记录信息的设备和方法

专利名称：记录信息的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种记录信息的设备；本发明还涉及一种记录信息的方法；本发明还涉及一种记录信息的计算机程序产品；本发明还涉及一种从记录载体中获取信息的设备；本发明还涉及一种记录载体。
在欧洲专利申请EP 1052644A1中已经公开了一种在记录载体上记录信息的设备和方法，其中根据诸如MPEG2格式的视频编码标准将数字压缩的视频数据记录到光盘上。根据一种预定义的记录格式(特别是DVD(数字多用途盘)视频记录格式)来存储包括控制信息和导航信息的视频信息。该设备具有接收视频信息的输入装置和以分组(packet)流的方式在记录载体上记录视频信息的记录装置，所述视频信息特别被记录在视频文件的视频单元中。所述分组可以包含视频信息、音频信息或其它信息，如字幕信息或导航信息等。该设备还具有控制装置，用来产生缩略图(thumbnail)(也就是表示视频的小图像)，或者产生缩略图控制信息。该缩略图控制信息包括用来产生缩略像的信息，该信息是基于视频数据而产生的；该缩略图控制信息还包括用于在与视频数据内容相应的菜单中使用缩略图画面的信息。通过添加到预定义视频记录格式的缩略图访问控制信息，缩略图数据是可访问的。现有系统的问题在于，现有的预定义视频记录格式必须要被适配成容纳缩略图信息，而不知道这种适配的先有记录设备可能会意外地擦除所述缩略图或者缩略图访问控制信息。
本发明的一个目的是提供一种记录或再现数字编码的实时信息的系统，该系统可以容纳附加的内容描述信息，并与现有的根据预定义记录格式进行操作的记录和重放设备相兼容。
为实现该目的，在记录载体上记录信息的设备包括记录装置，该记录装置用来根据预定义记录格式记录表示数字编码的实时信息(特别是视频)的标记；以及控制装置，其用来收集描述该实时信息的参数的元数据并在记录载体上的至少一个隐藏位置中记录该元数据，其中对于根据该预定义记录格式来存储数据时，该隐藏位置是不可能或不太可能被访问的。
所述元数据包括多媒体内容的内容描述信息和附加信息，该附加信息包括实时信息(诸如视频和/或音频等)的参数。元数据存储于隐藏位置，所述位置不会或很少会与由现有格式提供的内容数据和控制信息的现有框架一起使用。这样做的好处在于，元数据不会干扰先有的记录或重放设备，并且通常不会被这样的设备意外擦除或损坏。
本发明还基于以下的认识。本发明的发明人已知道，目前的视频处理系统可以产生各种类型的内容描述数据，该内容描述数据适用于高级用户功能的记录/再现系统。元数据描述或者表示多媒体内容的特定特征，如关键帧、商业广告条目、静音、关键字等。针对一个多媒体帧的元数据条目可以立刻可用，或由于视频处理中所使用的算法的统计特性而在一个延迟后可用。通常元数据在广播多媒体中是不可用的，并且在记录系统中是在操作中动态(on the fly)产生的。尽管这样的元数据可以再次产生，但这需要访问或处理基本上整个视频数据。元数据可以在存储视频数据后不久被存储。因为元数据包括与内容相关的用户数据，这样的数据通常会被存储到记录载体上的用户数据区中。本发明的发明人已经发现，通过在隐藏位置存储元数据，所记录的视频内容数据仍然可以完全与预定义记录格式兼容，同时可以被先有重放设备读取和再现。此外，先有的记录设备通常不会重写隐藏位置。
在该设备的一个实施例中，控制装置被配置成在作为隐藏位置的控制区域中记录元数据，该控制区域与数据区分开，该数据区是按照预定义记录格式提供的，以用于包含数字编码的实时信息。这样做的好处在于，数据区可以根据预定义记录格式被自由使用。因此对于其它不知道元数据的现有记录设备(例如先有的设备或竞争对手的记录器)，干扰或重写元数据的风险将降低。
在该设备的另一实施例中，上述控制区域被定位在锚点(anchor point)附近，该锚点根据预定义记录格式被提供在导出区前，或者该控制区域位于记录载体的可记录区域外围附近的预定义位置。将控制区域定位在锚点附近的好处在于，现有设备对存储区域的使用受到限制。进一步将控制区域定位在记录载体上的可记录区域的外围附近的预定义位置的好处在于，可记录区域的这些部分将保持大部分不被所述其它记录器所记录，因此就限制住了重写的风险。
在该设备的另一实施例中，上述控制区域被定位在导入区或导出区中的选定区内，导入区和导出区是根据预定义记录格式所提供的，所述选定区是存在的，但不包含根据预定义记录格式的任何待使用的信息，特别地，所述选定区是缓冲区、保留区或保护区。这样做的好处在于，这些区总是必需的，因此很可能保持不被其它记录器所干扰。
