CN1275235A - 使用较高级别音频文件和较低级别音频条目指示文件存储以音频为中心的信息的方法,读出和/或存储这种信息的装置以及记录载体 - Google Patents

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Abstract

以音频为中心的信息通过内容表(TOC)机制存储在单体存储介质上,该TOC机制指定各音频条目的实际结构。特别是,除了TOC机制外,还借助较高级别的音频文件把基于文件的访问机制赋予以音频为中心的信息。在下一个低级别,单独赋予了一种机制,作为一个或多个顺道组织的文件专门指出该区域中的音频条目和与这些文件分开的单独的综合文件指出音频道以及插入的间歇区间。

Description

使用较高级别音频文件和较低级别音频条目指示文件 存储以音频为中心的信息的方法、读出和/或 存储这种信息的装置以及记录载体
发明背景
本发明涉及如权利要求1的前序中描述的方法。在诸如盘或带等单体介质上的数字音频存储已变得很广泛。如果音频被细分成多个子条目，则一个内容表(TOC)将允许以相对快的方式访问这信息。通常，TOC至少指定已经存储了什么和它已存储在哪里，以便于在家用型放唱机中存取。这种音频信号可以用于个人计算机等环境，施加各种扩展特性。音频提供者可能希望让信息在各种复杂程度的平台上容易地被访问。
发明概要
因此，除了其他东西之外，本发明的一个目的是允许各种类型的有效的音频管理，它们提供对放唱机以及对PC的兼容访问能力。所以，根据本发明的方面之一，本发明以权利要求1的特征部分来表明其特征。通过后者的文件结构，还能在各音频道(track)之间插入间歇。一个计算机访问单道现在可以做到这一点，这借助于不仅通过道文件适当地对音频寻址，而且还能代之以通过综合性文件进行寻址。本发明还涉及由本方法产生的单体存储介质，以及用于与这种存储介质接口的存储或读取装置。本发明的其他优越方面在附属权利要求中叙述。
附图简述
下文中将参考对最佳实施例的说明更详细地讨论本发明的这些和其他方面及优点，特别是将参考所附图件，这些图件显示：
图1a、1b是一记录载体；
图2是回放装置；
图3是记录装置；
图4是用于本发明的文件系统；
图5是本发明的存储方式；
图6是详细的道组织。
最佳实施例详述
图1a显示一个盘形记录载体11，它带有中心孔10和物理道19，物理道19被排成螺旋环状，以在一信息层上形成基本平行的结构。该载体可以是具有可记录的或预先记录的信息层的光盘。CD-R、CD-RW、DVD-RAM是可记录的；音频CD是被预先记录的。可以光录一个母盘然后压制拷贝，这样来制造预先记录盘。物理道19是由预先被压纹的物理结构来表示。物理道可以有预制凹槽14，以允许读/写头在扫描时跟随它。利用沿物理道的可被光检测标记(例如凹点和凸点)把信息记录在信息层。
图1b是沿可记录载体11的b-b线的截面，这里透明基片15承载记录层16和保护层17。预制凹槽14的作用可以是凹陷、升高、或与其周围脱离开来的材料。
为便于使用，载体上的音频信息已被再分成条目，它们常有几分钟的持续时间，例如一个唱片集中的歌曲或交响乐的乐章；在下文中这些条目将称作(逻辑)道，不同于图1中的物理道。载体将经常含有识别条目用的访问信息，如象CD-ROM的ISO9660文件系统中包括的内容表(TOC)。该访问信息可以包括每个条目的播放时间、起始地址和歌曲标题。
音频信息在模拟到数字转换之后以数字形式记录。A/D转换的实例是由CD得知的在44.1kHz每个样本为PCM16位的A/D转换以及以高速采样率(例如64×F)的1位∑δ调制，它称作位流。这后一种高质量的方法允许在高质量解码和低质量解码之间选择。所以要参考出版物“用于高保真音频信号模拟到数字转换的数字十抽一滤波器”，作者J.J.Van der Kam，报告D5，以及“用于过采样A/D转换器的内插调制器的更高阶拓扑”，作者Kirt C.H.Chao等人，报告D6。在A/D转换后，数字音频可以被压缩成可变位速率的音频数据供记录。被压缩的音频数据将以这样的速度从载体中读出，即在解压之后当连续地再生该音频信息时基本上恢复原始的时间尺度。因此，从载体上提取被压缩数据时的速度必须依据变化的位速率。数据以所谓传输速度从记录载体上提取，该传输速度即从载体向解压器传送数据字节的速度。记录载体可以有一个恒定的空间数据密度，以给出最高的数据存储密度。在这样的系统中，传输速度正比于介质和读/写头之间的相对线速度。
