从dvd音频盘再现数据的装置和dvd数据记录装置的制作方法

专利名称：从dvd音频盘再现数据的装置和dvd数据记录装置的制作方法
本申请是申请日为1998年3月25日、申请号为98105786.1、题为“DVD音频盘，及其播放的装置和方法”的专利申请的分案申请。
本申请是于1997年8月29日在美国提出的申请号为08/921,082的申请的延续部分。
本发明涉及到数字通用盘(DVD)，以及播放DVD的装置和方法，尤其涉及到音频DVD(以后称为“DVD音频”)及其播放DVD的装置和方法。
近年来，已经发展了所谓视频DVD(以下称为“DVD视频)，它具有比激光盘(LD)大得多的存储容量，以便实现图像和声音质量的重大改进。如果DVD仅仅应用到音频数据的存储和恢复，这样的DVD就叫做DVD音频。DVD音频提供了存储和恢复大量与致密盘(CD)或数字音频磁带(DAT)相比具有显著质量改进的音频数据的装置。
通常的CD存储如线性脉冲编码调制(PCM)的音频信号的音频数据，该音频数据采用44.1KHz的采样频率、被量化成16比特。存储在CD中的数字数据利用CD播放机变换成模拟信号。CD与以前的密纹播放机(LP)比较使用更方便，但是被认为声音质量低于模拟LP。这是因为存储在CD中的音频信号是以44.1KHz采样和被量化成16比特。而且，可听声频率范围一般要超过20KHz，动态范围要超过120dB。另外，CD仅存储至多两个信道的音频信号，因此不可能存储和再现有关多信道音乐的音频数据。在这些情况下，已经提出用增加采样频率和音频信道来改进CD声音质量的各种方法。
DVD提供以高密度记录音频和视频数据的装置。在这种情况下，视频数据以MPEG标准(活动图像专家组)记录，而音频数据以线性PCM格式、道尔贝(dolby)A-3格式，MPEG格式等记录。因此，DVD视频播放机设计成能再现记录在DVD视频播放机中的视频和音频数据。当仅用于存储音频数据时，这种存储视频数据所必需准备的DVD视频，从存储空间的观点来看是很不经济的。
由于DVD的音频数据比CD具有更高的采样频率和更大的量化比特数以及更多的信道，所以记录在DVD视频中的音频数据质量高于CD中的音频数据。即，DVD播放机以多信道再现高质量的音频数据。
DVD有可能最快以10.08Mbps(兆位/秒)传送数据。这就使得再现两个声道中以192KHz频率采样的数据成为可能。这样也接近1996年4月在日本举行的先进数字音频会议上提出的作为下一代先进音频系统的先决条件的最大采样频率。如果音频数据记录在DVD音频中，则DVD播放机能再现超过从DVD视频再现的显著改进质量的声音。
本发明的目的是提供一种用于以线性PCM模式用数据传送速度限定的信道数来存储以最大采样频率采样和以最大比特数量化的数字音频信号的DVD音频。
本发明另外的目的是提供一种对以最大频率采样和以最大比特数量化的数字音频信号进行压缩编码并以线性PCM模式用数据传输速度和编码系统限定的信道数将其存储的DVD音频。
本发明另外的目的是提供一种播放以线性PCM记录的DVD音频的DVD播放机及其播放方法。
本发明还有的目的是提供一种播放以压缩编码的音频数据记录的DVD音频的DVD播放机及其播放方法。
本发明另外一个目的是提供一种通过区别DVD视频或DVD音频从而正确地播放DVD视频或DVD音频的DVD播放机。
根据本发明的第一个方面，DVD音频包括用于存储再现数据的数据区和用于存储数据信息的信息区，信息区包括视频标题集(VIDEO_TS)和音频标题集(AUDIO_TS)的目录，其中AUDIO_TS目录包括具有音频标题信息的音频管理器(AMG)的信息，其中数据区包括多个音频标题，每个音频标题具有其后跟随有多个邻接的音频目标(AOB)的音频标题集信息(ATSI)，ATSI包括多个音频数据流属性，每个音频数据流属性具有涉及音频信道数的音频编码模式指示器、第一至第三量化比特数、第一至第三采样频率和解码算法信息，以及每个AOB包括记录有对应于在音频数据流属性中存储解码算法的音频数据的多个音频包。
根据第二个方面，用于再现本发明DVD音频的装置包括用于接收从DVD音频恢复的音频数据的数据接收器，通过分析音频数据的信息产生包括音频编码模式指示器、采样频率、信道数和量化信息的音频控制信号或根据AUDIO_TS是否检测到有效数据来停止播放操作的控制器，根据音频控制信号把接收的音频数据解码、多信道混合、采样频率变换和再量化解码的音频信号的音频解码器，以及把解码的音频数据转换成模拟音频信号的音频输出电路。
根据第三方面，播放本发明DVD音频的方法，包括步骤当AUDIO_TS目录包括有效数据时，确定AMG位置、从AMG信息检查所有DVD音频的信息，当接收再现音频标题的指令时，根据AMG的位置信息读出选择的音频标题位置的数据，通过读音频标题集信息管理表(ATSI_AMT)的音频数据流属性，设置音频解码器以执行再现音频标题的算法。
参考仅作为例子的附图将更准确地描述本发明。


图1是DVD目录结构的例子；图2是DVD逻辑数据结构的例子；图3是说明视频管理器(VMG)和VTS(视频标题集)的结构图；图4是说明DVD的VMG结构图；图5是说明DVD标题搜索指针表(TT_SRPT)的结构图；图6是说明视频标题集信息(VTSI)的结构图；图7是说明视频标题集信息管理表(VTSI_MAT)的结构图；图8A是说明视频标题集音频流属性表(VTS_AST_ATRT)的结构图；图8B是说明VTS_AST_ATRT的内部结构图；图9A是说明视频标题集的多信道音频流属性表(VTS_MU_AST_ATRT)的结构图；图9B是说明视频标题集的多信道音频流属性(1)(VTS_MU_AST_ATR(1))的结构图；图9C和9D是说明VTS_MU_AST_ATR(2)的结构图；图10是说明DVD音频的逻辑结构图；图11是说明DVD音频的音频管理器(AMG)和音频标题集(ATS)的结构图；图12是说明DVD音频的音频管理器信息(AMGI)的结构图；图13是说明DVD音频的标题搜索指针表(TT_SRPT)的结构图；图14是说明DVD音频的音频标题集信息(ATSI)的结构图；图15是说明DVD音频的音频标题集信息管理表(ATSI_MAT)的结构图16是说明DVD音频的音频标题集菜单的音频流属性(ATSM_AST_ATR)的内部结构图；图17A是说明DVD音频的音频标题集的音频流属性表(ATS_AST_ATRT)的结构图；图17B是说明DVD音频的音频标题集的音频流属性(ATS_AST_ATR)的结构图；图18A是说明DVD音频的音频标题集的多信道音频流属性(ATS_MU_AST_ATR)的结构图；图18B是说明DVD音频的音频标题集的多信道音频流属性的第一扩展(ATS_MU_AST_ATR_EXT(1))的结构图；图18C是说明DVD音频的音频标题集的多信道音频流属性的第二扩展(ATS_MU_AST_ATR_EXT(2))的结构图；图19是说明DVD音频的音频目标集(AOBS)的结构图；图20是说明DVD音频包(pack)结构的图；图21A至21D是说明DVD音频的各种包的结构图；图22是说明如图21A中所示的音频包中的线性PCM音频数据包(packet)的图；图23是说明DVD音频的线性PCMA音频帧的结构图；图24A至24C是说明线性PCM的采样数据排列的图；图25是说明DVD音频线性音频数据包的结构图；图26是说明DVD音频DTS音频数据包的结构图；图27是说明根据本发明第一实施例DVD音频播放机的功能性结构的方框图；图28是说明如图27中所示的音频解码器的结构方框图；图29是说明根据本发明第二实施例DVD音频/DVD视频播放机的功能性结构方框图；图30是说明如图29中所示的音频/视频解码器结构方框图；图31是说明再现来自DVD音频播放机中DVD音频的音频数据过程的流程图；和图32是说明DVD音频播放机中音频解码器的操作流程图。
在附图中，相同的标号表示用作相同功能的部分，涉及到对描述本发明概念不重要的部分，为了方便起见，省略其详细描述。
