライブから読み出されたデータを一時的に格納するバッファメモリと、少なくとも前記ハード・ディスク・ドライブから前記バッファメモリへのデータの転送および前記ハード・ディスク・ドライブの前記状態の切り替え制御を行う、休止状態とアクティブ状態とをとり得るシステムコントローラと、前記バッファメモリから読み出されたデータを再生する再生部と、前記バッファメモリ内の有効なデータ量に基づいて前記ハード・ディスク・ドライブおよび前記システムコントローラのそれぞれの状態を設定する信号を前記システムコントローラに出力する機能を有するメモリコントローラとを具備するものである。
【0012】
ハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送レートはバッファメモリから再生部へのデータ転送レートよりも高い。したがって、データ再生期間においては、ハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送を停止してもデータ再生には支障がない時間が発生する。
【0013】
この発明は、このような時間を利用して、ハード・ディスク・ドライブを休止状態にするとともに、同時にハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送を制御するシステムコントローラを休止状態にする。このことで、データ再生期間中にハード・ディスク・ドライブとシステムコントローラは間欠的に休止状態となり、平均的な消費電力を低減することができる。
【0014】
具体的には、データ再生時のバッファメモリ内の有効なデータ量から、ハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送を停止してもよい時間を判定することが可能である。
【0015】
さらに、具体的には、メモリコントローラが、前記バッファメモリが満杯になったとき、前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブを前記休止状態に遷移させるための信号を前記システムコントローラに出力し、前記バッファメモリ内のデータ量がしきい値以下になったとき、前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブの前記休止状態を解除するための信号を前記システムコントローラに出力するように構成すればよい。
【0016】
また、本発明において、再生部は、圧縮符号化された映像および/または音声のデータを伸張復号するデコーダを含むものであってもかまわない。
【0017】
ハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送レートとデータのデコードビットレートとには十分な差があるため、データ再生時にシステムコントローラとハード・ディスク・ドライブをまとまった時間休止させることができる。したがって、ハード・ディスク・ドライブの立ち上げに要する時間などを見込んでも、ハード・ディスク・ドライブの休止時間を確保することができる。
【0018】
さらに、本発明において、前記メモリコントローラおよび前記再生部は、前記バッファメモリからのデータの読み出しから前記再生部でのデータの再生までを、前記システムコントローラの制御に拠らず自律的に実行する機能を有するものである。
【0019】
これにより、システムコントローラが休止状態にある期間のデータ再生が保証される。
【0020】
また、本発明の別の簡単に基づく映像音声記録再生装置の制御方法は、上記の目的を達成すべく、休止状態とアクティブ状態とをとり得るシステムコントローラの制御のもと、休止状態とアクティブ状態とをとり得るハード・ディスク・ドライブから映像および/または音声のデータを読み出してバッファメモリに転送するステップと、前記バッファメモリからデータを読み出し再生するステップと、前記データの再生時前記バッファメモリ内の有効なデータ量を監視し、このデータ量に基づいて前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブのそれぞれの状態を切り替える状態切替ステップとを有するものである。
【0021】
これによれば、上記発明と同様に、データ再生時のバッファメモリ内の有効なデータ量からハード・ディスク・ドライブからバッファメモリへのデータ転送を停止してもよい時間を判定し、ハード・ディスク・ドライブとシステムコントローラを休止状態にすることによって、これらをデータ再生期間中に間欠的に休止状態とし、平均的な消費電力を低減することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
図1は本発明をモバイルタイプの映像音声記録再生装置100に適用した場合の実施の一形態を示すハードウェアブロック図である。
【0024】
