CN1123001C - 数字多用盘再现装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种DVD再现装置及方法，用于再现DVD上具有至少一个标题的记录数据，每个标题具有多个音频流，其中一个特定的音频流以DVD视频格式存储基本音频数据，其余音频流中至少一个存储对应于基本音频数据的扩展音频数据，视频标题组的音频流属性存储附加数据来识别与至少一个扩展音频流相关的扩展音频数据，包括：读取记录的所述标题之一的数据的读取装置；对读得的数据进行语法分析并输出所述一个标题的基本音频流和对应的至少一个扩展音频流的语法分析装置；用来接收和处理来自语法分析装置的含有基本音频数据的基本音频流和各含有扩展音频数据的所述至少一个扩展音频流、并输出具有利用扩展音频数据改善基本音频数据的音质的音频信号的音频解码装置。

Description

数字多用盘再现装置及其方法
技术领域
本发明有关一种数字多用盘(DVD：Digital Versatile Disc)及其再现装置，尤其是关于一种用来存储能够提高DVD视频格式音频数据(此音频数据存储于DVD视频格式的音频流中)音质的音频数据的数字多用盘和一种用于再现被存储数据的装置。
背景技术
根据DVD视频格式，DVD视频数据被分为一个视频数据域、一个子画面数据域、一个导向数据域和一个音频数据域。视频、子画面和音频数据占整个数据容量的4.7/8.5G字节，并具有10.08Mbps的传输速率。可允许最大6Mbps的音频传输速率。DVD视频的视频数据域存储由MPEG-1/MPEG-2视频编码方法压缩的数据，而根据不同的调制方法，比如线性脉冲编码调制(LPCM)、AC-3、MPEG-2、DTS(数字剧场系统)、Sony数据动态声音(SDDS)，其音频数据区可以存储多达8个的音频数据流。再现DVD视频的装置能够对记录于DVD视频上的视频数据进行解码并将其恢复为活动图象，然后将要显示的恢复数据转换并输出，还对音频数据解码并将数字音频数据转换成模拟音频信号输出。当DVD视频的音频数据使用LPCM格式时，可以获得最佳的音质。
但是，当使用LPCM时，DVD视频提供2个通道的经过采样频率96KHz采样和24比特量化得到的音频数据，或提供8个通道的经过采样频率48KHz和16比特量化得到的音频数据。在这种情况下，不能使用超过上述数据的采样频率和通道数目。由于当前的DVD视频及其再现装置只能存储和处理最大9Mbps传输速率的视频数据和最大6Mbps传输速率的音频数据，因此在多通道再现中很难提供高音质。
图1示出了数字多用盘(DVD)的逻辑数据结构，其中DVD视频的逻辑数据结构表示为一卷空间，该卷空间包含一卷和文件结构、一DVD视频区和DVD其它数据区。DVD视频区中存有与视频相关的数据，它包含卷管理器(VMG)、视频标题组(VTS)和未示出的视频对象组(VOBS)。DVD视频区可以有一个VMG和从最小的1到最大的99个VTS。VMG位于DVD视频区的前端，它包含2或3个文件，VTS包含3到12个文件。所有的VOB具有连接块形式，每个VOB包括诸如视频、子画面和音频的数据。
图2示出VMG和VTS的结构。VMG包含：作为占用一个文件的控制数据的一VMGI(视频管理器信息)，占用两个文件的VOBS的视频管理器菜单(VMGM_VOBS)，和占用三个文件的VMGI备用信息。每个VTS包含：含有控制数据的VTSI，VOB的视频标题组菜单(VTSM_VOBS)、VOB的视频标题组标题(VTSTT_VOBS)、和VTSI的备用数据。而且，VTSTT_VOBS包含信元号(C_IDN)。图2中的VOB_IDN#表示VOB中的一个VOB ID(标识)号，C_IDN#表示每个VOB中的一个信元(cell)ID号。
图3显示了置于每个VTS前端的视频标题组信息(VTSI)的结构。VTS包括一个或多个视频标题和视频标题组菜单(VTSM)。VTSI包含标题的管理器信息。在VTSI中，标题管理器信息包括用于搜寻部分标题的信息(PTT)、用于再现VOB的信息、VTSM信息、以及VOB属性信息。如图3所示，VTSI开始于一个VTSI_MAT(视频标题组信息管理表)，然后是一个VTS_PTT_SRPT(视频标题组PTT搜寻指针表)，一个VTS_PGCIT(视频标题组节目链信息表)，一个VTSM_PGCI_UT(视频标题组菜单PGCI单元表)，一个VTS_TMAPT(视频标题组时间映射表)，一个VTSM_C_ADT(视频标题组菜单信元地址表)，一个VTSM_VOBU_ADMAT(视频标题组菜单视频对象单元地址表)，一个VTS_C_ADT(视频标题组信元地址表)，最后是一个VTS_VOBU_ADMAP(视频标题组视频对象单元地址映射)。
图4A和4B显示了DVD视频的视频标题组信息管理表(VTSI_MAT)的结构。VTSI_MAT包含与VTSI相关的信息和VTS中VOBS属性的起始地址。在如图4B所示的VTSI_MAT中，RBP 516～579中的VTS_AST_ATRT(VTS的音频流属性表)包含8个音频流，VTS_AST_ATR#0至#7RBP。
