用于存储具有多级内容表TOC机构和双TOC区的音频居中的信息的方法和设备.pdf

通过使用能指出媒体上各种音频项的实际结构的一个内容表(TOC)装置，而使音频居中的信息被存储在单一媒体上。尤其是，一组一个或多个轨迹区中的每一个都被分配有至少两个相互逻辑一致的子TOC。这使得至少能从这些子TOC的任意正确的副本中检索出任意结构的子TOC部分。此外，提供有一个或多个主TOC，以便清楚地指出每一个子TOC。

1.  一种读取设备，包括光读取装置(22)，沿所述光读取装置(22)驱动盘轨迹(19)的盘驱动装置(21)和控制所述读取操作的控制单元(20)，所述控制单元(20)用于从所述盘(11)读取内容表，所述内容表用于指出所述盘(11)上的各种音频项(60，64)的实际结构，其特征在于：
所述控制单元(20)还用于检索所述盘(11)上的具有相同信息的至少两个子TOC的正确副本，其中通过利用存储在至少一个主TOC(124)中且指向每个所述子TOC的指针信息，所述子TOC在其相对的两端与其相关的轨迹区(126，128，130)紧挨在一起。

2.  如权利要求1所述的读取设备，其中所述控制单元(20)用于将所述主TOC(124)设置在距所述盘(11)的一个初始位置为标准偏移位置处。

用于存储具有多级内容表(TOC)机构 和双TOC区的音频居中的信息的方法和设备
技术领域
本发明涉及将音频居中的信息存储到单一存储媒体上，同时使用内容表(TOC)装置，用于指出所述媒体上的各种音频项的实际结构的一种方法。
背景技术
将数字音频存储到象盘或磁带这样的单一的记录媒体上是非常普遍的。在实际上将音频细分为若干子项的情况中，提供有内容表(TOC)，它使得能以轻松的方式访问信息。这种TOC会至少指出已经存储了什么以及它被存储在哪里。音频可以被定义为各种标准的音频格式，例如双声道立体声、例如象环绕声应用这样的多(5-6)声道音频，以及其它可能的格式。音频提供者可能希望将具有相同以及/或不同这类格式的轨迹区组合在象光盘这样的单独的媒体上。
发明内容
结果，其中本发明的一个目的是允许音频管理系统能让用户以快捷容易的方式访问各种音频轨迹区。因此，目前依据其一个方面，本发明的特征在于：通过为一组一个或多个轨迹区指定至少两个相互一致的子TOC，因而允许至少从所述子TOC的正确副本中检索任意结构的子TOC部分，此外还提供至少一个主TOC，用于清楚地指向每一个所述的子TOC。现在，用户可以区分各种轨迹区，并可以以灵巧的方式在单独的轨迹区的各种项之间跳越，如果可能，它不会受到TOC自身之内的数据误差的妨害。
本发明还涉及由这种方法生产的单一的存储媒体，并涉及用于实施这种方法的一种存储设备，还涉及与这类存储媒体接口的一种读取或播放设备。一个特殊的音频媒体的实例应当被限制为仅存储立体声，这样多声道的版本实际上将是虚的。由于标准化的原因，将仍然采用多级TOC机构。
附图说明
将参照所公开的本发明的最佳实施例，尤其是参照附图，在下文中更详细的讨论本发明的这些以及其它优点，其中：
图1A和图1B：一个记录载体，
图2：一个播放设备，
图3：一个记录设备，
图4：在本发明中所用的文件系统；
图5：用于本发明的存储装置；
图6：一个音频区的结构。
具体实施方式
图1a显示了具有轨迹19和中心孔10的盘形记录载体11。轨迹19具有在信息层上的构成基本平行轨迹的旋转的螺旋图案。该载体可以是具有一个可记录或预记录信息层的光盘。CD-R、CD-RW和DVD-RAM是可记录盘。音频CD是预记录盘。预记录盘可以按先录母盘再压制盘的方式制造。在可记录的记录载体上的轨迹19可以由预先压化的轨迹结构构成。该轨迹可以形成预开槽14，以允许在扫描期间让读取/写入头跟随轨迹19。沿着轨迹的光可检测标记例如凹坑和平台，将信息记录在信息层上。
