CN1258071A - 包含信息块的记录媒体的重放设备 - Google Patents

Abstract

一种包含信息块的记录媒体的重放设备,它具有与用来访问文件和信息的内容目录相互独立的装置,即使在内容目录或者文件系统受损的情况下仍可以完成重放。一个搜索装置用来搜索位于记录媒体的信息块中的一个文件的标志符,用一个计算装置来确定标志符后面的字节,这些字节代表构成信息块的2048字节块的数量,并且用按照这种方式确定的信息块执行数据存取。本发明的用途包括含有信息块的记录媒体的各种重放设备,例如硬盘、数字通用光盘、软盘或者数据磁带。

Description

包含信息块的记录媒体的重放设备

本发明涉及包含信息块的记录媒体的重放设备，它具有与用来访问文件和信息的内容目录相互独立的装置，所述信息例如是盘、被称为DVD、CD-ROM等的数字通用光盘、软盘或者数据磁带上的视频信息，它们采用所谓的黄皮书(Yellow Book)中的记录格式。

早期为音频序列的数字记录媒体所开发的CD已经发展到可以用来记录和/或重放存储在信息块中的信息。然而，为了将CD作为数据媒体来使用，还需要附加的部件。

同时，对于音频CD来说，数据被存储在光道上，并且时间代码足以用来确定各个扇区的位置，扇区上具有附加的首标，一个前向纠错电平和用来管理盘上数据的一个文件系统。原来存在普通CD的子通道中的大部分信息都被移到了首标中。原理上，对于DVD来说，由经由子通道的寻址产生变化，并且将所有类型数据的扇区大小都限制在2048字节。出于数据保密的需要，CD-ROM和DVD上的数据不是按照实际的前后顺序排列的，而是采用特定的算法分布在盘上的数据包中，而DVD则要比CD-ROM更加复杂。对每个扇区中成行排列的数据执行交错，并且用一种被称为记录扇区的比较小的数据包存储在DVD上，利用一种同步代码将其分成两个数据块。DVD视盘也配备了复制保护和优先数据压缩。由于信息是用所谓的信息块存储在记录媒体上的，要想按照模拟方式利用绝对相对时间编码来重放CD基本上是不可能的。然而，从原理上来说，CD的信息等级(也被称作一层)也是按照类似的方式被分成一个导入区，一个程序区和一个导出区的。对于没有子通道的DVD来说，内容目录被纳入扇区中，并且将其称为所谓的文件系统，用来将文件在记录媒体上定位。分别用于计算机硬盘的，用于按照ISO 9660标准编制的CD-ROM的，以及用于按照UDF格式设计的DVD的文件系统还存在进一步的差别。

本发明的目的是提供包含信息块的记录媒体一种重放设备，它具有独立于内容目录的装置，例如，在内容目录或者文件系统受损时，即使内容目录在能够以简单的方式重建的子通道中得不到并且随应用的不同而不同，也能用来访问文件和信息。

从一个方面来看，即使是文件系统的内容目录受损，以及即使是使用不同的文件系统，本发明仍可以访问重要的文件和信息。

按照本发明，为此采用有待查找的文件的特有特征对记录媒体的信息块执行一种搜索。已发现，具有信息块的记录媒体上有一种所谓的标志符，即使内容目录是非法的和使用不同的文件系统，这种标志符仍然适合以一种有益的方式来确定需要重放的文件的位置。即使由于内容目录的缺陷或者受损在最初不知道标志符的实际位置，最初也能根据其长度来识别，例如DVD视盘的长度一般是12字节，并且可以根据其在一个扇区或者簇的开头处的位置来识别。对于DVD来说，只要找到了这个标志符，(在至今已知的系统中)就可以按照与DVDVIDEO-VMG相同的方式指明视频管理器标志符本身或者其备份。为了最终确定这就是需要的标志符，可以执行进一步的似然性检验，例如从检验中确定视频管理器后面有没有一个视频字幕集(video title set)，或者是用视频管理器中所包含的视频管理器结束地址进行检验。接在视频管理器标志符后面的四个字节代表着视频管理器的结束地址。视频管理器结束地址的值加上一等于构成视频管理器的2048字节块的数量。这样就能知道视频管理器的长度和视频管理器中第一簇的编号。从第一视频管理器标志符所位于的位置上获得簇号。通过与视频管理器标志符的比较(用作搜索装置)，或者是根据对已经找到的视频管理器标志符的备份作似然性检验的结果，就能直接找到这一位置。

