СПОСОБ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ, НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ, СОДЕРЖАЩИЙ ИНФОРМАЦИЮ, И СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ С НОСИТЕЛЯ ИНФОРМАЦИИ
METHOD OF RECORDING INFORMATION ON RECORDING MEDIUM, RECORDING MEDIUM CONTAINING INFORMATION, AND METHOD AND DEVICE FOR READING INFORMATION FROM RECORDING MEDIUM

Настоящее изобретение в целом относится к области записи информации на носитель информации и, наоборот, считывания записанной информации с носителя информации.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к области оптической записи, в каковом случае носитель информации обычно является оптическим диском, однако сущность настоящего изобретения не ограничивается оптической записью информации на диск.
Более того, настоящее изобретение относится в особенности к области записи аудиопотока и/или видеопотока, но сущность настоящего изобретения не ограничивается таким использованием. Как станет понятнее в дальнейшем, настоящее изобретение применимо во многих случаях, где поток информации имеет множество альтернативных частей и одну или больше общих частей.
Оптические диски и дисководы разработаны согласно различным стандартам или форматам, таким как, например, стандарт компакт-диска (CD), стандарт универсального цифрового диска (DVD) и т.д. Относительно новым стандартом является BD (диск Blu-Ray). Более точно настоящее изобретение относится к области записи и считывания постоянного запоминающего устройства на диске Blu-ray (BD-ROM), и в дальнейшем изобретение будет объяснено конкретно для этого примерного применения, но нужно отметить, что не подразумевается ограничение им объема изобретения до BD-ROM.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как общеизвестно, оптический диск содержит, по меньшей мере, одну дорожку либо в форме непрерывной спирали, либо в форме множества концентрических окружностей, где информация может храниться в форме структуры данных. Оптические диски могут быть типа только для чтения, где информация записывается во время производства, каковая информация может быть только считана пользователем. Оптический диск также может быть записываемого типа, где информация может сохраняться пользователем. Так как технология оптических дисков вообще, способ, которым информация может сохраняться на оптическом диске, и способ, которым оптические данные могут считываться с оптического диска, общеизвестны, нет необходимости описывать здесь эту технологию более подробно.
Оптические диски нашли широкое использование как носитель информации не только для хранения компьютерных данных, но также и для изготовления аудио- и видеозаписей. Имеются в наличии устройства для предоставления пользователю возможности сделать свои собственные записи на записываемые диски. Также звукозаписывающие компании или видеозаписывающие компании выпускают заранее записанные диски, которые являются дисками только для чтения (ROM); имеются в наличии устройства воспроизведения для предоставления пользователю возможности проигрывать такие диски. В таких устройствах воспроизведения, указываемых в дальнейшем просто как плеер, компонент дисковода считывает и декодирует данные, записанные на диск, и формируется видеопоток и/или аудиопоток, подходящий для показа через дисплей, например телевизор, монитор, громкоговоритель и т.д. Это объясняется в следующем примере.
Кинофильм может содержать несколько элементов, указанных следующим образом. Киноизображения, то есть фактические изображения кинофильма, которые нужно показать на телевизионном экране. Содержимое киноизображений сохраняется в элементарном видеопотоке. Графические изображения. Графические изображения накладываются на киноизображения наподобие презентации «картинка-в-картинке». Графические изображения используются для передачи субтитров. Они могут состоять из фоновой графики (например, заставки) и некоторого текста. Содержимое графических изображений сохраняется в элементарном графическом потоке, так что пользователь имеет право выбора просмотра кинофильма с графикой или без графики. Обычно пользователю дается альтернатива выбрать язык, в каковом случае предоставляются различные графические изображения, ассоциированные с различными языками. В этом случае кинофильм сопровождается набором разнообразных элементарных графических потоков, один для каждого языка. Звуковые сигналы. Звуковой сигнал кинофильма состоит из фонового звука с произносимым текстом, и это сочетание хранится в элементарном аудиопотоке. Обычно пользователю дается альтернатива выбрать язык, в каковом случае произносимый текст отличается для различных языков, тогда как фоновый звук один и тот же для всех языков. В таком случае кинофильм сопровождается набором различных элементарных аудиопотоков, один для каждого языка.
Сочетание многочисленных простейших потоков (например: киноизображения + графика + звук) может передаваться в одном транспортном потоке. Каждый транспортный поток хранится как отдельный файл.
Традиционно носитель информации содержит только одну версию кинофильма. С продолжающимся развитием оптических дисков, особенно увеличением в емкости хранения данных, стало возможным для носителя информации содержать две или более версий кинофильма, предоставляя пользователю возможность выбирать, какую версию он желает смотреть. Например, один пользователь может захотеть посмотреть кинофильм в его оригинальной версии, а другой пользователь может захотеть получить субтитры. Еще один пользователь может предпочесть слушать произносимый текст на его родном языке.
Согласно уровню техники, особенно общеизвестному стандарту DVD-VIDEO, несколько разных версий элементарного аудиопотока и элементарного графического потока записываются в один транспортный поток, пакеты элементарных потоков мультиплексируются в транспортном потоке. В зависимости от выбора пользователя только одна из нескольких различных версий элементарного аудиопотока выбирается для декодирования во время воспроизведения, и только одна из нескольких различных версий элементарного графического потока выбирается для демонстрации во время воспроизведения.