为了解决上述问题，曾提出了能够提高音质且有别于DVD视频格式的另一种格式。但这种格式与DVD视频格式不相容。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种能够记录多通道高质量音频数据又能够保证与DVD视频格式相容的数字多用盘(DVD)。
本发明的另一个目的是提供一种能够再现记录有多通道高质量音频数据又保证与DVD视频格式相容的数字多用盘(DVD)的再现装置。
为实现本发明的上述目标，所提供的一种数字多用盘包含：与每一个标题对应的多个音频流，其中一个特定的音频流存储DVD视频格式的基本音频数据，剩余音频流中至少一个音频流存储对应于基本音频数据的扩展音频数据，并且视频标题组的一个音频流属性存储能使扩展音频数据被识别的附加数据。
上述基本音频数据用来提供DVD视频格式的音质，扩展音频数据用来提供超过DVD视频格式的改善音质。
同时，所提供的DVD再现装置包含：一个具有与每一个标题对应的多个音频流的DVD，在所述的音频流中，一个特定的音频流存储DVD视频格式的基本音频数据，剩余音频流中的至少一个音频流存储对应于基本音频数据的扩展音频数据，并且视频标题组的一个音频流属性存储能使扩展音频数据被识别的附加数据；用于从DVD上读取记录数据的读取装置；用于对由读取装置读得的数据进行语法分析并输出获得的基本音频流和扩展音频流的语法分析装置；以及，用来接收和处理来自语法分析装置的含有基本音频数据的基本音频流和含有扩展音频数据的扩展音频流、并输出利用相应于基本音频数据的扩展音频数据改善音质的音频信号的音频解码装置。
附图说明
本发明的这些和其它目的及优点将通过下面结合附图对最佳实施例进行的介绍而变得清楚易懂，附图中：
图1示出DVD的卷结构；
图2示出图1中卷管理器(VMG)及视频标题组(VTS：Video Title Set)的结构；
图3示出图2中视频标题组信息(VTSI)结构；
图4A和4B示出图3中视频标题组信息管理表格(VTSI_MAT)结构；
图5示出本发明的VTS音频流属性(VTS_AST_ATR)结构；
图6示出本发明实施例的当音频标题包含基本音频域和扩展音频域数据时，DVD中VTSI的目录和内容结构；
图7示出本发明实施例的记录扩展音频数据的扩展音频流结构；
图8示出本发明实施例的扩展音频流的物理数据结构的一个例子；
图9是本发明实施例的DVD再现装置的框图；
图10是用于解释图9的音频解码器中信号处理的流程图；
图11是图9中音频解码器的详细框图；
图12至图14B用来解释图9音频解码器的基本单元，这些基本单元用来合并基本音频数据和用于提高音质的扩展音频数据；
图12示出增加比特位数的单元；
图13A示出通过对过采样后的基本音频数据和扩展音频数据相加而扩展音频带的单元；
图13B示出通过对表示成两个频带音频数据的低频带的基本音频数据和高频带的扩展音频数据进行完全恢复FIR滤波而扩展音频带的单元；
图14A和14B示出有效通道的基本音频数据和扩展音频数据的解码单元；
图14A示出在基本音频数据和扩展音频数据中通过互相关分离出初始音频信号的单元；
图14B示出同时再现基本音频通道和扩展音频通道中音频数据单元。
具体实施方式
现在将具体参照本发明最佳实施例，在附图中给出其实例，其中相同的标号表示相同部分。为了说明本发明，下面将参照附图对该实施例进行描述。
如上所述，图4A和4B显示了DVD视频的视频标题组信息管理表(VTSI_MAT)的结构。VTSI_MAT包含与VTSI相关的信息和VTS中VOBS属性的起始地址。在如图4B所示的VTSI_MAT中，RBP 516～579中的VTS_AST_ATRT(VTS的音频流属性表)包含8个音频流，VTS_AST_ATR#0至#7RBP。如图5所示，每个VTS_AST_ATR包括8字节，每个域的一个值变成VTSTT_VOBS音频流的内部信息。参阅图5，根据VTS_AST_ATR的结构，与记录于b63-b61的音频编码模式相关的信息列于表1中。
有关多通道扩展的信息记录于b60区。这里，记录0b意味着多通道扩展功能未被选中，而记录1b意味着根据记录于图4B中VTSI_MAT的RBP792-983中VTS_MU_AST_ATRT信息执行多通道扩展功能。表1
  b63-b61 音频编码模式
  000b 杜比AC-3
  010b 无扩展位流的MPEG-1或MPEG-2
  011b 带扩展位流的MPEG-2
  100b 线性PCM音频
  110b DTS(可选)
  111b SDDS(可选)
  其它 预留
表2 给出了b59至b58的音频类型。表2
  b59-b58     音频类型
  00b     未指定
  01b     含语言
  其它     预留
表3给出了记录于b57-b56中一个音频应用模式的信息。表3
  b57-b56     音频应用模式
  00b     未指定
  01b     卡拉OK模式
  10b     环绕声
  11b     预留
有关量化/DRC的信息被记录于b55-b54中。若音频编码模式为“000b”，数据“11b”被记录。若音频编码模式为“010b”或“011b”，量化信息定义如下：
00b：动态范围控制数据不存在于MPEG音频流中。
01b：动态范围控制数据存在于MPEG音频流中。
