CN1194536C - 数字视频和音频数据流的同时记录和读取方法及其接收机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于记录数字视频和音频数据流的方法，其特征在于该记录在一个以连续逻辑块形式组成的介质(201)上执行、并且包括一个记录和读取磁头。该方法包括以下步骤：从第一个块开始，在每两个块中的一个块中记录数据；在触发了对该数据的读取操作后，交替进行对先前记录的块的读取和对读取块后面块的写入。本发明也涉及了一种使用所述方法的数字电视接收机。

Description

数字视频和音频数据流的同时记录 和读取方法及其接收机

技术领域

本发明涉及一种对视频和音频数据流，特别是对于根据MPEG II标准压缩的数据，在一配备有读取和记录磁头的介质上的同时记录和读取方法。本发明还涉及一种实现该方法的数字电视接收机。

背景技术

当人们想要将一序列数据记录到一个配备有用于读取和记录该数据的磁头的介质上时，该磁头从该介质的一个记录逻辑单元(块)跳转到另一个单元所需的时间可能不可以被忽略。例如商用硬盘的磁头的运动时间可以是10-12ms。特别是要求对压缩视频和音频数据的记录具有最小吞吐量时，就必须限制磁头跳转的次数，以防用于对该数据解码的缓冲存储器全空(dryingup)。

发明人特别注意到，当人们想要非实时读取一数据流、并且在读取该先前记录数据的期间继续对该数据流进行记录时，这个问题会变得明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种记录方法，它避免记录和读取磁头的非必要跳转。

本发明的主题在于提供一种用于记录和读取数字视频和音频数据流的方法，由一个包括以连续逻辑块形式组成的介质以及一个记录和读取磁头的存储部件上的记录和读取磁头来执行记录和读取，所述方法包含以下步骤：

-从第一个块开始，在每两个相邻块中的一个块中记录数据；

-在触发了数据读取后，交替进行对先前记录的块的读取和对该读取块后面的相邻块的继续记录。

在不读取的写入期间，只执行磁头的一个单独跳转。在继续记录操作的同时执行读取操作期间，则不执行跳转：读取磁头读取一个块，然后立刻记录在随后的块上。因此有效的减少了跳转的数量。

根据一个具体的实施例，当触发读取后已经读取完毕触发读取前记录的数据时，一个接一个块地在相邻块中继续记录数据。

根据一个具体的实施例，当已经读取触发读取前记录的数据时，将在已经读取过的数据块中循环地记录数据，擦除已经被读取的数据块。

根据一个具体的实施例，数据的记录是在每两个相邻的N个相邻块中的一个N个相邻块中进行的，N大于1，而不是在两个相邻块中的一个块中进行的。

根据一个具体的实施例，所述方法进一步包括一附加步骤，用于检测介质上的空闲块序列，并在这些由逻辑块构成的序列中执行记录和读取步骤。

本发明的主题还在于提供一种数字电视接收机，包含接收视频和音频数据流的装置，该接收机包括：

-一包括记录介质和一记录和读取磁头的存储部件，所述介质以连续的逻辑块方式组成；

-一控制电路，用于管理该记录介质的块的读取和写入；

-一接口电路，用于将所述控制电路与记录介质接口，所述控制电路最初指示从第一个块开始在每两个相邻块中的一个块中记录数据，然后随着触发该数据的读取，交替的进行对先前记录的一个块的读取和对最后读取的块后面的相邻块的继续记录。

根据一个具体的实施例，控制电路指示在每两个相邻的N个相邻块的一个N个相邻块中进行数据记录，而不是在两个相邻块中的一个块中进行，N大于1。

附图说明

下面将参照附图，通过对一个具体的、非局限性的示范性实施例的说明来阐明本发明的其他特征和优点。

-图1是根据本示范性实施例中的一个包括存储装置的数字接收机/解码器的方框图；

-图2是所述存储装置的示范性实施例的方框图，该存储装置是一硬盘的例子；

-图3中方框图示出了在一作为数据写入缓冲器的FIFO类型存储器中音频和视频区域的划分。

-图4中是硬盘中保留给音频和视频流记录的一个128K字节的块部分的框图；

-图5示出硬盘上存在的两种文件系统类型的框图；

-图6示出用于记录“流”类型文件系统的各种区域的框图；

-图7示出用于向盘中写入文件的一个流程图；

-图8示出在读取块期间，各种操作分别持续时间的框图。

-图9a和9b中示出一方法的框图，该方法可以在同时记录和读取时减少磁盘写入/读取磁头的运动。

-图10为时钟恢复电路的方框图。

具体实施方式

尽管下面是具体说明对去复用后的音频和视频PES包进行的记录，但本发明可以很容易的应用到对传输流(TS)或节目流(PS)包或者其他流，如数字视频(DV)类型的直接记录。