DVD音频的数据结构类似于DVD视频的数据结构。因此，DVD音频包括记录音频数据的数据区和在音频数据上记录信息的信息区。DVD播放机可以以DVD音频播放机或DVD音频/视频播放机形式体现。当然，DVD播放机具有确定插入的DVD是DVD音频或是DVD视频的机制。本发明的DVD音频几乎具有与DVD视频相同的结构，利用一些部分地改变了的数据结构获得高质量的音频数据。
图1中所示为记录在DVD音频信息区中的基本文件结构以说明DVD视频和DVD音频的目录结构。目录结构一般包括视频标题集目录(VIDEO_TS)，音频标题集目录(AUDIO_TS)和用户定义的目录。每个目录包含多个将要分配其名称的文件。目录结构表示在盘中文件的位置。连接到VIDEO_TS的文件是为DVD视频和DVD视频播放机准备的，而连接到AUDIO_TS的那些文件是为DVD音频和DVD音频播放机准备的。
通常，每个DVD视频和DVD音频都包含VIDEO_TS和AUDIO_TS。然而，DVD视频具有的AUDIO_TS是空白的(存储在DVD视频盘中的数据上的所有信息都包含在VIDEO_TS中)；而DVD音频的AUDIO_TS包含关于记录在盘上的音频标题位置的信息，DVD音频的VIDEO_TS包含关于DVD视频播放机中能再现的信息的标题位置的信息(特别的例如，采样频率)。因此，如果DVD在AUDIO_TS中没有有效数据，就确定为DVD视频，或相反，即，如果DVD播放机在AUDIO_TS中检测到有效数据，则确定该盘为DVD音频。就是说，DVD播放机检测DVD的AUDIO_TS来辨别DVD视频和DVD音频。
在图1中说明DVD视频的逻辑数据结构。DVD视频的逻辑数据结构的概念包括卷空间结构、视频管理器(VMG)结构、视频标题集(VTS)结构、和视频目标设定(VOBS)结构。
参考图2描述卷空间的逻辑数据结构，它包括卷和文件结构、单独的DVD视频区和DVD另外的区域。将要分配DVD视频数据结构的DVD视频区包括单独的VMG和数量从至少1个到最大99个的VTS。VMG分配在DVD视频区的头部。每个VTS包括3个或12个文件。
参见图3说明VMG和VTS结构，所有VOB记录在相邻块之中。每个VOB包括视频、音频和子图数据。VMG包括作为控制数据的视频管理器信息文件(VMGI)、VOBS的视频管理器菜单文件(VMGM_VOBS)和VGMI备份文件。每个VTS包括作为控制数据的VTSI、VOBS的视频标题集菜单(VTSM_VOBS)、VOBS的视频标题集的标题(VTSTT_VOBS)和VTSI备份文件。VTSTT_VOBS包括多个网孔(C_IDN)。在图中，C_IDN#表示在VOBS中的网孔ID(识别)号码，VOB_IDN#表示在VOBS中的VOB ID号码。
参见图4，VMGI描述有关VIDEO_TS目录的信息。VMGI以视频管理器信息管理表(VMGT_MAT)开始，其后是标题搜索指针表(TT_SRPT)、视频管理器菜单PGCI单元表(VMGM_PGCI_UT)、双亲(parental)管理信息表(PTL_MAIT)、视频标题集属性表(VTS_ATRT)、文本数据管理器(TXTDT_MG)、视频管理器菜单网孔地址表(VMGM_C_ADT)，视频管理器菜单视频目标单元地址图(VMGM_VOBU_ADMAP)。
参见图5，以说明在VIDEO_TS目录下的视频标题的搜索信息，TT_SRPT以TT_SRPT信息(TT_SRPTI)开始，其后跟随VIDEO_TS目录下每个标题的标题搜索指针(TT_SRP)。标题号#的范围是从1到99。
参见图6，VTSI提供一个或多个视频标题和视频标题集菜单(VTSM)的信息。VTSI描述这些标题的管理信息，如搜索标题部分(PTT)的信息和再现视频目标设定(VOBS)的信息、视频标题集菜单(VTSM)以及关于VOBS属性的信息。
VTSI以视频标题集信息管理表(VTSI_MAT)开始，其后跟随有视频标题集标题部分搜索指针表(VTS_PTT_SPRT)、视频标题集节目链信息表(VTS_PGCIT)、视频标题集菜单PGCI单元表(VTSM_PGCI_UT)、视频标题集时间图表(VTS_TMAPT)、视频标题集菜单网孔地址表(VTSM_C_ADT)、视频标题集菜单视频目标单元地址图(VTSM_VOBU_ADMAP)、视频标题集网孔地址表(VTS_C_ADT)、视频标题集视频目标单元地址图(VTS_VOBU_ADMAP)，如图6中所示。
参见图7，VTSI_MAT描述在VTST中每条信息的开始地址和在VTS中VOBS的属性。在该VTSI_MAT中，RBP516到579的VTS(VTS_AST_ATRT)的音频流属性表存储如图8A中的8个VTS_AST_ATR#0到#7。每个VTS_AST_ATR包括如图8B中排列的8个字节。每个字段值表示VTSM_VOBS音频流的内部信息。参考图8B描述一个VTS_AST_ATR的内容，b63到b61表示音频编码模式，如下面表1所示表1
b60的多信道扩展用于存储关于是否进行多信道扩展的信息。也就是说，0b表示不选择多信道扩展而1b表示根据图7中VTSI_MAT的RBP792到983中所记录的VTS_MU_AST_ATRT的信息选择多信道扩展。
b59到b58的音频类型如表2中所示。
表2
b57至b56的音频应用模式如下列表3中所示。
表3
当音频编码模式是‘000b’时，b55至b54的量化/DRC记录‘11b’。当音频编码模式是‘010b’或‘011b’时，量化/DRC定义为00b在MPEG音频流中不存在动态范围控制数据
01b在MPEG音频流中存在动态范围控制数据10b保留11b保留当音频编码模式是‘100b’时，那么量化/DRC如下面表4中定义的。
表4
b53至b52的采样频率fs如表5中所示。
表5
存储在b50至b48中的音频信道数如表6中所示。
表6
此外，图7的VTSI_MAT中的RBP792至983的VTS的多信道音频流属性表提供如图9A中所示的8个音频流VTS_MU_AST_ATR#0到#7。每个VTS_MU_AST_ATR包括如图9B中所示的8字节的VTS_MU_AST_ATR(1)和如图9C和9D中所示的16字节的VTS_MU_AST_ATR(2)。
于是，DVD视频的信息区VIDEO_TS构成如图2到9D中所示。这样的DVD视频既存储视频又存储音频数据，因此不能提供高度量的音频数据。因此，就不可能以DVD的最大速率10.08Mbps在DVD视频上记录音频数据。就是说，在DVD视频上记录音频数据的最大比特速率是6.75Mbps，最大采样频率是96KHz。记录在DVD视频上的线性PCM多信道音频数据如表7中所示。
表7
本发明是提供仅记录音频数据不包括视频数据的DVD音频。因此，DVD音频就能够在DVD的最大比特率10.08Mbps的范围内存储多信道音频数据，这种情况不同于DVD视频。于是，DVD音频就可使用最高192KHz的采样频率，并把音频信道数扩展到13。
在DVD音频的信息区中存储的文件结构基本上与图1相同。包括在AUDIO_TS目录中的文件为DVD音频及其播放机提供。因此，DVD音频具有AUDIO_TS和VIDEO_TS，其中VIDEO_TS存储VEG和在DVD视频播放机中可再现的标题的位置信息。AODIO_TS存储AMG和在DVD音频播放机中可再现的标题的位置信息。DVD播放机通过检测音频标题集目录AUDIO_TS的内容确定插入的DVD是否是DVD音频。
参见图10，DVD音频的逻辑数据结构包括卷空间的结构、音频管理器(AMG)的结构、音频标题集(ATS)的结构，和音频目标集(AOBS)的结构。卷空间包括卷和文件结构、单独的DVD音频区和DVD其它区域。被分配DVD音频数据结构的DVD音频区，包括单独的AMG和数量从至少1到最大99个VTSS。AMG分配在DVD音频区的头部，包括2或3个文件。每个VTS包括3个或12个文件。
