专利名称：用于光盘应用的流文件系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及向和从光学存储器传输多媒体内容的领域。
技术背景US 2004/0013416示出 一种从光盘中再现MPEG/MPEG2格式的音 频、视频和应用数据的光盘播放器。在基于MPEG的系统中，驱动器 的光头忙于从光盘中读取MPEG数据而不能在操作期间自由移动。因 此，根据这一专利文献来存取应用数据通常要求中断用户所体验的音 频/视频呈现，或者要求非常大的数据緩冲器。所希望的是能够与应用数据同时地从光盘中再现音频与视频数 据，用户不必经受任何音频/视频呈现的中断。优选地，使用了一种存储与再现格式，将所有类型的数据交织成 包括音频、视频和应用数据的传输流。应用数据的重复是优选的。能 够用于该应用数据的数据格式的一个例子是轮播(carousel)。
现在参考附图，通过非限制性示例的方式来描述本发明，其中图1示出了从光盘文件系统中读取数据流以再现音频、视频、字 幕和应用数据。图2示出了将数据流记录到光盘中，该数据流包括音频、视频、 字幕和应用数据。图3示出了将应用数据与音频和视觉数据交织成传输流的更多细节。图4示意性地示出了本发明如何工作的实施例。
具体实施方式
本发明最可能有用于光盘环境中，特别是用于诸如2004年8月的 《蓝光光盘创始者(Blu-ray Disc Founders)》中记载的"蓝光光盘格 式(The Blu-ray Disc Format)"的蓝光光盘(BD )中。该文献可以在"蓝光光盘协会(Blu-ray Disc Association )，，的官方网站中找到--http:〃www.blu-raydisc.com/assets/downloadahlefile/2h—bdrom—audiovisualapplication-12841,pdf,在BD中，传输流可以包含多个基本流。该逻辑格式是文件系统， 换句话说是类似于DVD (数字视频光盘)或者2.5版本的通用磁盘格 式(UDF)。在该文件系统内部为更多的数据留有空间，所以可以存 储更大的文件。带宽也会更高。数据速率可以高达25兆比特/秒。可以 读取包含高清晰度("HD ")视频的传输流。对于视频流和交互性的BD格式标准化包括一种Java程序，其可 以在用户观看节目的同时进行工作。 一种可能的应用是提供关于电影 演员或者体育赛事参与者的额外文字和影像信息。该信息可以在显示 视频的同时在屏幕其它部分中以放缩形式(画中画)呈现在该屏幕的 一部分上。另一种可能的可选方案是可以将信息半透明地呈现在视频 之上。当正在从光盘中读取和解码HD视频流时，Java程序可能需要附 加的数据。在UDF格式中，典型地将应用数据和Java字节代码存储 在与用于音频/视频呈现的数据不同的位置中。对于来自音频/视频流的 数据而言，分配规则——即关于在光盘上何处放置音频/视频流数据的 规则——确保了不中断地播放音频与视频。对于Java程序数据而言， 这种规则不适用。换言之，不能预测交互程序接下来需要什么数据。 因此，如果主平台需要应用数据或者用于应用程序的附加程序代码， 则它不得不中断该音频/视频呈现以得到该数据或者代码。本文中，术 语"应用数据"将用于表示应用数据和/或代码。图1示出了根据本发明的数据再现系统的一个实施例。利用光盘 光头110以传输文件112的形式从光盘文件系统113再现数据。传输文 件具有在lll处图示的流格式。在该图中，音频信息以垂直影线示出； 字幕以水平影线示出；应用数据以从左至右向下倾斜的影线示出；视 频数据以从左至右向上倾斜的影线示出。传输流111去往多路分离器105，其分离出音频、视频和字幕数据 114，这些数据分别在107、 108、和109处输出给用户。应用数据被多
