专利名称：对于各种声频信号格式通过应用一种由一个Master－TOC和多个Sub－TOC组成的多级目 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如在权利要求1的前序部分中所述的方法。目前在单一介质例如磁盘或磁带上存储数字声频信号是很普遍的。在现行的将声频信号细分成多个子片段的情况下，通过应用一种目录表(TOC)能够以一相对快速的方式存取信息。一般地说，一个目录表至少详细说明哪些已经存取、哪儿已被占用。然而，声频信号是按照多种标准化的声频信号格式来定义的，如2-声道立体声、应用在环绕立体声方面的多声道(5-6声道)立体声和可能的其它形式。声频设备供应商希望将上述各种不同的声频信号格式混合在一单种介质例如光盘中，而用户则希望能够以一种快速且容易的方式存取各种声频信号片段。
因此，以及由于其它原因，本发明的一个目的是使声频信号管理系统能够识别不同的声频信号格式并对仅仅单种格式中的各个声频信号片段进行定位，由此就不需改变现行的编码策略。所以，依据其一个方面，本发明的特征在于权利要求1的特征部分。
本发明还涉及依据本方法生产的一种单一存储介质，以及用于与这种存储介质连接的读出器或播放器。尽管可以有效地虚构一种或多种声频格式，但由于标准化的原因，还采用多级TOC结构。本发明的进一步的优点在从属权利要求中描述。
参考公开的优选实施例，尤其是附图，在下面将更详细地讨论本发明的这些方面和其它方面以及其优点，附图所示为附
图1a、1b所示为一记录载体；附图2所示为一重放设备；附图3所示为一记录设备；附图4所示为一应用本发明的文件系统；附图5所示为用于本发明的第一存储装置；附图6所示为用于本发明的第二存储装置；
表1为对Master_TOC的语法的详细说明；表2为对Master_TOC_0的语法的详细说明；表3为对Disc_Info的语法的详细说明。
附图1所示为一具有记录道19和中心孔10的盘形记录载体11。记录道19以螺旋圈的形式排列，在同一信息层中实质上形成了平行的记录道。该载体可以为具有一种可记录的或一种预录的信息层的光盘。可记录的光盘的例子如CD-R、CD-RW以及DVD-RAM，而音频唱片(audio CD)则是一种预录盘。预录盘是这样生产的首先记录一原版盘，其后依据原版盘冲制用户盘。在空白记录载体的生产过程中预印的记录道结构指示在可记录的记录载体上的记录道19。可以将记录道构造成一种预制凹槽14以使在扫描过程中读/写头能够沿着记录道19进行读写。通过沿着记录道上的可光学地检测到的标记(如小坑和平地(pits and lands))来将信息记录在信息层上。
附图1b沿着可记录载体11的线b-b的横截面图。其中透明子层15支撑着记录层16和保护层17。预制的凹槽14可通过压痕、凸痕或与其周围环境不同的材料特性来实现。
为方便用户，将在记录载体上的声频信号细分为几个片段，通常这每个片段都要持续几分钟，例如唱片中的歌曲或交响乐乐章。记录载体通常还要包含用于识别每个片段的存取信息，例如包含在所谓目录表(TOC)中或包含在文件系统(比如用于CD-ROM的ISO 9660文件系统)中的存取信息。存取信息包括每个片段的播放时间和开始地址，以及包括比如歌曲名称的进一步的信息。
经过模拟到数字(A/D)转换后声频信息以数字信号的形式记录。A/D转换的例子如以44.1kHz(可以从CD声频信号中得知)、每次采样16比特的PCM(脉码调制)和以较高的过采样率(例如被称为位流的64xFs)、1比特西格马-德耳塔(Sigma Dlta)调制。后一方法表示一种高质量的解码方法，尽管可以在一种较高质量的解码方法和一种较低质量的解码方法之间选择，但后一解码方法具有简单的解码电路。在后面附的参考文献D5和D6就是关于这一方面的。经过A/D转换后，将数字声频信号压缩成可变位速率(bitrate)的声频数据以存储在信息层。以如下的速率从记录载体中读取被压缩的声频数据当在连续地复制声频信息时，实质上在经解压之后将原来的时间量程恢复。因此，必须依据变化的位速率(bitrate)的速率从记录载体上恢复被压缩的数据。以一种所谓的传输速率(也即是从记录载体到解压器的传输数据字节的速率)从记录载体上恢复数据。记录载体有统一的空间数据密度，这就使每个单位的存储区域具有最高的数据存储容量。在这样的一系统中，传输速率与在介质和读/取头之间的相对线性速率成比例。如果在解压器之前已经有一缓存器，实际的传输速率就是在缓存器之前的速率。