AMG和ATS类似于DVD视频的VMG和VTS的结构，如图11-17C所示。然而，按照新的DVD音频采样频率，DVD音频的线性PCM和伪无损失音质编码数据(pesudo-lossless psychoacoustic coding-PLPCD)的数据结构不适合处理线性PCM、无损失编码数据或PLPCD。因此，AMG和ATS的数据结构被做成多少有点与VMG和VTS的数据不同。就是说，在VMG和VTS的分配音频属性的部分中，为AMG和ATS扩展了分配采样频率和信道数的部分。
参见图11，用于说明AMG和ATS结构，所有AOB记录在相邻的块中。AMG包括作为控制数据的音频管理器信息文件(AMGI)、AOB的音频管理器菜单文件(AMGM_AOBS)和AGMI备份文件。每个ATS包括作为控制数据的ATSI、AOBS的音频标题菜单(ATSM_AOBS)、AOBS(ATSTT_AOBS)的音频标题集的标题和ATSI备份文件。ATSTT_AOBS包括多个网孔(C_IDN)。在附图中，C_IDN#表示在AOBS中的网孔ID号码，AOB_IDN#表示在AOBS中的AOB ID号码。
参见图12，AMGI描述有关AUDIO_TS目录的信息。AMGI以音频管理器信息管理表(AMGI_MAT)开始，其后跟随标题搜索指针表(TT_SRPT)、音频管理器菜单PGCI单元表(AMGM_PGCI_UT)、双亲管理信息表(PTL_MAIT)、音频标题集属性表(ATS_ATRT)、文本数据管理器(TXTDT_MG)、音频管理器菜单网孔地址表(AMGM_C_ADT)，音频管理器菜单音频目标单元地址图(AMGM_AOBU_ADMAP)。
参见图13，描述在AUDIO_TS目录下的音频标题的搜索信息，TT_SRPT以TT_SRPT信息(TT_SRPTI)开始，后面有在AUDIO_TS目录下的每个标题的标题搜索指针(TT_SRP)。标题号码#范围是从1到99。
参见图14，ATSI为一个或多个音频标题和音频标题集菜单(ATSM)提供信息。ATSI描述例如搜索标题部分(PTT)的信息和再现音频目标集(AOBS)的信息和音频标题集菜单(ATSM)，以及AOBS的属性信息的这些标题的管理信息。
ATSI以音频标题集信息管理表(ATSI_MAT)开始，其后跟随如图14中所示的音频标题集的标题部分搜索指针表(ATS_PTT_SPRT)，音频标题集节目链信息表(ATS_PGCIT)、音频标题集菜单PGCI单元表(ATSM_PGCI_UT)、音频标题集时间图表(ATS_TMAPT)、音频标题集菜单网孔地址表(ATSM_C_ADT)、音频标题集菜单音频目标单元地址图(ATSM_AOBU_ADMAP)、音频标题集网孔地址表(ATS_C_ADT)、音频标题集音频目标单元地址图(ATS_AOBU_ADMAP)。
参见图15，ATSI_MAT描述在ATSI中每个信息的开始地址和在ATS中AOBS的属性。ATSI_MAT具有RBP260至267的ATSM_AST_ATR、RBP516至579的ATS_AST_ATRT和RBP792至1298的ATS_MU_AST_ATR_EXT。
ATSM_AST_ATR和ATS_AST_ATRT的音频编码模式存储记录在DVD音频中的音频数据的编码信息。本实施例描述在无损失音质编码和伪无损失音质编码(下文称为“音质编码”)音频数据的DVD音频上的记录。另外，假设音质编码模式是以支持无损失音质编码和伪无损失音质编码的DTS编码系统完成的。在这种情况下，DTS编码模式是可选的，如果b63到b61是‘110b’则DTS音频编码模式是被选定的。
对于ATSM_AST_ATR的变化，b55到b48的数据模式和定义均被改变。就是说，改变b53到b52的采样频率数据，在音频信道中包括b51的保留位，如图16中所示。于是，音频采样频率fs的变化如表8中所示。
表8
另外，音频信道数的变化如表9a和9b中所示。
如图15所示ATSI_MAT中的RBP516到579的ATS_AST_ATRT存储如图17A所示的8个音频流#0到#7的ATS_AST_ATR，其中每个包括如图17B所示的8字节结构，每个字段值用作ATSM_AOBS音频流的内部信息。
表9a
表9b
b55到b48的数据模式和定义的变化如图17B中所示。就是说，在VTS_AST_ATRT的b55到b48中如图8B中所示，在音频信道中包括b51的保留位。因此，音频采样频率fs的变化如表8中所示，而音频信道数的变化如表9a和9b中所示。
在ATS_MU_AST_ATRT中，如图18B和18C中所示的信息被加到图9B和9C的信息。该ATS_MU_AST_ATR(1)和ATS_MU_AST_ATR(2)提供关于最多8个信道的音频数据和信道混合系数的信息，因此就不能提供超过8个信道的线性PCM音频的信息。本发明可提供多达13个信道信息，因此从第9信道到第13信道的信息记录在ATS_MU_AST_ATR(1)和ATS_MU_AST_ATR(2)之后的保留区域中。参见图18A，ATS_MU_AST_ATRT提供13个#0到#12的ATS_MU_AST_ATR，每个具有39字节，以存储关于13个音频信道和混合系数的信息。
每个ATS_MU_AST_ATR包括如图18B中所示的音频信道信息和如图18C中所示的混合系数信息。图18B仅说明扩展的5个音频信道ATS_MU_AST_ATR_EXT(1)的信息，而省略存储8个音频信道数据信息的ATS_MU_AST_ATR(1)。同样，图18C仅说明扩展5个音频信道ATS_MU_AST_ATR_EXT(2)的信息，而省略存储8个音频信道数据信息的ATS_MU_AST_ATR(2)。
ATSI_MAT代表记录在DVD音频上的音频数据的信息，形成每个音频标题的第一部分并且其后有基本的音频数据的AOBS。当然，如图7中所示的VTSI_MAT也代表在记录在DVD视频上的关于视频数据、子图数据和音频数据的信息，形成每个视频标题的第一部分并且其后有基本数据的VOBS。AOBS的构成如图19中所示，提供多个存储音频数据的音频包。同样，VOBS的构成类似于图19，提供多个视频包、子图包和音频包，以分别存储视频数据、子图数据和音频数据。
AOBS的结构类似于VOBS的结构，因此，描述VOBS的结构将帮助理解AOBS的结构。VOBS包括多个视频目标VOB_IDNl到VOB_IDNi，其中每个视频目标依次包括多个网孔C_IDNl到C_IDNj，其中每个网孔依次包括多个视频目标单元VOBU，其中每个视频目标单元依次包括多个视频包。
记录在DVD视频中的视频数据包括多个包，其结构在图20中说明，没有填塞(padding)数据包。参见图20，一个包具有2048字节的大小，包括14字节的包头和2034字节的多个视频、音频、子图、DSI或PCI的数据包。此外，数据包包头包括4字节的包开始码、6字节的SCR、3字节的program_MUX_rate和1字节的填充长度。
参见图21A，线性PCM音频包包括14字节的包头和2034字节的线性音频数据包。音频数据包包括1字节的数据包包头、1字节的子数据流识别(sub_stream_id)、3字节的音频帧信息和1到2013字节的线性PCM音频数据。
参见图21B，道尔贝AC-3音频包包括14字节的包头和2034字节的道尔贝AC-3音频数据包。音频数据包还包括1字节的数据包包头、1字节的子数据流识别、3字节的音频帧信息和1到2016字节的AC-3音频数据。
图21C说明没有扩展比特流的MPEG-1或MPEG-2音频包的结构，而图21D是具有扩展流的MPEG-2的结构。如图21A到21D所示的音频包的结构表示在表10中，附加有对应于它们格式的专用数据区。
表10
在表10中，注释1和2说明如下注解1“PTS[32...0]”将在其中包括音频帧的第一采样的每个音频数据包中描述。
注解2这些字段出现在每个VOB的第一音频数据包中，并在后序的音频数据包中被禁止。
在如图21A中所示的线性PCM数据结构的音频数据包中，除公共数据区之外，记录在专用数据区中的数据如表11中所示。
表11
在表11中，注解1到10说明如下注解1***表示解码音频数据流号。
注解2“帧标题号码”说明其第一字节在该音频数据包中的音频帧号。