图1b是沿着可记录载体11的线b-b的剖面图，其中透明衬底15载有记录层16和保护层17。预开槽14可以以凹痕、平台(elevation)的方式来实现，也可以用偏离开其环境的材料特性来实现。
为使用户方便，记录载体上的音频信息被细分为多个项，它可以具有几分钟的持续时间例如是歌集中的歌曲或交响乐中的乐章。该载体还包括用来指定项的访问信息例如是用于CD-ROM的内容表(TOC)或类似ISO 9660的文件系统。访问信息可以包括对每一项的播放时间和起始地址，还有象歌曲标题这样的信息。
在经过数字到模拟(A/D)转换之后，音频信息被以数字信息记录下来。A/D转换的例子是PCM，在已知的CD音频的44.1KHz的频率下，为每个采样16比特，被称为比特流的。在高过采样率例如是64×Fs情况下的1比特总和增量调制后者是一种高品质编码方法，既允许高品质解码，也允许低品质解码。可参考公开出版物：由J.J.van derKam写的“A digital decimating filter for analog-to-digitalconversion of hi-fi audio signals”，该文章是下文的文献D 5，以及由KikC.H.Chao等写的文献D6“A higher order topology forinterpolative modulators for oversampling A/D converters”。经A/D转换后，数字音频可被压缩为用于记录到信息层上的可变比特率的音频数据。压缩数据是被从载体中以这样一种速度读出的：在连续再现音频时，在解压缩后将要重新恢复原始的时间标记。因此，必须按照可变比特率的速度从记录载体中检索出压缩数据。数据是以所谓的传输速率即从记录载体传输到解压缩器的数据比特的速度而被检索出的。提供具有固定的空间数据密度的记录载体使得每个区单元具有最大的数据存储量。所述传输速率与媒体和读/写头之间的相对的线速度成正比。对于在解压缩器之前采用缓冲器的情况，实际的传输速率是指在该缓冲器之前的一个速度。
图2显示了依据本发明的播放装置，用于读取图1所示类型的记录载体11。该设备具有用于旋转载体11的驱动装置21，以及用于扫描记录轨迹的读出头22。定位装置25的作用是对读出头22进行粗略的径向定位。读出头包括具有产生光束24的一个辐射源的光学系统，该光束被引导穿过光学元件并被会聚在信息轨迹的点23上。读出头还包括一个聚焦调节器以及一个跟踪调节器，聚焦调节器用于沿着光束的光轴而移动射线24的焦点，跟踪调节器用于在轨迹中心沿径向方向对点23进行精细定位。跟踪调节器可以包括用于移动光学元件的线圈，或也可将其安装为能改变反射元件的角度。由信息层反射的射线被已知的读取头22内的检测器例如四象限二极管所检测，以产生一个读信息还有检测器信号，检测器信号包括分别用于跟踪和聚焦调节器的跟踪误差和聚焦误差信号。读出信号受到标准读出装置27的处理，以便能通过例如是信道解码器和误差校正器而检索出数据。检索到的数据被送到选择装置28，以选出要馈送到缓冲器29的压缩音频数据。该选择是以同样位于载体上的数据类型标识符例如是帧格式中的标题为基础的。压缩音频数据以信号30的形式从缓冲器29传送到解压缩器31。解压缩器对压缩音频数据进行解码，以便在输出端32上再现原始音频信息。该解压缩器可被装配在独立的音频D/A转换器33内，或可以将缓冲器放置在数据选择之前。缓冲器29可独立存在，也可以与解压缩器内的缓冲器组合在一起。此外，设备还具有一个控制单元20，用于接收来自用户或来自未示出的主计算机的控制命令，该控制单元20通过控制线26与驱动装置21、定位装置25、读取装置27以及数据选择装置28相连，还很可能与缓冲器29相连，用于填充电平控制。为此，控制单元20可以包括数字控制电路，用于执行以下所说明的步骤。
