CN1235399C - 可重写数字节目盘的数据缓冲器管理 - Google Patents

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Abstract

一种用于管理用来向数字节目盘写入节目部分和从其读取所述节目部分的设备中的缓冲器的方法，包括步骤：以第一比特率向第一缓冲器填充编码的节目部分；向第二缓冲器填充从所述数字节目盘读取的所述的编码节目部分；提供来自所述第二缓冲器的所述编码节目部分用于解码；利用与所述第一比特率相关的所述设备的超量比特率能力来建立所述第一和第二缓冲器的初始的完全互补。所述第一比特率是恒定的比特率，比所述设备的最大比特率的一半要慢。一种用于实现所述方法的设备包括控制器，用于将节目部分记录到轨道的交替段，启动记录和轨道缓冲器的互补运行和保持互补运行。

Description

可重写数字节目盘的数据缓冲器管理
技术领域
本发明一般涉及提供对于记录在盘媒介上的音频和/或视频节目的先进工作特征的方法和装置。
背景技术
各种设备已经被开发来使得消费者能够记录视频和音频节目以用于以后的显现。这样的设备包括磁带录象机、盒式磁带录象机、可记录光盘、硬盘驱动器以及最近的可记录数字视盘(DVD)。DVD仅能记录一次，其后实质上是DVD只读存储器，它被首字母缩写为DVD-R。该首字母缩写也一般用于指一次写入或一次记录技术。对于要在其上记录、消除或重新记录即改写或重写的DVD有几种格式。它们被首字母缩写为DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW。到现在为止，还没有统一的工业标准被接受。首字母缩写DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW也一般用来指各个可重写技术。在此提到的可重写DVD技术、装置和方法一般意欲包括所有现在被使用的标准以及将来可能被开发的。
在许多情况下，节目表演在观看者和/或收听者不在场的情况下被记录，用于在后来的更方便的时间显现。这被称为时移节目。在其他时候，节目在未记录和没有兴趣记录的情况下被观看和收听，但是观看者和/或收听者的注意力被例如电话或不期的造访者打断。如果观看者和/或收听者例如正在观看电视节目并且在VCR中有一个盒带或者可以迅速找到和装入这样的盒带，则可以记录该节目。然而，观看者和/或收听者不能整体地和以适当的顺序观看和/或收听节目，直到该记录完成后。记录完成的时间可以短或长，依赖于节目的长短。
在DVD设备中一个所期望的特征将使得观看者和/或收听者能够一旦打断或暂停结束则启动节目显现的再继续，而不牺牲在打断或暂停期间的节目内容。
虽然一般可获得可重写的DVD技术，操作被限定到诸如播放、记录、快进快退和停止的基本功能上。可以获得暂停，但仅仅作为VCR中的暂停操作的对应部分，例如中断预先记录的节目的重放，或中断所观看的节目的记录以便从记录中去除广告片。不象计算机硬盘驱动器，可记录的DVD设备有一个很重要的附加功能，即重放预先记录的DVD。因此，存在经济动力来开发可以用于替代计算机硬盘驱动器的可重写DVD技术，包括方法和装置。提供这样的带有改进的、有利的特征而不折中降低成本和提高销售量的目标的装置是一个挑战。这样的新型DVD特征应当包括能够同时观看和以无缝方式在盘媒介上记录，而不具有计算机硬盘驱动器的高运转速度。带有单一的读写头的可记录DVD设备不能同时读取和写入。因此，在此使用术语无缝和同时来表示按照本发明方案的记录和重放节目材料可以同时提供给观看者和/或收听者，即使该功能实际上是交替或复用的。
另一个问题涉及节目材料可以被记录和再记录到盘媒体上，特别是同一DVD上的次数。在盘的相同部分的持续记录将过早地损耗盘的寿命。所期望的是在实现新特征特别是需要大量重写的特征的时候防止在可重写DVD的相同部分中持续记录以防过早损耗。
另一个问题涉及最低程度可能的可重写的DVD设备的最大数据率。具有例如1X(一次)读取和1X(一次)写入能力的一种基本的可重写DVD设备一般具有用于记录或重放的最大的数据率为约11兆比特/秒。因此，所期望的是提供能够在最大可获得数据率的限制下实现的新型特征。
发明内容
一种用于管理用来从数字节目盘写入节目部分和读取所述节目部分的装置中的缓冲器的按照本发明方案的方法，包括步骤：以第一比特率向记录缓冲器填充编码的节目部分；向轨道缓冲器填充从所述数字节目盘读取的所述的编码节目部分；提供来自所述轨道缓冲器的所述编码节目部分用于解码；和利用与所述第一比特率相关的所述设备的超比特率容量来建立所述第一和轨道缓冲器的填充和清空的初始的完全互补。