在该设备的一个实施例中，所述控制装置被配置成在实时存储单元内的用户数据包(user data pack)中记录元数据，所述实时存储单元是根据预定义记录格式来提供的，所述实时存储单元包含已编码的实时信息或导航信息的预定义包；该控制装置还被配置成通过存储指向隐藏位置中的用户数据包的指针来提供对所述用户数据包的访问，特别是通过在用户数据包中、在预定义包内的填充位置中、或者在导航包内的保留字段中存储指向用户数据包的前向(forward)和/或后向(backward)指针；该控制装置还被配置成通过在所述预定义位置进行记录期间具体定位用户数据包来提供对所述用户数据包的访问，而如果预定义记录格式需要在该预定义位置记录其它信息，则可以通过在预定义位置附近的位置记录所述用户数据包来提供对所述用户数据包的访问。值得注意的是，用户数据包的存储被定位在用来存储实时信息本身的数据区内，但是根据预定义记录格式，用户数据包将会被忽略。在预定义记录格式的控制数据的框架中不包括访问控制数据，而是通过扫描实时数据的一部分直到第一用户包被发现来定位用户包。通过在预定义位置或者在其附近定位用户数据包能减小扫描的工作量(比如相对于逻辑地址或者相对于视频文件的开头)。这样做的好处在于，定位元数据相对简单。
以下将针对下面参考附图举例说明的实施例进一步阐明本发明的这些及其它方面，其中

图1a表示一个记录载体(顶视图)；图1b表示一个记录载体(剖面图)；图2表示根据本发明的一种记录和/或重放设备；图3表示根据本发明在锚点附近以一个偏移量存储元数据；图4表示根据本发明利用元数据位置指针在锚点附近存储元数据；图5表示根据本发明在数据区外的固定位置存储元数据；
图6表示根据本发明利用元数据位置指针在数据区外的固定位置存储元数据的另一选择；图7表示预定义记录格式中的可记录区的总视图；图8表示导入区的内容；图9表示导出区的内容；图10表示根据本发明利用用户定义包来存储元数据；图11表示根据本发明利用用户定义包在预定义位置存储元数据；图12表示根据本发明利用用户定义包来存储元数据和后向指针；图13表示根据本发明在一个填充位置处的用户定义包和指针；图14表示用于在DVD中记录视频的预定义记录格式；图15表示根据本发明在用来存储元数据的包内填充或填装数据。
不同图中的相应部分采用相同的附图标记。
图1a表示具有轨道9和中心孔10的盘型记录载体11。作为一系列(将要)被记录的表示信息的标记的位置，轨道9被排布成多圈螺旋状，其在信息层上构成基本平行的轨道。称做光盘的记录载体可被光学读取，并且具有一个可记录型信息层。可记录光盘的例子有CD-R和CD-RW、DVD的可写版本(如DVD+RW)、以及被称作蓝光光盘(BD)的使用蓝色激光的高密度可写光盘。通过沿着轨道记录可光学检测的标记，信息被表示在信息层上，所述标记例如是相变材料中的结晶或无定形标记。通过在制造空白记录载体期间提供预模压轨道结构来表示可记录型记录载体的轨道9。例如，该轨道结构是由预置凹槽14所构成的，该凹槽能使读/写头在扫描期间跟踪轨道。该轨道结构包括位置信息(例如地址)，以表示通常被称为信息块的信息单元的位置。
图1b是沿着可记录型记录载体11的线b-b取得的横截面图，其中透明基底15具有记录层16和保护层17。保护层17可以包括另一基底层，例如在DVD中其记录层位于0.6mm的基底处，而另一0.6mm的基底粘于其后部。预置凹槽14可以实现为基底15材料上的凹痕或凸起，或者实现为与周围不同的材料属性。
记录载体11被期望用作承载表示诸如MPEG2编码的视频之类的数字编码视频的信息，该信息是按照诸如DVD格式的预定义记录格式记录的。关于DVD光盘的更具体信息可以在参考文献ECMA-267120mm DVD-Read-Only Disk-(1997)以及相应的DVD视频记录规范中找到。
图2表示一种记录设备，用来在可写型或可重写型的记录载体11上写入信息，例如CD-R或CD-RW、或者DVD+RW或BD。该设备具有用于扫描记录载体上的轨道的记录装置，该记录装置包括用于旋转记录载体11的驱动单元21、光头22、用来在轨道的半径方向上对光头进行粗略定位的定位单元25和控制单元20。光头22包括已知类型的光学系统，用来产生辐射光束24，该辐射光束被引导穿过光学元件而聚焦到记录载体信息层的一个轨道上的辐射点23。该辐射光束24由辐射源(如激光二极管)来产生。光头还包括(未示出)聚焦致动器，用来沿着所述光束的光轴来移动辐射光束24的焦点；和跟踪致动器，用来在轨道中心处在半径方向上对辐射点23进行精细定位。跟踪致动器可以包括用于在半径方向上移动光学元件的线圈，或者跟踪致动器可以被配置成改变反射元件的角度。为了写入信息，控制辐射以在记录层上产生光学可检测标记。所述标记可以具有任意光学可读形式，例如当所记录的材料为染料、合金或相变材料时，所述标记获得其反射系数不同于其周围环境的区域的形式，或者当所记录的材料为磁光材料时，获得其磁化方向不同于其周围环境的区域的形式。