图2显示一回放装置，用于读图1所示类型的载体11。该装置有用于转动载体11的驱动装置21和用于扫描物理道的读出头22。定位装置25对读出头22作粗略的径向定位。读出头包含一个已知的光学系统，它带有辐射源以产生光速24，光束24通过光学部件被引导和聚焦到信息层上的点23。该读出头进一步包含一个聚焦操作机构用于沿光束的光轴移动辐射24的焦点和一个跟踪操作机构用于沿径向把点23精细定位在物理道的中央。这个操作机构可以包含去移动一光学部件或者可以被安排成改变反射元件的角度。被信息层反射的辐射被读出头22中的一个已知检测器检测到，例如由一个四象限二极管，以产生读出信号和更多的检测器信号，包括分别用于跟踪和聚焦操作机构的跟踪误差和聚焦误差信号。为提取数据，所读取的信号由读出装置27处理，它可以包含一个信道解调器和一个误差校正器。所提取的数据被送到数据选择装置28以选择被压缩的音频信号馈送给缓存器29。这种选择是基于也被记录在载体上的数据类型指示，例如在帧格式中的头段。被压缩的音频数据作为信号30从缓存器29送到解压器31。这个信号也可被输出到一个外部解压器。解压器31由被压缩的音频数据再生出原始音频信息，由输出端32输出。解压器可位于图2所示独立的高质量音频数模转换器33中。另一种作法是缓存器可以位于数据选择装置前面。缓存器29可以位于单独的机壳中或者与解压缩器中的缓存器结合，该装置还有控制单元20用于从使用者或从主机(未画出)接收控制命令，并经由线26连于驱动装置21、定位装置25、读出装置27以及数据选择装置28，还可能连于缓存器29用于充添水平控制。为此目的，控制单元20可以包含数字控制电路。
音频压缩与解压技术是公知的。在数字化之后，可通过分析信号中的相关性和对指定大小的各段产生参数来压缩音频信号。在解压过程中，使用相反的过程重建原始信号。如果原始的数字化信号被严格地重建，则(解压)压缩是无损失的，而有损失的(解压)压缩将不能再现原始信号的某些细节，然而这些细节基本上不能被人的耳朵或眼睛检测出来。大多数已知的音频或视频系统，如MPEG，使用有损失的压缩，但无损失压缩被用于计算机数据。在下文中的D2、D3和D4中可找到音频(解压)压缩的实例。
数据选择装置28将从数据中提取读出控制信息，该信息代表传输速度的情况，并进一步根据这一速度情况丢弃记录过程中被加进去的填充数据。当数据单元20必须从载体再生出音频条目时，定位装置25将把读出头定位在含有TOC的道的位置。然后将经由数据选择装置28从TOC中提取出那个条目的起始地址和速度情况。另一种做法是，当盘被插入该装置时对TOC的内容只读出一次并将其存储在存储器中。为再生该条目，驱动装置将以速度情况指示的速度转动记录载体。所需转动速率可以被这样表示在速度剖面中供设置驱动装置。另一种作法是速度情况可以包含一个位速率，然后可以根据起始地址由条目所在径向位置算出转动速率，因为记录载体密度参数，如道间距和位长，是预先确定的而且对回放装置而言是已知的，通常由一标准得知。于是，可从位速率和所述径向位置导出转动速率。
为了提供连续的再生而不发生缓存器下溢或上溢，传输速度与D/A转换器的再生速度相耦合，即与解压后的位速率相配。为此，该装置可以包含一个参考频率源以控制解压器，而转动速率可以根据参考频率和速度情况来设置。还可以用缓存器29的平均添充水平来调节转动速率，例如，如果缓存器平均添充超过50％则降低转动速率。
图3显示一种记录装置，用于在可(重)写型载体11上写信息。在写过程中，在记录载体上形成代表信息的标记。这些标记可以是任何光学可读形式的，例如通过在诸如染料、合金或相变材料中记录，形成与其周围反射系数不同的区域，或者形成与周围磁化方向不同的区域。写和读记录在光盘上的信息以及格式化、误差校正和信道编码的可用规则都是众所周知的，例如从CD系统中可以知道。可以由通过电磁激光辐射射束24在记录层上产生的点23形成标记。记录装置包含的基本部件与图2所示部件相似，即控制单元20、驱动装置21、及定位装置25，但它有独特的写入头39。音频信息呈现在压缩装置35的输入端上，压缩装置35可以放在单独的机壳中。在D2、D3和D4中已描述了适用的压缩。在压缩装置35输出端上的可变位速率压缩音频被送到缓存器36。数据从缓存器送到组合装置37，用于添加添充数据，还有控制数据。整个数据流被送到写入装置38供记录。写入头39由写入装置38馈送数据，写入装置38可以包含格式器、误差编码器和信道调制器。呈现在写入装置38输入端的数据根据格式化和编码规则分布在逻辑和物理扇区上并被转换成供写入头39使用的写入信号。单元20被安排成通过控制线26去控制缓存器36、数据组合装置37及写入装置38，并用于执行如前文对读出装置所描述的定位过程。通过使记录装置具有回放装置的特性并有组合的读/写头，该记录装置还可以允许读出。
图4显示本发明所用文件系统，对于这一文件系统，原则上各种不同的选择都是可行的。最好是存储系统应基于UDF或ISO9660文件系统。在另一种情况中将不存在文件系统，于是所有有关的扇区空间都应保持为空的。