如果视频管理器已经成碎片，就可以用视频管理器的第一簇号以及第一或第二文件分配表来完成视频管理器的完整重建。所谓的文件分配表在此处是指一个指针，它指向包含相关信息的信息块的编号。第一和第二文件分配表是相同的，按照这种方式所提供的冗余保证有充分的把握找出破碎的信息块。

对于没有破碎的DVD-ROM或者DVD电影来说，一般，通过文件分配表的迂回路线是多余的，因为只要找到了视频管理器的第一存储块就已经完全能够知道视频管理器的位置了。

一旦按照这种方式完成了视频管理器所包含的内容目录的重建，即使是文件系统或者内容目录受损，仍可以实现记录媒体的完整重放。

按照这样一种有益的方式来重建与记录媒体的内容目录相对应的信息，使得在其他情况下重放时绝对必需的内容目录已经受损的信息媒体的重放成为可能。使用按照这种方法设计的重放设备不仅能够重放具有不同文件系统的记录媒体，还可以重放内容目录已经受损的记录媒体。

下文中要参照附图详细地解释本发明，在附图中：

图1表示硬盘上的一种数据结构的示意图；

图2表示硬盘上的一个文件中第一簇的结构示意图；

图3表示按照ISO 9660标准的数据结构示意图；

图4表示按照UDF格式的数据结构示意图；

图5表示用来重建硬盘上的内容目录的一个流程图；

图6表示用来重建DVD内容目录的一个流程图；以及

图7表示视频管理器设计的示意图。

如图1，3和4所示，用来构成计算机硬盘，CD-ROM或者DVD的同样是包含信息块的记录媒体具有完全不同的文件系统，通过这种文件系统来访问一个特定的文件。尽管它们在结构上也是不同的，但是有一个共同的特征，那就是用来重放信息媒体的内容目录。由于存储在信息块中的信息的分离和交错的，适合CD唱盘的时间代码不能用于确定信息的位置，开始必须假定如果丢失或者损坏了内容目录，也就无法重放出具有信息块的记录媒体。这是因为通常与CD相比而言，内容目录仅仅以一个完整的版本存在，它是分布在所有信息块上的，并且取决于记录媒体的类型，通向所需文件的路线是不同的。例如在图1中表示了为此目的而在计算机硬盘上作出的一种MS-DOS分区的数据结构。其中包括一个所谓的引导扇区BS，第一文件分配表FAT和第二文件分配表FAT，以及一个被划分成簇CL的文件空间FS。引导扇区BS具有编号0，其对应着表编号LN，并且在分配表FAT中包含文件空间FS内所有的簇CL的列表。一个簇CL进而又包括许多个扇区，而一个所谓的文件中包括整数的簇CL。文件分配表FAT的每一个项(entry)包含后面的簇CL的编号，或者是所谓的簇号CLN，并且提供有最后一个簇LC标记，用来指示文件到此结束。在本文中不作详细解释的进一步的具体值表示一个簇CL是空的或者受损且不能使用了。第一文件分配表FAT和第二文件分配表FAT是相同的，并且还具有对应的表编码LN。从图1中可见，一个文件存储单元Dat是由表编码LN123到127指示的，用表编号LN127的项LC指示文件的结束。这表明一个长度为五簇CL的文件位于从簇号CLN123开始的文件空间FS中。

被划分成簇CL的文件空间FS中包含文件和所谓的目录，目录中依次包括的项又包含文件名，文件长度，文件属性、例如只读方式，以及文件分配表FAT中的第一簇CL的编号。

以图1为例，假设文件名是一种视频信息VIDEO.IFO，由于它具有五个簇CL，文件的长度是10240字节，文件属性只读表示只读状态，而文件中的第一簇CL具有的簇号是CLN123。图2中举例表示了具有簇号CLN123的一个簇CL的形式。名称为视频信息VIDEO.IFO的文件的第一簇CL中的前12个字节包含一个视频管理器标志符VMG-BZ，接着的四个字节表示视频管理器VMG_EA的结束地址。

