CN1260727C - 再现光盘数据的方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理光盘上信息的设备包括：信号处理器，处理与从光盘上读取的模拟信号相对应的数字信号以生成输出数据；存储单元，在信号处理器的控制下以预定单元临时存储输出数据；输出单元，根据光盘类型处理输出数据。输出单元生成请求信号，该请求信号使信号处理器能够从存储单元中检索输出数据和并行地将检索的输出数据发送到输出单元。信号处理器启用确认信号，以在启用确认信号时发送到输出单元的输出数据被认为是有效的，而在停用确认信号时发送的输出数据认为无效。

Description

再现光盘数据的方法
技术领域
本发明一般涉及再现记录在光盘上的信号的光盘播放机，尤其涉及与光盘类型无关地再现从光盘上读取的数字信号和提供控制再现数字信号的输出的机制的数字信号处理设备和方法。
背景技术
作为一种典型光盘的压缩盘(CD)是可以存储大量信息的存储介质。音频盘存储以44.1MHz采样的、根据两个16-位数据字生成的立体音频信号。音频数据通常以1.41×106位/秒的速率从音频盘播放机输出。用于纠错、同步和调制的数据对于再现记录在光盘上的信号也是必要的。作为从盘上读取数据的速率的信道位速率通常是4.3218Mbps。不同类型的CD包括记录音频数据的CD-音频(或CD-DA)、存储数据或视频信号的CD-ROM、交互式地记录多媒体信息的CD-I、和视频CD。
再现存储在上述光盘上的信息的光盘播放机通常由数个硬件构成，例如，这些硬件包括模拟信号处理单元、伺服单元、数字信号处理单元、和输出单元。从光盘提取的模拟信号由模拟信号处理单元放大和处理以消除噪声。进一步，在数字信号处理单元中对模拟信号进行解调、解交织和纠错。然后，将音频数据发送到输出单元向用户重放。更明确地说，输出单元解码CD-ROM，并将数字信号转换成模拟信号。伺服单元控制光盘上提取信号的位置。
在传统系统中，从数字信号处理单元输出的数据串行地发送到输出单元。对于这样的串行数据发送，数字信号处理单元是主单元，而输出单元则是从单元。这样，音频数据单向地发送到输出单元。与这种配置有关的一个问题是缺乏控制输出单元的存储器的机制，这导致了很有可能会发生错误。因此，迫切需要一种能降低这种数据错误的系统和方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种在光盘播放机中控制经数字化处理的数据的输出，以便在这样的输出期间降低数据出错和丢失的可能性的设备和方法。
在本发明的一个方面，处理光盘上的信息的设备包括信号处理器，用于处理与从光盘上读取的模拟信号相对应的数字信号以生成输出数据；与信号处理器操作地关联的存储单元，用于在信号处理器的控制下以预定单元临时存储输出数据；和与信号处理器操作地相连接的输出单元，用于根据光盘的类型处理输出数据。输出单元生成请求信号，该请求信号使信号处理器能够从存储单元中检索输出数据和并行地将检索的输出数据发送到输出单元。信号处理器启用确认信号，以便在启用确认信号的同时发送到输出单元的输出数据被输出单元认为是有效的。
在本发明的另一方面，输出数据包括解调数据和相应的纠错数据，和存储单元最好包括存储解调数据的第一存储区、存储纠错数据的第二存储区、和接收纠错数据并以预定块存储数据的第三存储区。存储在第三存储区中的数据包括由信号处理器并行地发送到输出单元的输出数据。
在本发明的再一方面，处理光盘上的信息的设备包括第一信号处理器，用于接收根据从光盘上读取的模拟信号生成的数字信号，对接收的数字信号进行解调和纠错以生成用于输出的主数据和相应子码数据；存储单元，用于以预定单元临时存储主数据和相应子码数据；第二信号处理器，用于响应预定请求信号，从存储单元读取主数据和相应子码数据和与确认信号一起并行地输出主数据和相应子码数据；和输出单元，用于将请求信号输出到第二信号处理器，和响应该请求信号并行地接收主数据和相应子码数据以及确认信号，以便根据子码数据处理主数据。