注解3存取单元是音频帧。第一存取单元是具有音频帧的第一字节的第一音频帧。
注解4“音频重点标记”描述重点状态。当“音频采样频率”是96KHz时，在该字段中描述的是“脱离重点”。重点施加到从第一存取单元解码的所有音频采样上。
0b脱离重点1b加上重点注解5“音频消音标记”说明当在音频帧中所有数据是零时的消音状态。消音施加到从第一存取单元解码的所有音频采样上。
注解6“音频帧号”描述在具有‘0’和‘19’之间数字的音频帧组(GOF)中第一存取单元的帧号。
注解7“量化字长度”描述被量化的音频采样的字长度。
00b16比特01b20比特10b24比特11b保留注解8“音频采样频率”描述音频采样的采样频率。
00b48KHz01b96KHz其它保留注解9“信道数”描述音频信道数。
000b1ch(单声)001b2ch(立体声)010b3ch(多信道)011b4ch(多信道)100b5ch(多信道)101b6ch(多信道)110b7ch(多信道)111b8ch(多信道)注解10“动态范围控制”描述压缩来自第一存取单元的动态范围的动态字控制字。
在如图21A到21D所示的音频数据包中，线性PCM音频数据包的数据流id是1011 1101b(专用_数据流_1)，和子_数据流_id 10100***b。AC-3音频数据包的数据流是1011 1101b(专用_数据流_1)，和子_数据流_id 1000 0***b。MPEG音频数据包的数据流是1100 0***b或1101 0***b，无子_数据流_id。在数据流_id或子_数据流_id中“***”表示具有在“0”和“7”之间值的解码音频流数，该解码音频流数不被分配相同数字，这与音频压缩模式无关。
图22说明音频流和包的结构。用于DVD音频中的音频数据可以包括线性PCM数据、道尔贝A-3数据和MPEG音频数据。音频流还包括多个音频包。另外，每个音频包构成如图22中所示的2048字节的一个单元。在这种情况下，根据表12采用对线性PCM音频编码的形式。
表12
在表12中，线性PCM的音频数据流数据包括邻接的GOF(音频帧组)，其中每个帧组包括20个音频帧，除最后GOF之外。最后的GOF包括不多于20个音频帧。
图23说明音频帧的结构。一个音频帧包括对应于1/600秒的显示时间的采样数据。根据48KHz或96KHz的频率(fs)，一个音频帧包含80或160音频采样数据。一个GOF对应于1/30秒的显示时间。
图24A到24C说明对线性PCM的采样数据校正。采样数据是由在同一时间从每个信道采样出的数据形成。因此，采样数据的大小是随音频数据流属性而变化。采样数据是连续地排列。在图24A到20C中示出对每个模式的两个采样数据。图24A说明16比特模式，图24B说明20比特模式和图24C说明24比特模式。线性PCM音频的数据包数据结构如表13中所示。
表13
如果采样数字小于表13中的数字，填塞数据包的长度就将增加以调节包的大小。采样将在数据包边界上调整。就是说，对线性PCM音频的每个音频数据包的音频采样数据总是从表13中描述的S2n的第一字节开始。对线性PCM的信道分配如下在立体声显示方式中，信道的描述是，ACH0和ACH1分别对应左信道(L-ch)和右信道(R-ch)。多信道编码要求保持与立体声方式兼容。
DVD音频的结构如图19中所示。由于DVD音频存储的是音频数据，所以不包含视频包(V_PCK)或子图包(SP_PCK)，或另外仅仅有它们很小的量。AOBS包括多个作为VOBS使用的数据的包。在图20和21A到21D中表示一般的音频包的结构。假设本发明的DVD音频不使用MPEG和AC-3并用线性PCM和压缩编码系系统记录的音频数据代替。
表10和11说明DVD视频的线性PCM音频数据包，它可通过变换来获得DVD音频的线性PCM音频数据包。所描述的DVD音频的线性PCM系统，采样频率是48、44.1、96、88.2、192或176.4KHz，量化比特数是16、20和24比特，和音频信道数是从1ch到比特速率容许的最大数。音频信道的数量由公式1来确定。
公式1N=MbγFs*Qb]]>Fs采样频率(Hz)→48KHz、44.1KHz、96KHz、88.2KHz、192或176.4KHzQb量化比特数→16比特、20比特、24比特MbγDVD最大数据传送率(Mbps)→10.08MbpsN由DVD的数据传送率、采样频率和量化比特数确定的可能的最大信道数由公式1确定的信道数在表14中示出。
表14
DVD音频的线性PCM音频包的结构如图25中所示，它与图21A中所示的DVD视频的结构相同。即，一个音频包由14字节的包标题和最大2021字节的一个或多个线性PCM数据包组成。包标题是基于MPEG2系统层。
线性PCM音频数据包的结构也是基于MPEG2系统层。线性PCM音频数据包的构成如表15和16中所示。表15具有与表10相同的结构，而表示专用数据结构的表16则具有与表11不同的结构。
表15
表16
在表16中，注解1到10说明如下注解1***表示解码音频数据流号。
注解2“帧标题号”说明其第一字节在该音频数据包中的音频帧号。
注解3存取单元是音频帧。第一存取单元是具有音频帧的第一字节的第一音频帧。
注解4；“音频_重点_标记”说明重点的状态。当“音频_采样_频率”是96KHz时，在该字段中描述的是“脱离重点”重点被加到从第一存取单元解码的所有音频采样上。
0b脱离重点1b加上重点注解5“音频_消音_标记”说明在音频帧中所有数据是零(ZERO)时的消音状态。消音被加到从第一存取单元解码的所有音频采样上。
0b脱离消音1b加上消音注解6“音频帧号”说明在具有‘0’和‘19’之间数字的音频帧组(GOF)中第一存取单元的帧号。
注解7“量化_字_长度”描述音频采样被量化的字长度。
00b16比特01b20比特10b24比特11b保留注解8“音频_采样_频率”说明音频采样的采样频率。
00b48KHz01b96KHz10b192KHz11b保留100h44.1KHz
101b88.2KHz110b176.4KHz111b保留注解9“信道数”说明音频信道数。
0000b1ch(单声)0001b2ch(立体声)0010b3ch(多信道)0011b4ch(多信道)0100b5ch(多信道)0101b6ch(多信道)0110b7ch(多信道)0111b8ch(多信道)注解10“动态_范围_控制”说明压缩来自第一存取单元的动态范围的动态字控制字。
线性PCM音频的数据包数据结构和相应的48JHz/192KHz帧大小如表17中所示。
表17
如果采样数字小于表17中的数字，就可增加填塞数据包的长度以调节包大小。将在数据包边界校正采样。就是说，每个音频数据包的音频采样数据是从S2n的第一字节开始。在数据包中的音频采样数字总是变成偶数。
于是，在DVD音频格式中，线性PCM数据是以帧和GOF处理的。DVD音频可使用192KHz的采样频率，由此，线性PCM编码的基本规则可设定如表18中所示。
表18
当fs是192KHz时，一个音频帧包含320个音频采样数据。一个GOF对应于如DVD音频中1/30秒的显示时间。96KHz的采样频率用于实现多信道以存储优质的音频数据。
当使用48KHz的采样频率和16比特的量化来记录线性PCM音频数据时，有13个信道是可有效利用的，以便记录现在多信道音乐需要的10个信道的音频数据。然而，当使用192KHz的采样频率和24比特的量化时，仅有2个信道是可有效用来记录音频数据，是不能满足多信道音乐的要求的。就是说，用高采样频率和大的数据比特数是不可能完成多信道音频功能的。然而，这种限制可用无损失编码或伪无损失编码来解决。无损失编码的压缩率是大约2∶1，而伪无损失音质编码的压缩率是大约4∶1。
