专利名称：载有立体声信号和数据信号的记录载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种载有立体声信号和数据信号的记录载体，所述立体声信号被记录在该记录载体的第一通道上。
本发明还涉及一种将立体声信号和数据信号记录在该记录载体上的方法，并涉及一种执行该方法的记录装置以及再现该立体声信号和数据信号的再现装置。
从EP-A-0372601中可以了解到上述定义的记录载体和装置。公知记录载体上的第一通道具有加载立体声信号和数据信号的恒定的数据容量。所述文件描述了用于将数据信号填充到立体声信号中的一种惯用方法。有时，如果不损失太多的信号品质，第一通道的数据容量就不足以加载该立体声信号和数据信号。
本发明的一个目的是提供一种能够载有立体声信号和数据信号的记录载体，同时该记录载体具有增加的用于立体声信号和数据信号的数据容量。
根据本发明的记录载体其特征在于该数据信号包括第一部分和剩余部分，将所述第一部分与所述立体声信号组合以获得一个复合信号，将该复合信号记录在所述记录载体的所述第一通道上，而将剩余部分记录在所述记录载体的第二通道上。
在该记录载体的一个实施例中，这个记录载体的特征在于由该记录载体的第一物理参数的第一变量来表示所述第一通道，由该记录载体的第二物理参数的第二变量来表示所述第二通道。
在权利要求12到17中定义了根据本发明的记录方法。根据本发明的记录装置是权利要求18的主题，而根据本发明的记录装置是权利要求19到26的主题。
本发明是基于这样一种认识在记录载体上实现第二通道可以增加该记录载体上记录立体声信号和数据信号的数据容量。使用这种增加的数据容量可以实现带有增加数据率的数据信号的记录。记录载体上除了记录立体声信号之外，还有可能记录一个多路信号。例如，通过使用埋置通道技术，在该立体声信号中产生一个埋置通道以容纳数据信号的第一部分。在某些情况中，第一通道中的数据容量不足以载有全部数据信号。因此，使用第二通道来加载该数据信号的剩余部分。应该注意，带有这种第二通道的记录载体可以从USP5,210,738和USP5,724,327(PHN13922)获知。但是，所述文件没有提及埋置通道的数据容量不足以加载该数据信号。所述这些文件也没有给出对于增加记录载体上加载数据信号所需的数据容量的解决方法。
从下文
中有关所描述的实施例的说明中将使本发明的这些和其它方面变得显著，其中图1示出了记录装置的一个实施例，图2示出了再现装置的一个实施例，图3示出了图1记录装置中的第一和第二写入装置的另一个实施例，图4示出了图2再现装置中的第一和第二读出装置的另一个实施例，图5示出了图1记录装置中的第一和第二写入装置的第二个实施例，图6示出了图2再现装置中的第一和第二写入装置的第二个实施例。
图1示出了本发明记录装置的第一实施例。该记录装置适用于记录一个立体声信号和一个数据信号，所述数据信号是一个多路扩展信号。该多路扩展信号包括至少一个诸如中心信号、单声道环绕信号、左环绕信号、右环绕信号或一个四声道信号这样的一个信号。该装置包括用于接收一个立体声信号的第一输入端2和用于接收一个多路扩展信号的第二输入端4。该立体声信号和多路扩展信号最好在44.1kHz频率处被采样。第二输入端与数据压缩单元8的输入端6相。使用这个数据压缩单元来压缩这个多路扩展信号并且将经数据压缩过的这个多路扩展信号提供给输出10。对于本发明而言，该数据压缩单元中执行的数据压缩的特定类型不是主要的。该数据压缩单元8的输出10与分割单元14的输入12相连。该分割单元14适用于将接收到的压缩多路扩展信号分割为提供给第一输出端16的第一部分和提供给第二输出段18的第二部分。该装置还包括带有连接到第一输入端2上的第一输入端22的组合单元20，连接到分割单元14的第一输出16上的第二输入端24以及一个输出端26。安排该组合单元来组合接收到的立体声信号和压缩多路扩展信号的第一部分，最好是是使用埋置数据技术。埋置数据技术是本领域公知的。这些技术可以实现在立体声信号中埋置一个数据通道。当该立体声信号包括其中每个都包括16比特/采样的一个左右声道时，可以获得带有平均容量为5比特/采样的一个数据声道而不会降低能感知的左右声道信号的16比特/采样音频质量。在EP-A-0372601中公开了另一种合适的方法。所述文件公开了用于将附加信息埋置于数字音频信号中的所谓的隐藏通道方法。
