CN1305058C - 信息记录中的转速控制 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有将设备切换到读状态或写状态的状态控制单元(31)的盘式记录设备。读操作和写操作可交替进行，以同时记录和重现视频信号。转速控制单元(37)设置记录载体的转速；在读状态，速度选择器(38)在从写状态切换到读状态时依据写状态时记录载体的实际转速从至少两个速度设定值中选择一个。通过将读出速度设定在有限个速度设定值中的一个，所述实际转速和读状态速度之间的转速差受到限定。由于转速差受到限定，用以改变记录载体转速所消耗的功率也受到限定，同时，数据访问时间性能及实际盘片的播放性能得到提高。

Description

信息记录中的转速控制
技术领域
本发明涉及一种在盘片形记录载体上记录信息的设备；该记录载体上设有用于记录信息的轨道；该设备包括：用于扫描轨道的读写头、用于通过读写头从轨道中重现信息的读单元、用于通过读写头将信息记录到轨道中的写单元、用于将该信息记录设备切换到读状态或写状态的状态控制单元、用于设定记录载体旋转速度的旋转速度控制单元。
本发明还涉及一种控制盘片形记录载体旋转速度的方法，该记录载体上设有用于记录信息的轨道；该方法包括：通过读写头扫描轨道、通过读写头从轨道中重现信息、通过读写头将信息记录到轨道中、将该信息记录设备切换到读状态或写状态、调整记录载体的旋转速度。
背景技术
日本专利申请JP11-306662公开了一种记录信息的设备。这种设备包括读写头、用于在光盘类记录载体的轨道中记录信息的写单元、及用于读取信息的读单元。该设备还包括用于将设备切换到读状态或写状态的状态控制单元和控制记录载体旋转速度的速度控制单元。在写状态时，记录载体的旋转速度是按照恒定线速度(CLV)分布(profile)控制的，也就是说，轨道的线速度相对读写头是不变的，因而盘片的旋转速度随读写头所在径向位置的改变而成反比例变化。对于光盘如CD-R、DVD+RW或DVD-RW，普遍都采用这种CLV速度分布。经过一段时间的写状态后，切换到读状态。信息的读取通常是在不同的径向位置上进行的，如在读状态时也采用CLV速度分布的话，需要根据读写头所在的新的径向位置对旋转速度进行调整。在这种设备中，速度控制单元将旋转速度设定为一固定值，该固定值与刚切换前写状态时的实际速度相同。因此，读状态时的旋转速度与写状态时的实际速度相同。由于旋转速度在读状态时不发生变化，使得单位时间从轨道中读取到的数据量随径向位置的变化而改变。这样的速度控制通常称为恒定角速度(CAV)。从写状态切换到读状态，保持相同的旋转速度，由于速度未改变，数据访问不会出现延迟。然而，对于高性能的设备，采用CAV速度分布并不是很合适。特别是，当从写状态切换时保持相同的旋转速度，使得线速度的变化范围很大，会造成数据读取过程不可靠。
发明内容
本发明的目的是提供一种可控制转速的设备和方法，使得高性能的信息再现设备的应用更加可靠、适当。
依据本发明的第一方面，上述目的是通过说明书开头所描述的设备来实现的。其特征在于：转速控制单元包括速度选择器，在读状态，该速度选择器在至少两个速度设定值中选择一个。所选择的速度取决于从写状态切换到读状态时，写状态中记录载体的实际转速。所述的速度选择限定了所述实际的转速和读状态速度之间的转速差。依据本发明的第二方面，上述目的是通过说明书开头所描述的方法来实现的。该方法包括：读状态时，在至少两个速度设定值中选择一个，这种选择是在从写状态切换到读状态时依据写状态中记录载体的实际转速确定的。所述的速度选择限定所述实际转速与读状态速度之间的转速差。规定有限数量的转速设定值的有益效果在于：以限定的速度范围读取数据，可以使设备在设计和测试上达到最佳性能。
