作者：mike fic… 文章來源：電子工程專輯

    很多消費(fèi)類產(chǎn)品需要錄制和播放數(shù)字視頻和音頻數(shù)據(jù)，要實(shí)現(xiàn)類似的功能就必須采用一種文件系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)組織起來，以便于進(jìn)行存儲、刪除等各種操作。本文介紹建立多媒體文件系統(tǒng)的一些設(shè)計原則，可為中國工程師在設(shè)計嵌入式設(shè)備時提供參考。

    設(shè)計并實(shí)現(xiàn)一個可行的數(shù)字多媒體文件系統(tǒng)是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作，因?yàn)樗ǔＪ怯迷谝粋�低成本消費(fèi)類產(chǎn)品中，如數(shù)字視頻錄像機(jī)或mp3播放器，為了能夠錄制和回放多媒體數(shù)據(jù)，設(shè)備平臺必須要有操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動程序、多媒體數(shù)字信號編***、用于選擇播放數(shù)據(jù)的用戶界面以及其它復(fù)雜及開發(fā)費(fèi)用昂貴的組件。

    這種文件系統(tǒng)通常應(yīng)具有下列功能：

    1. 暫停和恢復(fù)播放當(dāng)前節(jié)目(要求同時錄制和回放)

    2. 同時錄制兩個不同的節(jié)目(如果有兩個調(diào)諧器可以使用)

    3. 播放節(jié)目實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和快退(帶有來自實(shí)際內(nèi)容的可視或可聽提示)

    4. 跳過數(shù)字多媒體數(shù)據(jù)流(前進(jìn)跳過廣告或后退即時重放)

    5. 將多個錄制的節(jié)目保存到磁盤并進(jìn)行組織，以便單獨(dú)選擇回放

    現(xiàn)在市面上有很多產(chǎn)品可以錄制和回放數(shù)字多媒體節(jié)目，你可能希望通過某些快速研究就能了解將多媒體文件系統(tǒng)嵌入到產(chǎn)品中的相關(guān)信息，然而卻會發(fā)現(xiàn)市場上沒有一個視頻或音頻產(chǎn)品提供了有關(guān)其文件系統(tǒng)格式的更多信息。你還會發(fā)現(xiàn)dvd文件格式的保密性非常好，而要合法地了解其格式則需要很大一筆費(fèi)用以及公司高層簽署的協(xié)議書。雖然在黑客網(wǎng)站有一些格式說明文件，但并不能確切知道其中哪些部分可以讓人相信。通常用于網(wǎng)站和pc瀏覽器的流文件格式也難以找到相關(guān)信息，并且很復(fù)雜，一般采用遠(yuǎn)低于節(jié)目錄制的數(shù)據(jù)傳輸速率。

    流量控制也有很大的問題。離線視頻以一個大致連續(xù)的流進(jìn)行傳輸，經(jīng)過數(shù)字化和壓縮后，視頻數(shù)據(jù)傳輸速率要大大低于硬盤傳輸速率，這意味著以前錄制的數(shù)據(jù)可能以遠(yuǎn)大于正常速度的速率從硬盤上播放，多媒體文件要穩(wěn)定播放其速率必須進(jìn)行人工限制或數(shù)據(jù)流量控制。

    與離線視頻連續(xù)流不同，硬盤數(shù)據(jù)分為需隔一定時間讀取的數(shù)據(jù)塊(chunk)，結(jié)果導(dǎo)致較大的流量控制、緩存和延時問題。如果磁盤尋道時間太長或者處理器在關(guān)鍵時刻處理的事務(wù)太多，緩存將顯得太小，且視頻處理可能出現(xiàn)下溢；如果緩存過大，通道改變時間會增加，這樣要占用更多的ram，產(chǎn)品成本因而又會相應(yīng)上升。為了避免在播放到暫停再到快退等轉(zhuǎn)換期間出現(xiàn)上溢和下溢，需要進(jìn)行仔細(xì)的系統(tǒng)分析和設(shè)計。

    磁盤布局

    和任何文件一樣，多媒體數(shù)據(jù)也存儲在磁盤上的“數(shù)據(jù)塊”中，不過這些數(shù)據(jù)塊通常是磁盤驅(qū)動器原始扇區(qū)大小一個很大的倍數(shù)。例如通常磁盤扇區(qū)大小為512字節(jié)，而我們可以找到一個512kb的數(shù)據(jù)塊(1,024個連續(xù)扇區(qū))，足夠用于存儲高數(shù)據(jù)傳輸率(2至4mbps)的mpeg-2視頻流。因?yàn)榇疟P尋道時間占據(jù)了磁盤存取總時間的絕大部分，所以在連續(xù)磁盤扇區(qū)進(jìn)行讀寫比在磁盤上跳轉(zhuǎn)具有更高的帶寬效率。

    雖然如此，播放錄制的多媒體文件仍需要一種快速方式，在輸出數(shù)據(jù)塊n的同時找到數(shù)據(jù)塊n+1的位置。在兩個數(shù)據(jù)塊之間可能仍然需要磁盤尋道，但我們還需要一種方式讓軟件來確定下一個數(shù)據(jù)塊的開始位置。存儲和讀取多媒體節(jié)目的一種方法是在某個磁盤數(shù)據(jù)塊開始寫入數(shù)據(jù)，并且使用連續(xù)數(shù)據(jù)塊，直到整個節(jié)目結(jié)束為止。盡管這種方法是有效的，但顯然不是最優(yōu)，因?yàn)樗鼤诠?jié)目刪除時產(chǎn)生碎片。

    一個更加可靠的設(shè)計可以讓組成文件的數(shù)據(jù)塊分散在磁盤各處，這種設(shè)計必須要有一種按希望的順序找出所有數(shù)據(jù)塊的方法，此時一種稱為文件分配表(fat)的方法即能起到這種作用。

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