根据本发明的示范例，存储装置为安装在满足DVB标准的数字电视解码器中的硬盘。

图1是这样一种解码器的方框图。该解码器包括一调谐器101，该调谐器101与一解调和纠错电路102相连接，该解调和纠错电路102还包括一个模拟/数字转换器，用于将该调谐器产生的信号数字化。根据接收的类型，有线或卫星，使用QAM或QPSK类型进行调制，电路102包括适用于该接收类型的解调装置。该解调和纠错后的数据由一个连接到去复用和解码电路104的串行输入端的转换器103进行串行化。

根据本例子，电路104是一个由ST微电子技术制造的STi5500电路。后者包括与中央32位并行总线105相连接的一DVB去复用器106，一微处理器107，一高速缓冲存储器108，一外部存储器接口109，一串行通信接口110，一并行输入/输出接口111，一芯片卡接口112，一音频和视频MPEG解码器113，PAL和RGB编码器114和一字符产生器115。

外部存储器接口109连接到一16位并行总线，此外还有一IEEE1284类型的并行接口116、一随机访问存储器117、一快速擦写存储器118和一硬盘119分别与该总线连接。为满足本实施例要求该硬盘为EIDE类型。并行接口116还连接到一外部连接器120和一个调制解调器121，后者与一外部连接器122连接。

串行通信接口110与一外部连接器123连接，同时还连接到一用于接收来自一远程控制(没有示出)的信号的红外线接收组件124。该红外线接收组件集成在解码器的前部面板上，该前部面板还包括一显示装置和控制按钮。

芯片卡接口112与一芯片卡连接器125相连。

音频和视频解码器113与一个用于存储未解码音频和视频包的16M比特随机访问存储器126相连接。该解码器向PAL和RGB编码器114传输解码后的视频数据，而将解码后的音频数据传输到一数字/模拟转换器127。该编码器向一SECAM编码器132提供RGB信号，同时还提供一个由一亮度成分Y和色度成分C组成、且两种成分分离的视频信号。这些信号由一开关电路128复用后生成一音频输出129、电视输出130和视频记录器输出131。

视频和音频数据经过解码器的路径是这样的：解调后的数据流具有参照MPEG II系统标准的传输流类型，或更简单表示为“TS”类型。该标准参考了ISO/IEC13818-1。在它们的首都，TS包包括称为PID的识别符，用于指出包中有用数据所属的基本流。典型的基本流为一个与一具体节目相关的视频流，或是该节目的一个音频流。用于传输该压缩后的音频和视频数据的数据结构为一基本流包，不然就是“PES”包。

去复用器106由微处理器107编程，以便从传输流中提取与某一PID值相对应的包。适当的，一个去复用后的包中的有用数据在存储到解码器各存储器的缓冲区域之前是解扰的(如果这种权利存储在用户授权该解扰的芯片卡中)。保留给音频和视频PES包的缓冲区域位于存储器126中。解码器113根据需要返回读取这些音频和视频数据，然后将解压缩的音频和视频采样分别输出到解码器114和转换器127。

上面提到的电路是以公知的方式控制的，例如通过一I2C类型的总线。

上面描述的典型情况是相应于MPEG解码器113对一去复用后的节目的直接解码。

根据本发明，接收机/解码器包括一硬盘，主要用于大量存储压缩形式的音频和视频数据。

图2为装置119的方框图，该装置包括硬盘以及将该硬盘与外部存储器接口109相连接的接口电路。

硬盘201为一配备有超ATA/EIDE接口的商用硬盘。“ATA”指定用于本实施例框架中的专门硬盘的、众所周知的通信协议。根据本示范性实施例，该磁盘包括一双文件系统。两个文件系统与各自的数据区域相结合，用于并行从该磁盘中读取和向该磁盘写入数据，第一文件系统用于写入和读取计算机文件、程序、编码类型等数据(后面称为“块”文件系统)，而第二文件系统则用于写入和读取音频和视频数据流(后面称为“流”文件系统)。