Так, например, возможно что исходный кинофильм на английском языке нужно издать с необязательным французским текстом и необязательным немецким текстом. В этом случае существует первый элементарный аудиопоток, содержащий исходный английский текст, второй элементарный аудиопоток, содержащий французский текст (перевод 1), и третий элементарный аудиопоток, содержащий немецкий текст (перевод 2).
Также, например, возможно, что кинофильм необходимо издать с английскими, французскими и немецкими субтитрами. В этом случае существует первый элементарный графический поток, содержащий английский текст, второй элементарный графический поток, содержащий французский текст, и третий элементарный графический поток, содержащий немецкий текст.
Вышесказанное применяется уже в случае только одной версии киноизображений, то есть элементарного видеопотока. Тем не менее, также возможно, что носитель информации содержит две или более альтернативных версий киноизображений, где одна и та же сцена обозревается с различных углов (ракурсов). Это будет указываться как многоракурсный кинофильм.
В теории было бы возможно мультиплексировать множество альтернативных элементарных видеопотоков в транспортные потоки. Во время воспроизведения считался бы весь транспортный поток, и только выбранные видеопоток, аудиопоток и графический поток были бы декодированы. Однако ввиду факта, что скорость передачи битов, ассоциированная с одним элементарным видеопотоком, уже довольно высока (более 20 Мбит/с), этот подход имел бы результатом очень высокие скорости передачи битов, слишком высокие по отношению к скорости считывания с дисковода, которая равна 54 Мбит/с для дисковода BD-ROM.
Согласно вышеупомянутому стандарту DVD-VIDEO эта проблема аннулируется посредством формирования множества отдельных альтернативных транспортных потоков, ассоциированных с альтернативными элементарными видеопотоками, то есть каждый из множества альтернативных элементарных видеопотоков объединяется с таким же набором многочисленных элементарных аудиопотоков и элементарных графических потоков; во время воспроизведения считывается только один транспортный поток, ассоциированный с желаемым ракурсом просмотра, и только выбранный аудиопоток и графический поток декодируются. Следовательно, информация, относящаяся к звуку и графике, записывается множество раз (столько раз, сколько альтернативных элементарных видеопотоков). Недостаток этого подхода тот, что в случае если звуковая и графическая информация является одинаковой для всех ракурсов просмотра, то тратится место хранения.
В принципе, было бы возможно хранить каждый альтернативный транспортный поток как одну непрерывную запись, так чтобы различные транспортные потоки физически записывались в разные разделы диска. Было бы достаточно, если пользователь мог только сделать выбор в начале воспроизведения. Однако в многоракурсном видео пользователю дается возможность переключаться с одного ракурса просмотра на любой из остальных ракурсов просмотра в любой нужный момент. Это вызывает переход во время воспроизведения с текущего расположения считывания в данном транспортном потоке в соответствующее расположение считывания в транспортном потоке выбора пользователя. Требуемое расстояние перехода было бы большим на такую величину, что очень большой видеобуфер был бы необходим для гарантирования непрерывного показа. Также время между вводом пользователем своего выбора (например, нажатием кнопки) и ответом системы посредством изменения демонстрации с одного ракурса просмотра на другой ракурс просмотра было бы относительно долгим на такую величину, что нужно ожидать, что пользователь, ставший нетерпеливым, нажимает кнопку снова.
Для того чтобы избежать этих проблем, вышеупомянутый стандарт DVD-VIDEO обеспечивает перемежающуюся запись различных транспортных потоков. Конкретнее, каждый транспортный поток разделяется на относительно небольшие куски транспортного потока, указанные как блоки ракурсов; блоки ракурсов различных транспортных потоков перемежаются в одном потоке. Это схематически проиллюстрировано на фиг.1, которая показывает содержимое части дорожки носителя записи (оптического диска) для пояснительного примера, где кинофильм записывается в трех различных ракурсах просмотра. Носитель записи содержит три различных информационных потока TS1, TS2, TS3.
Каждый информационный поток разделяется на блоки AB1(i), AB2(i), AB3(i) ракурсов, индекс i, указывающий порядок показа. Сочетание трех блоков AB1(i), AB2(i), AB3(i) ракурсов указывается как перемеженный блок IU(i). Каждый блок ABj(i) ракурса (j=1-3) содержит уплотнение одного элементарного видеопотока VSj(i) и множества аудио- и графических элементарных потоков ASj,k(i) и GSj,m(i). В показанном примере k=1-2 и m=1-3. В одном перемеженном блоке IU(i) три элементарных аудиопотока ASj,k(i) каждого блока ABj(i) ракурса могут быть взаимно различны, и три элементарных графических потока GSj,m(i) каждого блока ABj(i) ракурса могут быть взаимно различны.
Допустим, что пользователь смотрит версию 2 кинофильма и выбрал второй аудиопоток AS2,2 и третий графический поток GS2,3, ассоциированные со второй версией кинофильма. В отношении перемеженного блока IU(i) дисковод считывает блок AB2(i) ракурса; в конце этого блока ракурса дисковод переходит к началу следующего блока AB2(i+1) ракурса того же транспортного потока TS2 в следующем перемеженном блоке IU(i+1). Таким образом, весь транспортный поток TS2 считывается с диска; соответствующий видеопоток VS2, выбранный аудиопоток AS2,2 и выбранный графический поток GS2,3 декодируются и показываются.