本发明还基于以下公知技术。现有系统提供了一种避免在状态切换时访问时间出现延迟的解决方案。可是，在读取数据的过程中，速度变化的范围可能与记录过程中最大和最小转速的差值一样大，例如，在CD或DVD系统中，这一范围约为2.5倍。本发明人认为，如此大的速度范围，考虑在记录和读取过程中各种速度上的整体性能，需要对设备进行复杂的系统设计，特别是当借助于缓冲器，通过交替切换读/写状态来同时记录和重现数据流的情况更是如此。通过限制转速设定值的数量，系统设计的复杂性大大降低，所述转速设定值位于记录过程中的最小和最大速度之间。特别是，面临几种错误源的整个盘片扫描系统的测试(通常称为可播放性测试(playability testing))，可因有限数量的速度而减少测试量。另外，还注意到，驱动马达改变盘片的转速所消耗的功率随所述速度的变化量呈平方关系增长。而通过设置所述的有限数量的速度设定值，转速差受到限定。而通过限定速度差，设备中用于改变速度所需的功率消耗仅稍高于前述先有技术的设备。另外，对于那些取决于读出速度例如马达控制环路的增益的参量，只需要有限数量的设定值，因此控制单元的复杂程度降低。
在本发明设备的一实施例中，速度控制单元设置成按照恒定线速度(CLV)分布来控制记录过程中记录载体的速度。其优点是在记录过程中，读写头相对于记录轨道旋转运动的线速度恒定。对于记录过程，有关设计参数以及对不利环境因素如灰尘的容限方面，通常要严格一些。由于采用恒定速度，记录过程可相对于该速度达到最佳状态。
在本发明设备的一实施例中，速度控制单元设置成按照恒定角速度(CAV)分布来控制读出过程中记录载体的速度。其优点是，当切换到读状态时，读出过程中的转速能够容易地设定成为固定值。
在本发明设备的一实施例中，速度选择器包含基本高于写状态时最低转速的转速的最低速度设定值。其优点是，读出过程中的转速决不会低于该最低设定值，而是高于记录过程中的最低转速。因此在系统和缓冲器设计中，设计的最小读出速度比最低的记录速度高。
在本发明设备的一实施例中，速度选择器包含基本低于写状态时最高转速的转速的最高速度设定值。其优点是，读取过程中的转速范围小于记录过程的转速范围。这种转速值下的读取可发生在任一径向位置上。因此，在读取过程中读写头相对于记录轨道的线性读出速度受到限制。
本发明的设备及伺服机构的其它优选实施例将在权利要求书中进一步描述。
附图说明
参照以下说明和附图将对本发明的上述和其他方面有明确的、进一步的理解。以下结合附图通过实施例对本发明作详细说明。
图1a所示为记录载体(俯视图)；
图1b为图1a所示记录载体(横截面)；
图2所示记录设备的原理框图；
图3所示为速度设定值；
图4表示通过交替地读写同时进行记录和重现的情况；
图5表示交替读写入过程中的转速；
图中，与本说明书已描述的部件对应的部件均采用相同的附图标记。
具体实施方式
如图1所示，在盘片形记录载体11上设有记录轨道9和中心孔10。基本平行的记录轨道按螺旋形图案制作在信息层内，轨道上记录有连串的代表信息的标记。记录载体可以是光学可读的，称为光盘，并具有一个可记录型的信息层。可记录盘片有CD-R和CD-RW，可写型DVD，如DVD+RW，以及采用蓝色激光的高密度可写光盘，称为蓝光盘片(BD)。有关DVD盘片的详细资料可参见标准ECMA-267：120mm DVD(只读盘片)(1997)。通过光学可检测的标记，如在相变材料上形成结晶状或无定形的标记，将信息沿记录轨道记录在信息层上。可记录型记录载体上的记录轨道9，是在加工空白盘片时预先压制的轨道结构。该轨道结构是预先制作好的，例如，预设凹槽14，该凹槽能使读写头在扫描过程中跟踪轨道移动。该轨道结构包括位置信息，例如用于指示信息单元(通常称为信息块)位置的地址。该位置信息包含确定该信息块的起始位置的特定同步标志。如下文所述，位置信息以经调制摆动的帧编码。
图1b是图1a的可记录型记录载体11沿b-b线的横截面图，其中，透明基片15上设有记录层16和保护层17。保护层17还可包括一个基片，如在DVD盘片中，记录层涂敷在0.6mm厚的基片上，另一个0.6mm厚的基片粘贴在该记录层背面。凹槽14可由基片15材料的凹进或凸出部分形成，或使材料特性与周围不同而形成。
