信號再現裝置和方法
2023-09-27 05:52:20 2
專利名稱：信號再現裝置和方法
技術領域：
本發明涉及信號再現系統，更具體地說，涉及用於讀出記錄媒體中的記錄數據和再現這種讀出數據的具有提高的效率的新的和改進的方法和裝置。
通常把計算裝置同外存儲裝置相連接，所述外存儲裝置用於記錄已在計算裝置中處理過的信息。所述存儲裝置可以是磁帶機、磁碟機、磁鼓機等等。
如果要從這種存儲裝置讀出數據，那麼，就要從設置在所述存儲裝置中的記錄媒體讀出數據。在這種情況下，把稱為文件系統的數據結構提供到記錄媒體中，以便把數據作為一個文件從記錄媒體中讀出。
為了從外存儲裝置中讀出特別大量的數據，通常的做法是先部分地讀出所述大量數據，然後再處理所讀出的數據。在這種把閱讀的數據部分當作一個數據系列，即，當作一個文件讀出的方法中，讀出數據的瞬時速度對於令人滿意的數據再現來說通常是不夠。就這一點來說，本來實時寫入系統的數據，不能按吞吐量足夠快速地處理以提供不間斷的實時輸出。結果，數據堆積和令人煩惱的輸出假信號會顯著地降低理想的性能。
此外，在這種作為文件讀出數據的方法中，雖然每次部分處理都開始讀出數據，但是，從開始讀數據直到該數據實際讀出所經過的時間是隨該數據記錄在記錄媒體上的位置以及開始讀出時計算機裝置的狀態的不同而變化的。
更具體說，當使用圓盤形記錄媒體作為讀出/寫入數據的記錄媒體時，首先要進行檢索操作，這時，用於把信息寫入圓盤形記錄媒體或從中讀出信息的磁頭要機械運動到圓盤形記錄媒體的記錄著所需數據的位置上。由於檢索操作是通過驅動裝著磁頭的馬達來進行的，所以，連續數據的讀出是費時的，因而降低了數據讀出的效率。
因此，長期以來一直存在解決上述問題以提高寫入和讀出數據的效率的要求。本發明顯然滿足這些要求。
簡明扼要地說，本發明提供一種信號再現方法和裝置，藉助這種方法和裝置，一旦把記錄在記錄媒體上的特定的數據系列寫入所述系統，就能有效地改變讀出數據的時間，從而便於提高效率並擴大寫入和讀出數據的過程之間的兼容性，由此把數據損失減至最小。
在本發明的系統中，典型地使用四種類型的數據。前兩類數據，例如，待解壓的壓縮數據(下文稱MDEC數據)和音頻數據，即，聲音和音樂，被輸入、即、寫入系統，並且最好是實時處理。另外兩類數據，例如，多邊形數據和特定功能數據，不需要實時處理。
在本發明中，以記錄媒體中讀出實時數據並把它實時地寫入所述系統中，然而，當系統的負荷增加時，中央處理機(CPU)的易變的讀出速度或許不能快速地取數和處理輸入數據而跟不上輸入信號的速度。如果出現這種情況，那麼，會不適當地丟失某些實時數據而在輸出信號中產生許多不希望有的假信號。
根據本發明，使用環形緩衝器或其他合適的中間存儲裝置存儲輸入所述系統的實時數據。這樣，環形緩衝器把任何實時數據的損失減至最小。所述環形緩衝器通過提供不變的寫入速度，即，從小型磁碟只讀存儲器(CD-ROM)或類似裝置輸入到所述系統的速度而改變其讀出速度，即，輸出到CPU的速度來實現上述功能。所述讀出速度隨CPU的負荷而改變，因此，在系統數據吞吐量高時能夠提高讀出速度，這個特點與所述環形緩衝器的特點相結合，有效地把數據損失減至最小。因此，當數據的寫入超過數據的讀出時，寫入被停止，直至讀出追上；然後，一般轉移或放棄一幀或兩幀以恢復寫入和讀出的一致。在輸出端偶爾重複若干幀，以補償這種數據損失，但是，這種現象是短暫的、不常見的、因而實際上是不足道的。
因此，雖然有可能放棄與所處理的幀相鄰的數據幀，但是，根據本發明，所述環形緩衝器即使不是消除也是減小了丟失這種數據的必然性。
舉例來說，但不必局限與此，本發明提供一種通過讀出記錄在記錄媒體上的數據來進行數據再現的信號再現系統，該系統包含將數據逐幀順序地存儲其上的記錄媒體，所述幀作為數據處理單元，它包含作為數據的實際讀出單元的一個或幾個扇區；用於存儲從記錄媒體讀出的數據的環形存儲裝置或類似裝置；用於逐個扇區順序地從記錄媒體讀出幀數據並把幀數據存入環形存儲裝置的數據控制裝置，並且，與上述操作分開，所述數據控制裝置逐幀讀出事先存儲在環形存儲裝置中的數據，從而，當從記錄媒體讀出的扇區數據不能寫入環形存儲裝置時，就把緊接在包含所述讀出扇區的幀數據之後的幀數據跟在包含所述讀出扇區的幀數據之前的幀數據後面存入所述環形存儲裝置中。
雖然，所述環形存儲裝置指的是所謂環形緩衝器，但是，從本發明的精神和範圍出發，可以使用任何合適的中間存儲裝置。