音频压缩和解压缩的技术是已知的。可以通过分析信号中的关系以及产生用于指定大小的片段的参数，而使音频在经过数字化之后被压缩。在解压缩过程中，逆处理重建了原始信号。如果原始的数字化信号被精确再现，则(解)压缩是无损的。有损(解)压缩不能再现原始信号中对人耳或人眼是不可检测的某些细节。用于音频和视频的众多已知系统例如DCC和MPEG使用了有损压缩，而无损压缩用于计算机数据。在下文的D2、D3和D4中给出了音频压缩和解压缩的例子。
数据选择装置28将会从读出数据中检索出某些控制信息，尤其是表示传输速率分布曲线的控制信息。数据选择装置28将要抛弃填充数据，这些填充数据是在依据速度分布曲线而执行记录期间被插入的。当控制单元20被命令再现来自记录载体的音频项时，定位装置25会将读取头定位到包含TOC的轨迹的部分上。之后，可通过数据选择装置28，从TOC中检索到用于该项的起始地址和速度分布曲线。另一种方法是，当盘被插入到该装置中时，TOC的内容可能只能被读取一次，并被存储在存储器中。为再现一个项，驱动装置21将按照速度分布曲线所指定的速度旋转记录载体。所需的转速同样也可以在速度分布曲线中给出，用于设定驱动装置。另一种方法是，速度分布曲线可以包括一个比特率，之后可以按下述方法计算转速。通常可利用一种标准，从起始地址计算出该项的径向位置，这是由于记录载体的密度参数例如道间距和比特长度对播放设备来说是已知的，随后，可从比特率和径向位置推导出转速。为提供连续的再现而不会出现缓冲器的下溢或上溢，传输速度与D/A转换器的再现速度即与经解压缩之后的比特率有关。另外，该装置可包括用于控制解压缩器的基准频率源，可依据基准频率和速度分布曲线来设定转速。可通过平均缓冲器29的填充水平来调整转速，例如在缓冲器平均有多于50％被填充时就降低转速。
图3显示了用于象可(重)写记录载体11上写入信息的记录设备。在写操作期间，在记录载体上形成了表示信息的印记。这些印记可以是可见的可读形式例如是其反射与周围环境不同的区，这是通过记录在染料(dye)、合金(alloy)或相变的材料中而实现的，这些印记也可以是具有与其周围环境不同的磁化方向的区的形式。例如是来自CD系统的用于对记录到光盘上的信息的写和读以及用于格式编排、误差校正以及信道编码的有用的规则是已知的。印记可以通过由电磁辐射的光束24而在记录层上产生的点23而形成，该光束通常来自于激光二极管。记录设备包括与参照图2所作的说明中的基本元件相似的元件，即控制单元20、驱动装置21以及定位装置25，但该记录设备还具有独特的写入头39。音频信息出现在压缩装置35的输入端。D2、D3和D4中描述了适用的压缩。在压缩装置35的输出端上的经可变比特率压缩的音频被送到缓冲器36。数据被从缓冲器36送到数据组合装置37，用于加入填充数据还有控制数据。总的数据流被送到用于执行记录的写入装置38。写入头39与写入装置38相连，写入装置38例如可包括一个格式器、一个误差编码器以及一个信道调制器。出现在写入装置38输入端的数据依据格式编排和编码规则而遍布逻辑扇区和物理扇区，并被转换为用于写入头39的写入信号。单元20通过控制线26来控制缓冲器36、数据组合装置37以及写入装置38，并执行象如上所述的对读取装置那样的定位处理。记录装置也可以具有播放装置以及组合在一起的写/读头的特征。
图4显示了用于本发明的文件系统，在该系统中各种不同的操作都是可行的。发明人建议存储媒体应当以UDF文件系统为基础或以ISO 9660文件系统为基础，这两种系统对本领域技术人员来讲都是标准的。在另一种可能的情况中，有可能根本就没有文件系统出现，则相关的扇区空间应当保持为空。