附图2所示为读取在依据本发明的附图1中所示类型的记录载体的放音设备。该设备有一个转动记录载体11的驱动装置21和扫描记录载体的记录道的读取头22。定位装置25实现读取头22的近似的径向定位。读取头包括一个公知的光学系统，该光学系统具有一个产生辐射束24的辐射源，通过光学元件来传导辐射束24，并聚集在信息层记录道的点23上。读取头还进一步包括一沿着辐射束的光学轴移动辐射24的焦点的聚焦致动器和一在记录道中心沿径向方向对点23进行精确定位的跟踪致动器。跟踪致动器可以包括移动光学元件的线圈或者可将其设计成可以改变反射元件的角度。通过公知的在读取头22中的检测器(例如四象限二极管)来检测由信息层反射的辐射，以产生一读取信号和检测器信号，这些信号包括分别用于跟踪致动器和聚焦致动器的跟踪误差信号和聚焦误差信号。读取装置27处理读取信号以检索数据，该读取装置为常规类型的读取装置，例如包括一个信道译码器和一个误差校正器。将所检索到的数据传输到数据选择装置，以选择要传输到缓存器29的压缩的声频数据。该选择是根据同样记录在记录载体上的数据类型指示符进行的，例如在一制定的格式中的头标(headers)。从缓存器29将压缩的声频数据传输到解压器31作为信号30。这一信号可以输出到一外部解压器。解压器31对压缩的声频信号进行译码以再现原始声频信息作为输出32。解压器还配备有一独立的高质量的声频信号D/A转换器33。作为一种变型，可以将缓存器定位在数据选择装置之前。缓存器29可以定位在一分离的外壳中或者与在解压器中的一缓存器合并。该设备还有一控制单元20，该控制单元从用户或从主机(未示)中接收控制指令，并经作为系统总线的控制线26将其连接到驱动装置21、定位装置25、读取装置27和数据选择装置28，以及还可能连到缓存器29以进行缓存器填充级控制。为此，控制单元20可能还包括控制电路，例如一个微处理器、一个程序存储器和控制门，以执行下面将要描述的程序。控制单元20可以通过一个逻辑电路状态机来实现。
声频信号的压缩和解压技术是公知的。在经数字化后通过分析信号的相互关系可以压缩声频信号，并提取指定大小片段的参数。在解压过程中通过进行反相处理重建最初信号。如果最初的经数字化的信号能够完好地重建，则该压缩(解缩)是无损耗的，而有损耗压缩(解压)则不能再现最初的信号的某些细节(实际上人的耳朵或眼睛是无论如何也察觉不到的)。大多数公知的声频信号和视频信号系统应用有损耗压缩技术，例如DCC或MPEG，而无损耗压缩技术则应用于存储计算机数据。在后面的D2、D3和D4中可以看到声频信号压缩和解压的例子。其中特别是D2中所述的无损耗压缩技术适合于高质量声频信号。
依据本发明，设定数据选择装置28从读取数据可靠的控制信息中检索。还设定数据选择装置28放弃一切填充数据，这些填充数据是在记录过程中就已加入。当要求控制单元20从一记录载体中再现一段声频信号时，控制定位装置25将读取头定位在包含有TOC的部分记录道上。然后经过数据选择装置28从TOC中检索出该片段的起始地址。或者，一次读取TOC的内容并将其存储在存储器中(当有盘插在设备中时)。为再现该片段，控制驱动装置21以一适当的转速转动记录载体，该转速可以从与声频信号一同存储的时间标示符中得到。根据起始地址可以计算该片段的径向位置，因为对于一个放音设备来说记录载体的密度参数(比如记录道间距、位长)是预先确定的并且通常可以从标准中得知。因此转速可以从位速率(bitrate)和径向位置中得出。
为能够连续地再现而不发生缓存区下溢或上溢，传输速率必须与D/A转换器的复制速率(也即是解压后的位速率(bitrate))相匹配。为此目的，该设备还应该包括一参考频率源以控制解压器，依据参考频率源和速度分布设定转速。作为一种变型或另外一种形式，可以应用缓存器29的平均填充级来调整转速，例如当缓存器的平均50％以上的区域被占用时，降低转速。
附图3所示为依据本发明的记录设备，该记录设备将信息写到一可写(可重写)的记录载体上。在写操作过程中，在记录载体上形成代表信息的标记。这种标记可以是任何可光学地读取的形式，例如通过应用记录在材料上的染料、合金或相变形成的反射系数与其周围环境不同的区域的形式，或者当记录在磁光材料中时以具有与周围环境不同的磁化方向的区域的形式。写入和读取记录在光盘上的信息和形成格式的可用的规则、误差校正和声道编码都是公知的(例如在CD系统中)。可以通过经电磁辐射源辐射的辐射束24(通常来自激光二极管)在记录层上产生的点23来形成标记。记录设备包括如参考附图2所描述的类似的基本元件，也即是，一个控制单元20、驱动装置21和定位装置25，但它有一个独特的写入头39。声频信号存在于压缩装置35的输入中，压缩装置35可以安放在一分离的外壳中。在D2、D3和D4中已经描述了适合的压缩技术。