然而，如果存在一个文件系统，则所有音频应存储在位于子目录SCD_AUDIO中的音频文件中。图4显示基于根文件ROOT50的分层系统，指出各个次级文件52、54、56、57。下文将讨论相互同一的MASTER.TOC52的结构。再有，有一个2C_AUD10文件54。该文件指向相互同一的TOC区域2C_AREA1/2.TOC 58、59，它们与各种立体声道TRACKn.2CH60平行，还指向区域文件2C_TAREA.2CH61。再有，有一个MC_AUDIO文件56。它指向相互同一的TOC文件MC.TOC62、63，它们与各种多信道道TRACKn.MCH64平行，还指向区域文件MC_TAREA.MCH65。结果，或者可以经由相关联的TOC访问这些道，或者可以经由具有TOC和子TOC作为目录的文件系统访问这些道。文件60和64每个只是访问相关道的音频，而文件61和65则还指向相关道的间歇间隔，这将在下文中参考图6说明。最后，文件条目67可以指示所存储的图画信息。
图5显示本发明所用存储安排的示例，它已被显示为单个串行表示。沿水平轴，下述条目是明显的：条目120是Lead-in(导入)，它用于相互同步读出器和介质驱动。File System(文件系统)122代表已针对图4说明了的那些。MASTER.DOC条目124可以按标准过程配置，并从属于子条目Stereo Area(立体声区)126和Multi-channelAudio Item(多声道音频条目)128，而且如果必要的话还从属于ExtraData(额外数据)条目130。这三个区域的长度不需要标准化，因为可能存在各种不同的信息量。对于音频区域，包括了适当的音频道区域以及相关联的SUB_TOC(子TOC)。除了下文中的说明外，条目126、128、130的内容可以根据传统的标准来定义，这些标准本身不构成本发明的组成部分。通常，两个音频区域可以有相同的结构，包含同类信息，只是对各信道有彼此不同的定义。音频可以是普通编码的，或者无损编码的。各种音频可以与辅助数据多路复用，例如致密盘文本。
条目130代表额外数据信息，它可按传统标准定义。引出信息(Lead-Out Information)132特别应用于搜索操作。它的道除了包含道号和地址外不包含其他信息，引出道的个数可以复盖约0.5至1毫米宽的一个环。根据上述，所存储的信息或者可以通过条目122中规定的文件系统访问或者可以通过条目124中规定的TOC结构访问。
任何单个或多个Master TOC(主TOC)124都是在各自相对于引入区起点的统一标准化偏移位置处起始，例如对于第一主TOC是字节数500。在本实施例中，一个主TOC只度量一个标准化扇区，而且主要含有指向下文所述各子TOC(Sub-TOC)或区域TOC(Area-TOC)。主TOC最好有如下语法结构：
1. 16字节Signature(签字)标识一个主TOC，例如用“SACDMaster TOC”来标识。该签字含有3个空格符；撇号不是定义的组成部分。
2. 2字节Spec_version(指定版本)指出在该盘中所用格式的版本号。
3. 14字节Space(空间)已被保留，例如用于对位填充。
4. 4字节整数2CH-start_address(双声道起始地址)含有立体声区第一扇区的逻辑地址。
5. 4字节整数2CH_end_address(双声道结束地址)含有立体声区最后扇区的逻辑地址。
6. 4字节整数MC-start_address(MC起始地址)含有多声道区第一扇区的逻辑地址。
7. 4字节整数MC-end_address(MC结束地址)含有多声道区最后扇区的逻辑地址。
8. 4字节整数Extra_data_start_address(额外数据起始地址)含有额外数据区第一扇区的逻辑地址。
9. 4字节整数Extra_data_end_address(额外数据结束地址)含有额外数据区最后扇区的逻辑地址。
上述信息总计56个字节。对主TOC可增加其他特性。如果某区不存在，则相应的起始和结束地址有零值。
接下来，条目126和128将分别含有立体声或多声道音频间隔的Sub-TOC(子TOC)或Area-TOC(区TOC)。Sub-TOC(子TOC)最好有如下语法结构：
1. 16字节Signature(签字)标识所针对的子TOC，例如对于立体声音频区使用“SACD stereo TOC”标识，对于多声道音频区使用“SACD MC TOC”标识，通过在尾部增加空格符来得到其字节数。
2. 2字节Spec_version(指定版本)指出在该盘中所用格式的版本号。
3. 4字节Sub_TOC_length(子TOC长度)指出在实际TOC中存在的字节数。
4. 10字节Space(空间)可被保留用于对准填充。
5.可以给出/*Disc Parameters(盘参数)*/的可变大小设置，Album()(唱片集)的名字或Catalogue()(目录)的名字。