记录载体11用于按照标准格式如MPEG2记载数字编码的视频信息。
图2所示是用于在可写型或可重写型的记录载体，如在CD-R或CD-RW、DVD+RW、BD上记录信息的记录设备。该设备配有记录装置，用于扫描记录载体上的轨道，该装置包括用于旋转记录载体11的驱动单元21、读写头22、用于将读写头22在轨道的径向上粗定位的定位单元25及控制单元20。读写头22包括一个公知类型的光学系统，产生的光束24通过光学元件会聚在记录载体信息层轨道上，形成光点23。光束24由光源如激光二极管产生。读写头还包括(未示出)一个聚焦执行器，它可以使光束24的焦点沿所述光束的光轴移动；一个跟踪执行器，将光点23精细定位在轨道中间的径向位置。跟踪执行器可包括线圈，该线圈能够在径向上移动光学元件，或采用另一方式：改变反射元件的角度。对于写入信息的操作，光束受控地在记录层产生光学可检测的标记。对于读操作，从信息层反射出来的光由光电检测器检测到，该检测器例如可以是通常的四象限二极管(four-quadrant diode)，在读写头22中，产生一个读出信号及检测器信号，检测器信号中包括跟踪误差和聚焦误差信号，用以控制所述的聚焦执行器和跟踪执行器。读出信号通过常规的读处理单元30进行处理以重现信息，其中读处理单元包括解调器、去格式器和输出单元。因此，用于读取信息的重现装置包括驱动单元21、读写头22、定位单元25及读处理单元30。该装置设有写处理装置，用于处理输入的信息，产生一个写信号去驱动读写头22，该写处理装置包括输入单元27和调制器装置，该调制器装置包括一个格式器28和一个调制器29。控制单元20控制信息的记录和重现，并且可用来接收来自用户和主机的命令。控制单元20通过控制线路26，如系统总线，连接到所述的输入单元27、格式器28和调制器29、读处理单元30、驱动单元21和定位单元25。控制单元20包括控制电路，例如微处理器、程序存储器和控制门电路，用于执行下述的本发明的各种步骤和功能。控制单元20还可以由逻辑电路中的状态机来实现。输入单元27接收用户的实时信息，将音频和/或视频信号处理成信息块传送到格式器28，按照记录格式(如后文所述)添加控制数据并格式化数据，例如通过添加纠错码(ECC)和/或进行交错。对于计算机应用，信息单元可以直接接口到格式器28。从格式器28输出的格式化的数据被传送到调制单元29，该调制单元包括一个信道编码器，用于产生调制信号以驱动读写头22。调制单元29还包括同步装置，在调制信号中加入同步码。加到调制单元29输入端的已格式化的数据单元中包含地址信息，在控制单元20的控制下，该数据单元被写到记录载体上相应的可寻址位置。控制单元20还可记录和重现用于指示已记录的信息单元位置的位置数据。在写操作过程中，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型的，例如在诸如染料、合金或相变材料上进行记录，得到与周围反射系数不同的区域；或在磁致发光材料上进行记录，得到磁化方向与周围不同的区域。在光盘上读写、记录信息的方法，以及可用的格式化、纠错和信道编码规则是本技术领域如CD系统的公知技术。通常从激光二极管发射的电磁辐射光束24在记录层上产生光点23，形成上述的标记。在实施例中，输入单元27包含压缩装置，用于压缩输入的模拟音频和/或视频信号，或未经压缩的数字音频/视频信号。适用的视频压缩装置以MPEG标准描述，其中MPEG-1在ISO/IEC 11172作了定义，MPEG-2在ISO/IEC 13818中作了定义。输入信号也可已按上述标准进行了编码。
所述设备设有通过系统总线26与控制单元20相连接的状态切换单元31。该状态切换单元根据用户的命令或为适应一串数据流自动地将所述设备切换到读状态或写状态。控制单元20中设有转速控制单元37，用于设定记录载体的旋转速度。在实施例中，记录过程中的转速按照恒定线速度(CLV)分布进行控制，这种速度分布使得轨道的速度相对于读写头保持恒定的线速度。转速随径向位置值的加大而降低，如图3所示。在实施例中，读取过程中的转速按照恒定角速度(CAV)分布进行控制，这种速度分布使得转速保持恒定值，数据速度随读写头22所在的径向位置成比例增加。