同図に示すように、この映像音声記録再生装置100は、ハード・ディスク・ドライブ1(以下、HDD1と呼ぶ。)、ATAインターフェイス2、バッテリ3、電源制御部4、SW(スイッチ)操作部5、SWコントローラ6、メモリコントローラ7、バッファメモリとして用いられるDRAM8(Dynamic Random Access Memory)、MPEG(Moving Picture Coding Experts Group)インターフェイス9、MPEGデコーダ10、LCD(Liquid Crystal Display)ディスプレイ11、スピーカ12、そしてシステムコントローラであるCPU13(Central Processing Unit)を備えて構成される。
【0025】
HDD1とATAインターフェイス2とは、たとえば、2バイト幅のデータ線21と、PIO(Programmed Input/Output)モードでの転送を実現するためのCS、DA、DIOR/DIOW、IORDYなどの制御線22とで接続されている。
【0026】
CPU13と、SWコントローラ6、メモリコントローラ7ならびにMPEGインターフェイス9とは、たとえば、4バイト幅のデータ線23と、レジスタのアクセスなどを行うために必要な、たとえばCS*、R/W、RD、ADDR、WAITなどの制御線24とで接続されている。
【0027】
DRAM8とメモリコントローラ7とは、たとえば、2バイト幅のデータ線25と、RAS、CAS、WE、CS、CKEなどの制御線26とで接続されている。
【0028】
メモリコントローラ7とMPEGインターフェイス9とは、たとえば、4バイト幅のデータ線27と、MPEGインターフェイス9からのリードデータ要求信号(RD_REQ)、データ確定時にメモリコントローラ7が出力するRD_VAL信号の制御線28とで接続されている。
【0029】
HDD1には、たとえば外部から転送された映像・音声データが蓄積される。HDD1からCPU13によって読み込まれた映像・音声データはメモリコントローラ7を介してDRAM8に書き込まれる。DRAM8の容量はたとえば16Mバイトまたは32MBバイトである。
【0030】
メモリコントローラ7は、DRAM8へのバースト書き込みにより、HDD1からDRAM8への高速なデータ転送を可能としている。
【0031】
MPEGデコーダ10は、メモリコントローラ7およびMPEGインターフェイス9を通じて一定の転送レートで送られてくるMPEG1、MPEG4などの圧縮符号化データをデコードする。MPEGデコーダ10は、内部にMPEGデータをバッファリングするバッファを有し、このバッファに空きが生じると、メモリコントローラ7に対してデータ送出要求を行うことで、DRAM8のMPEGデータを自身のバッファに取り込む。MPEGデコーダ10でデコードされた映像・音声データはそれぞれLCDディスプレイ11およびスピーカ12を通してユーザに視覚的、聴覚的に出力される。
【0032】
すなわち、メモリコントローラ7によるDRAM8からのデータの読み出し、MPEGデコーダ10でのデコードは、CPU13による制御に拠らず(CPU13の動作状態に関わらず)、自律的に実行し得るようになっている。
【0033】
バッテリ3は、この映像音声記録再生装置100を動作させるための電力を賄う。電源制御部4はCPU13による制御のもとでバッテリ3から各部への電源供給のオン・オフの切り替えを制御する。
【0034】
SW操作部5はユーザからの再生命令などのSW入力を信号に変換する部分である。SWコントローラ6はユーザによるSW入力が発生したことを認識するとCPU13に対して割り込み信号を供給し、ユーザからのSW入力の内容をSWコントローラ6内の専用レジスタにセットする。CPU13は割り込み信号を受けた直後にSWコントローラ6内の専用レジスタを参照し、ユーザによるSW入力に応じた処理を実行する。もしCPU13が後述の低消費電力モードで動作しているときに割り込み信号を入力したならば、CPU13は低消費電力モードを解除して通常の動作モード(アクティブモード)に戻った後、SWコントローラ6内の専用レジスタを参照してユーザからのSW入力に応じた処理を実行する。
【0035】
次に、図2ないし図4を用いて、メモリコントローラ7によるDRAM8のアドレス管理について説明する。
【0036】
メモリコントローラ7は、図2に示すように、DRAM8のアドレス管理をFIFO動作で行う。ライトポインタWPはDRAM8に対するデータの書き込み位置を指定する値であり、リードポインタRPはDRAM8に対するデータの読み込み位置を指定する値である。メモリコントローラ7は、図3に示すように、DRAM8内が再生に有効なデータで一杯になったときに、CPU13に対して転送完了を通知するFULLフラグを割り込み信号として出力する。また、メモリコントローラ7は、図4に示すように、DRAM8内の再生に有効なデータの残量がしきい値以下に減少した時点で、CPU13に対してALMOST EMPTYフラグを割り込み信号として出力する。
【0037】