在图2中的接口电路结构这一级中也具有该二元性。

数据块的写入和读取，分别是通过用于写入的先进先出类型(FIFO)存储器202和同样类型的用于读取的存储器203来实现的。这两个FIFO存储器各自的尺寸为1 6字节，并都受到一个块传输电路204控制，该电路204用于管理这两个FIFO存储器的地址指针。根据本示范性实施例，这两个都是双同步端口类型的存储器。

通过发送16字节脉冲串，以直接存储器访问模式进行基于“块”模式的数据交换。由两个FIFO存储器202和203同时以写入和读取模式缓冲这些脉冲串，允许将硬盘位速率修正为总线215的位速率或者相反。

两个FIFO存储器205和206分别用于写入和读取音频和视频流。本示范性实施例中，每一个FIFO存储器205和206包括一个512K字节的物理存储器，被划分为四个112K字节的视频存储体(共同成为视频区域，分别参照205a和206a)和一个64K字节的音频存储区域(分别参照205b和206b)，并且由一个流传输控制电路207控制。将每一个视频存储体和音频存储区域作为一个先入先出(FIFO)存储器管理。电路207管理独立于存储器205和206中的每一个的两个写入指针和两个读取指针，也就是一对视频指针和一对音频指针。对于给定的一个时刻，存储器205和206中一个单独在读取模式时起作用，而一个单独在写入模式时起作用。然而对两个存储器205和206的访问是独立的，允许对该磁盘进行所谓的同时写入和读取。

根据本示范性实施例的另一种形式，存储器202、203、205和206是随机访问存储器117中的区域，每一个区域作为一个或者适当的几个先入先出类型的存储器进行管理。

此外，将本发明中示范性实施例改用到对附加成分的管理，例如对多个基本音频流的管理，对于本领域中技术人员来讲很容易通过提供该目的需要的附加存储器来实现。

此外，也可以直接记录TS流包而不必从中提取出PES包。这里不考虑所记录的包中内容的本质(音频，视频或其他)，而将去复用后的TS流包记录到128Kb的块中，也就是说通过连续地管理112Kb和16Kb来实现。因此在这一具体例子中，TS流包中没有基于基本包的本质的再构造，而不象在记录清除传输层的PES包时所作的那样。

两个传输控制电路204和207是两个状态机，其操作由微处理器107控制。微处理器将直接存储器访问模式(该模式后面将称为“UDMA”或称为超直接存储器访问模式)中将执行的传输任务指示给控制器，并由一个与这两个传输控制电路204和207相连接的中断控制电路208所产生的中断来预先警告任务的完成。在这里描述的实施例中的框架中，使用了33M字节/秒UDMA模式，但本发明显然不只局限在这一模式。

两个传输控制电路通过一个控制电路209管理正确的磁盘访问，该控制电路209允许该磁盘及其访问模式的实现，也就是对命令和控制寄存器和访问以及直接UDMA存储器访问。命令电路还与微处理器107相连接，用于对磁盘的控制和命令寄存器的直接管理，这并没有实现传输控制电路204和207。

图2中的接口电路进一步包括两个复用器210和211，分别用于接收三个输入路径的数据也就是说写入磁盘的数据，和三个输出路径的数据，也就是说从磁盘中读取的数据作为输入。每一个复用器在输入端具有三个16位总线，在输出端具有一个16位总线。不同路径间的交换由微处理器107管理。

就连接的写入复用器210而言，第一输入路径包括外部存储器接口109的数据总线215对磁盘201的数据总线的直接访问，第二路径包括FIFO存储器202用于块写入的输出，而第三条路径包括FIFO存储器206用于流写入的输出。