所述扇區包含附加信息區和數據區，所述附加信息區含有包含該扇區的幀的數據格式，表示構成幀的各扇區的順序的扇區號以及表示構成所述幀的扇區數目的扇區總數。數據控制裝置利用所述扇區中的扇區號和扇區總數來檢測包含該扇區的幀的最後扇區。
本發明還提供與上述系統相聯繫的信號再現方法，所述方法包含數據讀出步驟和幀數據處理步驟；所述數據讀出步驟用於從記錄媒體中逐個扇區地讀出幀數據並把它存入環形存儲裝置中，在所述記錄媒體中逐幀順序地存儲著所述數據，作為數據處理單元的所述幀數據包含一個或多個作為實際的數據讀出單位的扇區；所述幀數據處理步驟獨立於所述數據讀出步驟，用於逐幀地讀出預先存入環形存儲裝置中的數據，從而，當從記錄媒體讀出的扇區數據不能寫入環形存儲裝置時，把緊接著包含所述讀出扇區的幀數據的下一個幀數據跟在包含所述讀出扇區的幀數據前面的幀數據存入所述環形存儲裝置中。
此外，根據本發明，在逐個扇區讀出記錄在記錄媒體中的幀數據並將其存入環形存儲裝置時，只有和構成所述幀的各扇區中的中間扇區相近的那些扇區才能被存入環形存儲裝置中。緊接在僅含有和存儲的中間扇區相近的扇區的幀數據之後的幀數據跟在已正確存儲的幀數據之後存入環形存儲裝置中，而放棄僅含有和已存儲的中間扇區相近的扇區的幀數據。這樣就以和讀出速度一致的速度再現從記錄媒體讀出並寫入所述系統中的幀數據，所述系統中的CPU能夠改變所述讀出速度。
所述扇區包含附加的信息區和數據區，所述附加的信息區含有包含該扇區的幀的數據格式，表示構成幀的各扇區的順序的扇區號以及表示構成所述幀的扇區數目的扇區總數。因此，在從記錄媒體讀出扇區數據時，能夠順序地檢測出所述幀中的位置信息和數據信息。
此外，當利用扇區號和扇區總數檢測最後扇區時，能夠檢測到在這些幀中間的一個位置，即，幀數據的分割點。
因此，本發明滿足長期以來意識到的對於提高寫入和讀出數據的效率的要求。
從下面結合說明實施例的附圖所作的更詳細的描述中，將明了本發明的這些和其它目的和優點。
圖1是表示本發明的信號再現裝置的結構的簡圖；圖2示出本發明的系統使用的幀數據；圖3示出本發明的系統使用的扇區；圖4示出本發明的系統使用的扇區標題區的結構；圖5A和5B說明本發明的數據讀出處理；圖6說明本發明的幀數據處理；圖7是表示家庭遊戲機的總系統配置的結構的方塊圖。
下面參照附圖，在所有圖中，相同的標號表示相同的或對應的部分。
如前所述，在本發明的系統中，典型地使用四種類型的數據。前兩類數據，例如，待解壓的壓縮數據(下文稱MDEC數據)和音頻數據即，聲音和音樂，被輸入，即，寫入所述系統中，並且，最好是實時處理。另外兩類數據，例如，多邊形數據和特種功能數據，不需要實時處理。
在本發明中，以實時方式將實時數據從記錄媒體中讀出並寫入系統中。但是，當系統上的負荷增加時，CPU的易變的讀出速率或許不能快速地取數和處理輸入數據而跟不上輸入信號的速度。如果出現這種情況，那麼，將不適當地丟失某些實時數據而在輸出信號中產生許多不希望有的假信號。
根據本發明，使用環形緩衝器或其他合適的中間存儲裝置來存儲輸入到所述系統的實時數據。這樣，所述環形緩衝器把任何實時數據的損失減至最小。所述環形緩衝器通過提供不變的寫入速度，即，從小型磁碟只讀存儲器(CD-POM)或類似裝置輸入到所述系統的速度，而改變其讀出速度，即，輸出到CPU的速度，來實現上述功能。所述讀出速度隨CPU上的負荷而變化，因此，在系統數據吞吐量高時，能夠提高所述讀出速度，這個特點與所述環形緩衝器的特點相結合，有效地將數據損失減至最小。因此，當數據的寫入超過數據的讀出時，寫入被停止，直至讀出追上，然後，一般轉移或放棄一幀或兩幀，以恢復寫入和讀出的一致。在輸出端偶爾重複若干幀，以補償這種數據損失，但是，這種現象是短暫的、不常見的，因而實際上是不足道的。
因此，雖然有可能放棄與所處理的幀相鄰的幀數據，但是，根據本發明，所述環形緩衝器即使不是消除也是減小了丟失這種數據的必然性。
下面參照附圖，更具體地說，參照圖1，包含微處理器和類似裝置的中央處理機(CPU)被連接到總線6。存儲器2，數據傳送裝置3，存儲裝置4以及輸出裝置5也都藉助總線6相互連接。
合適的記錄媒體，例如，使用小型磁碟(CD)的CD-ROM設置在存儲裝置4中，所述CD-ROM是圓盤形記錄媒體，並且，是用於以光學方式記錄和再現數據的只讀光碟。可以把存儲裝置4安裝在信號再現裝置內部，或者，把它從信號再現裝置的外部連接到總線6。