DRAM8内の再生に有効なデータの残量の計算は、DRAM8に対するデータの書き込み位置を指定するライトポインタWPとデータの読み込み位置を指定するリードポインタRPとの差に基づいて求めることができる。このデータ残量のしきい値は、HDD1が低消費電力モードからアクティブモードへと遷移する際の所要時間、最初のデータの読み込みリトライに要する時間、MPEGデコードビットレートなどを見込んで決められる。たとえば1Mバイト程度である。
【0038】
次に、HDD1の低消費電力モードについて説明する。
【0039】
HDD1の動作モードには低消費電力モードであるスリープモードと通常の動作モードであるアクティブモードとがある。
【0040】
HDD1のスリープモードにおいては、たとえば、HDD1のメディア駆動用のスピンドルモータが停止状態にあり、ヘッドはランプ部に待避したアンロード状態にある。さらに、HDD1内の通信回路部はほぼ非動作状態にある。すなわち、HDD1は実質的に休止状態にある、ということができる。
【0041】
スリープモードを解除する方法には、以下のハードリセットまたはソフトリセットがある。ハードリセットは、ATAのコネクタ番号1であるRESET#信号を一定期間LOWレベルにすることによって行われる。ソフトリセットは、デバイス・コントロール・レジスタのレジストビットに”1”をセット後、再び”0”をセットすることで行われる。
【0042】
ATAインターフェイス2は、CPU13とHDD1とのインターフェイスであり、CPU13は当該ATAインターフェイス2を通じてHDD1にATAコマンドを転送することによってHDD1の動作を制御することができる。このHDD1の動作の制御には、たとえば、HDD1のアクティブモードからスリープモードへの移行、ハードリセットもしくはソフトリセットによるスリープモードの解除(アクティブモードへの復帰)などの制御も含まれる。
【0043】
次に、CPU13の低消費電力モードについて説明する。
【0044】
CPU13の動作モードには、通常の動作モードであるアクティブモードと、低消費電力モードであるスタンバイモード、スリープモードなどがある。これらスタンバイモード、スリープモードが具体的にどのような状態であるかはCPU13の仕様に拠るが、たとえば以下のような状態を指していうことができる。
【0045】
CPU13のスタンバイモードでは、CPU13、クロックパルス発生器が共に停止状態にあり、内蔵周辺モジュール回路も動作していない。CPU13の外部メモリ(SDRAM8)のリフレッシュにはセルフリフレッシュが用いられる。このスタンバイモードは外部からの割り込み信号により解除することができる。解除する際には、クロックパルス発生器の発振が安定するまでの時間を待つ必要があり、解除までの時間はスリープモードよりもかかるが、クロックパルス発生器も動作を停止するので省電力効果は高い。
【0046】
CPU13のスリープモードは、たとえば、CPU13は動作していないが、CPU13内部へクロックパルス発生器からクロック信号が供給されており、内蔵周辺モジュール回路は動作している状態である。スリープモードではCPU13の外部メモリ(SDRAM8)のリフレッシュにはオートリフレッシュが用いられる。このスリープモードでは、クロックパルス発生器は動作しているためスタンバイモードほどに省電力効果は望めないが、スタンバイモードの解除から復帰までに要する時間はスタンバイモードよりも短い。スリープモードもスタンバイモードと同様に外部からの割り込み信号により解除可能であるが、内蔵周辺モジュール回路が動作しているので、ここからの割り込みでも解除可能である。
【0047】
すなわち、CPU13が低消費電力モードであるスタンバイモードあるいはスリープモードで動作しているときは、CPU13が休止状態にある、ということができる。
【0048】
なお、この実施形態では、CPU13の低消費電力モードとして省電力効果がより高いスタンバイモードを採用している。もちろん、スリープモードを採用しても構わない。
【0049】
次に、この映像音声記録再生装置100の動作を説明する。
【0050】
図5は、データ再生時におけるHDD1およびCPU13の動作モード切り替えの流れを示すフローチャートである。
【0051】
初期状態として、CPU13は休止状態すなわちスタンバイモードで動作しており、同じくHDD1は休止状態すなわちスリープモードで動作しているものとする。
【0052】
ステップ(A) ユーザがSW操作部5の再生ボタンを押すことによって再生要求イベントが発生する。SWコントローラ6はCPU13に対する割り込み信号を発生し、CPU13内のレジスタに再生命令の値をセットする。
【0053】
ステップ(B) 割り込み信号を受けたCPU13は、スタンバイモードを解除してアクティブモードに遷移し、レジスタを参照してユーザからのSW入力の内容を判定する。SW入力が再生命令である場合はステップ(C)へ進む。
【0054】
