CN1457054A - 一种音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法，属于光盘存取技术领域。本存取方法是将存储介质区分成导入区、数据区和导出区，其中的导入区空白或写入与光盘数据相关的信息，数据区写入节目表和用户数据，用户数据由多个独立的音频节目或语音节目组成。本发明提出的存取方法，对于光盘存储介质，可以在存储介质的数据区内写入TOC信息；对于磁盘存储介质，可以在存储介质的任意扇区内写入TOC信息。本发明的方法，可以把各种音频数据或语音数据，音频文件或语音文件，如WAV文件、MP3文件等，进行数据流处理或加密保护，并在专用播放机的数据处理芯片中进行处理，恢复原始数据流，进行音频与语音信号的播放。

Description

一种音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法
技术领域  本发明涉及一种音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法，属于光盘存取技术领域。
背景技术  声音的存储和再现技术不断更新和完善，早期的模拟记录方式采用机械接触式拾音头，因而不可避免地存在诸如唱片和拾音头的磨损、信噪比难以提高、通道串扰和抖晃等问题。后来，数字音频与语音技术的发展使声音的存储和再现技术得到革命性的发展。音频与语音数字化，也就是要对声音文件进行数、模转换，这个过程由采样和量化构成，人耳所能听到的声音，最低的频率是从20Hz起一直到最高频率20KHz，20KHz以上人耳是听不到的，因此音频与语音的最大带宽是20KHz，故而采样速率需要介于40～50KHz之间，而且对每个样本需要更多的量化比特数。音频与语音数字化的标准是每个样本16位-96dB的信噪比，采用线性脉冲编码调制，每一量化步长都具有相等的长度。在音频与语音文件的制作中，正是采用这一标准。
音乐光盘(CD-Digital Audio，以下简称CD-DA)、Windows声音资源文件(WindowsWave，以下简称WAV文件)和MP3(MPEG Layer-3)是目前流行的数字音频与语音标准，同一首音乐或语音采用不同的数字音频与语音标准会具有不同的声音质量和信息容量大小。以CD-DA为例，CD-DA格式是44.1KHz的采样频率，立体声为左、右信道，总速率88K/秒，16位量化位数，因此采用CD-DA音轨的音乐或语音可以说是近似无损的，它的声音基本上是忠于原声的。WAV格式是微软公司开发的一种声音文件格式，它符合RIFF(ResourceInterchange File Format)文件规范，用于保存WINDOWS平台的音频与语音信息资源，被WINDOWS平台及其应用程序所支持。WAV格式支持MSADPCM、CCITT A LAW等多种压缩算法，支持多种音频与语音位数、采样频率和声道。标准格式的WAV文件和CD-DA格式一样，也是44.1KHz的采样频率，速率88K/秒，16位量化位数，所以，WAV格式的声音文件质量和CD-DA相差无几，也是目前计算机上广为流行的声音文件格式，几乎所有的音频与语音编辑软件都识别WAV格式。
已有的数字音乐光盘是作为记录介质用于高密度地记录和再现音频数据或语音数据信号。数字音乐光盘的光盘记录格式如图1所示，由导入区、数据区和导出区组成，其中的导入区存储节目表(Table of Content，以下简称TOC)，数据区存储用户数据。