就连接的读取复用器211而言，第一输出路径包括磁盘数据总线对外部存储器接口109的数据总线的直接访问，第二条路径包括存储器203用于块读取的输出，而第三条路径包括FIFO存储器206用于流读取的输出。

两个复用器210和211由状态机204和207控制，经由三态输出级213和214，分别连接到磁盘数据总线和外部存储器接口数据总线。

每一存储器205和206作为进入或来自磁盘的数据的高速缓冲存储器。根据本实施例的磁盘包括512字节的扇区。256个扇区的内容对应于存储器205a和206a之一中的一个FIFO存储器中的视频存储体的大小再加上音频区域205b和206b之一的大小的四分之一，也就是总共128K字节。这实际上是在本实施例中所用磁盘的一个读取磁头的平均运动时间(也就是大约10ms)中，可以从磁盘中传输出或是传输到磁盘中的数据量。

使用定义了上述特征的FIFO存储器，可以获得15M比特/秒的同时读写位速率。

将音频/视频流写入到磁盘中的操作将结合图3和图4进行描述。

图3中示出将基于MPEG II标准的PES格式音频和视频数据分别送入两个FIFO存储器，也就是视频存储体(存储器205中205a部分中的一个存储体)和音频区域(存储器205中205b部分)。

该数据以每块大小为128K字节的音频/视频块的形式写入到磁盘中。根据本发明，128K字节块中的一个固定部分保留给了视频数据(112K字节)，而另一可变部分(最大为16K字节)保留给了音频数据。这些块被顺序写入，因此音频和视频数据被交替存放在磁盘上。

可以发现，视频流的最小位速率与音频流的最大位速率的比率大约是10。通过定义将128K字节块中的112K字节区域保留给视频而将16K字节保留给音频，这一比率为7。此外考虑到一个音频/视频流在复用的同时，其中的视频流(视频PES包形式)就被存储到112K字节区域而其中的音频流(音频PES包形式)则被存储于16K字节区域，因此视频区域永远在音频区域之前被填充。

显然，由于可以管理流和位速率，因此也可以使用不同于7的比率。这主要是在所用压缩算法不是MPEG标准中所主张的算法的情况下。

当112K字节的视频存储体被填充后，该存储体的内容被写入到磁盘中，然后在与112K字节的视频数据相同的时间内存储音频数据而不考虑音频区域的填充状态。通过结构，人们可以知道存储了少于16K字节的音频数据。

在上下文中，PES包的界限和视频存储体或存储后的音频数据的开始或终点之间并无相关性。视频存储体内容的第一个数据可以实际位于PES包的中间，而存储后的最后的音频数据项并不需要对应于一个音频PES包的终点。

可以假设打开一个写入数据流的文件所需的量度预先在磁盘文件系统级已得到。

将一个指出磁盘中的块属于该文件的标识符和一个指出音频数据量的数据项添加到视频和音频数据中，所述音频数据量是在达到视频存储块填充的限度时从存储器205的音频区域205b的写入指针的状态中获取的。该标识符编码为16位，而音频数据量编码为14位。图4中示出磁盘上块中数据的分布。块中没有包含任何音频数据的音频区域的部分被填入了填充比特，以便使得这些数据达到16K字节。

在TS流的记录操作情况中，显然不需要指出音频数据量。

文件标识符对于所有属于同一文件的块是相同的。一个文件的标识符对于数据结构中所包含的叫作节点的并与每一个文件相关的信息是冗余的信息。然而当一个写入打开文件没有正确关闭时，将使用该标识符：文件系统将根据该文件标识符的值识别属于同一文件的所有块，然后修改文件节点以及在磁盘开始部分记录的保留给流文件系统的其他数据结构中的相应参数。因为文件的标识符在开始打开每一个文件时被写在磁盘上的一个标志(节点数0)中，因此该接收机获知了所打开文件的标识符，所述标志在该文件关闭后将清为零。

显然，音频和视频数据排成一行，导致磁盘的块中16K字节音频区域的一个可变部分没有使用。然而，没有使用部分的大小和整个块的128K字节相比是相当小的。如果在对PES包去复用的顺序下执行对音频和视频包的记录，可能就需要记录每一包的本质(音频或视频，例如以PID识别符的形式)。记录所需的空间一方面大于保留给记录后的块中音频部分中填充比特的空间，另一方面管理也更复杂。