а] Один недостаток этого способа записи предшествующего уровня техники относится к факту, что каждый блок ракурса должен быть считан и показан в его полной продолжительности. Изменение ракурсов просмотра разрешено только на границах блоков ракурсов.
b] Другой недостаток этого способа записи предшествующего уровня техники относится к факту, что продолжительность блоков ракурсов является компромиссом между несколькими противоречащими требованиями.
b.1] Если блоки ракурсов очень короткие, их содержимое недостаточно, чтобы заполнить буфер дисплея достаточной информацией, чтобы гарантировать показ во время всего перехода, так что непрерывная демонстрация может подвергаться риску.
b.2] Более того, во время обычного проигрывания, то есть без изменения ракурсов, дисковод должен постоянно делать переходы с одного блока ABj(i) ракурса на следующий блок ABj(i+1) ракурса того же транспортного потока TSj. Переходы связаны с шумом и уменьшают надежность системы, так что желательно уменьшить частоту переходов.
b.3] Более того, в таблицах файловой системы каждый блок ракурса составляет экстент (то есть область диска), и большое количество коротких экстентов увеличивает размер таблиц файловой системы.
Вышеупомянутые аспекты [b.1]-[b.3] иллюстрируют, что желательно увеличить продолжительность блоков ракурсов. Однако увеличение продолжительности блоков ракурсов вносит другие проблемы.
b.4] Когда продолжительность блоков ракурсов увеличивается, расстояние перехода также увеличивается. Во время обычного проигрывания постоянные переходы все имеют продолжительность Ln=(N-1)×Lb, Lb - продолжительность блоков ракурсов
и N - количество блоков ракурсов в перемеженном блоке, то есть количество видеопотоков. В случае изменения ракурса просмотра переход имеет наибольшую продолжительность Lm=2(N-1)×Lb. Переходы занимают время, и чем длиннее переход, тем больше он занимает времени. Во время перехода диск не считывается, и показ обеспечивается считыванием данных из буфера данных. Для более длинных переходов требуются более емкие буферы данных.
b.5] Более того, когда продолжительность блоков ракурсов увеличивается, время отклика также возрастает. Под временем отклика имеется в виду время между нажатием пользователем кнопки выбора и началом системы показа нового ракурса. После момента времени, когда пользователь нажимает кнопку, дисковод должен продолжить считывание текущего блока ракурса и должен выполнить длинный переход до того, как считывание, декодирование и показ в новом ракурсе могут начаться.
Это важная цель настоящего изобретения - преодолеть или, по меньшей мере, уменьшить, по меньшей мере, один из упомянутых недостатков.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно важному аспекту настоящего изобретения изменение ракурсов разрешается в предопределенных расположениях внутри блоков ракурсов. Эти предопределенные расположения могут указываться в таблице, хранимой в памяти дисковода, или в таблице, хранимой в предопределенном местоположении на диске, или в таблице, хранимой в заголовке кинофильма.
В результате продолжительность блоков ракурсов может легче выбираться более длинной, чтобы преодолеть проблемы b.1], b.2] и b.3], упомянутые ранее, без внесения проблемы b.5].
Для переходов, имеющих расстояние перехода по радиусу не более 100 мкм, время перехода в основном идентичное. Соответственно, когда продолжительность блоков ракурсов увеличивается до значения, выбираемого так, что вместе с количеством блоков ракурсов на блок расстояние перехода по радиусу равно не более чем 100 мкм, проблема b.4] не ставится хуже. Если сочетание продолжительности блока ракурса и количества блоков ракурсов на блок приводит к расстоянию перехода по радиусу более чем 100 мкм, предпочтительна оптимизация, где количество переходов мало насколько возможно.
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут объяснены в дальнейшем посредством следующего описания со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые ссылочные номера указывают одинаковые либо похожие части и на которых:
фиг.1 - схематическая иллюстрация части дорожки носителя записи для иллюстрации перемеженной записи многоракурсной информации, согласно предшествующему уровню техники;
фиг.2 - схематическое изображение оптического диска;
фиг.3 - схематическая иллюстрация части дорожки носителя записи для иллюстрации перемеженной записи многоракурсной информации, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.4 - блок-схема, схематически иллюстрирующая вариант осуществления системы воспроизведения аудио/видео;
фиг.5А - временная диаграмма, схематически иллюстрирующая позиционирование оптической головки как функцию времени во время обычного проигрывания;
фиг.5В - временная диаграмма, схематически иллюстрирующая распределение по времени действий устройства дисковода во время обычного проигрывания;
фиг.6А - временная диаграмма, схематически иллюстрирующая позиционирование оптической головки как функцию времени во время изменения ракурса просмотра;
фиг.6В - временная диаграмма, схематически иллюстрирующая распределение по времени действий устройства дисковода во время изменения ракурса просмотра;
фиг.6С и 6D - временные диаграммы, иллюстрирующие два различных режима функционирования;
фиг.7 - временная диаграмма, схематически иллюстрирующая позиционирование оптической головки как функцию времени, согласно настоящему изобретению во время изменения ракурса просмотра.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.2 схематически иллюстрирует оптический диск 2, более конкретно диск BD, как предпочтительный пример носителя записи, к которому относится настоящее изобретение. Диск 2 имеет дорожку 3, которая показана как одна непрерывная спиралеобразная дорожка, но которая в качестве альтернативы может состоять из множества взаимно концентрических дуговых частей дорожки. Дорожка 3 содержит запись многоракурсного кинофильма М, например, с тремя альтернативными версиями VS1, VS2, VS3 киноизображений, тремя версиями GS1, GS2, GS3 графических изображений и двумя версиями AS1, AS2 аудиосигналов.