假设本发明DVD音频使用具有大约4∶1的压缩率的伪无损失音质编码的DTS(数字影院系统)编码。此外，DTS还可执行无损失编码。DTS能提供足够的信道数，而又不显著降低声音的质量。与目前建议的所不同的压缩编码算法相比，DTS可完成192KHz采样频率和24比特量化的高规格编码，但已研究出的目前建议的这种算法可使声音质量变坏极小化而不降低比特速率。DTS具有48KHz、44.1KHz、96KHz、88.2KHz、192KHz或176.4KHz的采样频率，16、20和24的量化比特数，以及具有从1ch编码到比特速率允许的最大编码数的信道数。音频信道数可用公式2来确定。
公式2N=Mbγ*CcγFs*Qb]]>Fs采样频率(Hz)→48KHz、44.1KHz、96KHz、88.2KHz、192KHz或176.4KHzQb量化比特数16、20或24MbγDVD最大数据传送率(Mbps)→10.08MbpsCcγ伪无损失音质编码的压缩率
N由DVD的数据传送率、采样频率和量化比特数确定的最大音频信道数假设具有4∶1的压缩率的DTS编码用于压缩编码，由公式2确定的信道数在表19中示出。因此，按照公式2，每个采样频率能支持8或更多信道。
表19
于是，本发明DVD音频是根据MPEG2系统层的结构构成的，因此，经压缩编码的音频包结构是由14字节的包标题和每个具有最大2021字节的压缩编码的音频数据包组成，如图26中所示。包标题满足MPEG2系统层的规定。
压缩编码的音频数据包的结构也是基于MPEG2系统层的规定。压缩编码的音频数据包的构成如表20和21中所示。表20具有与表示DVD视频的线性PCM音频数据包的表10相同结构。
表20
表21
在表21中，注解1到3说明如下注解1“子_数据流id”随压缩编码系统变化，所以在DTS情况下变成“1000`1***b”。“***”表示解码音频数据流数号码。
注解2“帧标题数”说明其第一字节是在该音频数据包中的音频帧的号。
注解3存取单元是音频帧。第一存取单元是具有音频帧的第一字节的第一音频帧。
于是，DVD音频具备有多于8个执行压缩编码的信道，48KHz、44.1KHz、96KHz、88.2KHz、192KHz或176.4KHz的可利用的采样频率，16、20或24的量化比特数、压缩率从1∶1到超过5∶1、下混合(down mixing)、动态范围控制和时间标印记(time stamp)。
使用在本实施例中的DTS压缩算法具有足够低的压缩率以显著地改进声音质量，并可有选择地使用在DVD视频中。DVD视频具有DTS包和数据包的结构和DTS的限制项目。对限制项目，压缩后的比特速率被限制最高达到1.5Mbps并且可压缩数据的采样频率仅是48KHz。然而，在使用DTS算法的本发明DVD音频中，采样频率扩展到192KHz，量化比特数扩展到24比特，多信道数据压缩到4∶1，由此提供希望的声音质量。就是说，使用在本发明DVD音频中的压缩编码使用48KHz/44.1KHz/96KHz/88.2KHz/192KHz/176.4KHz的采样频率和16比特/20比特/24比特的量化比特数，以便以大约4∶1压缩多信道线性PCM数据，而没有降低声音质量。
DVD音频可以附加包括VIDEO_TS和VEG的信息区，其结构与在DVD视频中相同，以便与DVD视频播放机兼容。然而，DVD视频把音频数据流的数据传送率限制在6.144Mbps之内，如表22中所示。
表22
理信息。
ATSI以音频标题集信息管理表(ATSI_MAT)开始，其后跟随如图14中所示的音频标题集的标题部分搜索指针表(ATS_PTT_SPRT)，音频标题集节目链信息表(ATS_PGCIT)、音频标题集菜单PGCI单元表(ATSM_PGCI_UT)、音频标题集时间图表(ATS_TMAPT)、音频标题集菜单网孔地址表(ATSM_C_ADT)、音频标题集菜单音频目标单元地址图(ATSM_AOBU_ADMAP)、音频标题集网孔地址表(ATS_C_ADT)、音频标题集音频目标单元地址图(ATS_AOBU_ADMAP)。
参见图15，ATSI_MAT描述在ATSI中每个信息的开始地址和在ATS中AOBS的属性。ATSI_MAT具有RBP260至267的ATSM_AST_ATR、RBP516至579的ATS_AST_ATRT和RBP792至1298的ATS_MU_AST_ATR_EXT。
ATSM_AST_ATR和ATS_AST_ATRT的音频编码模式存储记录在DVD音频中的音频数据的编码信息。本实施例描述在无损失音质编码和伪无损失音质编码(下文称为“音质编码”)音频数据的DVD音频上的记录。另外，假设音质编码模式是以支持无损失音质编码和伪无损失音质编码的DTS编码系统完成的。在这种情况下，DTS编码模式是可选的，如果b63到b61是‘110b’则DTS音频编码模式是被选定的。
对于ATSM_AST_ATR的变化，b55到b48的数据模式和定义均被改变。就是说，改变b53到b52的采样频率数据，在音频信道中包括b51的保留位，如图16中所示。于是，音频采样频率fs的变化如表8中所示。
表8
<p>当记录在盘上的标题的内容是在DVD视频规格之内时，保持VMG和AMG中的任何一个，使得VIDEO_TS和AUDIO_TS通过VMG和AMG直接到文件。然后，DVD音频播放机将文件作为AMG播放同时DVD视频播放机将文件作为VMG播放。
同时，如果记录在盘中的任何一个标题具有不满足DVD视频的规格的音频数据流，那么VMG和AMG一起保持，并且VMG就不与不符合DVD视频规格的标题的信息一起记录。当然，AMG就不与其采样频率、量化比特数和信道数被改变以与DVD视频播放机兼容的标题上的信息一起记录。
然而，当DVD音频的AMG和ATSI_MAT的构成完全不同于DVD视频的VMG和VTSI_MAT时，VMG和AMG都必须要有，并且因此VTSI_MAT和ATSI_MAT也都要有。当然，VMG和VTSI_MAT都具备关于符合DVD视频规格的音频标题的信息。
播放DVD音频的装置可设计与DVD视频播放机无关，但本发明的DVD音频播放机可以是与DVD视频播放机的组合。
参见图27，以说明DVD音频播放机的结构，系统控制器111控制整个DVD音频播放机、为用户服务的接口的操作。系统控制器111通过检测包括在VIDEO_TS和AUDIO_TS目录中的有效数据确定插入的盘是DVD视频或DVD音频。当从AUDIO_TS目录中检测到有效数据存在时，系统控制器111确定插入的盘是DVD音频，于是就控制其播放操作。如果从AUDIO_TS中没有检测到有效数据存在，系统控制器111确定插入的盘是DVD视频，于是停止再放操作。
提供拾取设备112来读取存储在DVD音频中的数据。伺服控制器113在系统控制器111的控制下，执行各种伺服功能。数据接收器114分析和校正在从拾取设备112输出的数据中发生的错误，该数据接收器114包括纠错电路。音频解码器115把来自数据接收器114的音频信息传送到系统控制器111，在系统控制器111的控制下，解码接收的音频数据。
如图28中所示，根据本发明设计的音频解码器115解码线性PCM音频数据和压缩的编码音频数据。参见图28，输入数据缓冲器211存储从数据接收器114输出的音频数据。数据流选择器212在系统控制器111的控制下有选择地输出从输入缓冲器211输入的音频数据流。线性PCM解码器213把从数据流选择器212接收的线性PCM音频数据解码成原来的音频数据。编码数据解码器(伪无损失音质解码电路)214把来自数据流选择器212的压缩编码的数据解码成原来的音频数据。输出缓冲器215存储由解码部分213和214传送的音频数据。数字音频格式器216把从解码部分213和214来的音频数据转换成按系统控制器111规定的格式。时序控制器210在系统控制器111的控制下，产生时序控制信号，以控制音频解码器115的部分的操作。
数字处理器(高比特、高采样数字滤波器)116在系统控制器111的控制下对来自音频解码器115的音频数据滤波。音频输出电路(高性能数模转换器和模拟音频电路)117把来自数字处理116的音频数据转换成模拟信号。