10b：预留区。
11b：预留区。
若音频编码模式为100b，量化信息根据表4存储。表4
  b55-b54   量化/DRC
  00b   16位
  01b   20位
  10b   24位
  11b   预留
如表5，b53-b52表示采样频率fs。表5
  b53-b52     采样频率fs
  00b     48KHz
  01b     96KHz
  10b     预留
  11b     预留
如表6，b50-b48表示音频通道数目。
在图4A和4B的VTSI_MAT中，RBP792-983的VTS_MU_ATRT(VTS的多通道音频流属性表)存储8个音频流，即VTS_MU_AST_ATR#0～#7RBP。同时，每个VTS_MU_AST_ATR包括一个8字节的VTS_MU_AST_ATR(1)和一个16字节的VTS_MU_AST_ATR(2)。表6
  b50-b48   音频通道数
  000b   1通道(单声道)
  001b   2通道(立体声)
  010b   3通道(多通道)
  011b   4通道(多通道)
  100b   5通道(多通道)
  101b   6通道(多通道)
  110b   7通道(多通道)
  111b   8通道(多通道)
  其它   预留
在具有上述格式的DVD视频区，视频标题组的视频域、子画面域和音频域记录对应的数据。在这种情况下，不能记录需要多通道高采样频率的高质量音频数据。
因此，本发明提出一种数字多用盘(DVD)，能够存储用于改善DVD视频格式的基本音频数据所提供音质的扩展音频数据。此扩展音频数据存储于用来提供多语言的多个DVD视频格式音频流区中。
在本发明实施例的DVD中，具有由DVD视频格式提供的音质的基本音频数据被记录于DVD视频标题组的特定音频流中。用来提高音质、附加于基本音频数据的扩展音频数据被记录于此特定音频流后的一个或多个音频流中。
在本发明中，与DVD视频格式同样的方法被用于记录所有音频流。上述的基本音频数据是使用诸如DVD视频格式定义的LPCM、AC-3、MPEG-2、DTS和SDDS方法记录的。扩展音频数据使用各种能够提供高质量音频的记录方法记录，如LPCM方法。当前，适合于记录DVD音频信号的方法包括24位LPCM和DTS。除了使用如LPCM和DTS等由DVD视频格式采用的方法，扩展音频数据还可以使用其它能够提供类似于LPCM音质的编码方法进行编码。
为了清楚起见，要说明的是，包含有扩展音频数据的音频流被定义为扩展音频流；包含有基本音频数据的音频流被定义为基本音频流。扩展音频数据可以独立记录于一个或多个扩展音频流中。此扩展音频数据被添加于记录在基本音频流存储区中的音频信号中，用来提供与DVD视频格式相比更高的音质。为了提高音质，扩展音频数据使基本音频数据的量化位数得以增加，并增大其带宽，或提供不包含于基本音频数据中的扩展通道。
扩展音频数据的内容可分为如下几类。当比特位数增加时，扩展音频数据用作低位音频信息。此低位音频信息不能被记录。这是由于DVD视频格式基本音频数据的比特率限制了只能记录24位或更少的数据。当带宽被扩展时，只有不包含在基本频带(由基本音频数据确定)中的扩展频带被以高采样频率记录。记录高频带成分时，只能用双频带表达式(使用特定的滤波器，比如完全恢复FIR滤波器)法，或者将未被基本音频数据表示的一个通道的音频信号记录于所有频段中。
图6显示本发明实施例的当为了提供具有高于DVD视频格式的音质的音频标题记录基本音频数据和扩展音频数据时VTSI_MAT的内容。当音频流#1存储基本音频数据，音频流#2存储对应基本音频数据的扩展音频数据时，VTS_AST_Ns包含音频流的数目“2”，VTS_AST_ATR[1]和VTS_AST_ATR[2]包含各音频流属性信息。包含有这样信息的VTSI_MAT被置于图3中的VTSI中。
表7给出了用于本发明中的音频编码模式。此音频编码模式是根据DVD视频格式中的音频编码模式修改得来的。一个新的值被添加到修改的音频编码模式“b63-b61”中，用来表示扩展音频流。其它值与DVD视频格式一致。因此，当扩展音频数据被记录于音频流#2中时，“101b”被记录于图5中VTS_AST_ATR的音频编码模式中。表7
    b63-b61 修改的音频编码模式
    000b 杜比AC-3
    010b 无扩展位流的MPEG-1或MPEG-2
    011b 带扩展位流的MPEG-2
    100b 线性PCM音频
    101b 扩展音频位流
    110b DTS(可选)
    111b SDDS(可选)
    其它 预留
图7是根据本发明的实施例给出的扩展音频流结构。图7的扩展音频流包括扩展音频流头标和包括实际音频数据的帧。图7的扩展音频流包括扩展音频流头标和N个帧。扩展音频流头标包括表示通道数目、扩展音频流头标的采样频率、和对应于通道数目的通道头标的信息。每个通道头标包括如下一些信息：对应通道的通道号、编码模式、用法区、量化位数和该通道的采样频率。每个通道号利用4位，因此可以最多表示16个通道“0000b至1111b”。图7的编码模式包含用于扩展音频数据的使用4位的编码模式信息。在本发明的实施例中，可以使用表8给出的编码模式。表8