将音频数据与视频数据排成一行的优点是很可观的。具体来讲，即使没有将音频和视频数据复用成与所得的音频/视频流相同的形式，仍然完整保持了音频和视频数据之间的同步性。块中的音频数据实际上是暂时已经被接收的、与同一块中视频数据复用在一起的音频数据。因此可以在解码器中恢复音频/视频数据流而没有任何同步上的偏移，所述偏移在返回读取时可以导致音频或视频缓冲溢出。

如果直接记录TS流，也可以保持同步性。

使用四个各自处于读取和/或写入模式的112K字节的视频存储体，以及一个64K字节的音频区域，可以补偿磁盘写入磁头运动时间以及任何延迟写入的磁盘访问问题。微处理器107尝试保持存储器205中最大数量的存储体为空的，这可以称之为空的缓冲类型的管理。为了将音频/视频数据传输到磁盘中，微处理器107触发一直接存储器访问机制(“DMA”)，该机制执行从去复用器106向FIFO存储器205中的视频存储体和音频区域的数据传输。在本实施例的框架中，将DMA直接建立到去复用器106中。

当存储器205中的一个视频存储体已满，写入传输控制电路207产生一个指定给微处理器107的中断，写入继续到下一个视频FIFO存储体。该视频FIFO存储体循环执行。微处理器，同时也管理磁盘文件系统，确定128K字节的块中的第一个512字节写入扇区，并通过控制电路209将其提供给磁盘。微处理器还对磁盘中的直接存储器读取机制进行初始化，以便从存储器205中的第一视频FIFO存储体中传输出数据以及从音频FIFO 205b中传输出相应量的音频数据。然后磁盘在电路207的控制下将128K字节写入到256个扇区中。传输完该128K字节数据后，硬盘退出超DMA模式，控制电路207释放超DMA模式并通过一个中断指示给微处理器。每当微处理器接收到一个控制器207发出的中断请求，将重复该传输操作，直到决定停止记录。然后微处理器修改与写入发生的文件相对应的节点，以及相应的比特表。比特表和节点的作用将在下面更具体的说明。

应注意的是，根据本实施例，每一存储器205和206中的音频区域并没有象存储体那样以固定大小组织，和视频存储体大小为112K字节的情况一样。通过在写入模式下存储写入的与每一个视频存储体相关的音频数据量以及在读取模式下考虑与从每一个块中读出的音频量有关的信息，来管理音频区域。

根据本实施例，只将PES数据记录到磁盘中。这就意味着没有记录参考时钟值(‘PCR’)。然而如上所述，可以想象到在TS流传输层记录包。

读取机制与写入机制十分不同。我们考虑一个读取初始化阶段和一个稳定读取情形。

为了初始化流模式下的读取，微处理器向硬盘发送一个将被传输的第一块中第一扇区的地址，并要求传输256个扇区。一旦传输完成，传输控制电路207产生一个中断以指示该传输结束。然后微处理器要求传输下一块，然后依此类推直到块206中的四个视频FIFO存储体都被填满。然后由微处理器对向解码器113传输并解码的数据进行初始化。一旦实行完初始化，该数据将在不受微处理器的干涉的情况下被传输：解码器113在要求变化时读取音频和视频数据。FIFO存储器清空的速度实际上取决于压缩音频和视频包的内容。

稳定情形是这样的：当视频FIFO中的112K字节存储体被完全清空后(相应的音频数据也已经被读出)，将由一个中断请求通知微处理器，然后后者触发新块的传输，这样可以保持所有的FIFO视频存储体为满的。这种管理方式为满缓冲类型。

根据本实施例，通过根据进程中的程序去复用传输包以及将锁相环锁定为所得TS流的参考时钟值(‘PCR’)，来执行恢复系统时钟。这一操作使得可以获得所需的27MHz的时钟频率。因此，输入的TS流用于恢复参考时钟率，即使该时钟与没有在流中实时广播的音频和视频数据相关联应用。