最好，存储单元包括存储解调数据的第一存储区、存储纠错的解调数据的第二存储区、和以预定单元存储纠错解调数据的第三存储区。存储在第三存储区中的纠错解调数据包括由第二信号处理器并行地输出的主数据和相应子码数据。
在本发明的另一方面，光盘播放机包括模拟信号处理器，用于处理从光盘提取的模拟信号以生成经初步信号处理的数据；数字信号处理器，用于处理经初步信号处理的数据以生成经数字信号处理的数据，将经数字信号处理的数据存储在存储器中，响应请求信号从存储器中检索经数字信号处理的数据，生成确定信号，和与确认信号一起并行地输出经数字信号处理的数据；和输出单元，用于将请求信号输出到数字信号处理器，并行地接收经数字信号处理的数据，根据光盘的类型解码经数字信号处理的数据，和将解码数据输出到终端设备。
最好，数字信号处理器包括第一存储区，用于存储由数字信号处理器通过解调经初步信号处理的数据生成的解调数据；第二存储区，用于存储由数字信号处理器通过纠错解调的数据生成的纠错数据；和第三存储区，用于接收纠错数据和以预定块单元存储数据。存储在第三存储区中的数据包括并行地输出到输出单元的经数字信号处理的数据。
在本发明的还有一个方面，处理光盘上的信息的方法包括下列步骤：，处理从光盘提取的模拟信号以生成经初步信号处理的数据；数字信号处理经初步信号处理的数据以产生经数字信号处理的数据，生成第一控制信号以输出经数字信号处理的数据；和响应第一控制信号，生成第二控制信号和与第二控制信号一起并行地输出经数字信号处理的数据。在未启用第二控制信号期间输出的经数字信号处理的数据被认为是无效输出数据。
根据本发明的一个方面，提供一种光盘播放机，包括：模拟信号处理器，用于处理从光盘提取的模拟信号以生成经初步信号处理的数据；数字信号处理器，用于处理经初步信号处理的数据以生成经数字信号处理的数据，将经数字信号处理的数据存储在存储器中，响应请求信号从存储器中检索经数字信号处理的数据，生成确定信号，和与确认信号一起并行地输出经数字信号处理的数据；和输出单元，用于将请求信号输出到数字信号处理器，并行地接收经数字信号处理的数据，根据光盘的类型解码经数字信号处理的数据，和将解码数据输出到终端设备。其中数字信号处理器包括：第一存储区，用于存储由数字信号处理器通过解调经初步信号处理的数据生成的解调数据；第二存储区，用于存储由数字信号处理器通过纠错解调的数据生成的纠错数据；和第三存储区，用于接收纠错数据和以预定块单元存储数据；其中存储在第三存储区中的数据包括并行地输出到输出单元的经数字信号处理的数据。
根据本发明的另一方面，提供一种处理光盘上的信息的方法，包括下列步骤：处理从光盘提取的模拟信号以生成经初步信号处理的数据；数字信号处理经初步信号处理的数据以生成经数字信号处理的数据；生成第一控制信号以输出经数字信号处理的数据；和响应第一控制信号，生成第二控制信号和与第二控制信号一起并行地输出经数字信号处理的数据，其中，将通过对经初步信号处理的数据进行解调所生成的解调数据存储在第一存储区中；将通过对解调数据进行纠错所生成的纠错数据存储在第二存储区中；和将纠错数据以预定块单元存储在第三存储区中，其中存储在第三存储区中的数据包括并行地输出的经数字信号处理的数据。
附图说明
通过结合附图对本发明的优选实施例进行如下详细描述，本发明的这些和其它方面、特征和优点将更加清楚。
图1是根据本发明优选实施例的光盘播放机的方块图；
图2是图1所示的光盘播放机中，用于数字信号处理的、根据本发明一个方面的存储格式的示意图；
图3是显示在图1所示的光盘播放机中优选实施的、根据本发明一个方面的控制信号的时序图；
图4是根据本发明一个方面处理光盘上的信息的方法的流程图；
图5是图1所示的光盘播放机中，用于数字信号处理的、根据本发明另一个方面的存储格式的示意图；
图6示出了在压缩盘(CD)中，在EFM(8到14调制编码)之前帧数据的结构；