转速控制单元37包括有速度选择器38，读状态时依照记录载体在写状态的实际转速，在至少两个速度设定值中选择一个设定值。实际转速在状态切换单元31的控制下从写状态切换到读状态时被确定。控制选择器进行转速选择，以使所述的实际转速与读状态时转速之间的转速差由所述的转速选择限定。注意到使记录载体转起来所需的马达动力在比例上大于随速度差增大而需要增加的马达动力。通过采用有限数量的设定值，速度差被限定。以下，参考图3对设定值的选择进行说明。
图3示出了速度设定值。横轴表示盘片的径向位置40，竖轴表示转速41。第一条CLV曲线43表示在记录过程中的转速。作为一个实例，其记录速度是DVD系统名义速度的2.4倍。在读状态时，转速为25Hz时的第一设定值44用水平线表示。第二设定值45位于30Hz、第三设定值46位于40Hz、第五设定值47位于50Hz。对于DVD系统，以第五设定值47为例，读状态时的线速度在2.1倍和5.5倍的名义读出速度之间变化。读出速度的设定按如下情况发生。根据状态切换单元31的指令，记录过程可以在写位置48中断。此时记录载体的转速大约为33Hz。选择最接近的设定值45读取数据，于是马达的转速被控制在30Hz。读取可在读写头到达新的径向读位置49后立即开始。读写头跳到这一位置需要一定时间，马达的转速在这段时间内可能已经得到调整。在实施例中，在速度完全调整到位前，已经开始在新的径向读位置49进行读取。如果在读出过程中出现错误，一旦马达速度调整到位，读写头重新跳到该位置，控制单元20将在相同的位置处重试读取。由于读出速度还没达到其目标值，因读取错误位置而重试的次数可能会增加。
在实施例中，速度选择器38设有基本高于写状态时最低旋转速度的转速的最低速度设定值。如图3所示，记录过程速度分布曲线43的最低速度在22Hz。而最低转速的设定值在25Hz，比起22Hz，读出过程的最小值增加了约15％。在实施例中，速度选择器38设有最高速度设定值50Hz，而按照CLV分布曲线，在2.4×名义DVD速度，记录过程中的最大转速是55Hz。读出过程中，最高转速比记录过程的最大转速低10％。因而，读出过程的最大线速度被限定于约5.5×DVD。而采用与最大记录速度相同的速度，结果将得到6×以上的最大读出线速度。
实施例中至少有多个转速设定值，在具有预定的旋转频率间隔的转速上，多个设定值之间的频率间隔可以是相同的。如图3所示，速度设定值45、46、47之间的间隔为10Hz。保持同样的间隔值的结果使得最大的速度差为间隔值的一半，如5Hz。然而，该间隔值也可以按其它设计标准来选择，例如，在较高转速时间隔值取得小一些，以使速度达到每个设定值的响应时间基本相等。在实施例中，如图3所示，对于记录过程，速度控制单元37提供写转速范围，其中最高速度基本上为最低速度的2.5倍，对于读状态，速度选择器设置成在4个速度设定值中选择一个。
在实施例中，所述设备设有一个写缓冲器35，用于存储将要记录的信息，其中状态控制单元31根据写缓冲器35的填充程度来进行状态切换。状态控制单元31用来经由写缓冲器记录实时信息的输入数据流，同时，通过交替变换写状态和读状态来重现实时信息。写入过程持续进行，直到写缓冲器基本空出。状态控制单元31检测缓冲器的填充程度，然后切换到读状态。通常，还设有一个读出缓冲器32。读出过程持续进行，直到写缓冲器基本充满，或者直到读出缓冲器基本充满。适当选择缓冲器的容量，使得要同时记录和重现的数据流之间的切换发生频度不是太高，因为那样会引发磨损和噪音。切换周期的实际值为3至10秒，例如，5秒写、0.5秒跳位、4秒读，再0.5秒跳位。当数据流的数据率大约5Mbit/sec，写缓冲器35的容量大约需要4Mbyte。