在文件系统中，所有的音频都应当存储在位于子目录SCD_AUDIO内的音频文件中。如图4所示，该分层结构是以指向各个次级文件52、54、56的根ROOT文件50为基础的。以下将讨论主.TOC 52的结构，该结构在这里仅有单独的一个。另外，这里还有2_CH_AUDIO文件54。它指向TOC 2_CH_TOC 58，还指向各种立体声轨迹TRACK n.2CH60。此外，M_CH_AUDIO文件56指向TOC M_CH_TOC 62以及与其并列的各种多信道轨迹TRACK n.MCH 64。
图5显示了用于本发明的第一存储装置，这是为了举例而绘制的单个的连续轨迹。沿着水平轴可明显看出以下项。项120是一个引导区，用于读取头与媒体的驱动之间的相互同步。项122表示参见图4所公开的文件系统。项124表示主TOC，它可以依据标准处理而进行配置，并依从于后续项立体声区126以及多信道区128，如果需要，主TOC还依从于附加数据区130。这三个区的长度不需要是标准化的，这是因为有可能出现各种不同量的信息。就音频区而言，音频轨迹区同时还有相关的子TOC都被包括在内。除以下所公开的方法外，也可以依据传统标准来定义项126、128、130的内容，因为仅凭其自身不能构成本发明的一部分。除了在各个信道之间有区别外，两个音频区可以具有相同的结构，并可以包括相同类型的信息。该音频可以是明码或无损编码。各种类型的音频都可以与象光盘文本这样的辅助数据一起多路传输。
项132表示导出信息。在搜索操作期间尤其是要使用这一项。其轨迹除轨迹数目和地址之外，不包括另外的信息。这些导出轨迹可以覆盖一些0.5到1毫米宽的环。依据上述内容，既可通过如项122中所设计的文件系统也可通过项124中所设计的TOC结构来访问所存储的信息，尤其是，可通过将在下文讨论的两级或多级TOC结构来访问所存储的信息。
单独或若干主TOC 124中的任何一个都将从各自与引导区的起始处的一致标准化的偏移位置处开始，例如是在第一主TOC的字节数500处开始。在实施例中，主TOC仅能容纳一个标准大小的扇区，并主要包括对各种子TOC或TOC区的指示符，这将在下文中公开。主TOC的一个较好的句法如下：
1.例如为“SACD Master TOC”的一个16字节的标记Signature表示主TOC，该标记包括三个空格字符，但撇号不是定义的一部分。
2.一个2字节Spec_version表示在盘中所用的格式的版本号。
3.一个14字节的Space被保留，例如可用于排列填充。
4.一个4字节整数2CH_start_address包括立体声区的第一扇区的逻辑地址。
5.一个4字节整数2CH_end_address包括立体声区的最后一个扇区的逻辑地址。
6.一个4字节整数MC_Start_address包括多信道区的第一扇区的逻辑地址。
7.一个4字节整数MC_end_address包括多信道区的最后一个扇区的逻辑地址。
8.一个4字节整数Extra_data_start_address包括附加数据区的第一扇区的逻辑地址。
9.一个4字节整数Extra_data_end_address包括附加数据区的最后一个扇区的逻辑地址。
与上述相关的全部信息为56个字节。其它特征也可被加入到主TOC中。如果某个区例如是立体声区、多信道区或附加数据区没有出现，则讨论中的起始地址和结束地址具有值零。
接下来，项126和128将包括分别用于立体声和多信道音频间隔的子TOC或TOC区，象参照图6所作的下文中的公开的那样对它们进行格式排列。子TOC的较好句法如下：
1.一个16字节的标记signature识别所讨论的子TOC，例如是用于立体声音频区的“SACD stereo TOC”，以及用于多信道音频区的“SCADMC TOC”可以通过插入尾部空格字符来得到字节数。