另一种用于启动从数字节目盘的同时的记录和重放的按照本发明方案的方法，包括步骤：第一缓冲步骤，用于在将节目部分写入数字节目盘中前缓冲节目部分；第二缓冲步骤，用于在从数字节目盘读出之后缓冲节目部分；在接收到命令后，将读/写拾取组件在沿着数字节目盘的轨道彼此相间的第一和第二位置之间跳转；在跳转期间，累加在所述的第一缓冲步骤中尚未写入数字节目盘的节目部分；在跳转后，启动读取和累加至少在所述的第二缓冲步骤中从数字节目盘读取的节目部分之一；和在两个缓冲步骤期间累加预定总量的节目部分。
所述节目部分的预定总量在各个缓冲步骤通过互补操作被保持。当节目部分在所述的第一缓冲步骤中被累加的时候，节目部分在所述的第二缓冲步骤中被取空。类似地，当节目部分在所述的第二缓冲步骤中被累加的时候节目部分在所述的第一缓冲步骤中被取空。
一种用于在同时的记录和播放期间交替向数字节目盘写入和从其读出节目部分的按照本发明方案的装置，包括：第一信号处理路径，用于接收和编码节目；读/写拾取组件，用于将编码节目数据写入数字节目盘和从数字节目盘读取编码节目数据；伺服系统，用于拾取组件；第二信号处理路径，用于解码和重放编码的节目；记录缓冲器，用于存储准备写入数字节目盘的编码节目部分；轨道缓冲器，用于存储从数值节目盘读出的编码节目部分；和控制器，具有用于将节目部分记录到轨道的交替段的第一工作模式，其间记录缓冲器空闲运行、用于在拾取组件跳转期间和其后启动第一和轨道缓冲器的互补操作的第二工作模式和用于保持互补操作的第三工作模式。
存储在缓冲器中的预定总量的节目部分在第二工作模式期间被建立并在第三工作模式期间被保持。当节目部分在记录缓冲器中被累加的时候，节目部分被从轨道缓冲器中取空。类似地，当节目部分在轨道缓冲器中被累加的时候，节目部分从记录缓冲器中被取空。
按照本发明的方案，用于诸如可重写DVD设备的数字节目盘的读/写拾取组件可以在沿着数字节目盘的轨道彼此相间的位置之间进行长跳转。在例如同时记录和重放同一节目或重放第一节目并记录另一节目的过程中，这是有益的。这样的特征有利地使得在写入DVD和读取DVD之间的切换被以对观看者和/或收听者透明的方式多路复用。即使单一的拾取组件不能同时写入和读取，记录和重放也能够通过在输入和输出信号处理路径中的缓冲器的有益管理被使得同时进行。同时的记录和重放是一个非常期望的特征，它使几个有利的工作模式成为可能。一个这样的模式是在暂停和播放期间记录，它也可以称为在记录和播放期间的暂停。另一个这样的模式是利用同一DVD在观看第二节目的同时记录第一节目。
本发明的方案也可以应用到相关种类的盘媒体，例如可重写CD-ROM和计算机型的硬盘驱动器。
附图说明
图1是按照本发明的方案具有在暂停和重放期间记录的功能的可重写DVD设备的框图。
图2是益于图解按照本发明的方案的在暂停和重放期间记录的功能的可记录段如何与在可写入DVD上的轨道相关的图。
图3-12依序图解了用于实现按照本发明的方案的在暂停和重放期间记录的功能的按照本发明的方案的方法。
图13是总结图3-12图解的交替记录/播放的表。
图14是总结图3-12图解的旋进的表。
图15是益于解释用于按照本发明的方案的可重写DVD设备的缓冲管理的流程图。
具体实施方式
在图1中以框图的形式示意了在按照本发明的方案利用可重写盘媒介102实现暂停和重放期间记录的功能的装置100。可重写盘媒介102具体化为可重写DVD。装置100能够从可重写DVD 102写入或读取。该装置包括机械组件104、控制部分120、视频/音频输入处理路径140和视频/音频输出处理路径170。大多数方块向不同部分或路径的分配是不证自明的，而一些方块的分配是为了方便的目的并且对于装置的运行的理解不重要。
机械组件104包括用于旋转DVD 102的电机106和被使用来在旋转的盘上移动的拾取组件108。在拾取组件上的激光在盘上的螺旋轨道烧点或照亮已经在轨道上烧好的点用于记录和重放音频和/或视频节目材料。为了理解本发明，盘是否在一面或两面可记录、或在双面记录的情况下是否双面记录或随后的从盘的读取发生在盘的同一面或两面是无关紧要的。拾取组件和电机被伺服装置110控制。伺服装置110也接收从盘102的螺旋轨道读出的数据的重放信号作为第一输入。重放信号也是一个对纠错电路130的输入，该电路可以被当作控制部分的一部分或视频/音频输出处理路径的一部分。