时钟速率恢复原理通过图10中方框图进行说明，它包括一锁相环(PLL)，该锁相环由一个比较器/减法器1001、随后的低通滤波器1002和一个电压控制振荡器1003组成。计数器1004在振荡器1003的输出和比较器/减法器1001输入之间关闭了该环路。比较器/减法器进一步接收TS流发出的PCR时钟值。计数器1004发出的本地时钟值和该PCR时钟值之间的差值被送往低通滤波器1002，并相应的修正环路输出信号的速率。计数器1004包含的时钟值随着去复用后的PCR时钟值有规律的进行修改。该时钟用于对实时接收的TS流的解码和表示。如下面将要描述的，只有PLL环输出的时钟速率被用于对从硬盘中读取的数据进行解码和表示。

还可以使用其它时钟恢复方法。具体来讲，可以使用一空闲时钟。特别是在解码器级，27MHz时钟所需的精确性并不需要象MPEG II标准要求的，也就是30ppm那样高。这一精确性实际上只有当一个直接从编码器产生的流需要被解码时才需要。实际上，这种情况下，解码器时钟的过多偏移会导致解码器的缓冲存储器全空或溢出。然而，在从一本地硬盘中读取一个数据流的情况下，发明人已经发现该限制消失了：作为其要求的一项功能，解码器实际上可以在读取模式下规范其位速率，当流不是直接到达时，不是这种情况，它不需要经过磁盘构成的缓冲器。

视频帧的解码在解码缓冲器，构成部分随机访问存储器126，的一个给定的填充程度时被触发。对于容量为1.8M的缓冲器来说，该程度可以是1.5M比特。这个称为上缓冲器视频的瞬时被视为对视频帧解码和表示的参考瞬时。从解码器的缓冲器中读取的第一帧的DTS时钟值被放置在图10中的计数器1005中。该计数器对PLL环产生的时钟速率进行计数。对第一视频帧的解码操作被立即触发，而第一帧的表示以及对后面的帧的解码和表示都根据DTS和PTS时钟值相对于计数器1005产生的时钟进行。

音频帧的解码和表示也要求这样再生的时钟。

图5示出两个文件系统“流”和“块”共同使用硬盘的方法。根据本实施例，“块”文件系统及其相关数据区域占据几百兆字节，而“流”文件系统及其数据区域占据几千兆字节。

“块”文件系统将不再详细描述，相应的以传统方式设计的文件系统，如UNIX或MINIX类型的结构包括一“超块”、一节点表、一数据块表以及节点和数据区域本身。这种文件系统的特点是它支持对数据的随机访问，例如通过使用多个间接寻址(也就是一系列的地址指针，只有最后一个提供所找到的数据块的地址)，而“流”文件系统的特点是优化的顺序访问。

硬盘进一步包括一个单独的用于两个文件系统的引导(boot)块。引导块中出现的参数是引导程序的索引、卷名称、每一扇区中字节数、卷中的扇区数和引导块中的扇区数。

如上所述，“流”文件系统中所选的参数如下：扇区大小为512字节，一个“流”块包括256个扇区。

比较而言，“块”文件系统中一个块的大小为4个扇区。

图6示出“流”文件系统的结构。该文件系统首先包括一个称为“超块”的块，包含该文件系统一般信息。表1给出了该超块中包含的信息：

8位文件标识符
	卷名
卷建立数据
	最后修改数据
磁盘中指定给“流”文件系统及其数据块部分的总的大小(以扇区表示)
	超块的大小(以扇区表示)
超块的地址
	系统文件副件地址(第一备份)
系统文件副件地址(第二备份)
	系统文件副件地址(第三备份)
系统文件副件地址(第四备份)
	节点大小(以扇区表示)
第一节点地址

顺序文件区域的大小(以扇区表示)
	顺序文件区域的地址
比特表大小(以扇区表示)
	节点的比特表的地址
顺序文件的比特表的地址
	数据块的比特表的地址
文件的最大数(也是节点的最大数)
	顺序文件的最大数
每一数据块中扇区的数
	第一数据项的地址(第一块的编号)

表1

以扇区编号形式提供这些地址，磁盘上所有扇区都从0到磁盘扇区最大数进行编号。

文件系统相关的每一文件或目录是一称为“节点”的数据结构，“节点”指出文件或目录的名称、大小、位置和其属性。在文件系统中节点组合在一起位于超块之后。表2示出节点的成分：