为了读取，被信息层反射的辐射被光头22中的一个普通类型的检测器(例如一个四象限二极管)所检测，以产生读出信号和其它的检测器信号(包括跟踪误差信号和聚焦误差信号)，从而用于控制所述的跟踪和聚焦致动器。读出信号被普通类型的读取处理单元30处理以获取信息，该读取处理单元包括解调器、去格式化器和输出单元。因此，用来读取信息的获取装置包括驱动单元21、光头22、定位单元25和读取处理单元30。该设备包括写入处理装置，用来处理输入信息从而产生一个写入信号来驱动光头22，该装置包括输入单元27，并且调制器装置包括格式化器28和调制器29。控制单元20控制对信息的记录和获取，以及可以被配置成从用户或从主机接收命令。控制单元20经由控制线26(如系统总线)来连接所述输入单元27、格式化器28和调制器29，以及连接读取处理单元30、驱动单元21和定位单元25。控制单元20包括控制电路(比如微处理器、程序存储器和控制门)，以用于如下所述地执行根据本发明的程序及功能。控制单元20也可以作为逻辑电路里的状态机来实施。输入单元27将音频和/或视频处理成信息单元，所述信息单元被传送到格式化器28以添加控制数据和对数据进行格式化，例如加入纠错码(ECC)和/或进行交错。对于计算机应用，信息单元可以直接与格式化器28进行接口。从格式化器28输出的格式化数据被传送到调制单元29，该调制单元包括例如用来产生已调制信号以驱动光头22的信道编码器。调制单元29还包括同步装置，用于在已调制信号中包括同步模式。用户实时信息被呈现在输入单元27上，该输入单元包括压缩装置，用来对诸如模拟音频和/或视频、或者数字未压缩的音频/视频之类的信号进行压缩。适合的压缩装置可参见WO 98/16014-A1(PHN16452)中针对音频的描述以及MPEG2标准中针对视频的描述。输入信号或者也可以是已被编码的。被递送到调制单元29的输入端的格式化单元包括地址信息，并且在控制单元20的控制下按照预定义记录格式被写入记录载体上的相应的可寻址的位置。应注意的是，在下文中对DVD+RW预定义记录格式的说明是作为这种格式的一个例子。对于其它预定义格式可以定义类似的隐藏位置。隐藏位置是在记录载体上的位置，对于根据预定义记录格式的数据存储，所述隐藏位置是不可能或不太可能被访问的。
本设备具有一个与输入单元27耦合的元数据单元31，用来收集要记录的实时信息的元数据。该元数据单元与格式化器28耦合，用于在上述控制单元20的控制下在隐藏位置中存储元数据。元数据描述了多媒体内容的某些特征(如关键帧，商业广告条目，静音，关键字等)，并且可以通过在元数据单元31内实现的提取算法来产生，或者可以提供有实时数据，比如通过广播或诸如因特网的其它源。例如，广播商可以在广播中或者在一个网站上提供一个章节开始条目的列表。元数据的各条目经常与一个多媒体帧或者一组帧链接，所述条目分成如下的可能组第一组是离散元数据条目，其中的条目描述(音频、视频或部分文本的)单独的帧，例如关键帧、黑帧、单一亮度帧等；第二组是分段元数据条目，其中的条目描述多媒体内容的一个连续部分(即一幕场景)，例如商业广告、概要、4∶3/16∶9信箱、隔行视频、逐行视频等；第三组是连续元数据条目，其中为整个序列存储元数据，例如所有帧或者帧的规则采样的平均色/主色、音频幅度等。
到输入单元27的输入可以为模拟或数字多媒体(如A/V内容)。在记录载体上，多媒体内容以例如MPEG-2(节目流、传输流等)的压缩数字格式存储。在记录过程中，元数据单元31收集关于内容的元数据，也就是该单元可以通过广播接收、产生元数据或者从网络主动地获取数据。应考虑到以下的情况对于模拟输入，元数据可以通过编码器产生，从而产生压缩的数字多媒体数据；对于转码的数字输入，数字多媒体输入被转码(例如为了控制比特率从而控制盘上的记录时间)且该转码器能产生元数据；对于透明数字多媒体，不加修改地记录所接收到的数字内容。在这种情况下，有必要对到来的内容进行某种解析和处理，从而产生元数据。元数据通常由一系列的条目组成，每一条目包括以下一些信息条目类型(如关键帧，黑帧，商业广告片断，静音音频片断)，时间码(可选)，开始指针，结束指针(可选)，数据(可选)。除了基于盘上位置或文件内偏移量的指针外，还可以存储时间码(如MPEG-2 PTS)以及标识多媒体内容内的事件所发生的时间位置的指针。提取元数据的适当方式例如可以从US 6,137,544(场景检测和帧过滤)或者WO 98/55942(视觉索引系统)中得到。
本设备具有元数据读取单元32，该读取单元将如下所述地在控制单元20的控制下从隐藏位置获取元数据。元数据连同通过读取单元30获取的实时信息被呈现给用户。提供元数据以启用用户浏览和导航特征(例如跳过商业广告、关键帧的浏览、内容概要)。