控制部分120包括控制中央处理器(CPU)122和导航数据产生电路126。控制CPU122将第一输入信号提供给导航数据产生电路126，伺服装置110将第二输入信号提供给导航数据产生电路126。伺服装置也可以被当作控制部分的一部分。导航数据产生电路126将第一输入信号提供给多路复用器(MUX)154，该多路复用器(MUX)154构成视频/音频输入处理路径140的一部分。MUX 154的输出是对纠错编码电路128的输入。纠错编码电路128的输出是提供给拾取组件108的可记录输入信号，该信号由激光“烧”到盘102的螺旋轨道上。
用于观看者可激活的功能的控制缓冲器132指示那些当前可获得的功能，即播放、记录、倒退、快进、暂停/播放和停止。暂停是在VCR中的暂停操作的对应部分，例如中断预先记录的节目的重放，或中断所观看的节目的记录以便从记录中去除广告片。标为暂停(在记录和重放期间)的一个特殊的在暂停和重放期间记录的功能被图解作为独立的缓冲器136的一部分以强调本发明的方案的这一方面。
视频/音频输入处理路径140是一个信号处理电路，用于将诸如NTSC或PAL的传统电视信号转换为数字化的分组数据，例如MPEG-1或MPEG-2，以用来通过装置100进行数字记录。输入路径140包括一个NTSC解码器142和诸如MPEG-1或MPEG-2的视频编码器144用于视频输入，并包括以个音频模数转换器(A/D)146和一个诸如MPEG-1或MPEG-2的音频编码器148。数字化信号在多路复用器150中被组合并被存储在记录缓冲器152中直到整个分组已经被构建。随着每个分组被构建，每个分组与在MUX 154中的导航数据产生电路的输出组合并被发送到纠错编码电路128。纠错编码电路128也可以被作为输入路径140的一部分。
实际上，在盘上的螺旋轨道上的最小的可寻址单元是16扇区的ECC(纠错编码)块，其中每个扇区包括2048字节用户数据。一组是整数数量个EEC块，如12。每组块表示大约0.5秒的组合音频和视频节目材料。在此将所需要来记录一组EEC块的沿着螺旋轨道的线性空间的量，如192个扇区，定义为一个螺旋轨道的一段。因此，可以看到记录缓冲器仅需要足够大来存储数据的一个段。数据的一个段可以对应于例如大约0.5秒的音频和视频节目材料。
输出处理路径170包括轨道缓冲器或输出缓冲器172，其中从盘读取的数据被汇编入分组供进一步处理。这些分组被条件访问电路174处理，条件访问电路174控制分组通过多路分解器176并进入各个路径的传播用于音频和视频处理。因此。也可以看出轨道缓冲器172需要足够大来存储数据的一个段，也对应于大约0.5秒的音频和视频节目材料。
按照本发明的方案，在输入路径140中的记录缓冲器152有利地比看起来所需要的大得多。在当前的优选实施例中，记录缓冲器足够大到存储大约1.5秒的音频和视频数据显现。同样按照本发明的方案，在输出路径170中的轨道缓冲器172也有利地比看起来所需要的大得多。在当前的优选实施例中，轨道缓冲器也足够大到存储大约1.5秒的音频和视频数据显现。更大的记录和轨道缓冲器被有利地提供来适用按照本发明的方案的在记录和重放期间拾取组件108的最长可能的跳转。如将进一步详细解释的，装置100的最长可能的跳转为大约0.9秒。这里所讲述的改进特征的成本因此有利地对于制造改进的可重写DVD设备的成本具有最小的影响——如果有的话。
视频由诸如来自MPEG-1或MPEG-2的解码器178解码并被编码为传统电视信号，如NTSC或PAL。音频由诸如来自MPEG-1或MPEG-2的电路182解码并由音频数模(D/A)转换器184转换为模拟形式。输出处理路径170可以被看作如所述地包括纠错电路130。
装置100可以代表具有例如1X读和1X写能力的一台机器。这样的装置一般可以具有大约11兆比特/秒的用于记录或重放的最大数据率。为了实现在暂停和重放期间记录的功能，有必要以明显同时的方式来重放(读)和记录(写)。可获得的最大数据率对于重放(读)为大约5兆比特/秒，对于记录(写)为5兆比特/秒。这样的速率仅仅是最小能力的机器的最小速率的一半，因此以这样的机器进行表面上同时的重放和记录明显是不可能的。尽管如此，这样的最小能力机器可以有利地按照本发明的方案来操作以提供表面上同时的重放与记录，正如通过有利地管理记录和轨道缓冲器来实现在暂停和重放期间记录的功能所必须的。可以理解本发明的方案也对于具有高数据率的装置是有用的。
在暂停和重放期间记录(或在暂停和重放期间暂停)的特征在可重写DVD设备中是非常期望的。这样的功能可以例如在观看者观看电视节目并被来访者或电话打断时被利用。在观看者不在的时候，录像机继续记录节目。在一段时间之后，例如从1或2分钟到30分钟或更长，观看者想要从观看被打断的点恢复观看节目。在这个点上，装置必须从暂停开始处开始重放记录，同时继续记录后来的节目材料。这个明显同时的重放和记录一般需要在螺旋轨道的重放区域和记录区域之间的大跳转，其需要重复进行，频度与在重放和记录之间交替的录像机相同。应当强调的是当发生跳转的时候，不会发生读或写。因此，任何类型的跳转使得平均比特率下降。跳转越长并且跳转越频繁发生，则平均比特率下降越大。