Фиг.3 является диаграммой, схематически иллюстрирующей часть дорожки 3. В этом примере три альтернативные версии VS1, VS2, VS3 киноизображений, три версии GS1, GS2, GS3 графических изображений и две версии AS1, AS2 аудиосигналов записываются как мультиплексированный видео/аудио/графический поток. Поток многоракурсного кинофильма разделяется на множество перемеженных блоков IU с взаимно одинаковым интервалом демонстрации. Каждый перемеженный блок IU(i) соответствует заранее установленной величине времени проигрывания. Каждый перемеженный блок IU(i) содержит:
- первый блок AB1(i) ракурса, имеющий продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания,
- второй блок AB2(i) ракурса, имеющий продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания,
- третий блок AB3(i) ракурса, имеющий продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания.
Каждый блок ABj(i) ракурса содержит:
- часть ASj,1(i) первого элементарного аудиопотока AS1, причем эта часть имеет продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания,
- часть ASj,2(i) второго элементарного аудиопотока AS2, причем эта часть имеет продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания,
- часть GSj,1(i) первого элементарного графического потока GS1, причем эта часть имеет продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания,
- часть GSj,2(i) второго элементарного графического потока GS2, причем эта часть имеет продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания,
- часть GSj,3(i) третьего элементарного графического потока GS3, причем эта часть имеет продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания,
- одну часть VSj(i) элементарного видеопотока VSj j-го ракурса, причем эта часть имеет продолжительность, соответствующую упомянутой заранее установленной величине времени проигрывания.
В примере по фиг.3 настоящее изобретение реализуется со структурой записи, согласно предшествующему уровню техники, то есть где каждая часть VSj(i) видео блока ABj(i) ракурса мультиплексируется со всеми частями ASj,1(i), ASj,2(i) звука того блока ABj(i) ракурса и со всеми графическими частями GSj,1(i), GSj,2(i), GSj,3(i) того блока ABj(i) ракурса, чтобы получить блоки ракурсов, как проиллюстрировано на фиг.1. В этом случае считывание и декодирование блоков ракурсов делается похожим способом, как объяснялось по отношению к фиг.1. В качестве альтернативы, аудио части, графические части и видео части могут также записываться как отдельные блоки; в этом случае аудиоблок и графический блок будут считаны первыми, и затем будет считан видеоблок. Однако, хотя такое и является предпочтительным, это не существенно для реализации настоящего изобретения.
С другой стороны, настоящее изобретение не ограничивается потоком информации, содержащим звук и/или графику, а также видео. В общем, настоящее изобретение относится к потоку информации, который содержит, по меньшей мере, множество альтернативных частей одного типа, в частности видео. В качестве примера настоящее изобретение было бы применимо в случае немого кино без графики.
Фиг.4 является блок-схемой, схематически иллюстрирующей вариант осуществления системы 1 воспроизведения звука/видео. Система 1 воспроизведения звука/видео содержит дисковод 10 и устройство 20 отображения, которое содержит, по меньшей мере, один экран 21 для показа изображений и, по меньшей мере, один громкоговоритель 22 для образования звука. Дисковод 10 выполнен с возможностью считывания информации с диска 2, каковой диск содержит информацию, записанную в соответствии с изобретением.
Дисковод 10 содержит двигатель 4 диска для вращения диска 2 и оптическую головку 5 для сканирования дорожки 3 вращающегося диска 2. Привод 6 задает точное позиционирование оптической головки 5. Контроллер 30 управляет двигателем 4 диска и приводом 6. Контроллер 30 имеет первое входное устройство 31, принимающее оптический сигнал SR считывания от оптической головки 5. Контроллер 30 спроектирован, чтобы формировать сигнал SC управления на первом выходном устройстве 32 для управления позиционированием оптической головки 5.
Контроллер 30 обеспечивается звуковой буферной памятью MA, графической буферной памятью MG и буферной видеопамятью MV. Контроллер 30 дополнительно обеспечивается пользовательской панелью 11 управления, которая содержит управляемое пользователем средство ввода, например клавиши, переключатели, кнопки и т.п., позволяющие пользователю вводить выбор или команду контроллеру 30; поскольку такое средство ввода по сути известно, оно не показано отдельно на фиг.4.
Согласно уровню техники, как объяснялось раньше, необходимо всегда считывать и показывать весь (мультиплексированный) блок ракурса до того, как может быть сделан переход на другой ракурс просмотра. Согласно настоящему изобретению это ограничение отменяется. Внутри блоков ракурсов, содержащих видео, мультиплексированное со звуком и/или графикой или нет, точки входа предопределяются, каковые точки входа указываются как вертикальные стрелки на ЕР на фиг.3. Эти точки входа являются расположениями, где возможно начать считывание и декодирование информации без требуемой информации из предыдущих расположений. Отсюда каждая точка входа совмещается с началом GOP (группы изображений). Предпочтительно каждое начало GOP совпадает с точкой входа, но это не существенно. На чертежах допускается, что каждый видеоблок содержит шесть точек входа, но это всего лишь пояснительный пример. Далее на чертежах точки входа являются равноудаленными, что предпочтительно, но не существенно.