应该注意到，如图2所示的设备具有记录和再现的功能。或者，仅用于从记录载体获取信息的重放设备包含扫描元件和读取处理电路，却没有输入单元27、格式化器28、调制器29和元数据单元31。
图3表示在锚点附近以一个偏移量存储元数据。其中简要地显示了DVD+RW格式的部分可记录区域，特别是所记录部分的末端区域。图5显示了记录载体DVD+RW可记录区域的总视图。在锚点附近存储元数据是在作为隐藏位置的控制区域内记录元数据的一个实施例，该控制区域和数据区分开，该数据区是根据用于包括数字编码的实时信息的DVD+RW格式来提供的。图3所示的箭头33表示可记录区域的上面部分。主用户数据被存储在数据-视频区34中，其以VRMI备份35结束，该备份是在称为第二AVDP(锚容量描述指针)的锚点37之前的预定义位置处的视频记录管理器信息(VRMI)的备份拷贝，该第二AVDP之后是一个临时导出区38。元数据36被存储在VRMI备份35之后。推荐在该区域内存储数据的位置机制。一个解决方案是在距离VRMI备份的固定偏移量39处存储元数据。DVD+RW格式包括作为终结数据-视频区34的VRMI备份，因此就不会重写元数据36。大概一共有6MB的存储空间被保留给VRMI备份以及其它文件和该第二锚点。这导致了用于其它文件(定位在VRMI备份和第二锚点之间)的存储空间为5,936MB(＝6MB-2*32kB)。只要DVD-视频区保持不变，该区域就保持不变，但是每次随着DVD-视频区(所记录的区域)增加，该区域就会被存储到一个新的位置。在一个不知道元数据的记录器中，只有该区域中的标准化的结构才被存储，而元数据将不会被保留。在本设备的一个实施例中，元数据被重新产生或者从其它隐藏位置恢复，并且在该设备检测到存储区域已经移动的情况下重新在新的位置上存储元数据。
图4表示利用元数据位置指针在锚点附近存储元数据。元数据36被存储在VRMI备份35之后。用于存储在该区域内的数据的位置机制如下所述一个元数据位置指针40被直接存储在第二锚点37之前，以便指定元数据文件36的位置，该位置如箭头41所示位于第二锚点之前。
图5表示在数据区外的一个固定位置处存储元数据。该DVD+RW可记录区域包括以下相关的区域文件系统数据51被定位在第一DVD+RW视频数据之前，并可选地部分定位于最后一个DVD+RW视频数据之后；VRMI(视频记录管理器信息)52被定位在DVD+RW视频数据之前，它包括用来标识哪种类型的记录器在光盘上产生DVD-视频菜单的信息；第一AVDP(锚容量描述指针)被存储在LSN(逻辑扇区号)256中的固定位置处(未示出)；在VRMI 52之后是一个DVD-视频区53，用来存储实时信息；在VRMI备份和第二AVDP 54之后是一个临时导出区55，参见如上对图3的描述。VRMI备份的大小为32kB。为了纠错的目的，它包括VRMI的一个位真实拷贝。第二AVDP包括第一AVDP(锚容量描述指针)的备份拷贝。其大小为32kB，并可以在第一AVDP不能被读取时使用。它可以通过从导入区中的物理格式信息读取数据区末尾的位置而获得。它被存储在容量空间的最后的扇区中。
元数据文件36被放置在超过临时导出区55的DVD+RW介质末尾的固定物理位置56处。该固定位置为支持元数据功能的记录和/或重放设备所知晓。在DVD+RW上的一个可能的物理位置如下所述。DVD+RW光盘是CLV格式化的。该CLV格式被用于所有的音频和视频记录。经CLV格式化的DVD+RW具有47亿字节(4.37吉字节)。DVD+RW的一个扇区有2kB大小。DVD+RW的总的扇区数达到(4,37*1024^2)/2＝2291138。假设我们需要20MB的存储容量(如果是10MB/小时的视频数据，在DVD+RW上具有标准播放模式下的两小时的视频)。因此元数据应当被存储到物理位置/扇区2280000处(＝2291138-10000)处。利用4.7GB的最后20MB来记录是极不可能的，因此在大多数情况下，该区域不会被其它的记录器所损坏。数据的完整性可以以下面介绍的方式通过CRC来检验。
图6表示利用元数据位置指针在数据区外的固定位置处存储元数据。DVD+RW的可记录区域与图5所示类似。恰好在第二锚点37之前包括一个元数据位置指针61，其指向由箭头62指示的元数据文件36的位置。
图7表示预定义记录格式的可记录区域的总视图。该可记录区域开始于导入区71，其后是数据区72，最后是导出区73。诸如实时信息的用户数据被存储到数据区72中。根据本发明，描述该实时信息的内容的元数据被存储于隐藏位置中，特别是在导入区71和/或导出区73中。DVD+RW导入区和导出区的格式在DVD+RW视频标准中严格定义(具体参见图8和9)。一些区域没有使用(也就是被保留)，其现在被用于存储元数据。