    扩展音频编码模式
    0000     LPCM
    0001     DTS
    0010     位流编码
    0011     无丢失编码
    0100     ADPCM
    0101     8位fs
    其它     预留
包含于扩展音频通道头标中用法区的值使用3比特。当扩展音频数据被使用时，此值表示记录于对应通道的帧中扩展音频数据的用法。当用法值为“000”时，扩展音频数据表示基本音频数据位的扩展；当用法值为“001”时，此值表示扩展音频数据和基本音频数据的采样频率不同的频带扩展数据；当用法值为“010”时，此值表示扩展音频数据和基本音频数据的采样频率相同的频带扩展数据；当用法值为“011”时，此值表示扩展音频数据是基本音频数据的通道扩展，并要求再现时对基本音频通道作互相关处理；当用法值为“100”时，此值表示再现时只需对基本音频通道和扩展音频通道进行简单相加。表9给出了上述用法值。表9
    用法
    000b     位扩展
    001b     简单带宽扩展
    010b     频移带宽扩展
    011b     使用互相关的通道扩展
    100b     简单通道扩展
    其它     预留
扩展音频流通道头标中量化位数由5比特构成，其意义在表10中给出。表10
    量化位数
  00000 无意义，当使用数据压缩编码时才使用
  00001-01000 1位至8位
  10000-11000 16位至24位
  其它 预留
扩展音频通道头标的采样频率以3比特表示，其意义示于表11中。表11
  采样频率
    000   48KHz
    001   96KHz
    010   192KHz
    011   384KHz(8倍采样频率)
    100   3.072MHz(64倍采样频率)
    其它   预留
图8给出了存储有扩展音频数据的扩展音频流的物理数据结构的例子。在此例中，扩展音频数据被记录于音频流#2中。不同于图8的例子，扩展音频数据可以记录于两个或多个音频流中。同时，可以存在两个或多个基本音频流。在这种情况下，所有具有存储基本音频数据的音频流A和B之间的音频流号码的音频流都被用作与基本音频流A相关的扩展音频流。比如，假设存在5个音频流，#1和#4是基本音频流，而#2，#3，和#5是扩展音频流，则#2和#3扩展音频流依赖于#1基本音频流，#5音频流依赖于#4基本音频流。因此，为了获得对应于基本音频数据的扩展音频数据，对应于基本音频流的扩展音频流被制成如下格式：每一个扩展音频流的数据与基本音频流的数据顺序连接。一个特定帧的音频数据被按通道分割并存储，音频流头标记录所有信息及每一通道的编码方法和用法等信息。下面给出一个扩展音频数据按图6中所示格式记录的例子。当具有48KHz至96KHz采样频率、24位和720Kbps传输速率的频带扩展和DTS压缩的数据被添加于具有5通道基本区、48KHz采样频率、24位和5.575Mbps传输速率的LPCM数据时，每个通道头标的值按表12所示被记录。表12
  通道号   编码模式   用法   位数 采样频率(fs)   备注
    0000     0001     010   00000     000   注1
    0001     0001     010   00000     000   注2
    0010     0001     010   00000     000   注3
    0011     0001     010   00000     000   注4
    0100     0001     010   00000     000   注5
表12中，注1表示通道0的48KHz至96KHz的带宽扩展为48KHz DTS，注2表示通道1的48KHz至96KHz的带宽扩展为48KHz DTS，注3表示通道2的48KHz至96KHz的带宽扩展为48KHz DTS，注4表示通道3的48KHz至96KHz的带宽扩展为48KHz DTS，注5表示通道4的48KHz至96KHz的带宽扩展为48KHz DTS。因此，由5.575Mbps传输速率、5通道、48KHz、24位和由传输速率在4.225Mbps以内的扩展音频数据、视频和子画面数据形成的标题表征的多通道LPCM基本音频数据可以记录于DVD中。