按照本发明，用一个搜索装置查找一个标志符，在这种情况下也就是视频管理器标志符VMG-BZ，从而访问一个有待查找的文件，在这种情况下也就是文件名为视频信息VIDEO.IFO的文件，或者是为了在即使内容目录已经受损的情况下也找到这个文件。在这种情况下，所述块是通过用作搜索装置的掩模(mask)搜索到的文件空间FS中的块或者文件空间FS内的簇CL。在这一结构的基础上，搜索装置是一个将每个簇CL中的前12个字节与视频管理器标志符VMG-BZ相比较的比较装置。最好使用一种宽度对应着12字节的窗口，将其中的内容与视频管理器标志符VMG-BZ相比较。如果找到了视频管理器标志符VMG-BZ，就对视频管理器标志符VMG-BZ后面的4个字节进行计算。为此目的而提供了一种用来确定标志符后面的字节的计算装置。视频管理器标志符VMG-BZ后面的字节代表视频管理器VMG_EA的结束地址。视频管理器VMG_EA的这一结束地址又确定了构成信息块的2048字节块的数量。为了这一目的，将视频管理器VMG_FA结束地址加一。这样就能唯一地确定需要重放的名称为视频信息VIDEO.IFO的文件的视频管理器的位置和长度，因为第一簇号CLN是从搜索结果已得知的，但是探查的点是一个视频管理器标志符VMG-BZ。基于本发明的方法如图5的流程图所示。如上所述，在第一步骤中将簇CL中的前12个字节与视频管理器标志符VMG-BZ相比较，直至两者相符为止。如果比较的结果是正的，也就知道了要找的文件中的第一簇CL的簇号CLN。然后通过计算标志符后面的字节来确定视频管理器的长度，从而重建对应着一个内容目录的所有信息。按照图5所示还有一个附加的步骤，但是只有在认为记录媒体已经破碎时才需要使用。在这种情况下，使用视频管理器的第一簇号CLN以及第一或者第二文件分配表FAT就可以完全重建视频管理器的位置。在文件分配表FAT中提供了指针，用来指向对应的块编号或者下一个信息块所处的位置上对应的簇号CLN。由于第一和第二文件分配表FAT是相同的，这也保证有充分的把握找到破碎的文件。

符合ISO 9660标准且其数据结构在图3中示出的一种记录媒体具有逻辑扇区号LSN。从0到16的逻辑扇区号LSN是保留的，主卷描述符(primaryvolume descriptor)PVD所处的逻辑扇区号LSN等于16，并且还有一个指针RootDir到由目录项DR顺序构成的指针RootDir。按照这种方式，对应于主卷描述符PVD中的指针RootDir，图3例如涉及等于20的逻辑扇区号LSN，并且从等于50的逻辑扇区号LSN开始，在由目录项DR构成的指针RootDir中的字幕区Video_TS中提供有一个逻辑扇区号LSN的基准。最后，字幕区Video_TS中的一个目录项DR涉及一个逻辑扇区号LSN等于123的文件(为了最终归于图1的例子)，用来代替稍稍不同的起点。然而，在这种情况下，该文件对应于视频字幕信息VIDEO_TS.IFO。尽管到达文件的路径是截然不同的，在适当的设备中使用上述方法仍可以在符合ISO 9660标准的记录媒体上找到这一文件。如已经发现的，由于视频字幕信息VIDEO_TS.IFO中还包括了这样的信息块，它们在该文件中的第一信息块包含了视频管理器标志符VMG-BZ，可以用这一特有特征查找文件，并且以一种针对簇号CLN的模拟方式来确定视频管理器的长度以及文件开始的逻辑扇区号LSN。在这种情况下，图6中用流程图表示的方法与按照UDF格式记录信息的记录媒体需要提供的方法并没有区别。

如图4所示，按照UDF格式的数据结构同样具有逻辑扇区号LSN，并且还有逻辑块号LBN。逻辑块号LBN从一个逻辑扇区号LSN开始，这是因为逻辑扇区号LSN需要有初始区。因此，在逻辑块号LBN的区域内也能引用对应的逻辑扇区号LSN，并且在这一区域内用公式LSN＝LBN+X进行计算，其中的X是分区或者文件集描述符FSD开始的逻辑扇区号LSN。在UDF数据结构的初始区内提供了各种描述符DS，它涉及到文件集描述符FSD和锚卷描述符(anchor volumedescriptor)AVD。锚卷描述符AVD被设在等于256的逻辑扇区号LSN中，并且是永久性预置的，因此在这一逻辑扇区号LSN中通常是可获得的。文件集描述符FSD引导到设在一个指针RootDir中的文件标识符描述符FID，而这一部分涉及到接在指针RootDir后面的一个所谓的文件项FE。接在指针RootDir后面的文件项FE引导到设在字幕区Video_TS中的文件标识符描述符FID，而这一部分又涉及到接在字幕区Video_TS后面的文件项FE。从原理上来说，文件标识符描述符FID包含一个标志符，文件的长度，(可选的)属性，以及文件的逻辑扇区号LSN。一个文件项FE包含了文件被分成的碎片中的第一逻辑扇区号LSN。由于DVD视盘不允许存在碎片，DVD视盘上的一个文件项FE仅仅包含涉及到文件长度和块数的一个项。最后，接在字幕区Video_TS后面的文件项FE涉及到一个视频管理信息VGMI文件，它的第一信息块中包含一个视频管理器标志符VMG-BZ。