图8表示导入区的内容。如图7所示，该导入区是位于信息区最内侧的区域。图8的表格展示了各个子区及其按扇区数计算的大小。一个扇区包含2kB(2048字节)的用户数据，而一个ECC块代表16个扇区(32kB)。DVD+RW视频标准规定了每一子区的用途。以下的子区被保持空闲而没有规定可能的用途，并且可以被用来存储元数据缓冲区1(480×2kB)和缓冲区2(512×2kB)。在导入区中的空闲区域总量为1984kB，其可以用来存储元数据。
图9表示一个导出区的内容。如图7所示，该导出区是位于信息区最外侧的区域。图9的表格展示了各个子区及其以扇区数计算的大小。以下的子区被保持空闲而没有规定可能的用途，并且可以被用来存储元数据缓冲区3(768×2kB)、保留区4(4 096×2kB)和保护区3(24 400×2kB)。在导出区中的空闲区域总量为60 064kB。
图10表示利用用户定义包(User Defined Packs)来存储元数据。其中示意性地示出了DVD-视频区100，在DVD-视频区100中，视频数据被存储于被称做VOBU 101(在图14中详细说明)的记录单元中。在VOBU中，除了由DVD-视频规范所定义的包的类型之外，被称为用户定义包(UD_PCK)102和103的附加包作为单个用户定义包102或者作为一簇连续的用户定义包103而被插入。2k字节的用户定义包包含一个14字节的包报头，其后是一个2034字节的具有一个sub_stream_id的private_steam_1分组(由ISO/IEC 13818-1为MPEG2而定义)，该sub_stream_id等于FFh(供应商定义流，由DVD视频规范定义)。DVD+RW格式规范规定正确的重放装置对于实时流中的包含具有供应商定义流sub_stream_id的private_stream_1分组的包应当是鲁棒的，并且对于由具有不同于DVD-视频所定义的sub_stream_id的private_stream_1分组构成包中的新数据流类型也应当是鲁棒的。由于DVD+RW预定义记录格式给出的定义，元数据可以作为用户定义包被存储在所述2034字节的字节块(chunk)中。
基本的想法是在整个记录期间在用户定义包中存储元数据。另外，用户定义包的定位可以如下述地设置。简单地扫描记录是不实际的，因为需要太多的时间去寻找/读取所述元数据包。元数据用户定义包所要求的频率在下面给出。在一个实际的实施例中，为元数据而产生的实际统计到150字节/帧，其中包括大概100字节的视频信息和50字节的音频信息。150字节/帧与25Hz的PAL帧率相结合，所得到的每秒的存储容量需求的结果是150字节/帧*25帧/秒＝3750字节/秒＝＞～2*2kB UD_PCK/秒。假设4Mb/秒(600kB/s)的A/V信息带宽，则每秒需要600kB的存储容量用于A/V内容以及2*2kB的存储容量用于元数据统计。在记录内容的同时，所产生的元数据在编码器/编解码器一侧实时地产生。这意味着由于系统的决定延迟(滤波器)，元数据相对于其所属内容被延时存储。对存储于DVD-视频区内的交错元数据字节块的使用需要在重放时将元数据信息重新存储到存储器中，以便对于内容的实际再现具有正确的元数据。
在一个实施例中，为了改善读取时间，在每个元数据包中包括一个指向在前元数据包的后向指针。因此，一旦最后一个包被找到，驱动器可以跳到每一个在前的包并只读取元数据包。在另一实施例中，通过在将数据写入光盘前缓冲数据并计算前向指针，也可以包括前向指针。因为每半秒有一个包，因此只需要缓冲半秒的视频来产生该前向指针。典型的是，多于半秒的视频被缓冲以产生其它前向指针，例如用于特技播放。对于超过缓冲器容量的前向指针，距离是可以预测的，并且下一个UD_PCK可以尽可能近地定位在该预测位置。如果当在该预测位置记录时或者当要延长指针范围时没有可用的下一个UD_PCK，则另一指针可以在该预测位置处代替地被存储。
为减少元数据的量，从元数据中得到的特征取代未处理的元数据而被存储。这将会需要少得多的数据，因此可以读取得更快速，然而找到这些包却是个问题。假设对于每半小时的视频具有一个包是足够的，我们可以再一次利用后向指针来链接到在前的元数据包，但是找到从那里开始的最后一个包却是个问题。在记录的末尾存储元数据是不足够的，因为用户记录可能超过该记录的末尾。如果我们仅知道每半小时有一个元数据包，那么系统必须读取半小时的视频来搜索该包，这将非常耗费时间。
在一个实施例中，具有元数据的用户定义包被重复地存储。如果用户定义包具有较低的频率则意味着由于诸如编辑等操作而丢失该包所造成的影响将会变的更加严重。一个避免该影响的解决方案是周期性地重复最后一个具有元数据的用户定义包，直到一个新的用户定义包可用。后向指针(下面将描述)指向具有不同数据的前一个包，而不是指向作为当前包的一个重复的前一个包。