图9是本发明实施例中DVD再现装置的框图。此再现装置可以再现记录有DVD视频格式数据的DVD和记录有按本发明格式进行数据记录的DVD。参阅图9，系统控制器402控制再现装置的所有操作，并执行用户接口功能。拾取机构404用来读取记录于DVD上的数据。在系统控制器402的控制下，伺服和RF/ECC单元406提供多种控制拾取单元404驱动的伺服功能，同时提供对拾取单元404输出的数据进行错误分析和校正的功能。系统分析器408(也称为语法分析装置)除了提供接收由伺服和RF/ECC单元406输出的DVD数据流并对当前的DVD再现器进行系统分析的功能以外，还具有区分和输出包含有扩展音频数据的音频流的功能。系统分析器408分析接收到的DVD数据流的内容，利用得到的结果输出一个子画面流、一个视频流、一个基本音频流和一个扩展音频流，并对未包含在上述流中的附加信息进行分类。结果，接收到的DVD数据流被分为导向数据、一个视频流、一个子画面流、一个基本音频流、一个扩展音频流等等。经过这样的分类，子画面流被提供给子画面解码器410，视频流被送往视频解码器412。子画面解码器410对从系统分析器408接收到的子画面流进行解码，并将结果输出到视频输出单元416。视频解码器412对从系统分析器408接收到的视频流进行解码，并将结果输出到视频输出单元416。在对相应标题再现过程中，系统控制器402使用从系统分析器408接收到的VTSI，控制每个单元的操作。在再现标题前，系统控制器402根据视频流、子画面流和音频流的编码模式信息设置每个单元的操作模式。
同时，系统分析器408根据对被再现标题的VTSI的分析来判断是否存在扩展音频数据。为了从多个音频流中确定对应于特定基本音频流的扩展音频流，系统分析器408也使用音频流的编号。系统分析器408将具有该基本音频流后续号码的扩展音频流判断为与此基本音频流相关的扩展音频流。然后，系统分析器408把基本音频流和对应的扩展音频流送往音频解码器414。
系统分析器408的数据供给不局限于本发明。当图9中所示的再现装置被修改以使得基本音频流和扩展音频流被通过一个单独的输出终端输出到音频解码器414时，系统分析器408按音频流号码顺序输出基本音频流和扩展音频流至音频解码器414中。当至少存在两个扩展音频流时，同步是通过参考包含于DVD数据流中的包时间标志(PTS：Packet Time Stamp)来实现的。系统分析器408从各帧中输出同一时刻(或同PTS)的帧，以将音频流按各帧所属的音频流号码顺序分割成预定时间单元。
在一个改进的系统分析器408中，表示基本音频流和相应扩展音频流互相关联的信息被添加至这两个流中，而添加过信息的流被送至音频解码器414中。音频解码器414接收系统分析器408输出的基本音频流和扩展音频流，根据在基本和扩展音频流中包含的添加数据，对基本音频流和扩展音频流进行解码，将解码后的基本音频数据和解码后的扩展音频数据进行合并，然后形成送往音频输出单元418的数字音频数据。
图10是用来解释由一个数字信号处理器构成的音频解码器414的操作的流程图。当对应单个基本音频流存在多个扩展音频流时，第一个扩展音频流被合并于该基本音频流中，合并的结果顺序地与下一个扩展音频流再合并，并形成最终的音频输出。比如，在5个音频流中，#1和#4音频流是基本音频流，#2，#3和#5音频流是扩展音频流，假设#1音频流被选中，#2音频流被合并于#1音频流中，合并的结果再次与#3音频流合并，形成最终结果。如果#2，#3和#5音频流被选中，将不会进行再现操作。当#4音频流被选中，由#4和#5音频流合并的结果被再现，这是由于与#4相关的音频流只有一个#5音频流。
第511步对从系统分析器408送来的基本音频流进行解码操作。512步判断将被处理的扩展音频流是否已被输入，若当前未输入，则在521步判断另一个扩展音频流是否被输入，若是，则返回512步。若在512步中，要处理的扩展音频流已被输入，这个输入的扩展音频流的头标在513步中被分析和解码。然后在514步中根据513步对头标的分析结果判断是否存在扩展位。若在514步中判断出存在扩展位，则在515步中将基本音频采样和相应的扩展音频采样连接在一起。随后在516步判断频带扩展是否完成以及属于什么类型的频带扩展。若在516步中判断出频带扩展属于对基本音频数据进行过采样/相加一类，基本音频数据就以扩展音频数据的采样频率进行过采样，然后在517步中对两数据进行相加。若在516步中判断为两频带音频数据的频带扩展，则在518步中对基本音频数据和扩展音频数据执行完全恢复FIR滤波。若在516步中判断出无频带扩展，则在519步判断是否有通道扩展完成以及属于什么类型的通道扩展。若通道扩展属于互相关处理，则在520步执行对基本音频数据和扩展音频数据的互相关处理。然后执行521步。音频解码器414的信号处理将在521步被反复执行，直到不再存在输入的扩展音频流为止。若在521步中存在另一个扩展音频流，则基本音频流和扩展音频流的数据被合并在一起，然后在513步中合并的结果与下一个扩展音频流的数据再次合并。若在521步中不再有另一个扩展音频流存在，则产生的音频数据在522步被输出。
图11给出一个能够实现上述操作的音频解码器414的详细结构。音频解码器414包括一个用来接收由系统分析器408送来的基本音频数据和扩展音频数据的解码控制器452和输入缓存器454。解码控制器452根据基本音频流和扩展音频流中包含的附加数据来控制音频解码器414的所有操作。在解码控制器452的控制下，输入缓存器454存储接收到的数据，并将存储的基本音频流和扩展音频流分别送至基本音频解码器456和扩展音频解码器458。基本音频解码器456包括多个解码器，这些解码器对应于能够记录于DVD的音频流中的音频编码模式和本发明使用的编码方法。因此，根据DVD的音频编码模式，基本音频解码器456包括一个杜比AC-3解码器、一个MPEG-1解码器、一个MPEG-2解码器、一个LPCM解码器以及任选的一个DTS解码器或SDDS解码器。基本音频解码器456接收由输入缓存器454输出的基本音频流，并分析基本音频流的属性。基本音频解码器456根据属性分析决定对应于基本音频流音频编码模式的解码器，并应用此确定的解码器对输入基本音频流的音频数据进行解码并输出解码后的结果。