该装置提供有第一写入单元28。这个第一写入单元的输入30与组合单元20的输出端26相连。第一写入单元用于将接收到的立体声信号与数据压缩多路扩展信号第一部分的组合信号写入记录载体32的第一通道中。该记录载体最好是一个标准CD，并且通过常用的CD播放机就可以再现第一通道中写入的立体声信号。在这种情况中，通过一条记录道中的光可检测标记来形成第一通道，因此，这些光可检测标记是以所谓的坑的形式存在。
该装置还提供有第二写入单元34。该写入单元34的输入端36连接到分割单元14的第二输出端18。第二写入单元适用于将在输入端36上接收到的剩余部分写入记录载体32的第二通道中。最好是通过记录道变化来写入第二通道。在US5,724,327中公开了这个第二通道的一些实施例。
现在将更为详细地描述该装置的功能。第二输入端4接收多路扩展信号。该多路扩展信号包括例如一个左声道信号、右声道信号、中心信号、左环绕信号和右环绕信号，并且它具有44.1kHz的采样频率。然后，由数据压缩单元8对这个多路扩展信号进行数据压缩。该压缩单元最好包括一个诸如MPEG-2音频编码器这样的用于压缩该多路扩展信号以获得经数据压缩的多路扩展信号的知觉编码器。以由常规MPEG2音频编码器所产生的MPEG数据流形式存在的数据压缩多路扩展信号需要具有384K比特/秒的位速率的好信号品质。更为复杂的MPEG编码器可以提供包括位于320K比特/秒的高品质信号的MPEG数据流。
将在第一输入端2处接收到的立体声信号提供给组合单元20。该立体声信号具有左声道信号和右声道信号并且具有44.1kHz的采样频率。该立体声信号中的左声道信号可以是左声道信号、中心信号与环绕左信号或单声道环绕信号的任何一种组合，而该立体声信号中右声道信号可以是右声道信号、中心信号与环绕左信号或单声道环绕信号的任何一种组合。在组合单元20中，使用例如埋置数据技术来分析该立体声信号从而确定可用于埋置数据通道的各个位，而不会降低该立体声信号的感觉品质。对于一个标准的音频CD，左声道信号和右声道信号具有16比特/采样。通过使用埋置数据技术，在要被记录到记录载体上的立体声信号中埋置一个数据信号，一般地，大约CD容量30％的附加容量变为可供任何数据信号使用。平均起来，该数据容量为5比特/采样。最小的数据容量是2比特/采样，并且对于非常低的电平信号而言可以获得这个最小数据容量。因此，埋置通道的数据容量平均为2×5×44.1kHz＝441k比特/秒，最小为每秒176.4k比特。通过使用埋置数据技术(＝176.4k比特/秒)所获得的最小数据容量因此不足以载有以MPEG数据流形式出现并带有好的信号品质(＝384k比特/秒)的数据压缩扩展信号。
如前所述，可以使用记录载体上的第二通道。USP5,724,327(PHN13.922)公开了第二通道的一些实施例。如果一个音频信号包括16比特，那么通过改变光可检测标记的宽度可以获得接近于2比特/音频采样的数据容量。因此，对于标准音频CD而言，该装置具有2×2×44.1kHz＝176.4k比特/秒的能力。与埋置通道的容量一起，记录载体中的第一通道可以加载至少352.8k比特/秒的一个信号并且平均位速率为617.4k比特/秒。总容量足以加载带有由MPEG2音频编码器所产生的具有好品质的多数MPEG数据流。