在一个实施例中，元数据或者指向存储于其它隐藏位置处的元数据的指针都被记录在已编码实时信息内的隐藏位置处，特别是在MPEG-2视频基本流的用户数据中。MPEG-2视频标准(参见ISO/IEC 11172-2)定义了3种基本视频流实体，诸如视频序列、GOP和图像，它们的报头可以包含用户数据。用户数据可以通过编码器被插入到视频流中，并且可以通过解码器来恢复。为了能执行这样的操作，编码器支持用户数据插入或至少支持无用比特(dummy bits)插入，其中当流离开编码器后用实际数据来填充。在解码器的输出端恢复用户数据。通常解码器的内部缓冲器的容量对于解码的数据来说是有限的，因此其操作也是时间紧迫的。因为编码器/解码器的视频比特流速率随着用户数据插入而恶化，所以所插入的用户数据的比特率应当保持在一个特定阈值以下，从而令编码器/解码器可以正确地处理输入/输出视频。然而对于指针或有限元数据量的插入来说，就有足够的容量。
图11表示利用用户定义包来存储定位在预定义位置处的元数据。在DVD视频区100中，表示为标题109的几个视频标题集(VTS)被记录。每一个标题包括多个包含元数据的用户定义包UD_PCK 102。UD_PCK被存储到预定义的位置110。对于每一个指定的预定义位置，在UD_PCK被存储前允许有一个延迟。第一UD_PCK 111没有延迟地被存储到预定义位置；第二UD_PCK 112在相应的预定义位置后以某一延迟被存储。每一个标题的最后预定义位置113由一条宽虚线来表示。由系统设置用户定义包的频率和它们的具有某一最大延迟的物理位置，例如，元数据包总是被存储到视频区中的特殊地址。用户定义包被存储在遍及DVD视频区的这些预定义位置处。在某些情况下，当开销信息(例如分组报头)不得不在能存储用户定义包之前完成时，对用户定义包与所述预定义位置施加特定的偏移。可以规定最大延迟，并在搜索最后一个用户定义包时考虑该最大延迟。
图12表示利用用户定义包来存储元数据和后向指针。该图显示了在至少一个与图11所示类似的UD_PCK 102中存储元数据。后向指针120连接成了具有元数据的用户定义包链。用户定义包可以作为单个单元存储或者以多个包一束(bundle)的形式来存储。该束中的各用户定义包必须包含表明其是属于该束的一部分的信息。特别是在以下情况下这样做是必要的在最后的预定义位置处，存在一束用户定义包以表示几个包必须被恢复。同样的概念也适用于前向指针。
图13表示一个用户定义包和位于一个填充位置处的指针。用户定义包102由一个箭头指示，该箭头位于其后的一个包之前，该其后的包例如是一个视频包。每一个包都有包报头130。该其后的包可以包括根据预定义记录格式的填充数据131，这将在后面用图15解释。该填充数据被用作隐藏位置来存储一个指针132，该指针指向用户定义包102的起始处。因此，为了找到前一个或下一个交错的用户定义包，该位置信息被存储到其它包(音频包、视频包或导航包)的填充字节(以包或PES报头的形式)或用于填装的分组中。实际上，填充字节或用于填装的分组的频率对于此目的是足够的。该指针可以是一个绝对位置指针或者一个相当短的相对位置指针。
图14显示了用于在DVD中记录视频的预定义记录格式。DVD视频区包含若干视频标题集(VTS)，其由若干视频对象集(VOBS)141组成。每一个VOBS141又是视频对象(VOB)142的一个集合，每一个VOB 142被分成多个单元(cell)143，该单元143又由视频对象单元(VOBU)144组成。每一个VOBU 144是按记录顺序的包145的一个序列。一个VOBU恰好开始于一个导航包(NV_PCK)，接着是多个音频包和视频包(A_PCK、V_PCK)以及(可选地)子图像包(SP_PCK)。一个典型的VOBU包含一个图像组(GOP)，该图像组表示最少0.4秒、最多1秒的一个视频呈现周期。每一个VOBU的包都包括一个包报头和一个或多个包含实际数据的分组(PKT)。所述包的长度是2048字节。如果该包的长度少于2048字节，则应该根据图15所示的其中仅一种方法来对其进行调节。根据预定义记录格式，NV_PCK包括一个包报头、一个系统报头、一个PCI分组(PCI_PKT)和一个DSI分组(DSI_PKT)。呈现控制信息(PCI)是用来控制VOBU的呈现的导航数据。PCI包括4种数据结构，PCI_GI和RECI是其中两种，这两种分别包含12字节和18字节的保留字段，在一个实施例中，所述保留字段用作隐藏位置来存储指向前一个(下一个)用户定义包的后向(前向)指针。数据搜索信息(DSI)是用来进行搜索和执行VOBU无缝重放的导航数据。在导航包(NV_PCK)中具有DSI分组(DSI_PCK)，在该DSI分组中描述该DSI，并且对于每一个VOBU而更新该DSI的内容。DSI包括5部分信息并且在其中保留了471字节，在一个实施例中，所述保留字节作为隐藏位置用来存储指向前一个(下一个)用户定义包的后向(前向)指针。由于NV_PCK具有高且规则的频率，这种解决方案对于在用户定义包中存储指向元数据的指针是合适的。