輸出裝置5包含多個輸出裝置，例如，像用於圖象輸出的陰極射線管(CRT)的顯示裝置以及用於音頻輸出的揚聲器裝置。
下面描述存儲裝置4中的CD-ROM上的記錄數據。
圖2示出記錄在CD-ROM上的幀數據。幀數據表示文件數據中數據處理單元。如圖2所示，按順序記錄幀數據FD1、FD2、FD3、FD4、FD5......而構成文件數據中的一個單元。幀數據FD1至FD5的量可以不同。
圖3中示出所述幀數據的內部結構。幀數據FD包含作為較小數據塊的若干扇區。圖3示出一個幀數據單元FD包含三個扇區SC1至SC3的情況。扇區SC是來自存儲裝置4中CD-ROM的實際的數據讀出單元，並具有固定的數據量。
扇區SC1至SC3中的每一個包含作為扇區SC的附加信息區的扇區標題區SH以及含有圖象和音頻數據的扇區數據區SD。扇區標題區SH1至SH3中的每一個用於存儲包含該扇區標題區的目錄以及用於指示該扇區在整個幀數據FD中的位置的數據。
把幀數據中的圖象和音頻數據順序地緊密存儲在自前導扇區SC1中的扇區數據區SD1到扇區數據區SD2、SD3中，所述區域之間無間隔。在這種情況下，當幀的量小於該幀數據FD中多個扇區數據區SD的總容量時，無效數據被存入扇區數據區SD的剩餘部分中。更具體地說，如圖3中所示，由於幀數據FD中所包含的數據量小於三個扇區數據區SD1至SD3的總容量，所以，存儲著無效數據的無效數據區出現在最後的扇面數據區SD3之後。
如圖4中所示，從前導部分開始，扇區標題區SH包含幀數據格式標識符FID，用於指明幀數據FD的數據格式；扇區號SN，用於指示從含有該扇區標題區SH的扇區的幀數據FD中的前導扇區開始的序列號；扇區總數HS，用於指示包含該扇區標題區SH的幀數據的扇區總數目；幀號FN，它指示從文件數據中幀數據的前導幀開始的序列號；以及幀數據量FS，它指示存儲在幀數據FD的扇區數據區SD中的數據量。
一個幀數據單元中的數據具有相同的格式。因此，當幀數據FD中存在多個扇區SC時，各扇區SC中扇區標題區SH的幀數據格式標識符FID具有相同的值。此外，當包含幀數據量FS的扇區標題區SH所屬的幀數據FD中存在多個扇區標題區SH時，這些扇區標題區SH中的幀數據量FS具有相同的值。
現在再參照圖1，CPU 1把用於讀出數據的控制信號通過總線6傳送到含有作為存儲媒體的CD-ROM的存儲裝置4。響應饋送到存儲器4的控制信號，從存儲裝置4中，在CD-ROM所期望位置上的數據被逐個扇區地讀出。
讀出的扇區數據通過數據傳送裝置3傳送並存儲到存儲器2的環形緩衝器7中。可以用軟體或硬體來實現環形緩衝器7。當然，普通技術人員將理解，可以對數據的緩衝、寫入、讀出的這種方案在設計方面做出各種更改，而不違反本發明的精神和範圍。
執行直接存儲器存取傳送(DMA)的控制的數據傳送裝置3受控於來自於CPU 1的控制信號。數據傳送裝置3把從存儲裝置4讀出的數據高速傳送到環形緩衝器7，並把數據存入其中。
獨立於把扇區數據存入環形緩衝器7中的操作是，把來自CPU 1的控制信號饋送到存儲器2。根據該控制信號，存儲在環形緩衝器7中的數據被逐幀讀出。CPU 1對從環形緩衝器7讀出的幀數據的內容進行判別，並根據判別的結果進行處理。處理後的幀數據被饋送到輸出裝置5中的若干輸出裝置中的一個。於是，從已接收到數據的輸出裝置輸出信息信號。
由於在本實施例中，在信號再現裝置中數據處理過程與被處理的數據的內容無關，因此，各種格式的數據都能進入扇區數據區SD。例如，通過把圖象數據存入扇區數據區SD中，就有可能再現順序地變化的靜圖象，即，活動圖象。通過存入音頻數據，就有可能順序地再現音頻數據。此外，通過把任意格式的數據存入扇區數據區SD中，就有可能實現按照數據的瞬時變化來順序處理數據。
如上所述，幀數據包含單一格式數據。但是，多個幀數據可能包含不同數據格式的數據。並且，這些數據可能同時被包含在一個數據系列中。下面描述這種實施例中的信號再現方法。
在圖1中所示的信號再現裝置中，幀數據在CPU 1的控制下被逐個扇區地在存儲裝置4中的CD-ROM與存儲器2中的環形緩衝器7之間傳送。就這一點而言，幀數據被從存儲裝置4中的CD-ROM逐個扇區讀出。進行數據讀出處理和幀數據處理，數據讀出處理用於利用數據傳送裝置3把所存儲的讀出扇區數據傳送到存儲器2中的環形緩衝器7並把它存儲其中；幀數據處理用於逐幀地讀出存儲在環形緩衝器7中的數據，並把處理後的數據傳送到輸出裝置。這兩種數據處理操作是在CPU 1的控制下分開進行的，並且，通過環形緩衝器7基本同步。