文件或目录的名称
	文件或目录的标识符(32位)
大小(字节表示)
	亲体目录标识符(32位)
指向属性的指针
	对于一个文件：定义文件的最大值为15的相邻块序列列表
对于一个目录：该目录包含的子目录或文件的标识符列表
	指向前一域的扩展部分的指针(例如在相应区域内一顺序文件标识符)

表2

一个序列是对构成同一文件的一部分的相邻块的一次运行。其定义为该序列中的第一个块的地址，其后是相邻块的数目。如果文件是分段的，一个指针将在适当文件标识符的帮助下返回到包括附加序列的扩展区域(序列文件的区域)。反之，一个序列文件可以返回到一个附加文件，然后依此进行。这种简单的间接寻址类型很适合于数据的顺序本质。这就避免了多个指针的连续操作，这种连续操作会造成时间上的浪费。多个间接寻址保留给“块”文件系统，便于对数据的随机访问。

属性存储在“块，，文件系统中。因此可以参考一个文件系统对另一文件系统中数据进行管理。

附加序列文件在保留给节点的区域之后的“序列”段中组合在一起。(见图6)

“流”文件系统进一步包括一个“位表”，指出每一个节点、每个附加序列文件和每个数据块是否被占用。最终，一位是与每个节点、附加序列文件和块相关。

图7是对一个文件写入方法的流程图。开始，创建一个与该文件相关的节点。通过扫描表中节点的位，确定该节点在磁盘上的定位。通过使用块的位表，微处理器107确定一个空闲块序列，然后将要纪录的数据一块一块地写入该序列中。在序列的终点，将该序列的地址和长度存储在存储器中该文件的节点中。然后在存储器的表格中修改块的位表中与分配给序列纪录的块相关的标志。如果需要，重复检测和写入序列的操作，直到全部文件都已被记录完毕。一旦数据的记录操作完毕，修改后的、与数据位置相关的信息就被记录到磁盘中。该信息只在记录结束时才写入磁盘，以避免读取/记录磁头频繁的往返。

为了读取一个文件，微处理器首先读取该文件的节点，以及所有涉及到的附加序列的定义。这就避免了在读取文件系统开始区域期间读取/写入磁头的运动。

该磁盘的一个预期应用是对当前正被记录的一个节目进行非实时读取操作。例如，观看一个实况播送节目的电视观众要离开几分钟，而想要恢复观看在中断的那一时刻。当他离开时，他开始录制这一节目。他回来后触发了该节目的读取，但对该节目进行录制操作仍然在进行着。如果读取/写入磁头必须从读取区域运动到写入区域，反之亦然并且本实施例的框架中使用的磁盘中磁头运动时间要求为10ms，那么必须采取预防措施以保证读写操作所要求的最小位速率。

为了评估磁头跳转对位速率的影响，我们采用MPEG II流的最大位速率作为例子来考虑最不利的情形，也就是15M比特/秒，对于一个128K字节的音频和视频数据块来说就需要66.7ms，如图8所示。在96M比特/秒的传输速率下，一个块的读取或写入将持续10.4ms。如果读取操作是没有发生跳转，将有56.3ms保留下来作为安全边界。

如前面段落中所指出的，磁头从第一个块跳转到与第一个块不相邻的第二个块需要10ms。因此保留了46.3ms的空闲时期。

如果在66.7ms时期内，每一次读取和写入都进行一次跳转，那么将只能保留25.9ms。因为块中的不合格部分也会增加磁头的跳转，因此最好将读取模式和写入模式中磁头的跳转次数限制在最小值。

根据本实施例，通过对数据块执行交替写入操作来减少在同时记录和读取期间的磁头跳转的次数，如图9a和9b中所示。

当触发了对节目的记录操作(例如由电视观众触发)，在一序列相邻的块中每隔一个块中执行写入操作，如图9a所示。因此在写入每一块之前执行一次读取磁头的跳转。

当触发了对节目的读取操作后，在先前保留空闲的块中继续进行写入操作。例如，在对写入的第一个块(图9b中左侧最远的一个块)执行读取操作后，将在直接相邻的块中执行下一个写入操作。因此在读取第一个块和写入第二个块之间没有发生读取/写入磁头的跳转。磁头的跳转次数的减少结果也使得这些运动产生的噪声减少了。