在一个实施例中，代替使用用户定义包，在DSI和PSI中的保留字节被用来存储实际的元数据(每个VOBU的保留字节的总数＝501字节)。如果这些保留的字节在之后被定义为具有某种用途的话，这会给将来带来麻烦。在一个实施例中，元数据字节之前是一个长度参数或者报头，例如所使用的字节数。这使得播放器能够区分用于元数据的字节和另外新定义的字节。
图15显示了在用于存储元数据的一个分组内的填充数据或填装数据。根据DVD预定义记录格式，分组151和152具有一个包报头以及可以包含一个或多个分组。如上面的包151所示，每一个分组具有一个分组报头，在该报头的末尾且恰好在实际数据之前可以包括1到7个填充字节。或者，如下面的包152所示，一个包可以包含一个具有8个或更多字节的用于填装的分组。填充数据或填装数据都可以用作隐藏位置来存储如图13所示的元数据或指向元数据的指针。
在一个设备实施例中，通过添加到元数据文件的循环冗余校验码(CRC)来控制元数据36的完整性。可以对于整个元数据文件或者对于部分元数据(比如多个块)计算CRC的和。这意味着元数据文件被分成多个块，对于每一块产生一个CRC校验和。这个方法可以保证即使当元数据文件被部分重写时，剩下的元数据依旧可以被恢复并用来浏览和导航。必须设置一个折衷的块大小。大的块具有数据的更大部分被丢失的风险，而小的块则会增加CRC校验所需要的时间。当恢复元数据时，CRC校验将会验证在该区域内的元数据是否还是有效的。
在一个实施例中，如果元数据文件与DVD-数据区(DVD-视频区+第二锚点)或者DVD文件系统已知的其它文件重叠时，执行校验。在重叠的情况下，元数据应被认为是无效的。
在一个实施例中，除了如图3到9所述地存储连续的元数据文件之外，元数据也如图10到15所述与A/V数据交错地被存储到光可记录介质的DVD-视频区中。如果丢失了连续的元数据文件丢失了，应用程序可以从交错的元数据信息字节块中恢复该连续的元数据文件。注意，在A/V数据记录的起始/末尾处存储元数据不是很鲁棒，因为用户记录可能超过该起始或末尾位置。因此元数据可以被重复地存储。
尽管主要通过利用DVD+RW的实施例描述了本发明，但与此相似的实施例(如具有预定义记录格式的BD)同样适合于应用元数据的存储。还应注意到，这种预定义格式的以后版本可能对至少一些隐藏存储位置进行标准化，因此可以与该预定义记录格式的较早版本共存。对于信息载体已描述了光盘，但是也可以使用其它介质，比如磁-光盘或磁带。应注意到，在本文中的“包括”一词不排除已经列出的元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在，并且元件前的数量词“一个”不排除许多这样的元件的存在，并且任何附图标记不限制权利要求的保护范围。本发明既可通过硬件也可通过软件来实施，并且若干“装置”可以由相同的硬件项目表示。另外，本发明的范围不限于所述实施例，而是在于上面所述的每一个新颖特征或特征组合。
权利要求
1.一种用于根据预定义记录格式信息将诸如视频的数字编码的实时信息存储在记录载体上的设备，该设备包括用来记录表示该数字编码的实时信息的标记的记录装置(22)以及控制装置(20，31)，该控制装置(20，31)被适配成-收集包括该数字编码的实时信息参数的元数据，以及-对在该记录载体的至少一个隐藏位置处记录该元数据进行控制，其中当根据所述预定义记录格式来存储数据时，该隐藏位置是不可能或不太可能被访问的。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于在一个作为隐藏位置的控制区域中记录所述元数据(36)，该控制区域与数据区分开，该数据区是根据所述预定义记录格式而提供的，以用于包含所述数字编码的实时信息。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于在一个锚点(37)附近定位所述控制区域或者在所述记录载体的可记录区域外围附近的一个预定义位置处定位所述控制区域，其中该锚点根据所述预定义记录格式被提供在导出区(38)之前。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于记录一个指向所述元数据的位置指针(40，61)，或者适合于在相对于根据所述预定义记录格式所记录的一个项目的预定义偏移(39)处记录所述元数据。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于在相对于根据所述预定义记录格式所记录的规定控制数据的备份拷贝(VRMI备份)的预定义偏移(39)处记录所述元数据。