Точки ЕР входа могут храниться в таблице EPLT расположений точек входа в памяти дисковода 10. Точки входа в этой таблице содержат расположения в потоках информации каждого ракурса для одного и того же момента (отметка времени). Однако точки ЕР входа могут также записываться в специальные блоки EPIB информации о точках входа видеопотоков VS. С каждым перемеженным блоком IU ассоциативно связывается соответствующий блок EPIB информации о точках входа. Этот блок EPIB информации о точках входа может записываться один раз в перемеженный блок IU в предопределенное положение; в этом случае переход в это предопределенное положение необходим всегда при считывании, независимо от выбора ракурса просмотра. С другой стороны, также возможно, что блок EPIB информации о точках входа записывается множество раз, то есть в начале каждого отдельного видеоблока AB1, AB2, AB3 в перемеженном блоке IU.
На фиг.3 показан один блок EPIB информации о точках входа в начале кинофильма М. При начале считывания кинофильма М с диска дисковод 10 сначала считает блок EPIB информации о точках входа и сохранит информацию в его таблице EPLT расположений точек входа, каковая таблица будет принята во внимание во время воспроизведения кинофильма М.
Соответственно, в дальнейшем будет допущено, что расположения точек ЕР входа хранятся в таблице EPLT расположений точек входа в упомянутой памяти дисковода 10.
В дальнейшем функционирование дисковода 10 во время обычного проигрывания будет объяснено со ссылкой на фиг.5А, которая сопоставима с фиг.3 и иллюстрирует позиционирование оптической головки 5 как функцию t времени (вертикальная ось), и со ссылкой на фиг.5В, которая является временной диаграммой, иллюстрирующей распределение во времени действий устройства 1.
Допустим, что пользователь сделал выбор, чтобы посмотреть многоракурсный кинофильм М со вторым ракурсом просмотра, первым аудиопотоком и вторым графическим потоком.
Допустим, что воспроизведение достигло перемеженного блока IU(i). Конкретнее, в момент t1 времени оптическая головка 5 достигает второго блока AB2(i) ракурса, и контроллер 30 управляет оптической головкой 5, чтобы считывать информацию с диска. Из считанной информации декодируется первая часть элементарного аудиопотока AS2,1(i) этого второго блока AB2(i) ракурса, и ее содержимое сохраняется в звуковом буфере МА. Подобным образом декодируется вторая часть элементарного графического потока GS2,2(i) этого второго блока AB2(i) ракурса, и ее содержимое сохраняется в графическом буфере MG. Подобным образом декодируется вторая часть ракурсного элементарного видеопотока VS2(i), и ее содержимое сохраняется в видеобуфере MV.
Как только в момент t6 времени количество данных в видеобуфере MV соответствует, по меньшей мере, одному изображению, показ может начаться. Контроллер 30 считывает видеоинформацию из видеобуфера MV, графическую информацию из графического буфера MG и аудиоинформацию из звукового буфера МА и предоставляет соответствующие сигналы изображения и звука на устройство 20 отображения.
В интервале от t5 до t7 буферные памяти MA, MG и MV сохраняются полными посредством считывания данных из АВ2.
Когда в момент времени t7 оптическая головка 5 достигла конца второго блока АВ2(i) ракурса, контроллер 30 управляет оптической головкой для перехода в начальное расположение второго блока AB2(i+1) ракурса следующего перемеженного блока IU(i+1), и в момент времени t8 вышеописанный процесс повторяется для следующего перемеженного блока IU(i+1): считывается второй блок AB2(i+1) ракурса, декодируется первый элементарный аудиопоток AS2,1(i+1) этого второго блока AB2(i+1) ракурса, и его содержимое сохраняется в звуковом буфере МА, декодируется второй элементарный графический поток GS2,2(i+1) этого второго блока AB2(i+1) ракурса, и его содержимое сохраняется в графическом буфере MG, и декодируется второй элементарный видеопоток VS2(i+1) ракурса, и его содержимое сохраняется в видеобуфере MV. Во временном интервале t7(i)-t6'(i+1), требуемом для перехода в начальное расположение следующего блока AB2(i+1) и считывания первого изображения второго элементарного видеопотока VS2(i+1) ракурса, показ продолжается посредством считывания информации из буферов MA, MG, MV.
Это должно быть понятно специалисту в данной области техники, что вышеупомянутые этапы продолжаются на протяжении кинофильма.
В дальнейшем будет объяснено функционирование дисковода 10 для ситуации, когда пользователь желает изменить ракурс просмотра, со ссылкой на фиг.6А-В, которые сопоставимы с фиг.5А-В соответственно.
До некоторого момента tx времени во время временного интервала t1-t7 перемеженного блока IU(i) функционирование происходит, как описано выше. Допустим, что в момент tx времени пользователь дает команду изменить ракурс просмотра, конкретнее команду поменять на третий видеопоток VS3. Считывание второго блока AB2(i) ракурса продолжается до следующей точки ЕРх входа, которая достигается в t11. В этот момент контроллер 30 управляет оптической головкой 5 для перехода в соответствующую точку ЕРх входа третьего блока AB3(i) ракурса того же перемеженного блока IU(i), и в момент времени t12 считывание возобновляется как из этой точки ЕРх входа третьего блока AB3(i) ракурса: считывается третий блок AB3(i) ракурса, декодируется первый элементарный аудиопоток AS3,1(i) этого третьего блока AB3(i) ракурса, и его содержимое сохраняется в звуковом буфере МА, декодируется второй элементарный графический поток GS3,2(i) этого третьего блока AB3(i) ракурса, и его содержимое сохраняется в графическом буфере MG, и декодируется третий элементарный видеопоток VS3(i) ракурса, и его содержимое сохраняется в видеобуфере MV.