按照本发明的方案，提供了一种在有利地使既不读也不写的时间量最小的暂停后记录和重放的方法。该方法因此有利地尽可能最小化了长跳转的长度和数量而尽可能不排斥在暂停和重放期间记录的特征的实现。改进的缓冲器管理和比特率管理可以补偿那些不能避免的跳转。因此该特征对于观看者更能接收，因为重放可以基本上无缝——如果不完全无缝的话。在暂停期间，节目材料被有利地记录在短段中，例如相当于盘的两个或三个周的旋转，在段之间余留了至少等于或略大于所记录的段的空间。当暂停结束的时候，跳回可以在对应于暂停开始的记录开始处进行以便记录可以开始播放。随着每个这样的记录的段被重放，在被记录的段之间的空间可以被用来记录后来的节目材料。最后，必须在另一个等于原始暂停的时间间隔过去之后进行另一个跳回。以这种方式，潜在的长跳转可以有利地被避免，除了那些在暂停期间进行的跳回。换句话说，如果暂停是10分钟长，那么在暂停结束之后的重放需要长度足够容纳10分钟被记录节目材料的跳回。这样的跳回每10分钟都需要直到完成节目的记录和重放。足够长度的缓冲存储器可以有利地被用来存储在从盘读取播放材料的同时等待被记录的编码的节目材料，并用于在材料被记录到盘上的同时向解码器提供重放材料。缓冲器也被用来在跳转期间播放和记录节目材料。同时，编码器和解码器的比特率可以在实现所述特征期间被控制来提供足够的比特率能力以实现所期望的缓冲器管理。编码器和解码器可以例如按照MPEG-2标准运行。
为了本发明的方案，节目材料被记录到可重写DVD并如上所述以各段从可重写DVD重放。每个段代表螺旋轨道的一定线性长度或间隔，如图2所示。可重写DVD 10适合用做装置100中的盘102。该盘具有连续的螺旋轨道12，它从盘的中央的孔28附近开始向外旋出。轨道可以具有面到面的摆动——图中未示出——来容纳媒介类型索引。由于标度的困难，仅示出了轨道12的部分，并且它们以大大放大标度示出。在轨道上的记录方向一般沿着轨道向外，从小半径部分到大半径部分。几个系列的三个大点(···)表示附图中未示出的轨道的部分。
标号14表示按照本发明的方案的在暂停期间的记录的段。方框16表示被记录的部分的结束。方框16也表示未记录的段18的开始。未记录的段18的结束由菱形20表示。菱形20也表示可选保护带22的开始，它可以比记录和未记录的段短。可选保护带22的结束由圆24表示。圆24也表示下一个记录的段26的开始。保护带可以被提供来保证如果可重写DVD设备不能在重放和记录之间足够快地切换则各部分不被非故意地重写。不需要的时候最好不用保护带以便不丧失记录容量。
记录同时暂停的方法被依序在图3-14中示出。被编号的水平线或空间表示螺旋轨道的各个段。第一个编号的段不必是在轨道上的第一个段，但是是在已经启动暂停功能的时候被记录的第一个段。如图3所示，段1对应于启动暂停。其后，在轨道上进行交替记录和未记录的段的图案A。被记录的段是奇数编号的段1-43。偶数编号的段2-42是未记录的。保护带未示出，但是可以被当作长于记录的段的未记录的段。在图3中22个段被示做被记录。每个段代表大约0.5秒的节目材料，因此，所图解的暂停在长度上为大约11秒。不论暂停的长度如何，图案A继续直到暂停停止。如果观看者未停止暂停，可以例如当在轨道上的最后一段已经被记录或程序结束的时候提供一个控制例程来终止暂停。
当如图4所示终止暂停的时候，该装置必须首先结束在跳转前写到盘媒体的段的写入。图3中的最后记录的段是段43。如果例如在跳过段42期间发生终止，那么段43必须被完全记录。拾取组件跳回到段1。在此跳转之后，所期望的是在记录的同时开始重放，这样的方式使得没有节目材料被丢失。这需要改进的缓冲器管理方法的初始化。明白这种方法需要理解当暂停结束的时候装置的开始条件。在记录期间，没有记录材料被从盘媒体读出。因此没有节目材料可以获得被写入到轨道缓冲器172中，并且没有节目材料可以获得被从轨道缓冲器读出和通过重放路径170重放给观看者。简而言之，轨道缓冲器172是空的。同时，编码的节目材料被通过记录缓冲器152传播并写入到盘中，其速度是交替图案和比特率所允许的速度。在图解的实施例中的峰值比特率是11兆比特/秒。因此，记录缓冲器152是空的或几乎空的。