参见图27和28，数据接收器114把经过拾取设备112从DVD音频再现的音频数据传送到音频解码器115。再现的音频数据顺序地存入音频解码器115的输入缓冲器211中。存在输入缓冲器211中的音频数据被数据流选择器212选择并传送到解码部分213和214。即，当系统控制器111要求解码线性PCM音频数据时，数据流选择器212把存在输入缓冲器211中的音频数据传送到线性PCM解码器。另外，当系统控制器111要求解码压缩编码的数据时，数据流选择器212把存在输入缓冲器中的音频数据传送到编码数据解码器214。
描述线性PCM音频数据的解码操作，线性PCM解码器213一般执行多信道下混合、采样频率变换和输入信号的再量化。例如，当从数据流选择器212产生的8信道数据需要变换成2信道数据时，线性PCM解码器213执行多信道下混合，以产生要求的信道数的输出。此外，当以192KHz采样的输入数据被系统控制器111要求变换成以96KHz采样的数据时，线性PCM解码器213执行采样频率变换，以产生要求的采样频率的音频数据。另外，当输入24比特量化的音频数据被系统控制器111要求变换成16比特量化的数据时，线性PCM解码器213执行再量化处理，以产生要求的比特数的音频数据。
描述压缩编码的音频数据的解码操作，编码数据解码器214在系统控制器111的控制下，通过执行相应的算法解码压缩编码的音频数据。在这种情况下，从编码数据解码器214产生的音频数据的形式由系统控制器111确定。在本实施例中，编码数据解码器214可以是DTS解码器。另外，编码数据解码器214也执行多信道下混合、采样频率变换和与算法解码一起的输入信号的再量化。
由解码部分213和214解码的音频数据被传送到输出缓冲器215和数字音频格式化器216。输出缓冲器215与由时序控制器210提供的控制信号同步存储解码音频数据。数字音频格式化器216把解码的音频数据调节到数字设备之间的传送格式，并把它与从时序控制器210来的控制信号同步。在这种情况下，输出音频数据可传送到具有相同传送格式的音频/视频系统或计算机。
来自音频解码器115的解码的音频数据经过数据处理器116的处理并由音频输出电路117变换成模拟信号。数字处理器116包括多个数字滤波器以消除音频信号频带之外的噪声。数字处理器116要求滤波系数具有比使用在通常DVD或CD中的数字滤波器更高的分辨率和抽头数，以便处理以12KHz采样和24比特量化的音频数据。当然，当96KHz和192KHz的D/A转换器变得通常可利用时，数字处理器116可包括在D/A转换器中。音频输出电路117包括多个D/A转换器，以便把去掉噪声的音频数据变换成模拟音频信号。
参见图29以说明播放DVD视频和DVD音频的装置，系统控制器311控制整个DVD音频/视频播放机、服务于用户接口的操作。系统控制器311通过检测包括在VIDEO_TS和AUDIO_TS目录中的有效数据确定插入的盘是DVD视频或DVD音频。当检测到AUDIO_TS目录存在有效数据时，系统控制器311确定插入的盘是DVD音频，于是就控制其播放操作。但是如果在AUDIO_TS中没有有效数据时，系统控制器311确定插入的盘是DVD视频，就停止目前的DVD音频再现模式，并改变DVD视频的再现方式。
提供拾取设备312来读取存储在DVD音频中的数据。伺服控制器313在系统控制器311的控制下控制拾取设备312执行各种伺服功能。数据接收器314分析和校正发生在从拾取设备312输出数据中的错误，并且该数据接收器314包括纠错电路。音频/视频解码器315把来自数据接收器314的音频信息传送到系统控制器311，在系统控制器311的控制下，解码接收的音频数据。
音频/视频解码器315设计为解码视频数据和音频数据，如图30中所示。参见图30，输入数据缓冲器411存储从数据接收器314输出的音频和视频数据。数据流分析程序器412在系统控制器311的控制下，有选择地输出来自输入缓冲器411的音频和视频数据流。音频解码电路413根据从系统控制器311来的控制数据解码由数据流分析程序器412选择的音频数据。解码音频输出电路414输出从音频解码电路413解码的音频数据。视频解码电路415根据系统控制器311的控制信号解码由数据流分析程序器412选择的视频数据。解码视频输出电路416输出从视频解码电路415解码的视频数据。时序控制器410在系统控制器311的控制下，产生时序控制信号，以控制音频/视频解码器315的操作。
音频解码电路413必须具有对应于线性PCM系统、MPEG系统、AC-3系统和压缩编码系统的解码器件。线性PCM系统和压缩编码系统要求有附加器件，以再现记录在本发明DVD音频中的音频数据。就是说，提供的解码器件可再现根据本发明由采样频率、量化比特和音频信道形成的音频数据。还提供数据流选择器以分配对应于解码器件的音频数据。
数字处理器(高比特高采样数字滤波器)316在系统控制器311的控制下，对来自音频/视频解码器315的滤除音频数据滤波。音频输出电路(高性能数模转换器和模拟音频电路)117把来自数字处理器316的音频数据变换成模拟信号。视频输出电路(NTSC编码器视频数模转换器的模拟视频电路)318把来自音频/视频解码器315的视频数据编码成NTSC，把视频数据变换成模拟视频信号。
参见图29和30，从盘经过拾取设备312再现的数据传送到数据接收器314，以对其进行分析并校正在其中的错误，并加到音频/视频解码器315。从数据接收器314产生的数据加到音频/视频解码器315的输入缓冲器411。数据流分析程序器412根据系统控制器311的控制数据选择所需要的数据流，并分析数据流，以便把视频数据传送到视频解码电路415和把音频数据传送到音频解码电路413。
音频解码电路413根据系统控制器311的要求变换来自数据流分析程序器412的音频数据。音频解码电路413必须包括能解码DVD视频和DVD音频的音频数据的解码功能。视频解码电路415解码和变换输入的视频数据。视频数据变换意味着子标题处理，全景扫描(pan_scan)等。
解码的音频和视频数据分别传送到解码音频和视频输出电路414和416，最后与时序控制器410的时序控制信号同步地传送到外部。解码音频输出电路414把解码的音频数据调节到数字设备之间的传送格式。从解码音频输出电路414产生的音频数据传送到不同的音频/视频系统或计算机。
如图29中所示，当处理视频信号时，音频/视频解码器315按照DVD视频的规格，并且根据DVD视频的规格进行本发明的算法和音频解码算法。于是，音频解码电路413包含DVD视频的音频规格的线性PCM和DTS算法。因此，DVD视频和DVD音频两者都能被再现。
在这种情况下，DVD视频的音频解码需要的算法表示线性PCM解码(1)+AC-3解码+MPEG解码，而DVD音频的音频解码需要的算法表示线性PCM解码(2)+编码数据解码(伪无损失音质解码)。因此，根据本发明在DVD视频中的线性PCM算法包括在线性PCM算法中。使用在DVD视频和DVD音频中的解码算法包括在由音频解码电路完成的由公式3表示的功能。
公式3音频解码器＝线性PCM解码器(2)+伪无损失音质解码器+AC-3解码器+MPEG解码器。
于是，这样的播放DVD视频和DVD音频的装置检测插入的DVD的VIDEO_TS和AUDIO_TS，以设定音频解码模式。具有消除视频数据的DVD音频的音频数据在表24中示出。
表24
在DVD视频中规定的压缩编码系统可在最大448Kbps上压缩数据。容许压缩的采样频率是48KHz，容许压缩的量化比特数是16比特。因此，被处理的数据量是有限的，其压缩率大约是10∶1。因此，它是不适合于音频数据的，尤其是从声音质量来看就更不适合了。如果算法是道尔贝AC-3算法，量化系统是16比特线性PCM，采样频率是48KHz，记录的最大信道数是最大6ch(具有包括在200Hz以下和使用其信道1的音频数据的次低音扬声器信道的音频信道中的一个)，以及可能的比特率是192Kbps-448Kbps。道尔贝AC-3算法很受量化比特数、采样频率、和高压缩率方面限制，这样就导致声音质量的严重变差，因此不适合仅仅用于音频使用。另外，当压缩算法是MPEG2算法时，量化系统是16比特-24比特线性PCM，采样频率是48KHz，记录的最大信道数是8ch(具有包括在200Hz以下和使用其信道.1的音频数据的次低音扬声器信道的音频信道之一)，可能的比特率是64Kbps-912Kpbs。这种算法的可能编码的量化比特数高和记录的信道数高，但是采样频率受到限制并且压缩率高，由此引起声音质量的降低。