下面描述數據讀出處理操作。
圖5A系列的方式示出記錄著幀數據FD1至FD8的CD-ROM的數據區。用記錄媒體讀出位置RP指示準備從CD-ROM讀出的幀數據中的扇區。在圖5A的CD-ROM中，從存在記錄媒體讀出位置RP的幀數據FD4的前導扇區開始逐個扇區地讀出數據，並且，每當讀出一個扇區的數據時，就藉助數據傳送裝置3把數據寫入環形緩衝器7。每當讀出一個扇區的數據時，記錄媒體讀出位置RP就被移動到下一個扇區。
圖5B示出環形緩衝器7的數據區。環形緩衝器7有這樣的結構多個扇區數據存儲區按順序排列，其中，每個扇區數據存儲區具有一個扇區的數據容量。在數據讀出處理和幀數據處理時都可以自由地訪問環形緩衝器7。
如圖5B中所示，環形緩衝器7有13個扇區數據存儲區BF，即，從用環形緩衝器起始位置SB表示的扇區數據存儲區BF1開始到用環形緩衝器結束位置EB表示的扇區數據存儲區BF13。在所述環形緩衝器7中，扇區數據寫入扇區數據存儲區BF3至BF8中，並且，用數據寫入位置WDT表示緊接著寫入扇區數據的位置。每當一個扇區數據被寫入扇區數據存儲區BF時，數據寫入位置WDT就被移動到下一個扇區數據存儲區。
但是，當隨著一個扇區數據被寫入扇區數據存儲區BF13而使數據寫入位置WDT處於與環形緩衝器結束位置EB相同的位置，即，處在扇區數據存儲區BF13時，數據寫入位置WDT就被移動到與環形緩衝器起始位置SB相同的位置上，即，移動到扇區數據存儲區BF1。
下面描述用於讀出其中存在圖5A的記錄媒體讀出位置RP的幀數據FD4並把該數據存入環形緩衝器7中的數據讀出處理。
幀數據FD4包含三個扇區。讀出前導扇區數據並將它寫入其中存在數據寫入位置WDT的扇區數據存儲區BF90然後，記錄媒體讀出位置RP移動到幀數據FD4的第二個扇區，而且，數據寫入位置WDT也移動到扇區數據存儲區BF10。接著，讀出幀數據FD4的第二個扇區數據並把它存入扇區數據存儲區BF10中。與此相似，幀數據FD4的最後一個扇區數據被存入扇區數據存儲區BF11中。
圖5B表示環形緩衝器7處於這樣的狀態，即，其中6個扇區數據存儲區BF中已存入數據。而其餘7個扇區數據存儲區BF中未存入數據。
當從環形緩衝器7讀出包含8個或更多扇區的幀數據中的數據時，按上述方法把數據逐個扇區順序地寫入。但是，當環形緩衝器7的所有扇區數據存儲區中都已寫入數據，同時，數據寫入位置WDT與數據讀出位置RDT一致時，就停止把數據寫入環形緩衝器7中。環形緩衝器7的數據寫入位置WDT返回到緊接在這樣的扇區數據存儲區之後的扇區數據存儲區的位置，所述這樣的扇區數據存儲區是在環形緩衝器7中目前暫停寫入和存儲的幀數據之前的幀數據的最後扇區數據被正確地存入其中的扇區數據存儲區。也就是說，目前正從CD-ROM讀出的一幀數據被放棄了。
在這種情況下，圖5A的CD-ROM中的記錄媒體讀出位置RP移動到緊接在被停止寫入的幀數據之後的幀數據的前導扇區處。
然後，在緊接在被放棄的幀數據之後的幀數據的前導扇區處恢復了對環形緩衝器的數據寫入。
在讀出CD-ROM上的記錄數據並實時地再現該記錄數據的過程中，當用於逐個扇區地存儲從CD-ROM讀出數據的環形緩衝器7中，數據讀出位置和數據寫入位置出現在扇區數據存儲區的相同位置時，記錄在記錄媒體中的一幀數據被從環形緩衝器7中消去，並且，正從CD-ROM讀出的一幀數據不再現。這樣，能夠以最小的數據損失用和從CD-ROM讀出幀數據的速度(寫入輸入到所述系統的速度)一致的速度實時地再現讀出的數據。
如圖4中所示，扇區標題區SH中的扇區號SN和扇區總數HS被用來檢測幀數據之間的分割點。在檢測分割點的扇區，即，包含15個扇區的幀數據的最後扇區時，不管扇區標題區SH的扇區總數HS的值與扇區號SN的值是否相同，即，都等於15，都要對構成幀數據的每個扇區進行檢測。這樣，能夠檢測出幀數據之間的分割點的該扇區。
下面描述幀數據處理。
如果幀數據存儲於環形緩衝器7中，那麼，把從數據讀出位置RDT開始的一幀數據作為目標幀數據。更準確地說，如圖6中所示，把具有存在數據讀出位置的前導扇區的幀數據作為目標幀數據ITD。CPU 1在目標幀數據IFD的扇區中，從扇區標題區SH的幀數據格式標識符FID的內容來識別包含在幀數據中的數據格式。此外，CPU 1對已識別的數據格式進行預定的處理，並且，把所述數據作為信息信號，例如，圖象信號或音頻信號傳送到輸出裝置5。從顯示裝置或揚聲器裝置輸出與輸出裝置5的信息信號相對應的所傳送的信息信號。