扩展音频解码器458包括多个解码器，这些解码器对应于能够记录于DVD的扩展音频流中的音频编码模式。因此，扩展音频解码器458除了可以包括LPCM解码器外，还可以包括一个伪非丢失音质编码解码器，一个比特流解码器和一个非丢失编码解码器。扩展音频解码器458接收由输入缓存器454输出的扩展音频流，根据对扩展音频流头标中内容的分析分别决定对应于扩展音频流通道的编码模式，并利用由确定音频编码模式指定的解码器对输入扩展音频流的数据进行解码。
音质增强器460接收基本音频解码器456输出的基本音频数据和扩展音频解码器458输出的扩展音频数据。音质增强器460检测包含于接收到的音频数据中的通道头标，根据测得的通道头标中包含的用法值、量化位数和采样频率执行位扩展操作、频带扩展操作或通道扩展操作。
图12给出了20位基本音频采样和4位扩展音频采样的音质增强器460的位扩展单元。在此图中，输入缓存器11存储基本音频解码器456和扩展音频解码器458输出的数据，并将组成基本音频数据的基本音频采样和组成扩展音频数据的扩展音频采样分别输出至采样缓存器12和13。在此情况下，输入缓存器11一个接一个地分别输出基本音频采样和相应的扩展音频采样给采样缓存器12和13。采样缓存器12并行输出接收到的基本音频采样，采样缓存器13并行输出接收到的扩展音频采样。合成器14对从采样缓存器12接收到的基本音频采样和从采样缓存器13接收到的扩展音频采样进行合并，并形成基本音频采样为高位和扩展音频采样为低位的音频采样。由于比特率的限制，当多通道LPCM音频数据不能以24位音频数据记录于DVD中的用来记录基本音频数据的区域时，上述的位数扩展方法允许多通道LPCM音频数据的低位以扩展音频数据存储，从而形成24位音频数据。
图13A示出对基本音频数据进行过采样的音质增强器460的频带扩展单元。输入缓存器11存储从基本音频解码器456和扩展音频解码器458接收到的数据，把采样频率为96KHz的基本音频采样输出至数字滤波器15，把采样频率为192KHz的扩展音频采样输出至加法器16。数字滤波器15对输入基本音频采样执行双过采样操作和滤波操作，然后把得到的采样频率为192KHz的音频采样送至加法器16。加法器16对输入音频采样流执行相加操作，并形成整个频带上采样频率为192KHz的音频采样流。
图13B给出了一个用来合并表示为双频带(将整个频域分为两个频带)的音频采样的音质增强器460的频带扩展单元。输入缓存器11将频带在96KHz至192KHz间的扩展音频采样和频带在0至96KHz间的基本音频采样输出至完全恢复FIR滤波器17。完全恢复FIR滤波器17根据接收到的音频采样，输出频带在0至192KHz间的音频采样。对于本领域技术人员来说，显然，N个基本音频采样和N个扩展音频采样经过完全恢复滤波器17后的输出为2N个音频采样。
图14A示出一个用作通道扩展的音质增强器460的互相关处理器24。通道扩展时，基本音频解码器456将由基本音频数据提供的通道音频数据送至互相关处理器24。扩展音频解码器458将由扩展音频数据附加提供的通道音频数据送至互相关处理器24。互相关处理器24对输入数据进行互相关处理，把合并于基本音频数据的通道中的扩展音频数据移去。
图14B用来解释，当未使用图14A描述的互相关处理时，音质增强器460的操作。正如图中所示，在这种情况下，音质增强器460把从基本音频解码器456和扩展音频解码器458接收到的各通道的音频数据送至输出缓存器462。
音质增强器460利用图12至图14B描述的各单元，顺序地把对应于基本音频数据的多个扩展音频数据合并起来。
视频输出部416接收子画面解码器410输出的子画面数据和视频解码器412输出的视频数据(见图9)，把这些数据转换成可显示的格式(未示出)，并输出转换结果。音频输出部418把音频解码器414输出的解码后的音频数据转换成适合于放大器信号处理的数字音频数据或模拟音频数据，并输出转换的结果。
由此可见，图9所示的再现装置可以对视频和子画面进行解码并输出解码结果，从而利用现存的DVD和本发明的DVD再现图象和声音。
如上所述，在多个DVD视频格式的音频流中，本发明的DVD能够记录DVD视频格式的基本音频数据和扩展音频数据，从而能够提供比DVD视频格式更高的音质。本发明的再现装置能够再现基于现存DVD视频格式的DVD，以及基于本发明格式的能够提供高音质的DVD。所以本发明既与DVD视频格式相容，又具有增强音质的效果。
尽管这里只具体讨论了几个特定的实施例，但显然只要不偏离本发明的精神和范围，可以有各种变化。

Claims (21)

1.一种DVD再现装置，用于再现DVD上的记录数据，所述数据具有至少一个标题，每个标题具有对应的多个音频流，在这些音频流中，一个特定的音频流以DVD视频格式存储基本音频数据，剩下的音频流中至少有一个音频流存储对应于基本音频数据的扩展音频数据，并且视频标题组的音频流属性存储附加数据来识别与至少一个扩展音频流相关的扩展音频数据；所述的DVD再现装置包括：