在CD-DA盘片中，为了便于对用户数据所包含的所有的音频节目或语音节目进行准确快速的定位和读写，在盘片的导入区有专用的索引信息，用于记录盘片上所有的音频节目或语音节目的信息，这个索引信息通常称为节目表，其记载方式如图2所示，记载了所有的音频节目或语音节目的各种信息，包括音频节目或语音节目的总数和每个节目的信息，如每个音频节目或语音节目在盘片中的起始地址和终止地址。起始地址、终止地址以及每一个音频节目或语音节目的起始地址信息都各占一个扇区空间。CD-DA播放机进行播放时，光学拾取头首先将存放在导入区的TOC数据的特定扇区范围内的信息全部读入到播放机中。由于TOC中记录的每一个音频节目或语音节目的信息都占一个扇区，还有起始地址和终止地址扇区，因此假设用户音频节目或语音节目的总数为M，则CD-DA在读取TOC信息时，至少要扫描M+2个扇区，这就使得CD-DA读取TOC信息的速度较慢。在用户选择所要播放的音频节目或语音节目后，再根据这个TOC中的数据找到该指定播放的音频节目或语音节目的信息，即指定播放的节目的起始地址，将光学拾取头移至此起始地址，开始播放用户指定的节目。
上述CD-DA的光盘记录格式，可以在计算机中和独立的CD播放器中实现音频与语音的播放。
上面描述的CD-DA盘片中TOC一个扇区的结构如图2所示，由图可见TOC的结构比较复杂，并占据多个扇区。如图2所示，由于TOC分布在CD-DA盘片的导入区，并占据多个数据扇区，因此计算机或播放机读取TOC信息时的速度较慢。
发明内容  本发明的目的是提出一种音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法，通过改变音频数据或语音数据及其TOC在盘片上的光盘记录格式，达到TOC快速读取的目的。
本发明提出的音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法，是将存储介质区分成导入区、数据区和导出区，其中的导入区空白或写入与光盘数据相关的信息，数据区写入节目表和用户数据，用户数据由多个独立的音频节目或语音节目组成。
上述存取方法的节目表中记录每个音频节目或语音节目的描述码以及所有音频节目或语音节目的标识码或标头码中的一种或两种。其中的标识码用来标识节目表的位置；标头码用来描述用户数据所包含的所有的音频节目或语音节目的总数；描述码用来描述每个音频节目或语音节目的相关信息，描述码中至少包含有每个音频节目或语音节目的节目序号、起始地址或终止地址中的一种或多种。
上述存取方法中，数据区中的用户数据为音频数据、语音数据以及对上述数据进行处理和加密后的数据。
上述存取方法中，用户数据在存储介质中以扇区为最小寻址单元进行存储，组成用户数据的每个独立的音频节目或语音节目占用存储介质中的整数个扇区。其中，若某个独立的音频节目或语音节目不占有整数个扇区，则在该节目的最后一个扇区的剩余位上补充填充位数据，以使该节目占用存储介质中的整数个扇区，还可以在该节目的最后一个扇区的剩余位上补充填充位数据，并补充多个扇区，以使该节目占用存储介质中的整数个扇区。
本发明提出的音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法，对于光盘存储介质，可以在存储介质的数据区内写入TOC信息；对于磁盘存储介质，可以在存储介质的任意扇区内写入TOC信息。在开始音频节目或语音节目播放时，盘式存储介质的拾取头首先将TOC中的内容读入播放机中。播放时，用户选定所要播放的音频节目或语音节目后，根据播放机中的TOC信息找到指定播放的音频节目或语音节目的相关信息，如起始地址和终止地址，开始播放指定相应的音频节目或语音节目。本发明的方法，可以把各种音频数据或语音数据，音频文件或语音文件，如WAY文件、MP3文件等，进行数据流处理或加密保护，并在专用播放机的数据处理芯片中进行处理，恢复原始数据流，进行音频与语音信号的播放。
附图说明
图1为已有音频光盘或语音光盘的数据记录格式的存取方法的示意图。
图2为现有技术的CD-DA盘片的音频节目或语音节目的节目表中一个扇区的结构示意图。
图3为本发明提出的音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法的示意图。
图4为本发明记录格式中TOC的记录格式示意图。
图5为本发明记录格式中TOC的记录每个音频节目或语音节目的描述码格式示意图。