6. 4字节disc_play_time(盘播放时间)指出盘的总线性播放时间，表示为时间代码。
7. 4字节disc_name_pointer(盘名指针)指出从该子TOC起始位置到disc_name()(盘名)字段起始的偏移字节数。
8. 4字节disc_date_pointer(盘日期指针)指出从该子TOC起始位置到disc_date()(盘日期)字段起始的偏移字节数。
9. 4字节disc_copyright_pointer(盘版权指针)指出从该子TOC起始位置到disc_copyright()(盘版权)字段起始的偏移字节数。该值可为0，以表示disc_copyright()字段不存在。
10. 4字节disc_publisher_pointer(盘出版者指针)指出从该子TOC起始位置到disc_publisher()(盘出版者)字段起始的偏移字节数。该值可为零，以表示disc_publisher()字段不存在。
11.可变大小Track_List()(道清单)可以对多个音频道的每一道含有到该TOC起始位置的偏移信息，加上各种附加条目，这些附加条目可能对听者有意义，例如道名。
Track_List_1(道清单1)含有：
12. 8字节Track_List_1_Signature(道清单1签字)标识具有道清单1的扇区。
13. 4字节Track_Start_Address(tno)(道起始地址(tno))，用于当前音频区中具有道号tno的所有音频道，含有该道第一扇区的逻辑地址。
14. 4字节Track_Length(tno)(道长度(tno))，用于当前音频区中具有道号tno的所有音频道，含有该道的长度，以扇区为单位。
Track_List_2(道清单2)含有：
15. 8字节Track_List_2_Signature(道清单2签字)标识具有道清单2的扇区。
16. Track_Start_Time_Code(tno)(道起始时间代码(tho))，对于具有道号tno的所有音频道，给出该道的起始时间代码。
17. Track_Time_Length(tno)，对于具有道号tno的所有音频道，给出该道的播放时间。
图6给出一详细的道组织，具体地针对文件60、64对61、65的两个类别。现在，在本例中，存储区含有4个音频道140、142、144、146。每个道含有的音频信息量为A，它可能是长度不统一的。再有，每对相邻音频区间由一间歇区间分开，标为P。间歇长度已由记录载体开发者设定，这可能是参考前道和/或后跟道的具体特点而选定的。该长度可以基于各种考虑，如各自的响度、节拍频率、特点的共性和差异、作曲者和风格，对一特定载体，不一定是统一的。原则长零长度是可实现的。最后一道一般没有后继间歇区间。
对于每道A，在该道所属于的音频区Area_TOC(区域TOC)中给出起始位置长度及其他信息。道A的存储区和间歇区间P(如图6中指示148所表示的)含有Time_Code(时间代码)。该时间代码在间歇区间P的起始处以零开始。时间代码以1/75秒步长递增，直至存储区148结尾。以1/75秒为时间单位，称作一帧。时间代码以复合帧编码。在存储区148中所有道A以及间歇区间P以1开始顺序编号。
现在，对于只访问单独的一道，例如对于计算机处理或以任意顺序播放，通常将只涉及适当的音频。结果，图4中的文件60、64将专门地指向孤立提取的相关道音频部分。这已在图6中由指示148表示，它专门复盖音频。另一方面，另一种使用模式是逐个扇区地播放该区。原则上这样做根本上不需查访任何文件系统。然而，本发明者已认识到，为了一致性的理由，一个文件系统应是适当的，但由于审美的或其他感觉方面的理由，不应忽视间歇。所以，已对区域作为整体，包括间歇在内，赋予了一个单独的文件，它已由附加的指示150符号化，并包括在图4中的条目61.65中。相关的区域TOC将指出这些间歇的大小以及下一个音频道从何处开始。前述访问音频的装置是简单明了的，或者使用道文件，或者采用另一种作法，使用综合性文件及相关联的子TOC。
相关报告清单：
(D1)研究报告36411号，1994年8月，第412-413页。
(D2)PCT/IB97/01156(PHN16.452)，1位ADC及音频无损压缩。
(D3)PCT/IB97/01303(PHN16.405)，音频压缩器。
(D4)EP-A402，973(PHN13.241)，音频压缩。
(D5)J.J.van der Kam，“用于高保真音频信号模拟到数字转换的数字十抽一滤波器”，Philips Techn.Rev.(菲力普技术述评)42，No6/7，1986年4月，第230-8页。
(D6)Kirk C.H Chao等人，“用于过采样A/D转换器的内插调制器的更高阶拓扑结构”，关于电路和系统的IEEE Tr.，Vol37，No3，1990年3月，第309-18页。