从DVD上读取记录的所述标题之一的数据的读取装置；
对由读取装置读得的数据进行语法分析并输出所述一个标题的基本音频流和对应的至少一个扩展音频流的语法分析装置；以及
用来接收和处理来自语法分析装置的含有基本音频数据的基本音频流和各含有扩展音频数据的所述至少一个扩展音频流、并输出具有利用扩展音频数据改善基本音频数据的音质的音频信号的音频解码装置。
2.如权利要求1中的DVD再现装置，其中所述的语法分析装置检测存储于视频标题组的音频流属性中的附加数据，并根据检测到的附加数据区分基本音频数据和扩展音频数据。
3.如权利要求2中的DVD再现装置，其中所述的语法分析装置判断所述基本音频流后续的所述至少一个扩展音频流与此基本音频流相关，同时把基本音频流和所述对应的至少一个扩展音频流送至所述的音频解码装置。
4.如权利要求2中的DVD再现装置，其中所述的语法分析装置判断所述基本音频流后续的所述至少一个扩展音频流与此基本音频相关，并将表示此基本音频流和扩展音频流互相关联的信息添加至此基本音频流和所述对应的至少一个扩展音频流中，同时把此基本音频流和该对应的至少一个扩展音频流送至所述的音频解码装置。
5.如权利要求1中的DVD再现装置，其中所述的音频解码装置包括：
基本音频解码器，对从所述语法分析装置接收到的基本音频流进行解码，以产生解码的基本音频信号；
扩展音频解码器，对从所述语法分析装置接收到的至少一个扩展音频流进行解码，以产生解码的扩展音频信号；以及
音质增强器，用来合并解码的基本音频信号和解码的扩展音频信号，以产生具有比DVD视频格式的解码基本音频信号更高音质的改善音质的数字音频信号。
6.如权利要求5中的DVD再现装置，其中DVD中存储的所述至少一个扩展音频流中的每个扩展音频流包括一个扩展音频流头标和提供高于DVD视频格式音质的改善音质的实际音频数据；其中，扩展音频流头标包括通道数目、实际音频数据的采样频率和多个通道头标；其中每个通道头标包括一个通道号、编码模式、用法、量化位数、和一个与提供改善音质相关的采样频率。
7.如权利要求6中的DVD再现装置，其中所述的实际音频数据包括多个通道号、对应每个多个通道号的数据长度和音频数据。
8.如权利要求1中的DVD再现装置，其中，DVD中存储的所述至少一个扩展音频流中的每个所述扩展音频流包括一个扩展音频流头标和包含扩展音频数据的帧；扩展音频流头标包括用来存储与扩展音频数据的编码模式、采样频率、量化位数、用法相关的数据的区域；用于存储与用法有关的数据的区域包括表示扩展音频数据的位数扩展、频带扩展和通道扩展的区域。
9.一种用于再现DVD音频盘的装置，该DVD音频盘具有一视频标题组，该视频标题组具有多个音频流，这些音频流中的第一个音频流是基本音频流，剩下的音频流中至少有一个音频流是扩展音频流，每个音频流具有音频数据模式指示器来指示该音频流是基本音频流还是扩展音频流；基本音频流存储基本音频数据，每个扩展音频流包含一扩展音频流头标和多帧扩展音频数据；扩展音频流头标包含：用于存储音频数据模式指示器、采样频率、量化位数和扩展音频数据的用法数据的用法区，以及表示扩展音频数据的位扩展、带宽扩展和通道扩展的扩展音频数据的用法区；其中所述至少一个扩展音频流与所述基本音频流组合来再现音频数据，所述装置包括：
基本音频解码器；
扩展音频解码器；以及
音质增强器；
其中，所述基本音频解码器再现所述基本音频流的基本音频数据，所述扩展音频解码器再现扩展音频数据，以及，所述音质增强器组合所述扩展音频数据和所述基本音频数据、并执行被组合的基本音频数据和扩展音频数据的位扩展、带宽扩展和通道扩展，以产生输出音频数据。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述音质增强器包括：
位扩展器，将所述基本音频数据安排在较高位，将所述扩展音频数据安排在较低位，以扩展所述输出音频数据的位数；
带宽扩展器，对所述基本音频数据过采样，使过采样的数据具有等于所述扩展音频数据采样频率的采样频率，并将所述过采样的基本音频数据附加在所述扩展音频数据上，以扩展所述输出音频数据的带宽；以及
通道扩展器，用于完整地输出所述基本音频数据的通道和所述扩展音频数据的通道，以扩展所述输出音频数据的通道数目。
11.如权利要求9所述的装置，其中所述音质增强器包括：
位扩展器，将所述基本音频数据安排在较高位，将所述扩展音频数据安排在较低位，以扩展所述输出音频数据的位数；
带宽扩展器，具有完全恢复FIR滤波器，来组合所述扩展音频数据和所述基本音频数据，以扩展所述输出音频数据的带宽；以及
通道扩展器，用于完整地输出所述基本音频数据的通道和所述扩展音频数据的通道，以扩展所述输出音频数据的通道数目。
12.一种通用于再现DVD音频盘和DVD视频盘上数据的装置，其中该DVD音频盘具有一视频标题组，该视频标题组具有多个音频流，这些音频流中的第一个音频流是基本音频流，剩下的音频流中至少有一个音频流是扩展音频流，每个音频流具有音频数据模式指示器来指示该音频流是基本音频流还是扩展音频流；基本音频流存储基本音频数据，每个扩展音频流包含一扩展音频流头标和多帧扩展音频数据；扩展音频流头标包含：用于存储音频数据模式指示器、采样频率、量化位数和扩展音频数据的用法数据的用法区，以及表示扩展音频数据的位扩展、带宽扩展和通道扩展的扩展音频数据的用法区；其中所述至少一个扩展音频流与所述基本音频流组合来再现音频数据，并且所述DVD视频盘具有所述基本音频流、视频流和子画面流；所述装置包括：