為了識別幀數據是否被包含在環形緩衝器7中，必須檢測該幀數據是否包含這樣的扇區，即，該扇區的扇區標題區SH中數據讀出位置RDT和數據寫入位置WDT不同，並且，該扇區標題區中如圖4中所示的扇區總數HS和扇區號SN具有相同值。
當所述幀數據是圖象數據時，所述預定的處理具體地是用於把圖象數據作為圖象輸出信號顯示在顯示裝置的屏幕上的信號處理。當所述幀數據是音頻數據時，所述預定的處理是用於把音頻數據作為音頻信號輸送到揚聲器裝置的終端的信號處理。
用於所述信號再現裝置的信號再現方法最適用於家庭遊戲機(home game urits)以及類似的裝置。圖7示出使用該信號再現方法的家庭遊戲機的實施例的結構。
圖7中的家庭遊戲機包含連接到主系統中的用於實現各種功能的多個處理器和裝置的總線31，所述主系統包含CPU 11和外圍設備12、圖形系統、音響系統、CD-ROM系統和通信系統。
所述主系統的CPU 11是32位簡化指令系統計算機(RISC)CPU。外圍設備12包含多個控制器，例如，直接存儲器存取(DMA)，計時器和中斷器。以下裝置也連接到總線312兆字節容量的主存儲器13；512千字節容量的、存儲有用於CPU 11控制和外圍設備12的操作、從而控制家庭遊戲機作業系統(OS)程序的ROM 14；作為並行通信的輸入/輸出(I/O)部件的並行輸入輸出(PIO)29以及作為串行通信的輸入/輸出(I/O)部件的串行輸入輸出(SIO)。
當接通家庭遊戲機的電源時，CPU 11執行ROM 14中的作業系統(OS)程序而使整個裝置啟動。根據由CPU 11提供的控制命令，從CD-ROM讀出寄存在CD-ROM系統的CD-ROM裝置25中的應用程式，即，遊戲程序或圖象數據、音頻數據。
關於這一點，記錄在CD-ROM中的圖象數據包含已經藉助離散的餘弦變換(DCT)和壓縮進行正交變換的活動圖象和靜圖象數據，以及用於修改多邊形的紋理圖象(texture picture)的圖象數據。作為活動圖象和靜圖象的圖象數據，使用兩種壓縮的數據，一種是根據作為壓縮靜圖象數據的國際標準的聯合攝影專家組(JPEG)的標準壓縮的數據，另一種是根據作為壓縮動圖象數據的國際標準的活動圖象編碼專家組(MPEG)的標準、僅用幀內編碼壓縮的數據。來自CD-ROM的遊戲程序包含用於繪製微小多邊形面積或多邊形圖的多邊形繪製命令。
記錄在CD-ROM中的音頻數據包含基於作為音樂小型磁碟(musicCDs)中音頻數據的CD-DA標準的16位脈衝編碼調製(PCM)數據以及基於作為CD-ROM圖象和音頻數據的CD-ROM XA標準的自適應差分式脈衝編碼調製(所謂ADPCM)數據。
從CD-ROM讀出的數據存入CD-ROM緩衝器24，然後，由CD-ROM解碼器23解碼。該結果數據饋送到主系統，根據所述數據的內容饋送到圖形系統或音響系統。
所述圖形系統包含作為圖形數據生成處理器的幾何變換機(geometrg transfer engine)(GTE)15；作為圖形繪製處理器的圖形處理裝置(GPU)16；用於通過GPU 16生成圖象的具有1兆字節容量的幀緩衝器17；作為圖象數據擴展機的運動解碼器(MDEC)19以及視頻輸出裝置18，例如，陰極射線管(CRT)顯示裝置或液晶顯示(LCD)裝置。
作為CPU 11的協同處理器的幾何變換機(GTE)15，當CPU 11產生繪製命令或控制命令時，用並行處理機理，對表示圖象中的三維物體的多邊形，高速地進行坐標變換或光源計算，例如，以固定的十進位計算矩陣或矢量。
根據來自CPU 11的多邊形繪圖命令而操作的圖形處理裝置(GPU)16在變換到與CPU 11無關的二維地址空間的幀緩衝器17中繪製多邊形。GPU 16進行以下操作繪製平直影線，其中，用同一種顏色繪製多邊形；繪製Gouraud影線，其中，對每個多邊形頂點標明任意顏色以確定多邊形內部的顏色；繪製紋理映射(fexture mapping)，其中，把作為二維圖象數據的紋理(fexture)加到多邊形上。
準確地說，當繪製平直影線過程中用同一種顏色繪製三角形時，GET 15能夠以每秒大約150萬個多邊形的最高速度進行坐標計算。當繪製Gouraud影線或紋理映射(fexture mapping)時，GTE 15最多能夠以每秒大約50萬個多邊形的速度進行坐標計算。因此，能夠減輕CPU 11的負荷並進行高速坐標計算。