图6为用户数据中每个音频或语音节目的扇区剩余位补充填充位示意图。
图7和图8分别为用户数据的两种记录方法示意图。
图9为加密后的用户数据记录方法的一个实施例的示意图。
图1～图9中，1是导入区，2是数据区，3是导出区。
具体实施方式
本发明提出的音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法，如图3所示，是将存储介质区分成导入区1、数据区2和导出区3，其中的导入区1可以空白，也可以写入与光盘数据相关的信息，数据区2中写入节目表和用户数据，该用户数据由多个独立的音频节目或语音节目组成。
如图3所示，对于任何盘式存储介质，在存储器导入区内不写入TOC信息，取而代之的是在存储器数据区内写入TOC信息。其中，对于磁盘存储器，可以在存储器的任意扇区内写入TOC信息。在开始音频节目或语音节目播放时，盘式存储器的拾取头首先将TOC中的信息读入播放机中。播放时，用户选定所要播放的音频节目或语音节目后，根据播放机中的TOC信息找到指定播放的音频节目或语音节目的相关信息，如起始地址和终止地址，就可以开始播放指定相应的音频节目或语音节目。
上述存取方法的节目表中记录每个音频节目或语音节目的描述码以及所有音频节目或语音节目的标识码或标头码中的一种或两种，如图4所示，图中所示的节目表中记录了标识码、标头码和描述码。其中的标识码用来标识节目表的位置；标头码用来描述用户数据所包含的所有的音频节目或语音节目的总数；描述码用来描述每个音频节目或语音节目的相关信息，描述码中至少包含有每个音频节目或语音节目的节目序号、起始地址或终止地址中的一种或多种，如图5所示，其中同时记录了节目序号、起始地址和终止地址。
有关标识码、标头码和描述码的具体描述如下：
标识码，设定TOC中的前K个字节为TOC的标识码。该标识码可以根据TOC中的内容按照某种映射算法生成，其长度K也由映射算法所规定。
标头码和标识码后的某M个字节作为标头码，用来描述用户数据所包含的所有音频节目或语音节目的总数；
描述码，逐个地描述了所有音频节目或语音节目的信息。每个音频节目或语音节目的信息描述可多可少，但是必须至少包含有每个节目的起始地址或终止地址。如上所述，若TOC标识码长为K个字节，用户数据共有L个音频节目或语音节目，每个节目的描述码为N个字节，则TOC的实际长度为(N×L+K+M)个字节。
如上描述的标识码，其生成的映射算法可由播放机设计厂家自行设定加密，由此可以实现对音频数据或语音数据的版权保护。生成标识码的算法越复杂，则播放机进行TOC的搜索以及辨识的过程就越复杂。由于标识码是TOC的主要判断识别准则，标识码所占数据位越长，则对TOC的判断辨识越准确，发生判错的概率越小。但是，标识码越长，所占数据空间越大，对系统资源的占用越大。因此在实际应用中，需要在标识码对系统资源的占用和TOC的判断准确性之间取折衷。通常情况下，标识码的长度不会超过200字节。通常，标识码可以位于盘式存储介质的某个扇区的起始位置或者任何其他位置。
如上描述的标头码，既可以是用户数据所包含的所有音频节目或语音节目的直接体现，也可以是根据任意规则、由节目总数生成的简介码。标头码的长度不限。通常情况下，标头码的长度不会超过200字节。通常，标头码位于盘式存储介质中标识码之后或者与标识码同一扇区的任何其他位置。
如上描述的描述码，可以按照自定规则来表达，但是每个音频节目或语音节目至少包含每个音频节目或语音节目的节目序号、起始地址或终止地址中的一种或多种。
如上描述的标识码和标头码，在盘式存储介质中音频节目或语音节目的TOC中不是必须存在的，只要保证描述码按照某种规则可以被搜寻到。
如上描述的单个音频节目或语音节目的描述码格式，其中，每个节目的起始地址和终止地址可以是逻辑块地址，也可以是MSF地址，或者其他用来描述扇区地址的任何数值。