视频解码器；
子画面解码器；
基本音频解码器；
扩展音频解码器；以及
音质增强器；
其中，当所述装置要再现所述DVD音频盘的数据时，所述基本音频解码器再现所述基本音频流的基本音频数据，所述扩展音频解码器再现所述至少一个扩展音频流的所述扩展音频数据，以及，所述音质增强器组合所述扩展音频数据和所述基本音频数据、以执行被组合的基本音频数据和扩展音频数据的位扩展、带宽扩展和通道扩展，以产生输出音频数据；以及
其中，当所述装置要再现所述DVD视频盘的数据时，所述基本音频解码器再现所述基本音频流的基本音频数据，所述视频解码器再现所述视频流，并且所述子画面解码器再现子画面流。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述音质增强器包括：
位扩展器，将所述基本音频数据安排在较高位，将所述扩展音频数据安排在较低位，以扩展所述输出音频数据的位数；
带宽扩展器，对所述基本音频数据过采样，使过采样的数据等于所述扩展音频数据的采样频率，并将所述过采样的基本音频数据附加在所述扩展音频数据上，以扩展所述输出音频数据的带宽；以及
通道扩展器，用于完整地输出所述基本音频数据的通道和所述扩展音频数据的通道，以扩展所述输出音频数据的通道数目。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述音质增强器包括：
位扩展器，将所述基本音频数据安排在较高位，将所述扩展音频数据安排在较低位，以扩展所述输出音频数据的位数；
带宽扩展器，具有完全恢复FIR滤波器，来组合所述扩展音频数据和所述基本音频数据，以扩展所述输出音频数据的带宽；以及
通道扩展器，用于完整地输出所述基本音频数据的通道和所述扩展音频数据的通道，以扩展所述输出音频数据的通道数目。
15.如权利要求12所述的装置，还包括：
拾取单元，用于从DVD音频盘或视频盘上读出数据；
伺服和RF/ECC单元，用于执行伺服功能和对读出数据纠错；以及
系统分析器，用于对纠错数据进行语法分析，如果再现DVD音频盘，则将所述数据分解成所述基本音频流和至少一个扩展音频流，如果再现DVD视频盘，则将所述数据分解成所述基本音频流、视频流和子画面流。
16.如权利要求12所述的装置，其中，
所述基本音频解码器包含：
LPCM解码器、
AC-3解码器、
MPEG解码器；并且
所述扩展音频解码器包含：
LPCM解码器、
伪非丢失编码解码器、
位流解码器、
非丢失编码解码器。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述基本音频解码器还包括：
DTS解码器；和
SDDS解码器。
18.一种再现DVD音频盘上数据的方法，该DVD音频盘按照DVD视频格式记录基本音频流中的基本音频数据、和至少一个扩展音频流中的扩展音频数据，每个音频流具有指示该音频流是基本音频流还是扩展音频流的模式指示器、和指示该音频流编码方法的编码指示器；所述方法包括以下步骤：
(a)判定每个音频流是基本音频流还是扩展音频流；
(b)按照相应的解码方法，解码所述基本音频流；
(c)按照相应的解码方法，解码所述至少一个扩展音频流；以及
(d)组合所述基本音频流和所述至少一个扩展音频流。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述步骤(d)包括以下步骤：
(d1)组合所述基本音频流与所述至少一个扩展音频流中邻近的一个扩展音频流，以产生组合音频流；
(d2)再组合所述组合的音频流与所述至少一个扩展音频流中下一个扩展音频流；以及
(d3)重复执行所述步骤(d2)，直到全部所述至少一个扩展音频流和所述基本音频流组合为止。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述步骤(d)包括以下步骤：
(d1)判断所述每个扩展音频流是否具有一扩展位，如果所述每个扩展音频流具有该扩展位，则将所述基本音频流与所述每个扩展音频流相连；
(d2)判断所述每个扩展音频流是否是频带扩展类型，如果所述每个扩展音频流是频带扩展类型，则扩展所述基本音频流的带宽；
(d3)判断所述每个扩展音频流是否是通道扩展类型，如果所述每个扩展音频流是通道扩展类型，则扩展所述基本音频流的通道。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述步骤(d2)包括以下步骤：
判断频带扩展的类型；
如果带宽扩展类型是过采样/附加类型，则以所述每个扩展音频流的采样率对所述基本音频流进行过采样；以及
如果带宽扩展类型是2频带类型，则对所述基本音频流和所述每个扩展音频流执行完全恢复FIR滤波。
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