CN1700337A - 数据记录方法和数据恢复方法 - Google Patents

Abstract

通常，记录在盘上的时间代码代表的是视频节目的视频数据自前沿开始的相对时间。因此如果视频节目记录在盘上就存在着许多包括有相同时间代码的视频数据单元。对于这种情况，正确的次序可能不能有效恢复。当视频数据和图象数据记录在记录介质的时候，数据被分为许多单元，再记录到记录介质上。表示某序列里的重放信息和认定是被哪个设备记录信息也都加入进每个单元。利用这种规则，即使记录介质上存在着有些单元具有表示在序列里回放次序是相同的信息，当数据重放的时候，这些序列可以被区分开。这是因为加入了对每个设备都是唯一的设备ID。

Description

数据记录方法和数据恢复方法

本申请是已于2000年10月11日提交的国际申请：发明名称“数据记录方法和数据恢复方法”、国际申请号PCT/JPO0/07056、国家申请号00817064.9的分案申请。

技术领域

本发明涉及将运动图象序列记录到记录介质的记录方法，也涉及当记录的运动图象序列的管理信息损坏时恢复数据的数据恢复方法。

背景技术

以盘为基础的数字影象和音频记录设备已经很普遍了。磁盘相对磁带的巨大优势是它的随机访问性。就是说，如果某磁盘已经填写满了数据，但可以仅仅抹去选定的无用数据，也可以将需要的数据再写入。从中间位置清除数据或者改变重放顺序都可以自由地完成。这种编辑功能在大多数情况都不是直接移动实际的数据完成的，而是改写描述相关数据片段的指针信息。这样做的原因是重写指针信息比实际移动数据快得多。然而，一旦指针信息由于某种原因损坏后就很难将记录的数据恢复到原来的次序了。

日本专利申请：特开平10-70698公开了一种为解决此问题的现有技术。该方法利用了这样的一个有利事实，即连续记录的数据带有连续的时间代码，这些代码是分派给盘上的每一个记录单元的。也就是说，在这种方法里，如果管理信息损坏了，用这种方法来恢复数据：从盘的起始处读数据，从而取得分派给每一个记录单元的时间代码，将具有连续时间代码的块视为是连续数据。下面将对这种技术进行说明。

首先说明盘上的记录格式。如图25所示，盘被粗分为管理区601和数据区602。管理区601进一步划分为节目图603和FAT(文件分配表)604。

数据区602划分为固定大小的块605，606，...，每个都有一个分配的访问号。图26是节目图603和FAT604的详情。

节目图603以节目单元来管理数据，例如，一部完整的电影序列，具有相关的起始FAT入口，节目名(标题)，等等。

FAT604是一项记录，用来说明分散记录在数据区602里的每个连续的数据序列应该如何重放。像图26表示的，作为FAT604一部分的每一个入口相应于数据区602的一个块。例如，第五入口相当于第五块。每个入口有一个指针指向下一入口，这就是链接信息。如果某入口的代码表明是末尾，数据就结束在对应于该入口的块。如果某入口的代码表明是空白，对应于该入口的块就被认为是闲置未用的。对于图26的情况，节目图603中的节目1应被理解为记录在三个块(入口)上，即数据区602的0000，0001和0003。假定数据区602的每个块都写入了顺序的时间代码，格式为时:分:秒:帧。

下面说明当管理区601(图25)已经损坏后的历程。恢复是通过两个处理步骤进行的。

第一处理步骤是块结合过程，将具有顺序时间代码的相邻块连接成分节目。图27显示这种块结合的进程流程图。

首先说明图27中使用的符号。图中N_b是盘上块的数目，b表示当前正在处理的块号，T_b代表分派给块b的时间代码。分派给当前处理的块和先前处理的块的时间代码分别以‘curr’和‘prev’表示。S_i和E_i分别表示第i分节目的起始块号和终止块号，而B_i和F_i分别是起始时间代码和终止时间代码。A_b表示FAT604中第b入口的内容。THR是一个正常数，用来衡量相邻块是否具有连续的时间代码。N_p表示本块结合过程产生的分节目数。