6.如权利要求2所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于在根据所述预定义记录格式提供的导入区(71)或导出区(73)内的选定区中定位所述控制区域，该选定区不用于根据所述预定义记录格式来记录信息。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于在作为缓冲区、保留区或者保护区的所述选定区中定位所述控制区域。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于-在根据所述预定义记录格式提供的实时存储单元(VOBU；101)内的用户数据包(102)中记录所述元数据，所述实时存储单元(VOBU；101)包含所述编码的实时信息或导航信息的预定义包；以及-在用户数据包中、在预定义包内的填充位置(131)中、或者在导航包内的保留字段中存储指向用户数据包的前向和/或后向指针(120)，以便通过存储指向至少一个隐藏位置中的用户数据包的指针来提供对所述用户数据包的访问；或者-提供对所述用户数据包的访问，这是通过在所述记录期间将所述用户数据包具体定位到预定义位置(110)处而完成的，或者如果所述预定义记录格式需要在该预定义位置处记录其它信息，则是通过将所述用户数据包具体定位到预定义位置(110)附近的一个位置而完成的。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于在不同隐藏位置处重复地记录至少其中一个用户数据包(102)。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于为至少部分所述元数据计算一个误差检测码并适合于与所述元数据一起记录该误差检测码。
11.如权利要求1所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于在所述数字编码的实时信息内的隐藏位置中记录所述元数据或者指向存储在其它隐藏位置中的元数据的指针。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述控制装置(20)适合于在MPEG-2视频基本流的用户数据内的隐藏位置中记录所述元数据或者指向存储在其它隐藏位置中的元数据的指针。
13.一种在记录载体上记录信息的方法，该方法包括-根据一种预定义记录格式记录诸如视频的数字编码的实时信息，-收集描述该数字编码的实时信息的参数的元数据，以及-在该记录载体的至少一个隐藏位置中记录该元数据，当根据该预定义记录格式来存储数据时，该隐藏位置是不可能或不太可能被访问的。
14.一种用于记录信息的计算机程序产品，该程序适于令处理器执行如权利要求13所述的方法。
15.一种从记录载体上恢复信息的设备，该设备包括用于根据一种预定义记录格式读取表示诸如视频的数字编码的实时信息的标记的读取装置(30)和控制装置(20，32)，该控制装置(20，32)用于-从该记录载体的至少一个隐藏位置中收集描述该数字编码的实时信息的参数的元数据，当根据该预定义记录格式来存储数据时，该隐藏位置是不可能或不太可能被访问的。
16.一种包括带有标记的轨道的记录载体，所述标记表示-根据一种预定义记录格式的诸如视频的数字编码的实时信息，以及-描述该数字编码的实时信息的参数的元数据，-该元数据被定位在该记录载体的至少一个隐藏位置中，当根据该预定义记录格式来存储数据时，该隐藏位置是不可能或不太可能被访问的。
全文摘要
一种记录设备，用于根据预定义记录格式在诸如DVD+RW的记录载体上记录数字编码的视频信息。该设备具有一个用来收集描述实时信息参数的元数据的单元，并且记录元数据。该记录载体必须与现有的不知道元数据的记录设备兼容。为此，该设备具有用于在该记录载体的至少一个隐藏位置处记录元数据的控制装置，当根据所述预定义记录格式存储数据时，该隐藏位置不可能或不太可能被访问。
文档编号G11B27/28GK1762020SQ200480007238
公开日2006年4月19日 申请日期2004年3月15日 优先权日2003年3月18日
发明者J·A·D·内斯瓦德巴, D·P·凯利, I·纳戈斯基 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司