Claims (7)

1.通过表内容(TOC)机制在单体存储介质上存储以音频为中心的信息的方法，该TOC机制用于在其中指定所述介质上各音频条目的实际结构，
该方法的特点在于，除了TOC机制外，还通过较高级别音频文件对以音频为中心的信息赋予一种基于文件的访问机制，并在下一个较低级别，通过一种机制对特定音频区域单独赋予一个或多个按逻辑道组织的文件用于专门指出在它们的道中所包含的音频条目，还与它们分开地单独赋予一个综合文件，指出在它们的道中包含的音频条目以及加到这些道之间的间歇区间。
2.如权利要求1的方法，当与综合文件组合使用时，相关联的内容表(TOC)指出这些间歇的大小。
3.如权利要求2的方法，针对双声道音频和针对多声道音频，进一步分别提供单独的所述综合文件。
4.通过实践权利要求1的方法而产生的单体介质。
5.如权利要求4的介质，并作为光学可读盘被实现。
6.用于与权利要求4中的介质接口的存储和/或读出装置。
7.如权利要求6中的装置，并具有盘支持装置、光学访问装置、以及沿所述光学访问装置驱动盘道的盘驱动装置。
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Denomination of invention: Method for obtaining audio information by using file based access mechanism

License type: General permission

Record date: 20050221

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