图7示出了CD子码块的数据结构；和
图8示出了CD-ROM的数据格式。
具体实施方式
图1是根据本发明优选实施例的光盘播放机的方块图。光盘播放机包括模拟信号处理单元12、伺服单元18、数字信号处理单元14和与之相关联的存储器件15、以及输出单元16和与之相关联的存储器件17。光盘播放机与终端设备(例如，扬声器、监视器、计算机等)相连接。
模拟信号处理单元12放大从光盘10提取的模拟信号，从模拟信号中消除噪声，然后，输出模拟信号作为经初步信号处理的数据(PSPD)。伺服单元18控制要从盘10提取的信号的精确位置。数字信号处理单元14接收经初步信号处理的数据(PSPD)，并进行诸如解调、解交织和纠错之类的数字信号处理。在这样的处理之后，输出经处理的数据作为经数字信号处理的数据(DSPD)。
通常，在压缩盘(CD)中，数据利用EFM(8到14调制编码)调制，并以凹坑的形式记录，在播放机中光检拾器用于再现数据。要编码并记录在盘上的信道位数据块首先利用CIRC纠错编码被编码成帧，然后利用EFM进行调制。更明确地说，CD上的数据以帧为单位格式化(即，帧编码)，因而帧是盘上的最小单位，可识别数据包括分类音频数据、它的奇偶性、同步字和子码。在EFM之前的帧结构显示在图6中。每个帧包括利用CIRC编码的和与64个CIRC奇偶位(8个奇偶字，每个奇偶字包括8个位)组合在一起的音频数据、包括8个子码位(P、Q、R、S、T、U、V、W)的子码和24个同步(SYNC)位，形成288-位的帧。利用EFM将每个288-位帧调制成588个信道位。在EFM调制期间，将EFM码调制成NRZ(不归零)码，和将NRZ转换成NRZI(不归零反相)。
盘播放机通过进行解调、纠错、滤波、和数字-模拟转换再现盘10上的数据。在光检拾器中，从盘10上检测射频(RF)信号，进行放大，然后获得“眼”图。将NRZI解调的“眼”图转换成方形波或三角形波，然后再转换成NRZ信号。从EFM信号中分离出同步字，并将其应用在数据同步中。将包括14-位EFM字的EFM码转换成8-位数据。同样地，通过解调RF信号，再现同步、子码、音频信号和纠错数据。
在解调处理之后，进行检错和纠错，其中两个里德-索洛蒙(Reed-Solomon)解码器C1和C2组合在一起用在CIRC纠错解码中。C1解码器纠正小错误和不能通过标志纠正的错误，C2解码器通过错误标志纠正较大的错误。如果CIRC解码器不能纠正所有的错误，则利用删除标志标记非纠错数据，并利用线性内插重构它。
数字信号处理单元14包括(或利用)存储器件15以存储在数字信号处理期间生成的数据。存储器件15可以驻留在装有数字信号处理单元14的芯片中，或存储器件15可以由外部存储器构成。在一个优选实施例中，用于数字信号处理的存储器件15是外部存储单元。
参照图2，用于数字信号处理的存储器最好划分成四个存储区MA1、MA2、MA 3和MA4。四个存储区MA1-MA4的分配可以是固定分配，也可以是可变分配。
包括PSPD的解调数据存储在第一存储区MA1中。一般来说，如上所述，EFM协议通常用作将数据存储在光盘中的解调方法。EFM是将8-位信号转换成14位信号的调制。最好，将EFM解调的数据存储在第一存储区MA1中。
第二存储区MA2是用于解交织和纠错EFM解调数据的处理的存储区。在一个优选实施例中，分别进行解交织和纠错两次。如图2所示，第二存储区MA2被划分成第一解交织和纠错区C1和第二解交织和纠错区C2。在第二存储区MA2中的箭头方向表示读取每个数据的方向(即，不依次读取相邻的数据，而是按预定模式读取数据，然后进行这样数据的解交织)。