为了在立体声信号的埋置通道和第二通道中分配数据压缩多路扩展信号，由分割单元14将该数据压缩多路扩展信号分割为第一部分和剩余部分。该分割过程最好通过该数据压缩多路扩展信号的多路分解来完成。多路复用可以通过重复地将该数据压缩多路扩展信号的5字节施加到第一部分而将2字节施加到剩余部分来进行。还可以具有一个可调整多路复用器，其中可调整地控制分配过程。将第一部分提供给组合单元24，并且通过使用例如埋置数据技术将第一部分与立体声信号组合从而获得一个复合信号。第一写入单元将该复合信号写入记录载体的第一通道上。通过该记录载体的第一物理参数的第一次变化从而将第一通道写入该记录载体，例如，可以以在中间区域中更迭的光可检测标记的形式。这些光可检测标记可以是位于标准CD上所谓的坑的形式。可以沿着记录道来排列这些光可检测标记。第二写入单元将剩余部分写入记录载体的第二通道中。可以通过第二物理参数的第二种变化来将第二通道写入记录载体，所述的第二种变化可以是与记录道方向横切的光可检测标记的变化形式，比如标记的宽度变化。
本发明记录装置的一个好处是它能产生记录载体，例如可用于CD播放机中并根据当前CD标准来再现立体声信号的CD的记录载体。所述CD播放机仅能读出第一通道和复合信号。该复合信号是以立体声信号形式存在的。通过使用埋置数据技术，不会降低该复合信号中的立体声信号的感觉品质水平。其结果，用户将可以听到几乎与不存在埋置通道的立体声信号的品质相同的信号效果。
本发明记录载体的另一个好处是，不能使用当前市场上常规CD记录器来复制记录载体上的全部内容。CD记录器能读出第一通道但是不能读出第二通道。由所述CD记录器进行的复制将仅包含复合信号并因此仅具有多路扩展信号的第一部分。其结果，不能从所述复制中再现这个多路扩展信号，由此，提供了一种复制保护装置。
图2示出了用于从根据本发明的记录载体上再现立体声信号和数据信号的再现装置的第一实施例。该实施例中数据信号是一个多路扩展信号。该装置包括用于读出写入记录载体42第一通道上复合信号并将该复合信号提供给输出44的第一读出单元40。该第一通道最好是能在标准CD上加载16比特/采样立体声信号的通道形式。第一读出单元40的输出44经转换单元74连接到该装置的第一输出端46。转换单元将复合信号转换为立体声信号。第一输出端46可以连接到例如一个功率放大器、一个均衡器或扬声器上。
第一读出单元40的输出44还连接到提取单元50的输入48上。提取单元50用于从在输入48上接收到的复合信号中提取数据压缩多路扩展信号的第一部分，并将提取出的第一部分提供给输出52。
该装置还包括用于读出写入到记录载体第二通道上的数据压缩多路扩展信号剩余部分并将该剩余部分提供给输出56的第二读出单元54。第二通道最好是该记录载体第二物理参数的第二变化的形式，由此，第二物理参数的第二变化不同于用于在记录载体上加载第一通道时所用的第一物理参数的第一变化。USP5,724,327(PHN13.922)公开了第二通道的一些实施例。所述文件公开了记录载体上的记录道位置的变化，记录道中坑宽度或深度的变化或恢复数据时钟频率的变化。第二读出单元用于检测所述第二物理参数，并且用于响应所述检测到的第二物理参数来提供剩余部分。第二读出单元54的输出56连接到组合单元60的第一输入58上。提取单元50的输出52连接到组合单元60的第二输入62上。该组合单元60适用于将分别在第二和第一输入上接收到的数据压缩多路扩展信号的第一部分与数据压缩多路扩展信号的剩余部分组合，并产生提供给输出64的多路扩展信号。输出64连接到解压单元68的输入66。
解压缩单元68适用于将在输入66处接收到的数据压缩多路扩展信号解压为多路扩展信号。该解压单元的输出70连接到该装置的第二输出端72。这个第二输出端72可以连接一个功率放大器、一个均衡器或一个扬声器系统。
将更为详细地描述该再现装置的功能。载有立体声信号和多路扩展信号的记录载体42包括载有包括该立体声信号和多路扩展信号第一部分的一个复合信号的第一通道，以及载有多路扩展信号剩余部分的第二通道。由该记录载体第一物理参数的第一变化来表示第一通道，用第二物理参数的第二变化来表示第二通道。第一通道最好如同标准CD一样可以载有一个立体声信号。第一读出装置40通过检测该记录载体第一物理参数的第一变化从而从记录载体的第一通道上读出复合信号。该复合信号包括立体声信号和数据压缩多路信号的第一部分。然后将该复合信号直接提供给第一输出端以用于再现该立体声信号。在这种情况中，不需要转换单元74。安排提取单元50从该复合信号中提取第一数据压缩多路扩展信号。