路分离到单元104。单元104处理基本流中的数据包，该基本流包含所 有文件系统数据。打包器208在记录时生成这些数据包，这将在下面 参考图2进一步进行讨论。单元104在应用程序的请求下，通过过滤 出相关数据包并将它们组装回其原始的文件，来再现该应用程序需要 的任何应用代码或数据文件——也参考图4示出。将解码的文件103存储在应用程序存储器102中，在程序存储器 102中将它们用于应用程序执行和在106处进行呈现。文件可以通过流 式数据包从该流中传递。优选地，将应用数据以重复的格式存储并再 现，比如以前仅用在广播中的DSM-CC格式。在广播中使用 MHP/DSM-CC文件格式已经在Steven Morris的"互动电视网络 (Interactive TV Web )" 中有所记栽 (http:〃ww.mhp國 interactive.org/tutorial/mhp/filesystems.shtml) (2002)-用于广播内容的DSM-CC格式允许包含目录树的应用代码和数据 以被称为"轮播"的格式进行存储。使用的术语"轮播，，类似于老式 的嘉年华转盘(carnival ride)，就像接收方正在观看旋转的转盘一样， 表示以重复的方式呈现数据。这种格式的优点在于，所有必要的数据 以适当频繁的频率呈现，以便应用程序可以使用该数据而无需暂停以 等待新的数据。所期望的是，相对于光盘作为传输流的一部分来存储 和再现应用数据，其中该应用程序在传输流内部以重复的格式组织起 来，诸如广播DSM-CC的轮播。轮播使用完整传输流可用的带宽的一小部分。作为示例，高清晰 度MPEG2音频和视频流的20°/ 可用带宽可以用于轮播，而对视频质 量只有最小的影响。这对于蓝光将是5兆比特/秒。利用32秒的重复周 期，将允许32*5/8=20兆字节的数据可用于该应用程序，其包括针对所 使用的协议(诸如DSM-CC)的一些开销。使用不具有轮播的20兆字 节数据，将要求在每个系统中附加20兆字节的高速緩存存储器。高速緩存在本领域是已知的。将一个程序可能会需要的所有数据 进行高速緩存是一种替代的解决方案，但是它将数据的最大大小限制 为高速緩存的大小。对于使用DSM-CC的系统，还需要对再现的数据 段进行某种程度上的高速緩存。通常，该高速緩存的大小与轮播中的 文件大小以及系统可以同时从该流中再现的文件数目有关。利用上面 所使用的示例数量，如果数据由大小为IOO-IOOOK字节的100个文件
构成，则2兆字节的緩冲器将允许同时再现2-10个文件。緩冲器大小 的选择影响了在轮播的等待时间方面的性能。
从轮播中检索出的准确信息受到用户通过应用程序，例如使用遥 控键的控制。
图2示出了根据本发明的用于存储数据的设备的实施例。用于向 用户进行呈现的音频、视频和字幕内容在201、 202和203处的各自的 编码器中被编码。应用代码文件可以在204处获得。所有四种类型的 内容和/或数据在205、 206、 207和208处的各自的打包器中被打包。 所产生的数据包在212处被多路复用以生成传输流209。该传输流变为 传输流文件211，然后被存储到光盘系统113中。如果不需要协调音频、 视频和/或字幕内容，则可以在210将应用代码文件204直接提供给光 盘文件系统113。类似于传输流lll，优选地将流209组织成使得应用 数据例如像轮播一样重复，类似于在广播标准DSM-CC中所表现的那 样。
尽管图1和2示为独立的设备，但也可以将它们共同容纳在单一 设备中。然而，典型地，图2所示出的是光盘的制作过程的一部分， 而图1所示出的是光盘播放器的一部分。但是这两者都能够包含在可 以播放光盘以及可以在光盘上记录数据的光盘系统中。
图3示出了根据本发明可以如何存储应用数据和代码的示例的更 多细节。
在301处是对于一些应用数据和代码的文件结构的示例。该文件 结构包括目录dl中的文件aaa和bbb;目录d2中的文件ccc和eee; 并且目录d2在目录dl中。这仅仅是文件结构的示例。可以使用更多 或更少的文件。可以使用更多或更少的目录。可以不同地嵌套这些目 录。本领域普通技术人员知道如何根据特定应用需要来设计文件结 构。