在压缩装置35的输入中的可变位速率(bitrate)的压缩声频信号被输送到缓存器36。从缓存器36中将数据输送到数据组合装置37中加入填充数据和进一步的控制数据。然后将整个数据流输送到写入装置38以进行记录。写入头39与写入装置38相连接，写入装置38包括例如一个格式器、一个误差译码器和一个声道译码器。依据格式化和译码规则将出现在写入装置38的输入中的数据分布在逻辑和物理扇区，并将其转换为可用于写入头39的写入信号。单元20经控制线26控制缓存器36、数据组合装置37和写入装置38，并且还执行如上所述的读取装置的定位程序。作为一种变型，记录设备的读取可以设计为具有一种组合式的读/写头和放音设备的读取特征。
附图4所示为应用本发明的一文件系统，选择各种不同的文件系统都可行。但作为首要选择发明人建议存储介质是基于UDF文件系统或基于ISO 9660文件系统，或者两者都有，因为这些系统对熟练的技术人员来说都是标准的系统。在一种变型的例子中，根本没有文件系统，相应扇区空间都是空的。
然而如果有文件系统，则将所有的声频信号存储在声频信号文件(Audio File)中，该文件Audio File位于子目录SCD_AUDIO中。如附图4所示，该层次结构是建立在ROOT文件50基础之上的，ROOT文件50指向所示的各下一级文件52、54、56和66。文件MASTER.TOC的结构将在下面讨论。此外，还有一个文件2C_AUDIO54。这一文件指向TOC类文件2C_AREA.TOC 58，以及与2C_AREA.TOC 58平行的各种立体声记录道文件TRACKn.2CH60。另外，还有一个文件MC_AUDIO 56。这一文件指向TOC类文件MC_AREA.TOC 62，以及与MC_AREA.TOC 62平行的各种立体声记录道文件TRACKn.MCH 64。由于安全的原因，文件MASTER.TOC已复制有三个连续存放的文件副本MASTER1..3.TOC52。同样由于安全的原因，下级TOC文件已分别复制有二个文件副本2C_AREA1，2.TOC 58和MC_AREA1，2.TOC 62。这两个文件副本分别存放在各自的相关的声频信号文件之前和之后。作为进一步的特征，每种声频信号格式具有一附加的总的文件2C_TAREA.2CH 59和MC_TAREA.MCH，它们分别包含有所有相关记录道文件的文件信息，最后，文件PICTURES 66具有与已有的声频信号文件的类似的组织结构。
附图5所示为应用本发明的第一存储装置，作为举例将其映射到单个串联记录道上。沿着水平轴线看下列的各项就会清楚。项120是引入区域，用于使介质的驱动和读出器相互同步。项122表示参考附图4所公开的文件系统。项124表示一TOC，它可以依据标准程序构造出来，以及包含后续项立体声频信号项(Stereo Audio Item)126和多声道声频信号项(Multi_channel Audio Item)128，如果有必要还可包含一个附加项(extra item)130。项124的长度不需标准化，因为可能出现各种不同量的信息。项126表示立体声频信息，它可以依据常规的标准进行定义，这本身并不构成本发明的一部分。项128表示多声道声频信息，它可以依据常规标准进行定义，这本身并不构成本发明的部份。一般地说，两个声频信号区域除了它们的各种声道的定义有区别外，它们都有相同的结构并包含相同类型的信息。声频信号可以被简单地编码或无损耗地编码。所有的各种声频信号都可以与附加数据(例如压缩光盘的文字)一起进行多路传输。
项130表示附加数据信息，它可以依据常规标准进行定义，这本身并不构成本发明的一部分。项132表示引出信息(Lead_OutInformation)。后一项尤其应用在搜索操作过程中。引出记录道的数目足够多，以使记录道足以覆盖0.5到1mm宽的一个环。依据上面所述，对所存储的信息的存取要么经下载到项122中的文件系统，要么经下载到项124中的TOC结构，具体地说就是经两级或多级TOC结构。
附图6所示为应用本发明的第二存储装置，包含有一个两级TOC结构。沿着水平轴线看下列的各项就会清楚。接下来的项已经在附图5中说明并带有相同的参考标号。为简洁起见，已将项120和项132省略。