第二读出单元54通过检测该记录载体第二物理参数的第二变化从而从第二通道上读出数据压缩多路扩展信号的剩余部分。如果第二物理参数的变化具有光可检测标记宽度变化的形式，则该标记宽度变化的结果导致扫描记录道射线束中额外的密度调制。在标准CD播放机中，可以从射线束中检测到仅由于第一物理参数的变化而导致的密度调制。在US5,724,327中描述了用于检测以与记录道方向横切方向中记录道位置变化形式出现的第二通道的一种装置。组合单元60适用于将数据压缩多路扩展信号的第一部分和其剩余部分组合以获得数据压缩多路扩展信号。这个数据压缩多路扩展信号可以是一个由MPEG2音频编码器所产生的MPEG2音频数据流。该多路扩展信号包括，例如，左声道信号、中心信号与环绕左信号或环绕右信号。这个多路扩展信号被施加到第二输出端以便于通过例如扬声器系统再现。
图3示出了图1记录装置中的第一和第二写入装置的另一个实施例。通道调制单元302接收提供给其输入端的复合信号并处理该复合信号以获得m位通道字序列。最好是，该通道调制单元包括n-m通道调制器。发生器单元304接收提供给其输入端的剩余部分并响应所述剩余部分产生p合并位。单元306接收m位通道字序列和p合并位，并将p合并位插入到相邻m位通道字之间从而获得要被写入记录载体32上的一个信号。该p合并位通常用于防止(d，k)相邻通道字之间的制约违反并且进行DC控制的额外工作。在未公开的专利申请EP99202061.0(PHN17.520)中描述了用于产生能够载有一个附加信号并能防止相邻通道字之间的制约违反的p合并位的一种方法。可以使用因此而获得的用于附加信号的数据携带能力来加载剩余部分。图1装置中的第一写入单元28包括标为参考符号302和306的单元。图2装置中的第二写入单元34包括标为参考符号302和306的单元。
图4示出了图2再现装置中的第一和第二读出装置的另一个实施例。单元42从记录载体32中读出一个再现信号。该再现信号包括在每个时间相邻m位通道字之间带有p合并位的m位通道字序列。单元42将所述再现信号分割为m通道字序列和所述p合并位。将m通道字序列提供给被安排来进行m-n调制的通道解调单元404从而获得复合信号。将以标准数字立体声信号形式的这个复合信号提供给输出端44。将p合并位提供给处理单元406。安排该处理单元406处理p合并位从而获得剩余部分并将其提供给输出端56。图2中的第一读出装置40包括带有参考符号是402和404的单元。图2中的第二读出装置54包括带有参考符号是402和406的单元。
图5示出了图1记录装置中的第一和第二写入装置的第二个实施例。处理单元502接收提供到它输入端的复合信号并处理这个复合信号从而获得q字节数据块序列。处理单元可以包括交错里德-所罗门编码器。对于标准CD格式，q的值是32。子代码编码器504接收提供到其输入端的剩余部分并响应所述剩余部分产生一个r字节的子代码。标准CD格式中的这个子代码主要是一个辅助数据流。响应剩余部分信号获得诸如U子代码这样的所述r字节子代码中的至少一位。单元506接收q字节数据块序列和r字节子代码，并将r字节子代码插入到相邻m位通道字之间以获得要被写入记录载体32中的一个信号。最好在将所述信号写入记录载体之前，通过例如EFM编码器将该信号进行通道编码。图1装置中的第一写入单元28包括带有参考符号是502和506的单元。图1中的第二写入单元34包括带有参考符号是502和506的单元。