Как только в момент времени t13 данные второго блока VS2(i) элементарного видеопотока ракурса в видеобуфере MV показаны полностью, показ третьего блока VS3(i) элементарного видеопотока и второго элементарного графического потока GS3,2(i) начинается, и представление первого элементарного аудиопотока AS3,1(i) начинается.
Функционирование продолжается, как описано выше, до момента времени t14, когда оптическая головка 5 достигает конца третьего блока AB3(i) ракурса. Затем контроллер 30 управляет оптической головкой 5 для перехода в начальное расположение третьего блока AB3(i+1) ракурса следующего перемеженного блока IU(i+1), и в момент времени t15 начинается считывание этого третьего блока AB3(i+1) ракурса.
Отмечается, что время отклика системы теперь равно временному интервалу от момента tx времени команды пользователя до момента t13 времени начала показа третьего видеопотока VS3.
В этом отношении отмечается, что на протяжении периода от t1 до t14 количество информации в видеобуфере MV может сохраняться относительно малым, то есть соответствующим только небольшому количеству GOP (одной или двум). Считывание с оптического диска может выполняться на скорости 54 Мбит/с, тогда как считывание информации из видеобуфера (скорость утечки) может выполняться, например, на скорости 20 Мбит/с, так что дисковод альтернативно считывает и ждет. Количество GOP в видеобуфере MV достаточно для поддержки показа во время перехода (t11-t12) в перемеженном блоке IU; после перехода видеобуфер заполняется видеоинформацией, считанной из нового блока ракурса.
Этот режим функционирования проиллюстрирован на фиг.6С. Горизонтальная ось представляет время, вертикальная ось означает видеоинформацию; каждый вертикальный блок представляет GOP. Кривая 61 представляет информацию, считываемую с диска и сохраняемую в видеобуфер MV, тогда как кривая 62 представляет информацию, считываемую из видеобуфера MV. Считывание с диска начинается в момент времени τ=0. В момент τ1 одна GOP записана в видеобуфер MV, и могут начинаться считывание этой GOP из видеобуфера MV, декодирование и показ. Считывание с диска продолжается до тех пор, пока не считана вторая GOP в момент τ2 времени. Теперь дисковод простаивает до момента τ3 времени, когда первая GOP считана из видеобуфера MV: тогда возобновляется считывание с диска.
Допустим, что в момент tx времени принимается команда изменения, когда дисковод считывает с диска (линия 61а). Как упоминалось ранее, считывание продолжается до момента t11 времени, когда достигается первая следующая точка входа (начало новой GOP), указанная как ЕРх. Затем делается переход (указанный как кривая 63) до момента t12 времени, и в новом блоке ракурса считывание начинается с той же точки ЕРх входа. Как только одна GOP нового видеоблока считана, показ с нового ракурса просмотра начинается в t13.
Отмечается, что когда в момент tx времени дисковод простаивает, переход может быть осуществлен немедленно, без необходимости ждать до следующей точки входа.
Также возможно, что считывание с оптического диска делается так, что количество информации в видеобуфере MV соответствует относительно большому числу GOP. В этом случае, когда пользователь вводит команду изменения, число GOP в видеобуфере MV больше, чем необходимо для поддержки показа во время перехода (t11-t12) внутри перемеженного блока IU. Этот режим функционирования проиллюстрирован на фиг.6D, сопоставимой с фиг.6С.
В этом случае считывание выполняется непрерывно, так что количество информации в видеобуфере постоянно возрастает. Соответственно, в момент tx времени количество GOP в видеобуфере больше, чем достаточно для поддержки показа во время перехода. Хотя дисковод находится в процессе считывания с диска в момент tx времени, нет необходимости продолжать до тех пор, пока достигается первая следующая точка входа (начало новой GOP), указанная как ЕРх. Вместо этого сразу же можно выполнять переход, указанный на кривой 64.
e
e
Сначала вычисляется (оценивается), как много пройдет времени до того, как выполнится переход и будет считана одна GOP; это оцениваемое время перехода указывается как Δt. Затем вычисляется, какая (точка) является первой следующей точкой входа, которую нужно достичь показом (кривая 62) после момента (tx+Δt) времени; эта точка входа указывается как ЕРу на фиг.6D. Затем делается переход на упомянутую точку ЕРу входа в новом видеоблоке, которая достигается в момент t12 времени, и начинается считывание. Как только считана одна GOP из нового видеоблока в t13, может начинаться показ с нового ракурса просмотра (или, как проиллюстрировано, отчасти позже, когда предыдущая GOP полностью считана из видеобуфера MV). Оставшиеся данные в буфере от предыдущего ракурса удаляются без показа.