下面对照流程图对块结合过程进行说明。

在步骤S2701，读块0，将它的时间代码T₀代入变量‘prev’。生成分节目No.0，其起始块号S₀设置为0，起始时间代码B₀设置为T₀。

在步骤S2702，当前处理块号b和分节目号分别初始化为1和0。

在步骤S2703，核查步骤S2704至S2710循环的终止条件。在这种情况，当正在处理的块号b小于盘上的块数N_b时，运行不断地在环内进行，当达到或大于N_b时，运行从循环出来，并跳到步骤S2711。

在步骤S2704，读当前处理块，并将它的时间代码T_b设置到变量‘curr’，该变量代表当前处理块的时间代码。

在步骤S2705，检查先前块的时间代码‘prev’和当前块的时间代码‘curr’是否连续。如果时间代码‘prev’与‘curr’之差小于某特定常数值THR，就认定它们是连续的。如果结论是肯定的，操作转向步骤S2706，当结论是否定的，操作进行步骤S2707，S2708和S2709。

在步骤S2706，将b代入RAM里FAT的入口A_b-1，这样将块b与块b-1连接。

在步骤S2707，先前块b-1被定为结束块，它的号码被置入当前处理对象分节目的结束块号E_i，先前块的时间代码‘prev’被设置到结束时间代码F_i。

在步骤S2708，当前处理对象分节目号i加1。

在步骤S2709，将b设置进当前处理对象分节目的起始块号S_i，‘curr’设置进起始时间代码B_i。

在步骤S2710，时间代码‘curr’代入变量‘prev’，并且处理的对象决增加1。

在步骤S2711，b-1被设置到正在处理中的分节目里的终止块号E_i，变量‘prev’被设置进终止时间代码F_i。分节目号N_p设置为i+1。

第二处理步骤是连接上述块结合过程得到的分节目，拾取具有连续时间代码的分节目，重建整个节目。图28是此节目重建过程的流程图。首先说明图中的符号。p代表当前正处理的分块的号数，q是另一个分块号，它与分块p的联系需要进行核查。Ri是标识，用来指示分节目‘i’是不是节目的起始，这里称为起始标识R_i。其他符号与块结合过程里的用法相同。

下面沿图28里的流程图说明此过程。

在步骤S2801，全部标识R_i(0≤i≥N_p-1)初始化为变量‘真’。

在步骤S2802，索引变量p初始化为0。

在步骤S2803，检查步骤S2804至S2809循环的结束条件。只要分块号p小于分块号N_p，循环就继续。

在步骤S2804，索引变量q设置为0。

在步骤S2805，检查步骤S2806至S2808循环的结束条件，只要变量‘q’小于N_p，循环就继续。

在步骤S2806，检验分节目p和分节目q之间的连续性。如果分节目p的结束时间代码F_p与分节目q的起始时间代码B_q之间的差小于常数THR，两者就认为是连续的，并且分节目p和q在步骤S2807相连接。这种连接以如下方式完成。

首先，将分节目p的起始块数S_q代入FAT入口A_Ep，从而在FAT604(图25和26)里连接它们。

其次，将分节目p的结束时间代码F_p和结束块号E_p设置得与分节目q的对应量相同。

最后，因为分节目q不是节目的开头，节目起始标识R_q设置为‘假’。在步骤S2802的末尾，只有相应于各节目起始的分节目标识R_i被设置为‘真’。因此，将节目起始标识设置为‘真’的那些分节目的起始块号写进RAM中的节目图603(图25和26)，恢复就完成了。如果管理区601(图25)还没有物理地损坏，将RAM中的管理信息写进盘上，恢复也就完成了。