然而，假设对DVD音频，传送率是10.08Mbps，再现时间是80分钟，线性PCM音频的实现如表25中所示。而且，即使在采样频率为44.1KHz、88.2KHz和176.4KHz的情况下，该PCM音频也可以有类似表25中所示的值。
表25
使用在压缩编码系统中的DTS，使用16比特、20比特和24比特线性PCM的量化，48KHz、44.1KHz、96KHz、88.2KHz、192KHz或176.4KHz的采样频率，记录最大信道数是13ch，压缩率大约是4∶1。DTS压缩编码在压缩比率低的情况下具有高量化比特数和采样频率，因此保持高的声音质量。
如上面参考图27和29所述的，音频或音频/视频播放机通过检测是否有有效数据存储在AUDIO_TS目录中来确定DVD的类型。即，DVD音频播放机根据在AUDIO_TS目录中是否存储有效数据来执行再现功能。如图29中所示的音频/视频播放机根据在AUDIO_TS目录中是否存储有效数据执行音频或视频播放功能。
图31由参考如图29中所示的音频/视频播放机来说明本发明概念的操作。在步骤511由系统控制器311检查插入的DVD，在步骤513读出AUDIO_TS目录的内容。在步骤515，检查在AUDIO_TS目录中是否存有有效数据。如果插入DVD是DVD视频，在AUDIO_TS目录中没有有效数据。即，DVD视频具有AUDIO_TS目录，但是是空的。然而，如果插入DVD是DVD音频，AUDIO_TS目录包括关于如图10到18C中所示的音频数据位置的信息。
在步骤515检测在AUDIO_TS目录中的有效数据，在步骤517系统控制器311确定插入盘是DVD音频，在步骤519，图10和11所示的AMG的位置由读AUDIO_TS目录确定。然后，在步骤521拾取设备312移到DVD中的AMG的位置，读AMG以证实关于存储整个音频数据位置的信息。如图10和11所示，AMG包括在DVD音频中存储的所有音频文件的信息和每个标题的属性和位置信息。
在步骤523中，系统控制器311检查是否有要求再现特定的音频标题。要求是由用户或存储在DVD音频中指令作出的。检测要求再现标题，系统控制器311在步骤525根据从AMG获得的位置信息确定盘中标题的位置，在步骤527，拾取设备312移到标题的ATSI_MAT的位置以读取该标题位置。在步骤529，分析如图15-18C中所示ATSI_MAT的信息，通过发现要播放的音频标题种类和属性来确定再现算法。在步骤531，音频/视频解码器315的音频解码电路413根据再现的算法设定到从DVD音频选择的音频数据。设定音频解码电路413所需要的信息是音频编码模式、采样频率、量化比特数和信道数。最后，被选择的标题由音频解码电路413解码在步骤533播放。
另一方面，在步骤515，如果在AUDIO_TS目录中没有有效数据，系统控制器311确定插入的盘是DVD视频，在步骤537，由读VIDEO_TS目录确定VMG的位置。然后，在步骤539，拾取设备312移动到DVD中的VMG位置，读VMG以确定存储整个视频数据位置的信息。此后，如果有要求再现标题，则被选标题的视频、子图和音频数据就根据存储在VTSI_MAT中的信息来播放。
同样，仅再现来自DVD音频的数据的DVD音频播放机，也执行对DVD音频的步骤511到533，但停止对DVD视频的播放操作。
在根据存储在ATSI_MAT中的信息设定音频解码电路413之后，系统控制器311从步骤533到经过如图32中的步骤分析存储在DVD音频的数据区的音频包。
在步骤611，系统控制器311命令音频解码电路413执行解码操作，在步骤613，控制数据流分析程序器412以把接收的音频数据传送到具有相应音频算法的音频解码电路413。然后，音频解码电路413根据由系统控制器311设定的算法解码接收的音频数据。在此，在步骤615，系统控制器311检查音频解码电路413的操作状态。当检测到音频解码电路的异常状态时，过程进到步骤621以控制解码电路413停止解码操作，控制数据流分析程序器412停止传送数据。然后，在根据异常状态执行补救(repair)算法之后，过程返回到步骤611。
然而，在步骤615，如果音频解码电路413正常地执行解码操作，在步骤617解码的音频数据经过解码音频输出电路414输出。此后，在步骤619再检查音频解码电路413的操作状态。当检测到异常状态时，过程前进到步骤621，否则过程就返回到解码下一个音频数据。当音频数据流被音频解码电中413完全解码时，系统控制器311控制数字处理器316和音频输出电路317，以便把解码的音频数据转换成模拟数据。
因此，本发明DVD包括VIDEO_TS和AUDIO_TS目录，使得可通过检查存储在AUDIO_TS目录中的有效数据来将DVD音频与DVD视频区别开。DVD音频能用最大192KHz采样和24比特量化的音频数据记录。此外，音频信道能够大大地扩展。所以，通过再现DVD音频中的音频数据，有可能再现适合多信道音乐的高质量的音频信号。受数据传送速度限制的信道数、以及采样频率和量化比特数都可通过使用编码算法而得到扩展。
在线性PCM数据以192KHz的采样频率采样的情况下，该线性PCM数据被划分为96KHz的线性PCM数据和192KHz的数据，从而通过无损失音质编码记录96KHz的数据，本发明的DVD通过线性PCM无损失编码以192KHz的采样频率将音频标题记录在AUDIO_TS目录中，并且通过线性PCM编码以96KHz的采样频率将视频标题记录在VIDEO_TS目录中。该DVD音频播放机读取AUDIO_TS以解调由无损失音质编码的数据，并将其与96KHz的数据混合，以将其再现为192KHz的数据。该DVD视频播放机读取VIDEO_TS目录以再现96KHz的数据。即，通过将一个标题分别记录在AUDIO_TS目录和VIDEO_TS目录中，该DVD音频播放机可以再现192KHz的数据，DVD视频播放机可以再现96Khz的数据。
而且，当CD中存在的以44.1KHz采样的音乐数据提供给DVD的情况时，该44.1KHz的音乐数据要通过利用传统的DVD视频格式转换为48KHz的音乐数据再提供给DVD。然而，不如愿的是音频数据在转换过程中会衰减。按照本发明的DVD可以支持以44.1KHz采样的DVD音频格式的数据。因此，可以直接记录音频数据本身而不用转换采样频率，并与视频数据一起提供，从而提供高音质的音频声音。
由于通常的DVD视频具有的规范次于DVD音频的规范，所以DVD视频播放机最好应连接到能再现192KHz的24位数据的DVD音频播放机。
权利要求
1.一种用于从DVD音频盘再现数据的装置，该DVD音频盘具有一音频管理器(AMG)，该音频管理器(AMG)具有关于音频标题(ATS)的信息，该音频标题(ATS)具有其后跟随多个邻接的音频目标(AOB)的音频标题集信息(ATSI)，该ATSI包括音频数据流属性，每个音频数据流属性指示音频编码模式；与要被再现的数据对应的第一、第二或第三量化比特数；与要被再现的数据对应的第一、第二、第三、第四、第五或第六采样频率；和涉及要被再现的数据的音频信道数的解码算法信息，并且，每个所述AOB包括记录有对应于存储在音频数据流属性中的解码算法的音频数据的多个音频包，所述用于从DVD音频盘再现数据的装置包括一数据接收器，接收从DVD音频盘恢复的所述音频数据；一控制器，根据关于所述音频数据的信息，产生包括所述音频编码模式、所述第一至第六采样频率中的采样频率、音频信道数和所述第一至第三量化比特数之中被检测到的一个的音频控制信号；一音频解码器，根据所述音频控制信号解码所述音频数据、混合多信道、变换采样频率和再量化所述解码的音频信号，并且产生输出解码音频数据；和一音频输出电路，把所述输出解码音频数据转换成模拟音频信号。