Фиг.7 является чертежом, сопоставимым с фиг.6А, для альтернативного случая, когда в момент tx времени пользователь дает команду перейти на следующий видеопоток VS1. В этом случае в момент t11 времени контроллер 30 управляет оптической головкой 5 для перехода в соответствующую точку ЕРх входа первого блока AB1(i) ракурса того же перемеженного блока IU(i), и в момент t12 считывание возобновляется как от этой точки ЕРх входа первого блока AB1(i) ракурса; декодирование и показ первого блока VS1(i) ракурса элементарного видеопотока начинаются в момент t13. В момент t14, когда оптическая головка 5 достигает конца первого блока AB1(i) ракурса, контроллер 30 управляет оптической головкой 5, чтобы перейти в начальное расположение первого блока AB1(i+1) ракурса следующего перемеженного блока IU(i+1), и в момент t15 начинается считывание первого блока AB1(i+1) ракурса.
Со ссылкой на фиг.5А отмечается, что во время обычного проигрывания воспроизведение перемеженного блока IU(i) всегда вызывает один переход от t7 к t8. Со ссылкой на фиг.6А и 7 в случае изменения угла просмотра, воспроизведение перемеженного блока IU(i) всегда вызывает два перехода, то есть тот же упомянутый переход плюс дополнительный переход от t14 к t15. Важным преимуществом является то, что время ожидания между введением пользователем его команды (tx) и реакцией системы посредством показа нового ракурса просмотра сейчас значительно уменьшается: это время ожидания сейчас определяется временем, чтобы достичь следующей точки входа, перейти на соответствующую точку входа в целевом блоке ракурса того же перемеженного блока и считать первое видеоизображение. Это делает возможным существенно увеличить продолжительность блоков ракурсов, соответственно уменьшая количество экстентов, наряду с увеличением также длительности демонстрации (t6-t6') перемеженного блока. Так как при обычном проигрывании не нужны такие же длинные переходы, как считывается блок ракурса, увеличение длительности демонстрации (t6-t6') одного перемеженного блока подразумевает увеличение длительности времени демонстрации между переходами.
При проектировании дисковода 10 размер буферов MA, MG, MV следует выбирать приспособленным к самым длинным ожидаемым временам переходов по отношению к размеру блока, скорости передачи битов и т.д. Или наоборот, при проектировании системы записи/воспроизведения размер блоков следует выбирать по отношению к наибольшему размеру буфера, скорости передачи битов и т.д. Также размер блоков ракурсов может быть увеличен до любой желаемой продолжительности, но предпочтительно выбрать этот размер в сочетании с количеством видеопотоков, так чтобы во время обычного проигрывания переходы всегда были возможны посредством управления оптическими линзами без необходимости перемещения салазок, так как такое вызывало бы больше шума и потребило больше энергии.
В дальнейшем будет дан численный пример.
Допустим, что наибольшее расстояние перехода без перемещения салазок равно примерно 100 мкм. Допуская затем шаг дорожки около 330 мкм и 2,5 блока ECC на дорожку на внутреннем радиусе, наибольшее расстояние перехода равно 750 блоков ECC (24000 логических блоков). Для введения запаса надежности полагается наибольшее расстояние перехода из 600 блоков ECC (19200 логических блоков); соответствующее требуемое время перехода равно примерно 150 мс.
Во время обычного проигрывания наибольшее расстояние перехода соответствует (m-1) блокам ракурсов, где m представляет количество видеопотоков. Соответственно, размер каждого блока ракурса может быть 600/(m-1) блоков ECC. (Беспереходная) длительность демонстрации такого блока зависит от скорости утечки, то есть скорости передачи битов, на которой считывается видеопамять. Следующая таблица показывает длительность демонстрации блока ракурса для некоторых сочетаний скорости утечки и m. Здесь скорость утечки является скоростью из потока, который содержит мультиплексированные элементарные потоки, в блок ракурса.
Скорость утечки (Мбит/с)
Количество ракурсов
2
3
4
5
6
7
8
9
16
19.7
9.8
6.6
4.9
3.9
3.3
2.8
2.5
20
15.7
7.9
5.2
3.9
3.1
2.6
2.2
2.0
24
13.1
6.6
4.4
3.3
2.6
2.2
1.9
1.6
28
11.2
5.6
3.7
2.8
2.2
1.9
1.6
1.4
32
9.8
4.9
3.3
2.5
2.0
1.6
1.4
1.2
36
8.7
4.4
2.9
2.2
1.7
1.5
1.2
1.1
40
7.9
3.9
2.6
2.0
1.6
1.3
1.1
1.0
44
7.1
3.6
2.4
1.8
1.4
1.2
1.0
0.9
48
6.6
3.3
2.2
1.6
1.3
1.1
0.9
0.8
В случае указанных в пределах толстой линии сочетаний расстояние перехода мало, то есть меньше чем 600 блоков ECC.
Эти сочетания являются наиболее важными: в многоракурсных системах количество ракурсов часто ограничивается до 2 или 3, и скорость передачи битов также ограничивается, потому что время проигрывания должно сохраняться.
Так, для наиболее важных ситуаций можно реализовать расстояние перехода без перемещения салазок, и все же ограничивая количество переходов в секунду.
В случае других сочетаний предпочтительно иметь более крупные блоки ракурсов. Надо признать, что такое вызвало бы перемещение салазок во время перехода, но время демонстрации между переходами может быть существенно увеличено.
Когда ракурс просмотра меняется, наибольшее расстояние перехода равно 2(m-1) блоков ракурса (от AB1(i) до ABm(i+1)). Допустим, что это наибольшее расстояние перехода равно примерно 25000 блоков ЕСС; соответствующее время перехода будет около 450 мс. Во время обычного проигрывания переходы будут длиной около 12500 блоков; для простоты допускается, что соответствующее время перехода также равно примерно 450 мс.