2.一个2字节Spec_version表示在盘中所用的格式的版本号。
3.一个4字节Sub_TOC_Length表示实际TOC内所出现的字节数。
4.一个10字节Space已经被保留，例如可用于排列填充。
5.可出现一组可变大小的/*盘参数*/，例如是歌集名称()以及目录名称()。
6.一个4字节盘播放时间disc_play_time表示盘的总体长度播放时间，它被表示为时间代码。
7.一个4字节盘名称指示符disc_name_pointer表示从所讨论的子TOC的起始处到盘名称()字段起始处的字节偏移。如果所讨论的值为0，这表示盘名称()字段不存在。
8.一个4字节盘日期指示符disc_date_pointer表示从所讨论的子TOC的起始处到盘日期()字段的字节偏移。如果讨论的值为0，这表示盘日期()字段不存在。
9.一个4字节盘版权指示符disc_copyright_pointer表示从所讨论的子TOC的起始处到盘版权()字段的字节偏移。如果讨论的值为0，这表示盘数据()字段不存在。
10.一个4字节盘发行人指示符disc_publisher_pointer表示从所讨论的子TOC的起始处到盘发行人()字段的字节偏移。如果讨论的值为0，这表示盘数据()字段不存在。
11.可以出现一个可变大小的轨迹目录Track_List()，用于若干音频轨迹中的每一条轨迹，它包括相对于所讨论的TOC的起始处的偏移信息，以及各种其它项，例如所讨论的记录的轨迹名称以及对所讨论的记录的听众可能有意义的多种多样项中的任意项。
图6显示了图5中的音频区126、128的一个典型的结构。这里，有一个区或子TOC-1区位于轨迹区之前，TOC-2区位于轨迹区之后。这是两个同样的副本。可通过按位反转来产生逻辑一致的另一种方法。无论如何，分别获得的每一个副本必须包括包含在两个TOC内的所有信息。其位置是用于每一个不同的TOC区，这些TOC区是在更高等级的主TOC中给出的。在轨迹区和其后的TOC-2区之间不允许有间隙。另一方面，在前的TOC-1区和轨迹区之间的间隙是允许的，该间隙被用符号表示为G。这种间隙一般不包括重要信息，尤其是，不包括其它TOC或轨迹。因此，符合逻辑的是，轨迹区在其两端与TOC紧挨。由于TOC区和它们之间的相互距离是加倍的，所以通过环境或其它影响而来的任何干扰通常不会对这两个副本加倍。结果，对这两个模型内至少一个之中的TOC区的所有部分的正确存储的可能性实际上是有保障的，甚至在没有提供内部冗余的情况下也是如此。经过这种冗余的误差校正通常会导致未调整的延迟，如果在先的TOC是正确的，则轨迹的起始点实际上可以立即获得。
相关文献清单：
(D1)研究公开号36411，1994年8月，第412-413
(D2)PCT/IB97/01156(PHN 16.452)，1比特ADC以及音频的无损压缩。
(D3)PCT/IB97/01303(PHN 16.405)，音频压缩器。
(D4)EP-A 402,973(PHN 13.241)，音频压缩。
(D5)由菲利蒲公司的J.J.van der Kam写的‘A digital decimatingfilter for analog-to-digital conversion of hi-fi audiosignals’，1986年4月，Rev.42，第6/7。第230-8页。
(D6)由Kirk C.H.Chao等人在IEEE论文集中写的‘A higher ordertopology for interpolative modulators for oversampling A/Dconverters’，电路与系统领域，1990年3月，第37卷，第3期，第309-18页。