图6示出了图2再现装置中的第一和第二写入装置的第二个实施例。单元602从记录载体32中读出一个再现信号。该再现信号包括在每个时间相邻q位通道字之间带有r字节子代码的q位通道字序列。单元602将所述再现信号分割为q通道字序列和所述r字节子代码。该分割是基于再现信号中的q字节数据块和子代码的实际位置。将q字节数据块序列提供给被安排来处理该q字节数据块序列的处理单元604从而获得复合信号。该处理单元可以执行里德-所罗门解码和去交错的处理。将以标准数字立体声信号形式的这个复合信号提供给输出端44。将r字节子代码提供给处理单元606。安排该处理单元606处理r字节子代码从而获得来自该r字节子代码中的至少一位的剩余部分。将该剩余部分提供给输出端56。图2中的第一读出装置40包括带有参考符号是602和604的单元。图2中的第二读出装置54包括带有参考符号是602和606的单元。
在参考最佳实施例描述本发明的同时，可以理解本发明不局限于这些例子。因此，在不脱离由权利要求所定义的范围的情况下，各种修改对于本领域技术人员而言将是显然的。举例言之，包括左声道信号、右声道信号、中心信号、左环绕信号和右环绕信号的多路扩展信号可以是一个包括图象、视频或计算机数据的扩展信号。另外，在一个可替换的实施例中，分割单元可被安排将数据压缩多路扩展信号加密为一个加密信号并产生包括加密信号的第一部分和包括加密密钥的剩余部分。在记录载体的另一个实施例中，所述第一部分包括中心信号，而剩余部分包括左环绕信号和右环绕信号。可以将其它通道调制器用作n到m调制器。
词“包括”不排除除了权利要求中所列那些部分之外的其它元件或步骤的存在。任何参考符号不能限制权利要求的范围。可以借助于硬件和软件来实现本发明。可以由硬件相同的部分来表示一些“装置”。此外，本发明存在于每个和每些新颖的特征和这些特征的组合之中。
权利要求
1.一种载有一个立体声信号和一个数据信号的记录载体，所述立体声信号记录在第一通道上，其特征在于，该数据信号包括第一部分和剩余部分，将所述第一部分与所述立体声信号组合以获得被记录在所述记录载体的所述第一通道上的一个复合信号，将剩余部分记录在所述记录载体的所述第二通道上。
2.如权利要求1所述的记录载体，其特征在于，使用埋置数据技术将所述第一部分与所述立体声信号组合。
3.如权利要求1或2所述的记录载体，其特征在于，数据信号包括作为代表多路扩展信号的一个数据压缩多路扩展信号。
4.如权利要求3所述的记录载体，其特征在于，该多路扩展信号包括一个中心通道信号。
5.如权利要求3或4所述的记录载体，其特征在于，该多路扩展信号包括一个左环绕信号和右环绕信号。
6.如权利要求3、4或5所述的记录载体，其特征在于，该数据压缩多路扩展信号表示知觉编码的多路扩展信号。
7.如权利要求3、4、5或6所述的记录载体，其特征在于，第一部分体现了该多路扩展信号的一部分。
8.如前面任一个权利要求所述的记录载体，其特征在于，由该记录载体第一物理参数的第一变化来表示所述第一通道，由该记录载体第二物理参数的第二变化来表示所述第二通道，所述第二物理参数不同于所述第一物理参数。
9.如权利要求1到7中任一个所述的记录载体，其特征在于，通过n到m通道调制将复合信号分成m位通道字，在所述m位通道字之间插入p合并位，响应所述剩余部分来改变所述合并位，从而获得所述第一通道中的所述复合信号以及所述第二通道中的所述剩余部分。
10.如权利要求1到7中任一个所述的记录载体，其特征在于，通过将该复合信号处理为q字节数据块序列，在所述q字节数据序列之间插入r字节子代码，响应所述剩余部分来获得所述r字节子代码中的至少一位，从而获得所述第一通道中的所述复合信号以及所述第二通道中的所述剩余部分，
11.如权利要求10所述的记录载体，其特征在于，通过对q数据块序列和r字节子代码另外进行通道编码来获得所述第一通道中的所述复合信号以及所述第二通道中的所述剩余部分。
12.一种将一个立体声信号和一个数据信号记录在记录载体上的方法，该方法包括这些步骤-将所述立体声信号写入记录载体的第一通道上其特征在于，该方法还包括这些步骤-将数据扩展信号分割为第一部分和剩余部分，-将所述数据信号的剩余部分写入记录载体的第二通道上，-将所述立体声信号写入所述第一通道之前，将所述第一部分组合到所述立体声信号中从而获得一个复合信号-将该复合信号写入第一通道。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过使用埋置数据技术来执行组合步骤。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，该方法另外还包括将该多路扩展信号数据压缩到数据信号中的步骤。