下面说明上述技术在一种盘式视频记录机里的应用。该记录机记录以MPEG编码的视频和音频数据。

MPEG视频标准中的时间代码是以各个视频节目的视频数据的起始处开始的相对时间表示的。因此，当多个视频节目记录在同一个盘上后，盘上就存在着多个具有相同时间代码的视频数据。对于这种情况就会担心数据不能以正确的顺序恢复。图29是个例子。

假定视频节目A和B的记录数据散布在介质上，如图29(a)。进一步假定节目A及B2的起始帧有相同的时间代码，例如1:00:00:00。在这种情况下，当记录的内容用前面提到的方法恢复时，其结果是节目的次序被安排成B1-A-B2，即节目A将节目B截断了，见图29(b)。之所以如此是因为节目B1的终止帧的时间代码为0:59:59:59，而A的起始帧的时间代码为1:00:00:00，所以按上述过程，节目B1和A被认定成是连续的，见图25。因此，原放映次序的节目，如图29(c)的次序B1-B2-A，或者A-B1-B2的次序，就不能恢复了。当视频数据的部分记录散布在盘上，而又没有方法指明它们与视频数据的单个节目的严格隶属关系，上面的问题就要发生。

另一方面，像日本专利申请特开平10-162119公开的那样，如果不是用相对时间代码，而是除了时间信息时:分:秒:帧，还给出记录日期，以上问题可以一定程度地解决。然而，当同一个盘上存在着不同设备记录的数据时，存在着这种可能性：数据的不同片断具有相同的记录日期。因此，同样的问题也会发生。

本发明就是针对上述现有技术问题策划的。因此，本发明的一个目标就是要提供一种方法，根据它就可以确定散布在盘上的数据部分记录的归属。于是，即使文件系统损坏了，分散记录在盘上的数据片断仍可以恢复到数据重放的正确顺序。

发明内容

为了解决上述问题，本发明具有以下特色。

根据本发明的记录方法，当一个视频或图像数据序列被录制到记录介质的时候，是将它分割成多个单元再记录到记录介质上的。并且各单元里记录表示该单元在将要被重现的序列里的顺序位置信息，以及提供区分该单元是被哪个设备录制的信息。

基于这种安排，即使记录介质上有些单元的信息表明它们在各自将要被重放的序列里的顺序位置是相同的，仍可以对各序列作出区分。这是因为对于各个单元都配置有设备ID，而此ID对各设备是唯一的。

此外，根据本发明的回放方法，像上面提到的那样，假定记录介质上有些单元的信息表明它们在各自将要被重放的序列里的顺序位置是相同的，代表回放顺序的管理信息是以这样的方式恢复的：只有那些单元的回放次序信息表明它们彼此是连续的，并且具有相同的表征区分设备的ID，这些单元才被认为是连续单元。

表示各序列的回放顺序信息可以是各个单元的重放时间信息，或者是各单元被重放的次序的序列号。

具体而言，本发明具有以下特点：

本发明的第一方面在于：一种用于记录设备的数据记录方法，其中，一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列的记录是将它分割成多个单元，再将它们记录在记录介质上，而且用回放次序管理数据对记录在记录介质上的数据进行管理，该回放次序管理数据提供与记录介质上位置信息相关的单元回放次序，

其特征在于：被重放的各单元在序列中的顺序位置信息与提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同被记录在单元里。

本发明的第二方面在于：一种用于记录设备的数据记录方法，其中，一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列的记录是将它分割成多个单元，每个都由一个或多个扇区组成，再将它们记录在记录介质上，而且用文件分配表对记录在记录介质上的数据进行管理，该文件分配表提供记录介质上各扇区的回放次序，

其特征在于：被重放的各单元在序列中的顺序位置信息与提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同被记录在单元里。

本发明的第三方面在于：一种用于记录设备的数据记录方法，其中，一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列的记录是将它分割成多个单元，再将它们记录在记录介质上，而且用序列管理数据对记录在记录介质上的数据进行管理，该序列管理数据提供由一个或多个相邻扇区的单元组成的分序列的回放次序，