一旦读取操作前写入的块都已经被读出，写入操作将已非交替方式继续进行。根据一个变化的实施例，如果目的只是想要非实时观看该节目而不是想要永久保持记录，可以通过覆盖先前已读取过的内容来继续写入。

根据一个变化的实施例，如果想要保持记录，那么通过对相应的交替块进行去交替后再顺序的重新写入这些交替块。因此在顺序读取的期间，由于交替，读取磁头不需要跳转。

当然，本发明并不只局限在所给的示范性实施例。例如，也可以使用其他类型的磁盘。只需修改相应的界面就足够了。将具体考虑具有与上述磁盘不同的特性的磁盘，如可重新记录的磁光盘或者其他数据存储媒体。

需注意的是，本发明还可以应用到对音频和视频数据进行不同编码的情形，具体来讲如在根据MPEG标准的节目型流中包含的PES包，或者在与PES包不同的结构中包含的音频和视频数据。

此外尽管实施例中包含的部件表示为清楚的结构形式，但显然对于本领域普通技术人员来讲，在一单独物理电路上的具体实现也没有脱离本发明的范围。同样的，将一个或多个部件采用软件而不是用硬件实现或者恰恰相反，也不脱离本发明的范围：例如可以通过使用一个传统寻址存储器加上对地址指针的软件管理来模拟FIFO类型存储器。

还要指出的是，需存储的数据可以由不是本实施例指出的其他传输装置产生。具体来讲，数据可以通过调制解调器来传输。

根据上述实施例，硬盘中保留给两个文件系统中的每一个文件系统的区域是固定的。根据一个变化的实施例，这些区域的大小可以根据需要动态变化。因此为“块”文件系统提供系统数据的第一区域，系统数据的第二区域为“流”文件系统，而为“流”类型的一个单独的块区域。“流”文件系统的管理执行同上。“块”文件系统的管理执行如下：当需记录这一类型的文件时，“块”文件系统保留需要的最小数量的大尺寸块，将这些大尺寸块(本例中为256个扇区)分段形成小尺寸块(4个扇区)。节点的位表和“块”文件系统区域的位表将这些块的分段作为小尺寸块来管理。

Claims (8)

1.一种用于记录和读取数字视频和音频数据流的方法，由一个包括以连续逻辑块形式组成的介质以及一个记录和读取磁头的存储部件上的记录和读取磁头来执行记录和读取，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-从第一个块开始，在每两个相邻块中的一个块中记录数据；

-在触发了对该数据的读取后，交替进行对先前记录的块的读取和对读取块后面的相邻块的继续记录。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当触发读取后已经读取完毕触发读取前记录的数据时，一个接一个块地在相邻的块中继续记录数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当触发读取前记录的数据已经被读取完毕后，继续在已经被读取的数据块中循环地记录数据，擦除已经被读取的数据块。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：当触发读取前记录的数据已经被读取完毕后，包含所述数据的块一个接一个地被重写以便将其去交替。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：数据的记录是在每两个相邻的N个相邻块中的一个N个相邻块中进行的，N大于1，而不是在两个相邻块中的一个块中进行的。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括一个附加步骤：检测介质上的空闲块序列，然后在由相邻逻辑块构成的该序列中应用记录和读取的步骤。

7.一种包括接收数字音频和视频流的装置的数字电视接收机，该接收机包括：

-一个包括记录介质和一记录和读取磁头的存储部件，所述介质以连续的逻辑块形式组成；

-一控制电路，用于管理对该记录介质的块的读和写；

其特征在于，包括：

-一接口电路，用于将所述控制电路和记录介质接口，所述控制电路最初指示从第一个块开始在每两个相邻块中的一个块中记录数据，然后在触发了对数据的读取后，交替进行对先前记录的块的读取和对该最后读取的块后面的相邻块的继续记录。

8.如权利要求7所述的接收机，其特征在于：所述控制电路指示在每两个相邻的N个相邻块的一个N个相邻块中、而不是在两个相邻块中的一个块中记录数据，N大于1。

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