幀緩衝器17包含16位的所謂雙埠隨機存儲器(RAM)，這是一個有512個垂直象素和1024個水平象素的矩形區。幀緩衝器17用於藉助GPU 16和從主存儲器13傳送來的封閉虛線(enclosure)數據來繪製圖象。藉助GPU 16或從主存儲器13傳送來的數據進行繪圖是和圖象數據的讀出同時進行的。在幀緩衝器17設置有存儲紋理模式(fexture pattern)的紋理區和存儲作為彩色調色板的彩色查找表(CLUT)的彩色查找表(CLUT)區。在CPU 11的控制下從CD-ROM磁碟機25讀出所述紋理模式和彩色查找表(CLUT)數據，然後，將所述數據經過GPU 16傳送到幀緩衝器17並存儲在那裡。所述彩色查找表(CL-UT)數據也可以由GPU 16產生。
於是，GPU 16使用由GTE 15供給的坐標和彩色信息繪製多邊形，並把紋理加到多邊形上，以便產生三維(3D)圖象。把結果圖象數據作為圖象信號輸出到視頻輸出裝置18，以便顯示三維(3D)圖象。
在準備顯示動圖象時，在幀緩衝器17中設置兩個矩形區，並且，這兩個矩形區交替地用於繪圖和圖象顯示，因此，與在其中一個矩形區繪製幀圖象的同時，先前繪製在另一個矩形區的幀圖象的數據被輸出到視頻輸出裝置18，以便顯示圖象。於是，避免了圖象重寫的情況出現在視頻輸出裝置18上。
用於再現從CD-ROM 25讀出的圖象數據的運動解碼器(MDEC)19與CPU 11共用主存儲器13進行並行操作。從CD-ROM磁碟機25讀出的活動圖象數據由CD-ROM解碼器23進行錯誤校正，然後，被饋送到運動解碼器(MDEC)19。MDEC 19將饋送到這裡的數據解碼。然後，解碼後的數據作為活動圖象被饋送到主存儲器13。饋送到主存儲器13的活動圖象數據經由圖形處理裝置(GPU)16存入幀緩衝器17，然後，被作為圖象信號輸出到視頻輸出裝置18，以便顯示圖象。
所述音響系統包含作為聲音再生處理器的聲音處理裝置或者所謂SPU 20；用於SPU 20以再生聲音信號的512千字節的聲音緩衝器21；以及聲音輸出裝置22，例如，揚聲器裝置。
所述SPU 20具有自適應差分式脈衝編碼調製(ADPCM)的解碼功能，用於再現通過對16位音頻數據進行自適應差分式脈衝編碼調製(ADPCM)使其成為4位微分信號而產生的音頻數據；再現功能，用於再現存儲於聲音緩衝器21的聲源數據以產生音響效果；以及用於調製再現的聲源數據的調製功能。
用於背景音樂(BGM)的音頻數據和用於產生音響效果的聲源數據被記錄在CD-ROM中。在CPU 11的控制下，通過CD-ROM解碼器23，從CD-ROM磁碟機25讀出這些數據並對其進行糾錯。
用於背景音樂(BGM)的音頻數據在CPU 11的控制下被從CD-ROM解碼器23饋送到聲音處理裝置(SPU)20，然後，SPU 20把所述音頻數據作為音樂曲調從聲音輸出裝置22輸出。用於音響效果的聲源數據在CPU 11的控制下存入聲音緩衝器21中。SPU 20根據存儲在聲音緩衝器21中的聲源數據產生音樂聲音和音響效果。因此。SPU 20是所謂的取樣(sampling)聲源。
所述通信系統包含作為輸入裝置或輸入底座的控制器27，1兆字節的存儲器插件28以及作為同步串行埠的通信裝置26。
控制器27具有鍵入用於控制遊戲的進行以及遊戲中顯示的物體的運動的指令的鍵。鍵入的操作信息被從控制器27饋送到通信裝置26。通過CPU 11大約每1/60秒讀出饋送到通信裝置26的所述信息。CPU 11發送用於控制外圍設備12、主存儲器13、圖形系統、音響系統和CD-ROM系統的操作的控制命令，以控制這些系統的操作。於是，與鍵入的操作信息相應地顯示圖象和輸出聲音。
存儲插件28包含非易失存儲器，例如，瞬時(flash)存儲器，該插件用於存儲和保持置位、多個遊戲的進行情況和結果。由於存儲器插件28是與總線31分開的，所以，在接通電源時也能將存儲器插件28插上和取下。因此，有可能在該家庭遊戲機運行期間插上和取下多個存儲器插件，以便存儲數據。
可以經由並行輸入輸出(PIO)埠29把該遊戲機連接到外圍設備。該遊戲還可以經由串聯輸入輸出(SIO)埠30與其他遊戲機通信。