在302，所示的来自文件结构301的数据切割成片段。所示的目录 dl切割成2段，均标记为dl。所示的文件aaa切割成四段，每段均标 记为a。所示的文件bbb切割成四段，每段均标记为b。所示的目录d2 切割成2段，每段标记为d2。所示的文件ccc切割成3段，每段均标 记为c。所示的文件eee切割成四段，每段均标记为e。这些片段的数 目也仅仅是示例。根据已知的DSM-CC技术，可以将这些文件或目录
切割为更多或更少的片段。来自302的每个片段被连接成在303处示出的轮播周期。在304， 所示的轮播周期重复三次，从而形成基本流。三次也仅仅是示例。根 据应用的需要可以期望有更多或更少的重复。基本流被打包成以生成包305。同样，所示的包的数目仅仅是示 例。可以使用更多或更少的包。本领域普通技术人员知道如何确定多 少个包和多大的包是必要的，以便使该应用程序工作。在306，使应用数据和代码(D)的包与视频数据(V)、音频数 据(A)和字幕数据(S)的包交织，以形成传输流。然后将该传输流 制作为传输文件307，它将成为文件结构308的一部分309。然后将该 文件结构308存储到光盘文件系统113中。图4示出了根据本发明的使用数据流的应用程序的示例。在401 处示出了显示屏。其可以是电视上的显示屏，或其他类似的消费电子 设备，如PC上的显示屏。该屏401正在显示两个窗口，或者进行画中 画显示。第一个窗口是视频窗口 402，其中可以显示标准电视节目。第 二个窗口是应用区域403，其中可以显示来自应用程序的图像和/或文 字数据。例如，关于电影明星的生平信息可以出现在他的照片下方。应用程序406驻留在光盘播放器405中。用户404典型地通过遥控 器或其他类似的机制与应用程序406交互，但也可以使用其他用户输 入设备。应用程序也可以与区域403相通信。为了支持应用程序406，从光盘文件系统113中再现传输文件流 307。由该传输流307来重构文件结构301，以支持应用程序4。6。音频、视频和/或字幕数据还在408处传送给电视或其他类似的消 费电子设备。本发明的应用领域的一个示例是高清晰度数字视频光盘(HD-DVD)。通过阅读本发明披露的内容，其他的修改对于本领域技术人员来 说也是明显的。这种修改可以涉及在设计中已知的其他特征以及光学 记录技术的使用，其可以用来代替或附加于本文中已经描述的特征。 尽管在本申请中将权利要求构造为特征的特定组合，但可以理解的 是，本申请公开的范围还包括在本文中明确或不明确地披露的任何新 颖的特征、或新颖的特征组合、或者其任意概括，无论它是否解决了
如本发明所解决的任意或全部技术问题。因此申请人提请注意在本申 请的审查进程中，可能以这些特征构造新的权利要求，或者从中派生 出任何进一步的申请。这里使用的术语"包括"、"包含"或"含有"不应被视为排除 其它的元素。这里使用的单数冠词"一"或"一个"不应被视为排除 多个元素。术语"或"应被解释为包含的，换言之即为"和/或"。
权利要求
1、一种系统，包括·至少一个用户界面(401)，用于将音频和视频数据呈现给用户(404)并用于从用户接收交互式命令；·至少一个驱动器(110)，用于读取包含有数据结构的数据存储介质(113)，该数据结构包含了包括交织的音频、视频以及应用数据包的传输流文件结构(111，203，306)；·至少一个处理器(104)，用于执行下列操作·使用来自传输流的音频和视频数据来为用户创建呈现(402)；以及·使用来自传输流的应用数据来为用户运行应用程序(403)，而不中断该呈现。
2、 根据权利要求1所述的系统，其中该应用数据设置为作为传 输流的一部分与音频和视频数据一起以其整体形式重复出现(304)。
3、 根据权利要求1所述的系统，其中该应用程序和该呈现同时在 显示屏上呈现各自的窗口。
4、 根据权利要求l所示的系统，其中该传输流还包括字幕数据。