为了使得盘媒介的交替读出和写入在明显同时的节目材料的重放和记录期间发生，轨道缓冲器必须具有足够的节目材料存储在那里供在写入盘媒体期间重放。类似地，记录缓冲器必须足够空以在数据从盘媒体读出的时候存储足够的节目材料以防止丢失数据。按照本发明的方案，已经确定需要各个输入和输出路径缓冲器能够存储三段节目材料，相当于大约1.5秒的节目材料。这种大小的缓冲器使能在装置100和其他具有可比的数据率的装置中的在记录和重放期间暂停特征的无缝运行。
在暂停结束的瞬间，必要的缓冲器条件不能满足。而且，必须能够获得一些比特率能力来在暂停结束后启动缓冲器。因此，一旦暂停被启动，编码器的比特率被设置为恒定的比特率。解码器必须以对应于编码期间的比特率的速率解码，因此，解码器将自动运行在编码频率上而不需要被设定为具体值。在当前的优选实施例中，在每种情况下恒定的比特率是5兆比特/秒。这剩余大约1兆比特/秒的比特率能力(11兆比特/秒减去2X 5兆比特/秒)来控制缓冲器。
图4示出了在暂停后的跳转。此跳转可以被认为是第一跳转。在第一跳转刚开始的时候，向盘媒体的写入是不可能的。然而，编码器仍然提供一个输出，虽然是在降低的和恒定的5兆比特/秒的比特率。因此，将变成图5所示的图案B的各段的节目材料被依序存储在记录缓冲器152种。跳转一结束并且在记录缓冲器继续填充的同时，图案A的第一段被从盘媒体读出并存储在轨道缓冲器172中。
额外的比特率能力使得能够达到缓冲器运行的平稳状态，其中记录和轨道缓冲器的填充和清空总是互补的。换而言之，在输出缓冲器被清空的时候输入缓冲器被填充，反之亦然。而且，两个缓冲器中的数据的总和作为容量的百分比总是基本上恒定的。如果例如一个缓冲器是1/3满，则另一个缓冲器是2/3满。如果一个缓冲器是1/2满，则另一个缓冲器也是1/2满。如果每个缓冲器可以如在当前优选实施例中那样容纳三个段，则同一时间在两个缓冲器中的片段的数量的总和必须是恒定的和必须等于3。
图5图解了读取图案A的段1-43和写入图案B的段2-44，这在一旦获得各缓冲器的平稳状态时以交替的顺序发生。
图6表示一个第二跳回，实际上表示所有的剩余的跳回。当第一跳转从段43向段1发生时，缓冲器不被初始化。当第二跳转从段44向段2发生时，缓冲器已经被初始化并工作在互补方式下。因此，在第二跳转开始后，轨道缓冲器足够满来使得各段被读出和使得重放在跳转期间继续而不被打断，即无缝。同时，记录缓冲器足够空使得编码的段在跳转期间被存储，防止丢失数据。在跳回之间的记录和播放具有于暂停长度相等的时长。
随着偶数编号的段2-44被重放，图案C的奇数编号段3-45被交替记录，如图7所示。在偶数编号的段2-44被重放后并且在奇数编号段3-45被记录后，拾取组件如图8所示跳回段3，这是需要重放的图案C的第一段。随着奇数编号段3-45被重放，图案D的偶数编号的段4-46被交替记录，如图9所示。
在奇数编号段3-45被重放后并且偶数编号的段4-46被记录后，拾取组件如图10所示跳回到段4，这是需要重放的图案D的第一段。随着偶数编号的段4-46被重放，图案E的奇数编号段5-47被交替记录，如图11所示。在偶数编号的段4-46被重放后并且奇数编号段5-47被记录后，拾取组件如图12所示跳回到段5，这是需要重放的图案E的第一段。
在获得缓冲器的平稳工作状态后，该方法可以被归纳为下列步骤：在重放第一图案的记录的段后，跳回到第二图案的第一记录的段；交替重放第二图案的记录的段和通过重写第一图案的各段而在第三图案各段中记录节目。对于图案更多的段前述的步骤被重复直到节目结束。
可以相信例如长度为0.9秒的跳转时间可以被所述尺寸的缓冲器接收。跳转的持续时间将包括跳转所需要的时间和与盘媒体再同步所需要的时间。在第一跳转后的跳转将更快地完成，因为缓冲器将已经工作在平稳的状态条件中。因此，在从盘媒体读出和写入交替的时候将没有重放材料的中断，因此保证了节目材料的无缝显现，其中记录和重放明显是同时的。
处理继续直到节目显现结束。如果在节目结束前到达轨道的终点，可以提供一个例程来跳回到轨道的起点或任何轨道上的其他位置来继续记录和重放的交替时段直到节目结束。交替记录和重放在图13的表中被总结。
运行的方法被示于图15的流程图200中，重点放在缓冲器的管理上。在步骤202开始暂停。有必要保证第一图案(图案A)的各段以所期望的固定速率来解码，如5兆比特/秒。因此有必要以恒定的比特率编码第一图案的段，因为解码器以编码发生的相同速率自动解码。因此，按照步骤204，编码器的比特率被设置为所期望的恒定比特率。可以理解直到暂停结束后才需要解码器。而且，如下面更充分解释的，当暂停结束的时候将解码器关闭可以有助于更快地填充轨道缓冲器。因此，当前推崇按照步骤206在暂停开始后关闭解码器。