图4示出了通过交替进行写和读而同时记录和重现数据的情形。上图50所示，Wn为沿时间轴的数据写操作，其中n表示在时间上的顺序。在轴线的第一段，用W表示发生的写操作。在中间段，示出了写操作和读操作交替进行：从W1到W5、从R1到R5。中图51示意表示了在两个径向位置的写和读操作的第一例，读位置53偏内圈，写位置54偏外圈。下图52示意表示在两个径向位置的写和读操作的第二例，写位置55偏内圈，而读位置56偏外圈。
图5所示为交替进行写和读操作时的转速。时间由横轴61表示，竖轴62表示盘片的旋转速度。假设写操作W1、W2和W3发生在连续的径向位置，因此，示出了按照CLV分布降低的写转速63。第一个读操作R1发生在偏内圈的位置，在稍高些的第一转速段64，而第二和第三个读操作R2和R3发生在稍低的第二转速段65。转速64、65根据写操作过程中的实际转速63而选择。因此，写入过程的转速和读出过程的转速之间的转速差受到限定。若总是选择最接近的读出速度，则最大的转速差为转速设定值64、65之间的一半间隔。
虽然本发明是采用存储视频信息的光盘作为实施例来说明，但本发明也适用于其它类型的记录载体，如磁盘或各种其它类型的信息重现装置，凡是采用不同速度进行读取和记录的，均属本发明的范围。应注意，文中“包括”一词不排除其它未列出的部件或步骤的存在；冠词“一个”放在部件前面时，不排除存在多个这种部件；任何附图标记均不作为对权利要求范围的限制；本发明既可以通过软件实现，也可以通过硬件实现，若干个“装置”或“单元”可以由同一软件和硬件体现。另外，本发明的范围不以所述实施例为限，本发明的实质在于上述每个新特征或这些特征的组合。

Claims (9)

1.一种在盘片形记录载体上记录信息的设备，该记录载体上设有记录信息的轨道；
所述设备包括用以扫描轨道的读写头、用以通过读写头从轨道中重现信息的读单元、用以通过读写头在轨道中记录信息的写单元、用以将所述设备切换到读状态或写状态的状态控制单元和用以设定所述记录载体的转速的转速控制单元；
其特征在于：所述转速控制单元包括速度选择器，用以在从写状态切换到读状态时依据写状态时记录载体的实际转速从至少2个读状态的速度设定值中选择一个，所述实际转速与读状态转速之间的转速差由所述选择限定。
2.如权利要求1所述的设备，其中，在记录过程中，所述速度控制单元按照恒定线速度分布控制记录载体的速度。
3.如权利要求1所述的设备，其中，在读取过程中，所述速度控制单元按照恒定角速度分布控制记录载体的速度。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述速度选择器包含一个基本高于写状态时最低转速的读状态转速的最低速度设定值，和/或一个基本低于写状态时最高转速的读状态转速的最高速度设定值。
5.如权利要求3所述的设备，其中，至少多个速度设定值设于至少具有一个预定的旋转频率间隔的预定的旋转频率上。
6.如权利要求1所述的设备，其中，包含用以存储将要记录的信息的写缓冲器，所述状态控制单元用以依据该写缓冲器的填充程度进行状态切换。
7.如权利要求6所述的设备，其中，还包括视频编码单元，用以接收视频数据并提供经编码的视频数据，作为将经由写缓冲器记录的信息。
8.如权利要求6所述的设备，其中，所述状态控制单元用以经由写缓冲器记录第一连续实时信息流，同时，通过交替写状态和读状态重现第二个实时信息流。
9.一种盘片形记录载体转速的控制方法，该记录载体上设有记录信息的轨道；
该方法包括通过读写头扫描轨道、通过读写头从轨道中重现信息、通过读写头在轨道中记录信息、将设备切换到读状态或写状态、设定记录载体的转速等步骤；
其特征在于：所述方法包括这样的步骤，即在从写状态切换到读状态时，依据写状态时记录载体的实际转速从至少两个读状态的速度设定值中选择一个，所述实际转速与读状态转速之间的转速差由所述选择限定。
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