第三存储区MA3包括数个存储区，DSPD在输出之前以预定块为单位临时存储在其中。每个存储区最好包括一个扇区。一个扇区包括预定个数的帧。如上所述，就音频CD来说，每个帧包括24字节的主数据和1字节的子码数据(以及8字节的奇偶数据和3字节的同步数据)。主数据是信息数据，子码数据是控制数据。一个子码格式包括98个连续的帧。因此，最好，第三存储区MA3也包括98个帧作为一个扇区。最好，第三存储区MA3包括至少两个扇区区域，一个区域用于存储输出到输出单元16的一个扇区的数据，另一个区域用于存储在将数据发送到输出单元16的同时一个扇区的纠错数据。同时，可以通过增加存储区的容量准备好应付不能正常读取数据的情况(由于施加到检拾单元的冲击)。
第四存储区MA4起到第二存储区MA2和第三存储区MA3之间的缓冲区的作用。因此，在第二存储区MA2中的数据临时存储在第四存储区MA4中，再发送到第三存储区MA3。根据输出单元16生成的请求信号REQ，并行地发送第三存储区MA3中的数据。
响应从输出单元16发送的请求信号REQ，数字信号处理单元14输出确认信号ACK和DSPD。DSPD与预定时钟CLK同步，并并行地输出它。最好，以字节(8-位)为单位发送DSPD。
现在参照图3描述在图1所示的光盘播放机中数字信号处理单元14与输出单元16之间的数据发送操作。图3包括在数字信号处理单元14与输出单元16之间发送的信号的时序图。TOS(扇区顶部)信号指示当发送几个扇区的数据时每个扇区的开头。如上所述，DSPD信号表示从数字信号处理单元14输出的经数字信号处理的数据，REQ是输出单元16请求数字信号处理单元14发送数据的信号，和ACK是数字信号处理单元14确认数据正常发送到输出单元16的确认信号。DTER是以扇区为单位指示数据错误的信号。
请求信号REQ由输出单元16启用并输出以请求DSPD的发送。如图3所示，启用的请求信号REQ包括“高”逻辑电平(即，逻辑“1”)。当数字信号处理单元14接收启用的请求信号REQ时，单元14将根据时钟CLK信号发送DSPD和确认信号ACK。在一个优选实施例中，在时钟CLK信号的上升沿发送DSPD，输出单元16在时钟CLK信号的下降沿接收DSPD。当数字信号处理单元14发送正常DSPD时，将启用的确认信号ACK(即，具有“1”的逻辑电平)发送到输出单元16。当停用确认信号ACK(退回到逻辑电平“0”)时，在相应时钟CLK中的DSPD被认为是“无效”数据。最好，以扇区为单位启用请求信号REQ和确认信号ACK。
可以进一步使用指示扇区开始的信号TOS和指示扇区错误的信号DTER。在发送的扇区的第一部分上，在预定时间内启用TOS信号。DTER是指示在相应扇区中是否存在数据错误的信号。
输出单元16接收并处理DSPD以再现盘上的信息和将这样的数据输出到终端设备19。由输出单元16再现盘的信息的处理步骤可以随盘的类型不同而不同。在音频CD的情况下，输出单元16进行诸如数据的数字-模拟转换和放大之类的处理。在CD-ROM的情况下，输出单元16根据CD-ROM格式进行解码。当盘上的信息是图像数据时，输出单元16必须进行解码(一般来说，MPEG解码)扩展压缩的图像数据。如上所述，终端设备19可以包括扬声器、监视器和计算机。
输出单元16解码从数字信号处理单元14输出的DSPD。在通过主/从方法单边进行从数字信号处理单元14到输出单元16的数据发送的传统方法中，如果解码用存储器的状态是忙，则会发生数据的丢失现象。有益的是，根据本发明的优选实施例，当发送CD数据时利用请求/确认方法以字节为单位发送数据，这样就可以解决发送中存在的问题，并可以降低控制解码用存储器的负担。
图4是根据本发明的一个方面，在图1所示的光盘播放机中，在数字信号处理单元14和输出单元16之间发送DSPD的方法的流程图。根据从盘中读取的信号生成PSPD(步骤401)。数字信号处理单元14通过解调和纠错PSPD生成DSPD(步骤402)。以扇区为单位将DSPD存储在存储器中(步骤403)。当输出单元16准备好从数字信号处理单元14接收DSPD时，输出单元16输出启用的请求信号(REQ)(步骤404)。数字信号处理单元14接收启用的请求信号REQ，从存储器中读取DSPD，并向输出单元16并行地输出DSPD以及输出确认信号(ACK)(步骤405)。与停用确认信号(ACK)的时钟脉冲同步接收的任何DSPD将被认为是“无效”数据(步骤406)。当接收到所有DSPD时，输出单元16停用启用的请求信号(REQ)(步骤407)。