所述装置随后按照步骤208向盘媒体的轨道上的交替段记录第一图案的段。只要暂停还没有结束，判定块210将方法通过路径213返回步骤208并等待。当暂停已经结束时，方法分支到路径211到步骤212，如此装置结束了第一图案的最后段的记录。其后，按照步骤214，拾取组件跳回到第一图案的第一段。随着跳转的进行，按照步骤216，记录缓冲器开始填充将变成第二图案的段。这对于保证在跳转期间后来的节目材料不丢失是必要的。
按照本发明的方案，在暂停结束后的重放运行是无缝的。这意味着一旦重放开始，重放总是不会被中断。因此，轨道缓冲器必须总是不在下溢状态，否则解码器将缺乏要解码的材料并且播放将被中断。同时，为了确定在记录期间没有节目材料丢失，记录缓冲器必须总是不在上溢状态，否则编码器的输出将没有地方存储。按照本发明方案的缓冲器的互补管理满足缓冲器的这些运行条件。然而，记录和轨道缓冲器必须首先被初始化来进行与第一跳转相结合的互补运行。在两个缓冲器中的段的数量之和一等于三，则在图解的实施例中初始化完成。此情况一发生，则所述装置可以按照本发明的方案交替记录和重放各段。可以明白多于一个的方法可以被实现来达到初始化。结合图5所述的初始化处理是当前推崇的。
随着记录缓冲器的填充，判定步骤218查询是否跳转已经完成。如果否的话，方法分支回到路径221并等待。当跳转完成的时候，方法分支到路径219。按照步骤222，拾取组件从盘媒体读取图案A的第一部分并且轨道缓冲器开始填充数据。记录缓冲器继续被填充。
在轨道缓冲器填充时，判定步骤222查询是否在两个缓冲器中的段的数量之和在步骤220期间即在第一段已经完全写入轨道缓冲器中之前已经变得等于3。如果否的话，第一段将整体被写入轨道缓冲器。在这种情况下，方法分支到路径223到步骤224，经过如此完成了向轨道缓冲器写入第一段，其后停止写入轨道缓冲器。在此瞬间，没有从盘的读出和向盘的写入。判定步骤226随后查询是否在两个缓冲器中的段的数量的和在步骤224后变得等于3，即，在解码器被关闭时，轨道缓冲器继续仅含有第一段并且记录缓冲器继续填充。如果否的话，方法分支回到路径229并等待。记录缓冲器最终将被填充两个段。在此瞬间，在两个缓冲器中的段的数量的和变得等于3，缓冲器因此被初始化。方法随后分支到路径227到步骤232，如此解码器又被接通。其后，按照步骤234和236，所述装置可以开始从记录缓冲器读取和向盘媒体写入，并且可以开始从轨道缓冲器读取和写入解码器。在从记录缓冲器将第二图案的第一段写入盘媒体后，第一图案的第二段被从盘媒体读出并写入到轨道缓冲器。本发明方案的交替读出和写入于是得以建立。
返回判定块222，有可能在从盘媒体读出的第一段被完全写入轨道缓冲器之前记录缓冲器被填充了多于两个段但是少于三个段。这种情况是否发生主要依赖于步骤214的第一跳转的持续时间。当此发生的时候，缓冲器将在第一段完全被写入记录缓冲器之前被初始化，因为在两个缓冲器中的段的数量的和将等于3。一旦缓冲器被初始化，从两个缓冲器写入和读出需要被使能。因此，在那一瞬间，方法分支到路径225到步骤228，按此步骤接通解码器。在接通解码器之后，仍然有必要按照步骤230结束将第一段写入轨道缓冲器。其后，所述装置按照步骤234和236可以开始从记录缓冲器读取并写入盘媒体中，并且可以开始从轨道缓冲器读取和写入解码器中。在从记录缓冲器将第二图案的第一段写入盘媒体后，第一图案的第二段被从盘媒体读出和写入到轨道缓冲器中。本发明方案的交替读出和写入因此得以建立。
不论初始化缓冲器的方法如何，都需要一定的时长用于准备以给定的比特率的下一个跳转。在图解的实施例中，可使用1兆比特/秒用于准备处理。如果暂停太短，例如短于10秒，则这段时长可能难以获得。这样的暂停的一个起因是观看者偶然的特征选择。另一个可能的原因是观看者在第一次暂停后的初始化之后立即启动第二次暂停。因此，可能有必要将所有的暂停限定为最小的持续时间，例如通过控制程序。
在步骤234和236后，按照步骤238，所述装置交替从盘媒体读取第一图案的部分和向盘媒体写入第二图案的部分，并以互补的方式填充和清空缓冲器。此处理对应于图3-5。
必须明白缓冲器的互补运行是总是指缓冲器的整体运行而非瞬间需要保持的条件。在图解的实施例中，在向交替段记录期间，记录缓冲器被编码器以选定的编码器输出速率5兆比特/秒填充。如果所有的向盘写入的比特率能力是所述的11兆比特/秒，那么由于填充和清空速率之间的差别，记录缓冲器以净6兆比特/秒被清空。在写入操作期间，轨道缓冲器被以5兆比特/秒填充，该速率与解码速率相同。两个缓冲器这样瞬时被清空，在两个缓冲器中的段的数量的和减少。在段被写入盘中后，一个段被从盘读出和写入到轨道缓冲器，同样以所述的11兆比特/秒。轨道缓冲器被以5兆比特/秒清空。因此，当读取盘时，轨道缓冲器由于填充和清空速率之间的差别，以净6兆比特/秒被清空。在读取运行期间，记录缓冲器被以5兆比特/秒填充。两个缓冲器这样瞬时被填充，在两个缓冲器中的段的数量之和增加。然而当缓冲器的运行被认为是在读/写周期中的同一瞬间的时候，例如总是在读或写操作的开始处，则操作的有利的互补特征是显然的。