5、 一种包含可通过数据处理设备读取的数据结构的数据载体 (113)，该数据结构包含传输流文件结构(111， 203， 306)，该传输流文件结构(111， 203， 306)包括交织的音频、视频以及应用数据包，使用该光学载体的设备能够-使用音频和视频数据来为用户创建呈现(402);以及 -使用应用数据来为用户运行应用程序(406),而不中断该呈现。
6、 根据权利要求5所述的载体，其中该应用数据设置为作为传 输流的一部分与音频和视频数据一起以其整体形式重复出现(304)。
7、 根据权利要求5所述的载体，其中该传输文件流结构符合 DSM-CC标准，并才艮据UDF标准进4亍存储。
8、 根据权利要求5所述的载体，其中该应用数据设置在至少一个 轮播中。
9、 根据权利要求5所述的载体，其中该载体是光盘(113)。
10、 根据权利要求9所述的载体，其中该光盘是蓝光光盘。
11、 根据权利要求9所述的载体，其中该光盘是DVD光盘。
12、 根据权利要求ll所述的载体，其中该光盘是HD-DVD。
13、 一种用于存储多媒体数据的方法，包括 将包含呈现内容和应用数据的多媒体数据组织成传输流(111， 203， 306)，将音频、视频和应用数据包交织在该传输流(111， 203， 306)中，以便使利用该光学载体的设备可以使用该呈现内容来为用户 创建呈现；并使用该应用数据来为用户运行应用程序，而不中断该呈 现；以及 将传输流作为传输文件存储到存储介质上。
14、 根据权利要求10所述的方法，其中该应用数据被设置为作 为传输流的一部分与呈现内容一起以其整体形式重复出现(306)。
15、 根据权利要求ll所述的方法，其中将该应用数据组织成传输 流内的轮播。
16、 一种用于再现多媒体数据的方法，包括 从存储介质(113)中再现传输文件(112)，该传输文件包括 其中交织了音频、视频和应用数据包的传输流文件结构(111)，以便 使利用该存储介质(113)的设备可以使用呈现内容来为用户创建呈现 (402 );并使用应用数据来为用户运行应用程序(406)，而不中断 该呈现；-从该呈现内容中多路分离(105)该应用数据； -将该呈现内容作为呈现(402)提供给用户；以及 .将应用数据提供给应用程序，并使用该应用程序内的数据，而 不中断该呈现。
17、 根据权利要求13所述的方法，其中应用数据设置为作为传输 流的一部分以其整体形式重复地出现(306)。
18、 根据权利要求14所述的方法，其中将应用数据组织成传输流 内的轮播。
19、 一种包含可通过数据处理设备读取的数据结构的数据载体 (113)，该数据结构包含传输流(111， 203, 306)，该传输流(lll，203， 306)包括呈现内容和应用数据，该应用数据以足够的频率重复 (306)，使得解释该载体(113)的播放器设备(405)可以使用该应 用数据来运行应用程序(406)并同时播放该呈现(402 )，而不中断该呈现。
全文摘要
一种光盘播放器(101，405)可以运行应用程序(406)，同时还为用户展示音频/视频呈现(402)。为了确保用户不中断地观看该呈现，应用程序必须在再现音频/视频数据的同时保护应用数据免受光盘(113)的影响。一种促使上述保护形成的方式是将音频和视频数据与应用数据交织存储在传输流(111，203，306)中。优选地，应用数据采用频繁重复的格式(306)，以便应用程序(406)可以在音频/视频呈现(402)的多个不同部分中拾取该应用数据而不中断音频/视频呈现(402)。频繁重复的格式的例子是轮播。
文档编号G11B19/02GK101133646SQ200680006826
公开日2008年2月27日 申请日期2006年3月2日 优先权日2005年3月3日
发明者H·F·莫尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司