Следующая таблица показывает длительность демонстрации (в секундах) для некоторых сочетаний скорости утечки и m. Можно увидеть, что длительность демонстрации (t6-t6') более одной минуты, несомненно, осуществимо.
Скорость утечки
Количество ракурсов
2
3
4
5
6
7
8
9
16
102.4
81.9
68.3
58.5
51.2
20
81.9
65.5
54.6
46.8
41.0
24
91.0
68.3
54.6
45.5
39.0
34.1
28
78.0
58.5
46.8
39.0
33.4
29.3
32
102.4
68.3
51.2
41.0
34.1
29.3
25.6
36
91.0
60.7
45.5
36.4
30.3
26.0
22.8
40
81.9
54.6
41.0
32.8
27.3
23.4
20.5
44
74.5
49.6
37.2
29.8
24.8
21.3
18.6
48
68.3
45.5
34.1
По отношению к размеру буферной памяти дается следующий пример для случая 4 видеопотоков и скорости утечки 24 Мбит/с и наибольшего времени перехода 450 мс.
Содержимое буфера непосредственно перед переходом должно быть (0.45 с × 3 Мб/с) 1,35 Мб. Теперь нет опустошения буфера в конце перехода. Предположим, что диск считывается со скоростью 54 Мбит/с; тогда заполнение этого буфера занимает 0,36 с (1,35 Мб/(6,75-3) Мб/с). Непрерывный поток данных возможен, если переходы разделяются 0,81 с. Если продолжительность GOP равна 0,5 с, то наименьшее расстояние между точками входа равно 0,5 с. По меньшей мере, две GOP должны представляться между изменениями ракурса.
Отмечается, что после перехода в расположение в блоке ракурса содержимое буферной видеопамяти используется в большей степени для продолжения показа во время перехода. Затем начнется считывание, и содержимое буферной видеопамяти увеличится. Если новый переход выполняется слишком рано, может быть, что содержимое буферной видеопамяти слишком мало, чтобы обеспечить показ во время перехода. Соответственно, рекомендуется предотвратить слишком ранний переход после прекращения предыдущего перехода.
Возможно, что переход сдерживается исходя из времени. В таком случае запускается имеющий заранее установленную длительность таймер, когда переход прекращен. Если команда изменения ракурса принимается до истечения лимита времени ожидания таймера, контроллер ждет до тех пор, пока длительность таймера истечет, и соответствующий переход выполняется на первую точку входа после этого момента.
Также возможно, что переход сдерживается исходя из количества GOP. Например, может быть, что дисковод считывает 2 GOP до того, как разрешается новый переход. В таком случае запускает счетчик, когда завершен переход. Значение счетчика увеличивается (или уменьшается) при считывании каждой следующей GOP. Если принимается команда изменения ракурса, контроллер проверяет счетчик; переход разрешается если или задерживается до того, как счетчик достиг заранее установленного значения.
Вышесказанное подразумевает, что не все GOP могут соответствовать точке входа. В вышеприведенном примере во время обычного проигрывания считывание всегда начинается с начала первой GOP, поэтому начало второй GOP не может быть точкой входа. С другой стороны, начало последней GOP не может быть точкой входа, так как переход должен выполниться, во всяком случае, в конец упомянутой последней GOP.
Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение не ограничивается примерными вариантами осуществления, обсужденными выше, но что некоторые изменения и модификации возможны в пределах объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
Например, настоящее изобретение не ограничивается кинофильмом, имеющим три альтернативных видеопотока, два альтернативных аудиопотока и три альтернативных графических потока. Например, кинофильм может не содержать графики и/или звука или содержать только один аудиопоток и/или видеопоток. С другой стороны, кинофильм может содержать более трех аудиопотоков и/или видеопотоков.
Более того, в вышесказанном настоящее изобретение разъяснено для случая, где количество альтернативных аудиопотоков всегда равно для каждого из трех альтернативных видеопотоков и где количество альтернативных графических потоков всегда равно для каждого из трех альтернативных видеопотоков, однако это не существенно.
Более того, хотя настоящее изобретение разъяснено для ситуации, где аудио- и графические потоки мультиплексируются с видеопотоками, это не существенно. Аудиоблоки, графические блоки и видеоблоки могут записываться раздельно на диск, в каковом случае дополнительные переходы требуются для блоков выбранных аудио-, графических и видеопотоков, как должно быть ясно специалисту в данной области техники.
Более того, в вышесказанном настоящее изобретение разъяснено для случая, где происходит декодирование перед сохранением в памяти. Также возможно, что данные сохраняются в кодированной форме, тогда как декодирование происходит непосредственно перед демонстрацией: для изобретения это не важно. Более того, буферные памяти MA, MG и MV могут присутствовать в одной буферной памяти потока, однако это также не важно для данного изобретения.
В вышесказанном настоящее изобретение разъяснено со ссылкой на блок-схемы, которые иллюстрируют функциональные блоки устройства согласно настоящему изобретению.
Нужно понимать, что один или более этих функциональных блоков может быть реализован в аппаратном обеспечении, где функция такого функционального блока выполняется посредством отдельных аппаратных компонентов, но также возможно, что один или более этих функциональных блоков реализуются в программном обеспечении, так что функция такого функционального блока выполняется посредством одной или более строк компьютерной программы или программируемого устройства, например микропроцессора, микроконтроллера и т.д.