在大多数情况下，第二图案不是最后一个图案，但是这是有可能的。因此判定块240询问最后一个图案是否已被播放。如果不是，则方法分支到路径241到步骤242，按照此步骤拾取组件跳回到需要被重放的下一个图案的第一段。在跳转之后，因为缓冲器已经被初始化，所述装置可以按照步骤244立即交替读和写并且交替记录和重放。按照本发明的方案，读和写与记录和重放在缓冲器按照本发明的方案以互补方式被填充和清空的时候被实现。
步骤240、242和244被重复直到判定块240识别出最后的图案已经被记录和重放。所述方法随后分支到路径243到步骤246。步骤246指示最后图案的处理对应于程序的结束。缓冲器的默认运行被恢复。所述方法在步骤248结束。
图4、6、8、10和12所示的跳回在图14的表中被总结。可以看到，第一跳转是返回段1，第二跳转是返回段2，第三跳转是返回段3，第四跳转是返回段4，第五跳转是返回段5，等等。每个跳回导致在盘上的段的重新记录或重新写入。为了防止盘媒体的过早耗尽，可以看到所述方法在每次所述方法跳回时有利地旋进至少一个段。第一跳回写或重写到奇数编号段1-43。第二跳回跳过段1和写或重写偶数编号段2-44。第三跳回跳过段2和重写奇数编号段3-45，等等。
在暂停期间，在被记录的段之间形成在轨道上未记录的间隙。有可能从一个记录的段的终点跳到下一个段要被写入的轨道上的位置，然而，在大多数情况下，简单地使盘媒体在拾取组件下旋转、扫描轨道直到到达下一个段更为容易。
经常由于盘媒体的旋转速度高于所需要的速度而有必要跳回轨道的一个旋转周。这样的跳转相对于上述的那些跳转是第三种跳转。这样的跳转即使对于DVD设备来说也是非常短，并且这样的跳转与长跳转相比不需要特殊的缓冲器管理或大的缓冲器尺寸，所述的长跳转对于在记录和重放期间记录(在暂停和重放期间记录)的特征来说会是必要的。
可以明白，在记录可重写盘媒介期间的旋进对于除了按照本发明方案的在此讲述的在暂停和重放期间记录的特征之外的反复的记录操作是有利的。
结合在暂停和重放期间记录的特征所描述类型的跳转可以在可重写DVD设备的其他运行条件下遇到。另一个要求长跳转的模式是利用同一DVD在观看第二节目的同时记录第一节目。可以明白，这里说明的缓冲器管理可以有利地被用来在多种节目跳过期间提供无缝运行和在需要读/写拾取组件的长跳转的同时记录和重放期间的其他模式。

Claims (29)

1.一种用于管理用来从数字节目盘写入节目部分和读取所述节目部分的设备中的缓冲器的方法，包括步骤：
以第一比特率向记录缓冲器填充编码的节目部分；
向轨道缓冲器填充从所述数字节目盘读取的编码节目部分；
提供来自所述轨道缓冲器的所述编码节目部分用于解码；和
利用与所述第一比特率相关的所述设备的超比特率容量来建立所述记录缓冲器和轨道缓冲器的填充和清空的初始的完全互补。
2.权利要求1的方法，包括将所述第一比特率设置为恒定的比特率。
3.权利要求1的方法，包括将所述第一比特率设置为比所述设备的最大比特率的一半慢的比特率的步骤。
4.权利要求1的方法，包括将所述第一比特率设置为比所述设备的最大比特率的一半慢的恒定比特率的步骤。
5.权利要求1的方法，包括将所述第一比特率设置为比所述设备的最大比特率的一半慢的恒定比特率的步骤，从而所述超比特率容量等于所述的最大比特率减去两倍的所述恒定比特率。
6.权利要求1的方法，包括步骤：
填充所述记录缓冲器，同时清空所述轨道缓冲器；和
填充所述轨道缓冲器，同时清空所述记录缓冲器。
7.权利要求1的方法，包括步骤：将所述缓冲器的完全互补建立为在两个所述缓冲器中同时存储的恒定总量的节目部分。
8.权利要求1的方法，包括步骤：保证所述节目部分的每个读和写周期的同一瞬间的所述恒定总和。
9.权利要求1的方法，包括步骤：建立所述恒定总和为两个所述缓冲器的总容量的一半。
10.权利要求6的方法，包括步骤：在所述填充和清空步骤期间保持所述缓冲器的所述完全互补。
11.权利要求6的方法，包括步骤：将所述完全互补保持为等于两个所述缓冲器的总容量一半的恒定总量。
12.一种用于启动从数字节目盘的同时的记录和重放的方法，包括步骤：