在图1的数字信号处理单元14中进行纠错之后再进行再现子码信息的处理。如上所述，在编码数据的过程中，每帧8个位的子码信息包含在一个位流中。在解码过程中，从98个帧的一个块中读取子码数据，并汇集从98个帧中提取的子码数据构成一个子码块。
如上所述，每个CD帧包括8-位子码，其中含有指示，例如，轨道的始点和终点、轨道号、索引指针等的信息。在再现数据的过程中，子码位适当地解译盘上的信息，并对这些子码位进行处理，以便当访问盘的内容时用户可以调整播放机。
图7是显示CD子码块的数据结构的示意图。8位子码的每一位分别表示为P、Q、R、S、T、U、V和W。P和Q子码位规定与音频格式相关的某些参数(例如，CD上的轨道号，和它们的始点和终点或时间等)，并与CIRC纠错编码无关。每个子码块包括98个帧，从第一码元位置中的同步模式S0和S1开始。P信道包括表示盘的导入区和导出区和轨道的开头的标志位。Q信道规定四种信息类型，例如，控制、地址、Q数据和纠错码。在大多数CD中其它位R、S、T、U、V、和W被记录成0。
图8显示了关于CD-ROM的数据格式。如图8所示，数据格式可推广到广泛应用在存储一般信息中。CD-ROM格式已经应用在存储音频信号和供计算机用的程序的介质中。尽管CD-ROM标准起源于CD-音频标准，但它们的数据格式是以存储一般数据为目的的。
一个块包括2352个字节(24字节×98帧)。60-分钟盘含有283,500个块，一个块的最初12-字节形成同步模式，接下来的4-字节形成用于时间和地址标志的首标字段，其它2336个字节存储用户数据和用于纠错的数据。首标包括三个地址字节和一个模式字节，诸如每小时、每分钟和每秒钟的块数之类的时间信息分别存储在地址的每个字节中。CD-ROM技术规范被划分成两种模式，即模式1和模式2，这取决于数据块的结构。在模式1中，进行扩充检错和纠错，而在模式2中，则存储附加的用户数据。CD-ROM/XA数据格式是基于CD-ROM的模式2中的格式的，CD-ROM/XA数据格式包括用于进行扩充检错和纠错的形式(形式1(Form1))和用于增加存储用户数据的容量的格式(形式2)。
图5是显示根据本发明的存储单元15的存储映像的示意图。按照本发明，CD主数据、相关子码数据和纠错(ECC)奇偶校验数据存储在存储器15中，这样的数据根据如上所述的请求/确认方法发送到输出单元16。借助于时分方法，数字信号处理单元14利用与发送主数据相同的端口向输出单元16发送子码数据和ECC奇偶校验数据。或者，可以将用于子码数据和ECC奇偶校验数据的端口附加到数字信号处理单元14，以便使用于发送子码数据和ECC奇偶校验数据的端口与用于发送主数据的端口分开。
参照图5，最好沿着水平方向将EFM数据(主数据)51写入第一存储区MA1中，和将在一个帧的末端上的1-字节子码数据52写入第一存储区MA1中。第二存储区MA2是用于C1/C2纠错的存储器。在纠错期间生成的纠正标志存储在标志存储器(例如，寄存器或SRAM(静态随机存取存储器)存储器，未示出)中。在发送完成了纠错的主数据51之前，将主数据51和相应子码数据52(存储在第一存储区MA1中)临时存储在第四存储区MA4中。然后，从第四存储区MA4接收主数据51和相应子码数据52，和从标志存储器接收纠正标志57，接着，以扇区为单位将该数据存储在第三存储区MA3中以构成数据映像。利用上述的请求/确认(REQ/ACK)方法将以扇区为单位存储在第三存储区MA3的数据以字节为单位并行地发送到输出单元16。