对于UDF格式的情况来说，视频管理器标志符VMG-BZ后面的4个字节表示视频管理器VMG_EA的结束地址，因而对按照UDF格式记录信息的记录媒体也可以采用建议的方法，即使是记录媒体的内容目录存在缺陷，重放设备仍可以找到并且重放出包含信息块的记录媒体上的不同文件格式的文件。

用图6的流程图所表示的方法的结构与图5所示的顺序基本上相同。唯一的差别是对应着记录媒体的类型来搜索视频管理器标志符VMG-BZ的逻辑扇区。在视频管理器中，对应着图7的一个文件、视频管理信息VGMI也是作为备份提供的，并且因此在通过用作搜索装置的窗口找到视频管理器标志符VMG-BZ时表明不可能绝对肯定是否已经找到了视频管理器标志符VMG-BZ或者视频管理器标志符VMG-BZ的备份的问题，最好采用似然性检验来解决。上述问题的出现是因为用接在视频管理器标志符VMG-BZ后面的4个字节所确定的视频管理器VMG_EA的结束地址仅仅是一个相对地址。

在下文中通过实例引用了两种似然性检验的方法。

按照第一种方案，在不考虑用来填充和产生一个整数字块格式的许多ECC块的情况下，试图判定在视频管理器后面是否紧接着一个所谓的视频字幕集。如果是这样，就将已经找到的视频管理器标志符VMG-BZ识别为视频管理器标志符VMG-BZ的备份。

第二种似然性检验是评估一个大于零的视频管理器信息项目VGMI，并且将大于视频管理器信息项目VGMI的一个视频管理器当作关于视频管理器的区域的信息，视频管理器的第一扇区涉及一个视频管理器信息表，在其中除了视频管理器标志符VMG-BZ之外还包含视频管理器VMG_EA的结束地址和视频管理器信息VGMI的结束地址。然后从视频管理器VMG_EA的结束地址中减去视频管理器信息VGMI的结束地址，就可以确定视频管理器信息VGMI备份的起点。这样就能保证唯一地确定用搜索装置找到的一个视频管理器标志符VMG-BZ的逻辑扇区号LSN是视频管理器标志符VMG-BZ本身还是视频管理器标志符VMG-BZ的备份。

有益的是，对视频管理器标志符VMG-BZ的唯一识别或者探测使得能够访问视频数据，不管记录媒体上已经记录的信息的数据格式如何，并且与记录媒体上的内容目录是否可得到没有关系。

考虑到完整性的问题还需要指出，除了视频管理器信息VGMI之外，图7中所示的视频管理器还包含视频管理器菜单VMGM_VOBS的视频目标集，一个显示控制信息PCI和数据搜索信息DSI。

Claims (9)

1.包含信息块的记录媒体的一种重放设备，其特征是提供有一个搜索装置，用来搜索位于记录媒体的信息块中的一个文件的标志符，

具有一个计算装置，用来确定标志符后面的字节，这些字节代表构成信息块的2048字节块的数量，并且把以这种方式确定的信息块用于数据存取。

2.按照权利要求1的重放设备，其特征在于信息块是一种视频管理器。

3.按照权利要求1的重放设备，其特征是搜索装置包括将每个簇(CL)的前12个字节和一个视频管理器标志符(VMG-BZ)相比较的比较装置。

4.按照权利要求1的重放设备，其特征是搜索装置中包括将每一扇区的前12个字节和一个视频管理器标志符(VMG-BZ)相比较，以及用来计算随后的4个字节的一个窗口。

5.按照权利要求1的重放设备，其特征是用计算装置确定的标志符后面的字节是标志符后面的4个字节。

6.按照权利要求1的重放设备，其特征是用计算装置确定的标志符后面的字节是紧接在标志符后面的4个字节，并且用来表示构成视频管理器的2048字节块的数量。

7.按照权利要求1的重放设备，其特征是对搜索装置找到的上述标志符执行似然性检验，从中识别是标志符本身还是它的备份。

8.按照权利要求7的重放设备，其特征是似然性检验包括，在不考虑ECC块的情况下，检查一个视频字幕集是否跟在标志符后面。

9.按照权利要求7的重放设备，其特征是在似然性检验中从视频管理器(VMG_EA)的结束地址中减去视频管理器信息(VGMI)的结束地址。

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