TOC存储的信息内容前已述及，其长度随记录介质上所记录的音频节目或语音节目的数目多少而不同，即盘片上记录的音频节目或语音节目的数目L越多，则TOC的长度就越长。就现有光盘存储技术而言，TOC的长度一般不会超过两个扇区的用户数据区大小(每个扇区的用户数据区大小为2048字节)，即在现有技术情况下，光盘盘片上存储的音频节目或语音节目的数目L不会使得TOC的长度(N×L+K+M)超过4096字节。
上述存取方法中，数据区中的用户数据为音频数据、语音数据以及对上述数据进行处理和加密后的数据，例如CD-DA音轨数据、无损无压缩高音质音频数据或语音数据、无损有压缩音频数据或语音数据、有损有压缩音频数据或语音数据以及其他能够实现音频播放或语音播放的数据等等。
上述存取方法中，用户数据在存储介质中以扇区为最小寻址单元进行存储。组成用户数据的每个独立的音频节目或语音节目占用存储介质中的整数个扇区，如图6所示，N扇区开始至N+M-1扇区，共需M个扇区。
上述存取方法中，音频节目或语音节目在扇区中连续存取。若某个独立的音频或语音节目不占有整数个扇区，则在该节目的最后一个扇区的剩余位上补充填充位数据，以使该节目占用存储介质中的整数个扇区，还可以在该节目的最后一个扇区的剩余位上补充填充位数据，并补充多个扇区，以使该节目占用存储介质中的整数个扇区。这种结构可使播放机寻址方式简单，寻址速度快，同时具有极高的扇区利用率，且便于播放机的硬件实施。
图7和图8分别为用户数据的两种记录方法示意图。
其中，图7中的原始声音信号被16位AD采样，以字(16位)为单位，字由两个字节组成，第一字节是高8位在前，第二字节是低8位在后。各字连续排列，形成顺序码流。图8描述了用户数据存取方法的一种变化形式。本发明所提出的存取方法具有灵活的变换能力，可对原始数据进行各种变换。在本实施例中，字由两个字节组成，第一字节是低8位在前，第二字节是高8位在后。各字连续排列，形成顺序码流。
图9为加密后的用户数据记录方法的一个实施例的示意图。其中，描述了用户数据的加密功能，本实施例中采用在每个字后增加一个加密位的方式，一个扇区的所有加密位合起来实现加密的功能，用户数据已是经过加密的数据，而非原始音频数据或语音数据。
显然，使用增加数据加密位仅仅是加密的一种方法。采用各种其他的加密方法，如对原始数据进行各种算法的加密，如水纹加密法等等，也都可以用于本发明的音频数据或语音数据的存取。

Claims (7)

1、一种音频数据或语音数据光盘记录格式的存取方法，其特征在于，将存储介质区分成导入区、数据区和导出区，其中的导入区空白或写入与光盘数据相关的信息，数据区写入节目表和用户数据，用户数据由多个独立的音频节目或语音节目组成。
2、如权利要求1所述的存取方法，其特征在于，节目表中记录每个音频节目或语音节目的描述码以及所有音频节目或语音节目的标识码或标头码中的一种或两种。
3、如权利要求2所述的存取方法，其特征在于，其中的标识码用来标识节目表的位置；标头码用来描述用户数据所包含的所有的音频节目或语音节目的总数；描述码用来描述每个音频节目或语音节目的相关信息，描述码中至少包含有每个音频节目或语音节目的节目序号、起始地址或终止地址中的一种或多种。
4、如权利要求1所述的存取方法，其特征在于，所述的数据区中的用户数据为音频数据、语音数据以及对上述数据进行处理和加密后的数据。
5、如权利要求1所述的存取方法，其特征在于，用户数据在存储介质中以扇区为最小寻址单元进行存储，组成用户数据的每个独立的音频节目或语音节目占用存储介质中的整数个扇区。
6、如权利要求5所述的存取方法，其特征在于，若某个独立的音频节目或语音节目不占有整数个扇区，则在该节目的最后一个扇区的剩余位上补充填充位数据，以使该节目占用存储介质中的整数个扇区。
7、如权利要求6所述的存取方法，其特征在于，在该节目的最后一个扇区的剩余位上补充填充位数据，并补充多个扇区，以使该节目占用存储介质中的整数个扇区。
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