Master_TOC 134在一相对于字节编号510处的引入区域的起始处进行统一标准化的偏移后的位置处开始。依据本实施例，Master-TOC仅测量一标准大小的扇区并主要包含有指向各种Sub-TOC或Area-TOC的指针。Master-TOC的一个优选语法为带有一个签名(Signature)的一头标以标识Master_TOC，例如“SACD Master TOC”。此外，表1和表2详细说明了MASTER_TOC的语法。语法的概念连同其相应长度和格式在基本的计算机概念中已经给出。Master_TOC_Signature是一个8字节字符串，其标识Master_TOC。Master_TOC_Signature的值必须是“SACDMTOC”($53 $41 $43 $44 $4D $54 $4F $43)。
同样地，表3以相同的方式详细说明了Disc_Info的语法。详细地说2CH_TOC_1_Address是一个5字节整数值，包含有在2-声道立体声存储区域(2-Channel Stereo Area)中的TOC_1的存储区域的第一扇区的逻辑扇区数(LSN)。如果不存在2-声道立体声存储区域，则2CH_TOC_1_Address的值必须为零。
2CH_TOC_2_Address是一个4字节整数值，包含有在2-声道立体声存储区域中的TOC_2的存储区域的第一扇区的逻辑扇区数(LSN)。如果不存在2-声道立体声存储区域，则2CH_TOC_2_Address的值必须为零。
MC_TOC_1_Address是一个4字节整数值，包含有在多通道立体声存储区域中的TOC_1的存储区域的第一扇区的逻辑扇区数(LSN)。如果不存在多通道存储区域，则MC_TOC_1_Address的值必须为零。
MC_TOC_2_Address是一个4字节整数值，包含有在多通道立体声存储区域中的TOC_2的存储区域的第一扇区的逻辑扇区数(LSN)。如果不存在多通道存储区域，则MC_TOC_2_Address的值必须为零。
Disc_F1ags的格式必须如下1个混合位和7个保留位。
在一混合盘上混合位必须设定为1，在一非混合盘上混合位必须设定为0。
相关文献清单(D1)Research Discloure number 364111994年8月，第412-413页(D2)PCT/IB97/01156(PHN 16.452)声频信号的1个比特位的模数转换和无损耗压缩(D3)PCT/IB97/01303(PHN 16.405)声频信号压缩器(D4)EP-A 402,973(PHN 13.241)声频信号压缩(D5)“一种用于对高传真立体声频信号进行模拟_数字转换的数字十抽一滤波器”，J.J.van der Kam著，在Philips Techn.Rev.42上发表，no.6/7 1986年4月，pp.230_8(D6)“一种用于过采样A/D转换器的嵌入式调制器的高阶拓扑结构”，由Kirk C.H.Chao等人著，在IEEE Trans.On Circuitsand Systems上发表，第37卷，第3期，1990年3月，pp.309-18
权利要求
1.在一种单一存储介质上通过应用一种目录表(TOC)结构来说明在所说的介质上的各种声频信号片段的实际结构的存储以声频信息为主的信息的一种方法，其特征在于指定一个或多个Sub_TOC到许多不同地被标准化的声频信号格式中的每一种格式，此外还具有一单个Master_TOC以特定地指到每个所说的Sub_TOC。
2.一种如在权利要采1中所要求的方法，其中所说的Sub_TOC的数目正好为2。
3.一种如在权利要求1中所要求的方法，此外在相对于所说的介质的最初位置有一个标准偏移的位置提供所说的Master_TOC。
4.一种如在权利要求1中所要求的方法，其中所说的格式至少包括一种立体声频信号格式和至少一种多声道声频信号格式。
5.一种如在权利要求1中所要求的方法，此外至少具有一附加数据格式存储区域。
6.一种如在权利要求1中所要求的方法，其中在为安全的原因而复制的至少两个文件副本中至少具有一所说的TOC和Sub_TOC。
7.一种通过实施如权利要求1所要求的方法而生产的单一介质。
8.一种如在权利要求6中所要求的介质，并作为一种可光学地读取的盘使用。
9.一种与在权利要求6中所要求的介质相连接的读取设备。
10.一种如在权利要求8中所要求的设备，并还具有盘的保持装置、光学读取装置和用于驱动盘使记录道沿所述光学读取装置的盘驱动装置。
全文摘要
在具有一种目录表(TOC)结构的单一存储介质上存储声频信息,该目录表结构说明在该介质上的各种声频信号片段的实际结构。详细地说,为每种不同的声频信号格式分别指定一个或多个Sub－TOC。并且还具有一单个Master－TOC以特定地指到每个Sub－TOC。
文档编号G06F3/06GK1246197SQ98802110
公开日2000年3月1日 申请日期1998年11月24日 优先权日1997年11月29日
发明者J·J·蒙斯 申请人:皇家菲利浦电子有限公司