2.根据权利要求1的装置，其中，所述音频编码模式是线性脉冲编码调制(PCM)的音频，所述第一到第三量化比特数分别是16比特、20比特和24比特，并且，所述第一到第六采样频率分别是48KHz、96KHz、192KHz、44.1KHz、88.2KHz和176.4KHz。
3.根据权利要求1装置，其中，所述音频编码模式是压缩编码系统，所述第一到第三音频数据的量化比特数在压缩前分别是16比特、20比特和24比特，并且，所述第一到第六采样频率分别是48KHz、96KHz、192KHz、44.1KHz、88.2KHz和176.4KHz。
4.根据权利要求1的装置，其中，所述音频解码器还包括音频解码电路，用于根据所述音频控制信号解码所述音频数据、混合多信道、变换采样频率、以及再量化所述解码的音频信号，其中每一个音频解码电路对应于一个音频编码模式。
5.根据权利要求4的装置，其中，所述音频解码器还包括一数据流选择器，根据所述音频控制信号中的音频编码模式来选择包括音频数据的多个音频数据流之一，以将所选择的音频数据流传送到多个音频解码电路中的相应的一个，并且，所述音频解码电路包括一线性脉冲编码调制(PCM)解码电路，当所述选择的音频数据流是线性PCM音频数据流时，解码所述选择的音频数据流，并根据所述音频控制信号变换采样频率、下混合多信道和再量化所述解码的线性PCM音频数据流；和一编码数据解码电路，当所述选择的音频数据流是压缩编码音频数据流时，由相应的扩展算法解码所述选择的音频数据流，并根据所述音频控制信号变换采样频率、下混合多信道和再量化所述解码的压缩编码音频数据流。
6.根据权利要求1的装置，其中，所述数据接收器还校正所读取数据中的错误；所述音频解码器包含一线性PCM解码器，一道尔贝(dolby)AC-3解码器，一编码数据解码器，和一MPEG解码器；并且，所述控制器驱动所述线性PCM解码器、道尔贝AC-3解码器、编码数据解码器和MPEG解码器中的相应的一个，以根据被校正数据的音频编码格式解码音频数据。
7.根据权利要求1的装置，还包含一数字处理器，用于对所述解码的音频数据进行滤波。
8.根据权利要求1的装置，其中，所述第一到第六采样频率包含至少两个大于100KHz的采样频率。
9.根据权利要求1的装置，其中，所述第一到第六采样频率中的两个为192KHz和176.4KHz。
10.根据权利要求1的装置，其中，所述ATSI还包括多个值字段，并且，所述第一到第六采样频率是由两个值字段的相应状态来指示的，并且，所述控制器还根据所述两个值字段的相应状态确定第一到第六采样频率中的哪一个为采样频率。
11.根据权利要求10的装置，其中，所述值字段中的一个指示所述采样频率是否大于100KHz。
12.根据权利要求10的装置，其中，所述值字段中的一个指示所述采样频率是否为176.4KHz和192KHz中的一个。
13.根据权利要求10的装置，其中，所述值字段中的一个指示所述采样频率是否为176.4KHz和192KHz中的一个，所述两个值字段中的另一个的状态用来指示所述采样频率为176.4KHz或192KHz，并且，所述控制器还检测所述一个值字段，以确定所述采样频率是否为176.4KHz和192KHz中的一个；以及，所述另一个值字段的状态，以确定所述采样频率是否为176.4KHz或192KHz。
14.根据权利要求10的装置，其中，第一个值字段有第一或第二状态，该第一状态指示所述采样频率为44.1KHz、88.2KHz和176.4KHz中的一个，并且该第二状态指示所述采样频率为48KHz、96KHz和192KHz中的一个。
15.根据权利要求14的装置，其中，所述两个值字段中的第二个值字段有三个状态，并且所述控制器还检测所述第一个值字段的第一或第二状态，以确定所述采样频率是否为44.1KHz、88.2KHz和176.4KHz中的一个，或者为48KHz、96KHz和192KHz中的一个，以及所述第二个值字段的三个状态之一，以确定所述采样频率是否为176.4KHz或192KHz。
16.一种用于从DVD音频盘再现数据的装置，该DVD音频盘具有一音频管理器(AMG)，该音频管理器(AMG)具有关于音频标题(ATS)的信息，该ATS具有其后跟随具有音频数据的多个邻接的音频目标(AOB)的音频标题集信息(ATSI)，所述用于从DVD音频盘再现数据的装置包括一数据接收器，接收从DVD音频盘恢复的所述音频数据；一控制器，产生音频控制信号，并利用所接收音频数据的ATSI，检测从六个采样频率中区分出来的一个采样频率；和一音频解码器，根据所述音频控制信号解码所述音频数据、对所解码的音频信号变换采样频率，并且产生输出解码音频数据。
17.根据权利要求16的装置，其中，由所述控制器检测的所述第一到第六采样频率中的两个为192KHz和176.4KHz。
18.根据权利要求16的装置，其中，所述ATSI还包括多个值字段，并且，所述第一到第六采样频率是由两个值字段的相应状态来指示的，并且，根据所述两个值字段的相应状态，所述控制器确定第一到第六采样频率中的哪一个为采样频率。
19.根据权利要求18的装置，其中，所述两个值字段中的一个指示所述采样频率是否大于100KHz。
20.根据权利要求18的装置，其中，所述两个值字段中的一个指示所述采样频率是否为176.4KHz和192KHz中的一个。
21.根据权利要求20的装置，其中，所述两个值字段中的另一个的状态用来指示所述采样频率为176.4KHz或192KHz，并且，所述控制器还检测所述一个值字段，以确定所述采样频率是否为176.4KHz和192KHz中的一个；以及所述另一个值字段的状态，以确定所述采样频率是否为176.4KHz或192KHz。
22.根据权利要求18的装置，其中，所述两个值字段中的第一个值字段有第一或第二状态，该第一状态指示所述采样频率为44.1KHz、88.2KHz和176.4KHz中的一个，并且该第二状态指示所述采样频率为48KHz、96KHz和192KHz中的一个。
23.根据权利要求22的装置，其中，所述两个值字段中的第二个值字段有三个状态，并且所述控制器还检测所述第一个值字段的第一或第二状态，以确定所述采样频率是否为44.1KHz、88.2KHz和176.4KHz中的一个，或者为48KHz、96KHz和192KHz中的一个，以及所述第二个值字段的三个状态之一，以确定所述采样频率是否为176.4KHz或192KHz。
24.一种将数据记录在DVD上的装置，包括一编码器，将数据编码为DVD音频格式的有效数据，该DVD音频格式包括一音频管理器(AMG)，该音频管理器(AMG)具有关于音频标题(ATS)的信息，每个ATS具有其后跟随DVD的音频标题集中(AUDIO_TS)中的多个邻接的音频目标(AOB)的音频标题集信息(ATSI)；和一光拾取器，将数据记录在DVD上。
25.根据权利要求24的装置，其中，所述编码器将所述数据以多个音频数据流的形式存储在DVD上，其中所述音频数据流是线性PCM音频数据流或者是利用相应的扩展算法解码的压缩编码的音频数据流。
全文摘要
一种从DVD音频盘再现数据的装置和DVD数据记录装置。该再现数据的装置中,从DVD音频盘再现数据的装置,该DVD音频盘具有一音频管理器(AMG),该音频管理器(AMG)具有关于音频标题(ATS)的信息,该ATS具有其后跟随具有音频数据的多个邻接的音频目标(AOB)的音频标题集信息(ATSI),所述用于从DVD音频盘再现数据的装置包括:一数据接收器,接收从DVD音频盘恢复的所述音频数据;一控制器,产生音频控制信号,并利用所接收音频数据的ATSI,检测从六个采样频率中区分出来的一个采样频率;和一音频解码器,根据所述音频控制信号解码所述音频数据、对所解码的音频信号变换采样频率,并且产生输出解码音频数据。
文档编号G11B20/00GK1354476SQ0113741
公开日2002年6月19日 申请日期2001年11月13日 优先权日1997年3月25日
发明者许丁权 申请人:三星电子株式会社