ステップ(C) CPU13は再生命令に応じて、ATAインターフェイス2を介してHDD1をスリープモードからアクティブモードへと遷移させる。そしてATAインターフェイス2を介してHDD1から読み出されたデータをDRAM8へ所定のブロック単位で転送する。
【0055】
ステップ(D) CPU13は、これからHDD1からDRAM8へ転送しようとしているブロック中にファイルの終わりを示すコード列であるEOF(End Of File)が含まれているかどうかを判定する。
【0056】
ステップ(E) EOFが含まれている場合、CPU13はEOFまでのデータをDRAM8に転送する。DRAM8内のデータは空になるまで再生されて再生終了となる。
【0057】
ステップ(F) EOFが含まれていない場合、CPU13はHDD1からDRAM8にブロック単位でデータを転送する。
【0058】
ステップ(G) DRAM8がFULLの状態になったところで、メモリコントローラ7からCPU13に対して転送完了信号が与えられる。
【0059】
ステップ(H) CPU13は、メモリコントローラ7からの転送完了信号を受けて、HDD1をスリープモードにするためにATAインターフェイス2を介してスリープモード遷移コマンドを発行する。
【0060】
ステップ(I) CPU13は、HDD1がスリープモードになったことを確認した上で自らをスタンバイモードに遷移させる。
【0061】
ステップ(J) ユーザがSW操作部5の停止ボタンを押すことにより停止要求イベントが発生する。これによりSWコントローラ6はCPU13に対する割り込み信号を発生し、CPU13内のレジスタに再生停止命令の値をセットする。CPU13はこの割り込み信号によりレジスタを参照して再生停止命令を読み込む。
【0062】
ステップ(K) CPU13は、この再生停止命令に基づいて、MPEGデコーダ10に対して再生処理の停止コマンドを発行する。これによってデータ再生が停止される。
【0063】
ステップ(L) 再生停止命令が発生しない場合、CPU13はMPEGデータの再生処理を継続する。
【0064】
再生処理を継続しているとき、HDD1は休止状態にあるためDRAM8内の有効なデータの残量が徐々に減って行く。DRAM8内の有効なデータの残量が所定のしきい値(たとえば1Mバイト)以下になったところで、メモリコントローラ7はCPU13に対してALMOST EMPTYフラグを割り込み信号として発行する。
【0065】
この後、ステップ(B)へ戻り、CPU13はスタンバイモードを解除することによって休止状態から復帰する。アクティブモードへと復帰してすぐ、CPU13はHDD1をスリープモードからアクティブモードへと遷移させ、HDD1からDRAM8へのデータ転送を再開する。
【0066】
以上説明したように、この実施形態の映像音声記録再生装置100によれば、HDD1に記録されているデータを再生する期間において、HDD1とCPU13を間欠的に休止状態にすることでトータル的な消費電力を削減することが可能になる。
【0067】
以下に、この省電力効果を具体的な数値を示して説明する。
【0068】
HDDを通常動作モードで使い続けた場合の消費電力は、1.8インチHDD(3.3V駆動)の場合で、アクティブアイドル状態(リード、ライト、シークをしていないでメディアが回転している状態)にて693mW程度である。
【0069】
これに対して、本実施形態では、500kbpsのMPEG4データを16MBのDRAM8に転送したと仮定すると、約256秒間隔でHDD1の電源を入り切りすることになる。このときのHDD1の消費電力は、電源を切っている時間が長く取れるため平均値で約70mW程度である。これに16MBのDRAM8の消費電力を考慮する必要がある。仮に、DRAM8として3.3V駆動電圧の汎用タイプのDRAMを選択した場合を考える。500kbpsでの動作の内訳は、プリチャージスタンバイ状態が支配的で、その他に500kbpsのストリームを満たすべく周期的なリード動作と、規定のオートリフレッシュ動作が入ることである。従って、平均の消費電流は、プリチャージスタンバイ電流値20mA(66mW)に近い値となる。HDD1とDRAM8をあわせた消費電力は約136mW程度となり、HDD1のアクティブアイドル状態の消費電力(693mW)に比べて約5分の1程度まで低減することができる。
【0070】
CPU13の省電力効果を具体的な数値で表すことはCPU13の消費電力が動作条件によって大きく変化することによって困難であるが、CPU13の通常動作モード時の消費電力は数百mWであるのに対し、低消費電力モードでは数mW程度まで低下することから、HDD1からデータを読み込んで再生する期間においてCPU13を間欠的に低消費電力モードで動作させることによってトータル的にかなりの省電力効果が得られることは間違いない。
【0071】
なお、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更して実施できる。
【0072】