如上所述，CD-ROM的数据格式类似地CD-音频的数据格式。CD-音频可以由CD-ROM驱动器再现，但CD-ROM却不能由CD-音频驱动器再现。在CD-ROM驱动器中，数字-模拟转换、输出滤波和音频输出端口都是不必要的，但需要用于接口和输出的计算机。并且，用于音频和视频的MPEG-1编码标准也用在视频-CD的格式中，从盘标准的观点来看，这与CD-ROM/XA转换盘(bridge disk)的模式1的形式1相同。因此，视频-CD可以在CD-ROM或CD-I驱动器中再现，但视频-CD却不能由CD-音频播放机再现。
输出单元16接收DSPD，根据CD的类型进行解码，并向终端设备19输出数据。在音频-CD的情况下，输出单元16将数字数据转换成模拟数据，并放大数据。在CD-ROM的情况下，输出单元16根据CD-ROM格式进行解码。在视频-CD的情况下，输出单元16进行解码以扩展压缩的图像数据。
根据本发明的上述方法可以具体化成计算机(包括具有数据处理功能的所有设备)可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质包括存储计算机可读数据的所有类型的记录器件。该介质可以包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、和其它存储器件。此外，该介质还可以是诸如通过因特网发送的载波那样的载波。此外，计算机可读介质可以分布在网络上的多个计算机系统中，和可以利用现有技术中的分布方法存储和执行计算机可读代码。
有益的是，具有如本文所述的结构的光盘播放机利用REQ/ACK信号将经处理的数据从数字信号处理单元并行发送到输出单元(与单边串行发送相反)，可以降低出错的可能性。例如，在视频CD播放机中，输出单元具体化在应用CD-ROM解码器的MPEG芯片中。当本发明的并行发送方法用在这种情况中时，MPEG芯片可以只利用并行端口接收视频CD的经数字信号处理的数据。在控制MPEG芯片的存储器的时候不接收经数字信号处理的数据，当MPEG芯片的存储器准备好接收经数字信号处理的数据时，才可以接收经数字信号处理的数据。因此，可以降低由于控制MPEG芯片的存储器引起的负担。
虽然通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了具体显示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以对其进行形式上和细节上的各种改动而不偏离所附权利要求书所限定的、本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种处理光盘上的信息的方法，包括下列步骤：
处理从光盘提取的模拟信号以生成经初步信号处理的数据；
数字信号处理经初步信号处理的数据以生成经数字信号处理的数据；
生成请求信号以输出经数字信号处理的数据；和
响应请求信号，生成确认信号和与确认信号一起并行地输出经数字信号处理的数据，
其中，将通过对经初步信号处理的数据进行解调所生成的解调数据存储在第一存储区中；
将通过对解调数据进行纠错所生成的纠错数据存储在第二存储区中；和
将纠错数据以预定块单元存储在第三存储区中，其中存储在第三存储区中的数据包括并行地输出的经数字信号处理的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括下列步骤：根据盘的类型处理并行输出的经数字信号处理的数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在未启用确认信号期间输出的经数字信号处理的数据被认为是无效输出数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中并行地输出的数据包括输出用的主数据、根据经数字信号处理的数据生成的、与主数据相对应的子码数据、和通过纠错主数据产生的纠正标志数据。
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