第一缓冲步骤，用于在将所述节目部分写入所述数字节目盘的交替段之前缓冲节目部分；
第二缓冲步骤，用于在从所述数字节目盘读出之后缓冲所述节目部分；
在接收到命令后，将读/写拾取组件在沿着所述数字节目盘的磁道彼此相间的第一和第二位置之间跳转；
在所述跳转期间，累加在所述的第一缓冲步骤中尚未写入所述数字节目盘的所述节目部分；
在所述跳转后，启动读取和累加至少在所述的第二缓冲步骤中从所述数字节目盘读取的所述节目部分之一；和
在两个缓冲步骤期间累加预定总量的所述节目部分。
13.权利要求12的方法，还包括步骤：在所述缓冲步骤期间保持所述预定总量的所述节目部分。
14.权利要求13的方法，还包括步骤：以与所述保持步骤一致的数据传输率在所述缓冲步骤期间连续累加和取空所述的节目部分。
15.权利要求12的方法，还包括步骤：
在所述第二缓冲步骤期间取空所述节目部分的同时在所述第一缓冲步骤期间累加所述节目部分；和
在所述第一缓冲步骤期间取空所述节目部分的同时在所述第二缓冲步骤期间累加所述节目部分。
16.权利要求15的方法，还包括步骤：在所述缓冲步骤期间总是保持所述的预定总量的所述节目部分。
17.权利要求12的方法，还包括步骤：在所述第一缓冲步骤之前将所述节目部分编码为分组流数据并在所述第二缓冲步骤之后解码所述分组流数据。
18.权利要求12的方法，包括步骤：
如果在完成所述跳转步骤之前未获得所述预定总量则在所述第二缓冲步骤期间仅仅累加一个节目部分；和
在所述第一缓冲步骤期间继续所述的将尚未写到所述数字节目盘的所述节目部分累加的步骤。
19.权利要求12的方法，还包括步骤：当已经达到所述预定总量的时候将所述缓冲步骤限定为互补操作。
20.权利要求19的方法，还包括步骤：在所述限定步骤期间交替向所述数字节目盘写入所述节目部分和从所述数字节目盘读取所述节目部分。
21.一种用于交替向数字节目盘写入和从其读出节目部分以使能节目的同时的记录和重放的方法，包括步骤：
第一缓冲步骤，用于在将所述节目部分写入所述数字节目盘中前缓冲节目部分；
第二缓冲步骤，用于在从所述数字节目盘读出之后缓冲节目部分；
在两个所述缓冲步骤期间，建立预定总量的存储节目部分；
将所述缓冲步骤限定到互补操作；和
保持所述的预定总量。
22.权利要求21的方法，其中所述将所述缓冲步骤限定到互补操作的步骤包括步骤：以与所述保持步骤一致的数据传输率在所述缓冲步骤期间连续累加和取空所述的节目部分。
23.权利要求21的方法，其中所述将所述缓冲步骤限定到互补操作的步骤包括步骤：
在所述第二缓冲步骤期间取空所述节目部分的同时在所述第一缓冲步骤期间累加所述节目部分；和
在所述第一缓冲步骤期间取空所述节目部分的同时在所述第二缓冲步骤期间累加所述节目部分。
24.一种用于在同时的记录和播放期间交替向数字节目盘写入和从其读出节目部分的设备，包括：
第一信号处理路径，用于接收和编码所述节目；
读/写拾取组件，用于将编码节目数据写入所述数字节目盘和从所述数字节目盘读取编码节目数据；
伺服系统，用于拾取组件；
第二信号处理路径，用于解码和重放编码的节目；
记录缓冲器，用于存储准备写入数字节目盘的编码节目部分；
轨道缓冲器，用于存储从所述数字节目盘读出的编码节目部分；和
控制器，具有用于将所述节目部分记录到磁道的交替段的第一模式，其间记录缓冲器空闲运行、用于在拾取组件跳转期间和其后启动记录缓冲器和轨道缓冲器的互补操作的第二工作模式和用于保持互补操作的第三工作模式。
25.权利要求24的设备，其中对于所述的互补操作，存储在所述缓冲器中的预定总量的节目部分在所述第二工作模式期间被建立并在所述第三工作模式期间被保持。
26.权利要求24的设备，其中：
所述第一信号处理路径包括用于在存储到所述记录缓冲器之前将所述节目编码为分组流数据的装置；和
所述第二信号处理路径包括用于在存储到所述轨道缓冲器之后将所述分组流数据解码的装置。
27.权利要求24的设备，其中：
所述第一信号处理路径包括用于在存储到所述记录缓冲器之前将所述节目编码为分组流数据块的装置；和
所述第二信号处理路径包括用于在存储到所述轨道缓冲器之后将所述分组流数据块解码的装置。
28.权利要求25的设备，其中所述控制器以与在所述第三工作模式期间保持所述总量一致的数据传输率连续填充和清空所述的缓冲器。
29.权利要求25的设备，其中在所述第三工作模式期间，在所述轨道缓冲器清空时所述记录缓冲器填充，在所述记录缓冲器清空时所述轨道缓冲器填充，其比特率与在所述第三运行模式期间保持所述总量一致。
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