在該家庭遊戲機中，在讀出遊戲程序、顯示圖象數據或將圖象數據繪製成圖時，必須在主存儲器13、圖形處理裝置(GPU)16、運動解碼器(MDE)19和CD-ROM解碼器之間高速地傳送大量圖象數據。在這種情況下，實行所謂的直接存儲器存取(DMA)傳送，即，在外圍設備12的控制下直接傳送圖象數據而不通過CPU 11。從而，減輕了CPU 11上由於傳送數據造成的負荷，並且，能高速地傳送數據。
從以上的描述可以明白，本發明的用於通過讀出記錄在記錄媒體上的數據而進行信號再現的信號再現裝置包含將數據逐幀順序地存儲其上的記錄媒體，所述幀作為數據處理單元，它包含一個或多個作為數據的實際讀出單元的扇區；用於存儲從記錄媒體讀出的數據的環形存儲器裝置或類似裝置；用於逐個扇區順序地從記錄媒體讀出幀數據並把它存入環形存儲器裝置的數據控制裝置，並且，與上述操作分開，所述數據控制裝置逐幀地讀出事前存儲在所述環形存儲裝置中的數據，從而，當從記錄媒體讀出的扇區數據不能寫入環形存儲裝置時，就把緊接在包含所述讀出扇區的幀數據之後的幀數據跟在包含所述讀出扇區的幀數據之前的幀數據後面、存入所述環形存儲裝置中。因此，在實時地再現從記錄媒體讀出的幀數據時，就能夠以同從記錄媒體讀出數據的速度相一致的速度再現所述數據。由於能夠快速和可靠地輸出作為數據處理單元的每一個幀數據，所以，還能夠把幀內數據的失效和丟失減至最小。此外，由於數據是逐幀地被從記錄媒體讀出和逐幀地被存儲的，所以，能夠處理各種格式的數據，而與所包含的數據類型無關。
所述扇區包含附加信息區和數據區，所述附加信息區含有包含該扇區的幀的數據格式，表示構成幀的各扇區的順序的扇區號以及表示構成所述幀的扇區數目的扇區總數。數據控制裝置利用所述扇區中的所述扇區號和扇區總數來檢測包含該扇區的幀的最後扇區。這樣，每當逐個扇區地讀出數據時，就能夠順序地檢測出所述幀中的位置信息和數據信息，從而，能夠快速地檢測出幀數據的分割點。
本發明的信號再現方法包含數據讀出步驟和數據處理步驟；所述數據讀出步驟用於從記錄媒體逐個扇區地讀出幀數據以及把該幀數據存入環形存儲器中，在所述記錄媒體中逐幀順序地存儲著所述數據，作為數據處理單元的所述幀數據包含一個或多個作為數據的實際讀出單元的扇區；所述幀數據處理步驟用於逐幀地讀出事先存入環形存儲裝置中的數據，這個操作是與所述數據讀出步驟的操作分開的，從而，當從記錄媒體讀出的扇區數據不能寫入環形存儲裝置時，把緊接著包含所述讀出扇區的幀數據的下一個幀數據跟在包含所述讀出扇區的幀數據前面的幀數據之後存入所述環形存儲裝置中。因此，在實時地再現從記錄媒體讀書出的幀數據時，就能夠基本上以同從記錄媒體讀出數據的速度相一致的速度再現所述數據。由於能夠快速和可靠的輸出作為系統中數據處理單元的每一個幀數據，所以，把數據的遺漏減至最小。此外，由於數據是逐幀地被從記錄媒體讀出並逐幀地被存儲的，所以，能夠處理各種格式的數據，而與所包含的數據的類型無關。
所述扇區包含附加信息區和數據區，所述附加信息區含有包含該扇區的幀的數據格式，表示構成幀的各扇區的順序的扇區號以及表示構成所述幀的扇區數目的扇區總數。數據控制裝置利用所述扇區中的所述扇區號和扇區總數來檢測包含該扇區的幀的最後扇區。這樣，每當逐個扇區地讀出數據時，就能夠順序地檢測出所述幀中的位置信息和數據信息，從而，能夠快速地檢測出幀數據的分割點。
因此，本發明滿足了長期以來意識到的對於提高數據寫入和讀出的效率的要求。
從以上的描述可以明白，雖然已經描述和說明了本發明的具體形式，但是，可以做出各種修改而不違反本發明的精神和範圍。因此，本發明只受所附權利要求書的限制。
權利要求
1.一種信號再現裝置，包含(a)用於逐個扇區地從記錄媒體讀出幀數據的第一讀出裝置，(b)用於把從第一讀出裝置讀出的數據寫入存儲器中的寫入裝置，(c)用於讀出寫於所述存儲器中的數據的第二讀出裝置，以及(d)用於控制的控制裝置，當所述寫入裝置停止寫入所述數據時，所述第一讀出裝置能夠開始讀出緊接在正被讀出的幀數據之後的幀數據，所述寫入裝置能重新置位到預定的位置。
2.如權利要求1中所述的裝置，其中，所述存儲裝置包含環形尋址裝置。
3.如權利要求1中所述的裝置，其中，所述扇區含有表示扇區號和幀數據的扇區總數的扇區標題。
4.如權利要求1中所述的裝置，其中，當所述第二讀出裝置的讀出地址與所述寫入地址一致時，所述寫入裝置停止寫入。
5.一種信號再現系統，包含(a)逐個扇區地從記錄媒體讀出幀數據的第一讀出裝置，(b)把從所述第一讀出裝置讀出的數據寫入存儲器中的寫入裝置，(c)讀出寫於所述存儲器中的所述數據的第二讀出裝置，(d)實行控制的裝置，當所述寫入裝置停止寫入所述數據時，所述第一讀出裝置能夠開始讀出緊接在正被讀出的幀數據之後的幀數據，所述寫入裝置能重新置位於預定位置。