たとえば、上記実施形態では、モバイルタイプの映像音声記録再生装置について説明したが、バッテリを必要としない据え置き型の映像音声記録再生装置に適用してもよい。また、本発明は、映像・音声データの記録再生用途に特化した装置だけではなく、HDDを搭載し、このHDDから映像・音声データを読み出して再生する機能を持った装置全般に適用することも可能である。たとえば、パーソナルコンピュータなどへの適用も可能である。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、データ再生期間中にハード・ディスク・ドライブとシステムコントローラを間欠的に休止状態とし、データ再生に支障を来すことなく平均的な消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明をモバイルタイプの映像音声記録再生装置に適用した場合の実施の一形態を示すハードウェアブロック図である。
【図2】図1のメモリコントローラによるDRAMのアドレス管理について説明するための図である。
【図3】図2のDRAMのアドレス管理においてDRAMのFULL状態を示す図である。
【図4】図2のDRAMのアドレス管理においてDRAM内のデータ残量がしきい値以下に減少した状態を示す図である。
【図5】データ再生時におけるHDDおよびCPUの動作モード切り替えの流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ハード・ディスク・ドライブ(HDD)
2 ATAインターフェイス
3 バッテリ
4 電源制御部
5 SW操作部
6 SWコントローラ
7 メモリコントローラ
8 DRAM(バッファメモリ)
9 MPEGインターフェイス
10 MPEGデコーダ
11 LCDディスプレイ
12 スピーカ
13 CPU
100 映像音声記録再生装置
Claims (6)
- 映像および/または音声のデータを格納する、休止状態とアクティブ状態とをとり得るハード・ディスク・ドライブと、
前記ハード・ディスク・ドライブから読み出されたデータを一時的に格納するバッファメモリと、
少なくとも前記ハード・ディスク・ドライブから前記バッファメモリへのデータの転送および前記ハード・ディスク・ドライブの前記状態の切り替え制御を行う、休止状態とアクティブ状態とをとり得るシステムコントローラと、
前記バッファメモリから読み出されたデータを再生する再生部と、
前記バッファメモリ内の有効なデータ量に基づいて前記ハード・ディスク・ドライブおよび前記システムコントローラのそれぞれの状態を設定する信号を前記システムコントローラに出力する機能を有するメモリコントローラと
を具備することを特徴とする映像音声記録再生装置。 - 前記メモリコントローラは、前記バッファメモリが満杯になったとき、前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブを前記休止状態に遷移させるための信号を前記システムコントローラに出力し、前記バッファメモリ内のデータ量がしきい値以下になったとき、前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブの前記休止状態を解除するための信号を前記システムコントローラに出力することを特徴とする請求項1に記載の映像音声記録再生装置。
- 前記再生部が、圧縮符号化された映像および/または音声のデータを伸張復号するデコーダを含むことを特徴とする請求項1に記載の映像音声記録再生装置。
- 前記メモリコントローラおよび前記再生部が、前記バッファメモリからのデータの読み出しから前記再生部でのデータの再生までを、前記システムコントローラの制御に拠らず自律的に実行する機能を有することを特徴とする請求項3に記載の映像音声記録再生装置。
- 休止状態とアクティブ状態とをとり得るシステムコントローラの制御のもと、休止状態とアクティブ状態とをとり得るハード・ディスク・ドライブから映像および/または音声のデータを読み出してバッファメモリに転送するステップと、
前記バッファメモリからデータを読み出し再生するステップと、
前記データの再生時前記バッファメモリ内の有効なデータ量を監視し、このデータ量に基づいて前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブのそれぞれの状態を切り替える状態切替ステップと
を有することを特徴とする映像音声記録再生装置の制御方法。 - 前記バッファメモリが満杯になったとき、前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブを前記休止状態に遷移させ、前記バッファメモリ内のデータ量がしきい値以下になったとき、前記システムコントローラと前記ハード・ディスク・ドライブの前記休止状態を解除することを特徴とする請求項5に記載の映像音声記録再生装置の制御方法。
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