15.如权利要求12到14所述的方法，其特征在于，通过该记录载体第一物理参数的第一变化将第一通道写入记录载体，通过该记录载体第二物理参数的第二变化将第二通道写入记录载体，所述第二物理参数不同于所述第一物理参数。
16.如权利要求12到14中任一个所述的方法，其特征在于，该方法还包括这些步骤通过n到m通道调制将复合信号以获得m位通道字序列，响应所述剩余部分产生p合并位，在所述m位通道字之间插入所述p合并位，并将因此而获得的信号写入记录载体。
17.如权利要求12到14中任一个所述的方法，其特征在于，该方法还包括这些步骤将该复合信号处理为q字节数据块序列，产生响应所述剩余部分的至少一位以用于插入r字节子代码，在所述q字节数据序列之间插入所述r字节子代码，并将因此而获得的信号写入记录载体。
18.一种用于执行如权利要求12到17中任一个所述的方法的记录装置。
19.一种从记录载体上再现一个立体声信号和一个数据信号的再现装置，该装置包括-用于从记录载体第一通道上读出第一再现信号的第一读出装置，其特征在于，该装置还包括-用于从第一再现信号中提取数据信号的第一部分的装置，-用于从记录载体第二通道上读出数据信号剩余部分的第二读出装置，-用于将第一部分和剩余部分组合以获得一个数据信号的组合装置-用于将第一再现信号转换为所述立体声信号的装置。
20.如权利要求19所述的再现装置，其特征在于，提取装置适用于通过使用埋置数据技术从第一再现信号中提取出数据信号的第一部分。
21.如权利要求19或20所述的再现装置，其特征在于，数据信号包括一个数据压缩多路扩展信号，因此，该装置还包括-用于将数据压缩多路扩展信号解压缩为一个多路扩展信号的解压缩装置。
22.如权利要求21所述的再现装置，其特征在于，该多路扩展信号包括一个中心通道信号。
23.如权利要求21或22所述的再现装置，其特征在于，该多路扩展信号包括一个左环绕信号和一个右环绕信号。
24.如权利要求19到23中任一个所述的再现装置，其特征在于，安排第一读出装置通过检测该记录载体第一物理参数的第一变化从而从第一通道中读出立体声信号，安排第二读出装置通过检测该记录载体第二物理参数的第二变化从而从第二通道中读出数据信号的剩余部分，所述第二物理参数不同于所述第一物理参数。
25.如权利要求19到23中任一个所述的再现装置，其特征在于，所述第一读出装置包括用于将所述第一再现信号分割为m位通道字序列和p位合并位，转换装置包括将m位通道字进行m-n通道解调从而获得复合信号的装置，所述第二读出装置包括用于处理所述p合并位以获得所述剩余部分的装置。
26.如权利要求19到23中任一个所述的再现装置，其特征在于，所述第一读出装置包括用于将所述再现信号分割为q字节数据块序列和r字节子代码的装置，用于理所述q字节数据块以获得复合信号的处理装置，并且所述第二读出装置包括用于处理来自所述r字节子代码的至少一位从而获得所述剩余部分的装置。
全文摘要
本发明涉及一种载有立体声信号和数据信号的记录载体。该数据信号包括第一部分和剩余部分。该记录载体上的第一通道包括一个复合信号。通过组合该立体声信号和数据信号的第一部分来获得该复合信号,最好使用埋置数据技术。该记录载体上的第二通道包括数据信号的剩余部分。本发明还涉及用于在该记录载体上记录/再现立体声信号和数据信号的一方法、一记录装置以及一再现装置。
文档编号G11B20/12GK1322359SQ00802011
公开日2001年11月14日 申请日期2000年7月11日 优先权日1999年7月20日
发明者A·W·J·欧门, L·M·范德克尔克霍夫 申请人:皇家菲利浦电子有限公司