6.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述存儲器包含環形尋址裝置。
7.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述扇區含有表示扇區號和幀數據的扇區總數的扇區標題。
8.如權利要求5中所述的裝置，其中，當讀出地址與寫入地址一致時所述寫入裝置停止寫入。
9.一種處理信號的方法，包含以下步驟(a)逐個扇區地從記錄媒體中讀出幀數據；(b)把所述讀出步驟中讀出的數據寫入存儲器中；(c)讀出寫於所述存儲器中的數據；以及(d)控制所述數據的寫入，以便所述第一讀出裝置能夠開始讀出緊接在正被讀出的幀數據之後的幀數據，並且，所述寫入步驟可以復位到預定的位置。
10.如權利要求9中所述的方法，其中，當規定的讀出地址與規定的寫入地址一致時所述寫入步驟停止寫入。
11.一種通過讀出記錄在記錄媒體中的數據實現數據再現的信號再現裝置，包含數據逐幀順序地存儲其中的記錄媒體，所述幀作為數據處理單元並包含至少一個作為實際的數據讀出單元的扇區，用於存儲從所述記錄媒體讀出的所述數據的環形存儲器，數據控制裝置，用於逐個扇區順序地從所述記錄媒體讀出幀數據並把所述幀數據存入所述環形存儲器中，並且，與上述操作分開地逐幀地讀出預先存儲在所述環形存儲器中的數據，從而，當從所述記錄媒體讀出的扇區數據不能被寫入所述環形存儲器時，把緊接在包含讀出扇區的幀數據之後的幀數據跟在前一個幀數據後面存入所述環形存儲器中。
12.如權利要求11中所述的信號再現裝置，其中，所述扇區包含附加信息區和數據區，所述附加信息區含有包含該扇區的幀的數據格式，表示構成幀的各扇區的順序的扇區號以及表示構成所述幀的扇區數目的扇區總數，從而，所述數據控制裝置利用所述扇區號和所述幀的扇區總數來檢測所述幀的最後扇區。
13.一種信號再現方法，包含從數據逐幀順序地存儲其中的記錄媒體中逐個扇區地讀出幀數據並把該幀數據存入環形存儲裝置中的數據讀出步驟，所述幀作為數據處理單元並包含至少一個作為實際數據讀出單元的扇區，與所述數據讀出步驟分開地，逐幀地讀出預先存儲在環形存儲器中的數據的幀數據處理步驟，從而，當從所述記錄媒體讀出的扇區數據不能被寫入所述環形存儲裝置時，把緊接在包含該讀出扇區的幀數據之後的幀數據跟在包含該讀出扇區的幀之前的幀數據後面存入所述環形存儲器中。
14.如權利要求13中所述的信號再現方法，其中，所述扇區包含附加的信息區和數據區，所述附加的信息區含有包括該扇區的幀的數據格式，表示構成該幀的各扇區的順序的扇區號以及構成該幀的扇區總數，從而，所述數據控制裝置利用所述扇區號和所述幀中的扇區總數來檢測包含該扇區的幀的最後扇區。
15.一種用於更有效地處理數據流的方法，包含以下步驟從記錄媒體中讀出數據，把所述數據寫入緩衝存儲器中，從所述緩衝器讀出所述數據，當從所述存儲器讀出所述數據的速度不足以跟上所述數據的所述寫入時，停止所述數據的所述寫入，以避免數據的堆積，以及隨後，當所述數據的所述讀出已足以跟上數據的所述寫入時，恢復把所述數據寫入所述緩衝存儲器中。
16.如權利要求15中所述的方法，其中，所述緩衝存儲器是環形存儲器。
17.如權利要求15或16中所述的方法，其中，在寫入期間，所述寫入的速度是不變的速度。
18.如權利要求15或16中所述的方法，其中，所述讀出的速度是可變的。
19.如權利要求15或16中所述的方法，其中，在寫入期間所述寫入的速度是恆定的高速度，而所述讀出的速度是根據數據處理負荷而變化的。
全文摘要
在CPU的控制下從存儲裝置中的記錄媒體逐個扇區地讀出數據並把它存入環形緩衝器中，CPU能夠根據系統上負荷的變化而改變從緩衝器讀出的速度。逐幀地讀出存儲於環形緩衝器中的數據並把它輸出到輸出裝置。在實時再現從記錄媒體讀出的數據時，能夠以基本上和從記錄媒體讀出數據的速度相符合的速度再現所述數據，從而，將數據損失減至最小並提高瞬時質量。
文檔編號G11B20/10GK1131799SQ9512001
公開日1996年9月25日 申請日期1995年11月30日 優先權日1994年11月30日
發明者梅村晃二郎, 鈴置雅一, 豐禎治 申請人:索尼公司