其特征在于：被重放的各单元在序列中的次序位置信息与提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同被记录在单元里。

本发明的第四方面在于：一种用于重放设备的数据恢复方法，

其中一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列被记录在记录介质上是将它分割成多个单元，将每一个被重放的单元随同该单元在序列中的顺序位置信息，以及提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同记录下来，而且用回放次序管理数据对记录在记录介质上的数据进行管理，该回放次序管理数据提供与记录介质上位置信息相关的单元回放次序，和

其中当以回放次序管理数据为基础的回放不可能时，以这种方式重建回放次序管理数据：只有当两个单元在记录介质上是相邻单元，表明回放的单元顺序位置在序列里是连续的，并且提供的区分各单元是被哪个设备记录的信息也是相同的，两单元才可以相继地回放。

本发明的第五方面在于：一种用于重放设备的数据恢复方法，

其中一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列记录被在记录介质上是将它分割成多个单元，每个都由一个或多个扇区组成，将这些单元随同被重放的各单元在序列中的顺序位置信息，以及提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同记录下来，而且用文件分配表对记录在记录介质上的数据进行管理，该文件提供记录介质上扇区的回放次序，和

其中当以扇区管理数据为基础的回放不可能时，以这种方式重建扇区管理数据：只有当两个单元在记录介质上是相邻单元，表明回放的单元顺序位置在序列里是连续的，并且提供的区分各单元是被哪个设备记录的信息也是相同的，两单元才可以相继地回放。

本发明的第六方面在于：一种用于重放设备的数据恢复方法，

其中一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列被记录在记录介质上是将它分割成多个单元，将这些单元随同重放的各单元在序列中的顺序位置信息，以及提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同记录下来，而且用序列管理数据对记录在记录介质上的数据进行管理，该序列管理数据提供由一个或多个相邻扇区的单元组成的一些分序列的回放次序，和

其中当以序列管理数据为基础的回放不可能时，以这种方式重建序列管理数据：只有当两个单元在记录介质上是相邻单元，表明回放的单元顺序位置在序列里是连续的，并且提供的区分各单元是被哪个设备记录的信息也是相同的，两单元才可以相继地回放。

附图简述

图1是本发明一种实施方案的结构方框图；

图2显示本发明一种实施方案里数据在盘上的安排；

图3显示本发明一种实施方案里回放次序管理数据；

图4显示本发明的一种实施方案里文件系统管理信息；

图5显示本发明的一种实施方案里EUS文件的总体结构；

图6显示包的安排；

图7显示本发明的一种实施方案里EU的安排；

图8显示本发明的一种实施方案里VU的安排；

图9显示本发明的一种实施方案里音频合成前PRU的安排；

图10显示本发明的一种实施方案里音频合成后PRU的安排；

图11显示本发明的一种实施方案里PRU的位置；

图12显示本发明的一种实施方案里UH-PKT的安排；

图13显示本发明的一种实施方案里记录介质上的一段视频序列；

图14显示本发明的一种实施方案里<EUS管理文件>的安排；

图15显示本发明的一种实施方案里<EUSI管理文件>的安排；

图16显示本发明的一种实施方案里<地址LUT>的安排；

图17显示本发明的一种实施方案里<地址LUT>中<PRU信息>的安排；

图18显示本发明的一种实施方案里<VU信息>的安排；

图19显示本发明的一种实施方案里记录原始数据的流程图；

图20显示本发明的一种实施方案里数据恢复的单元探测过程的前半部分流程图；

图21显示本发明的一种实施方案里数据恢复的单元探测过程的后半部分流程图；

图22显示本发明的一种实施方案里数据恢复的单元回放恢复过程流程图；

图23显示本发明的一种实施方案里数据恢复的文件系统恢复过程流程图；

图24显示本发明的一种实施方案里以分序列为基础、为了管理回放次序的序列管理数据图；

图25是常规盘格式的说明；

图26是常规管理信息的说明；

图27是常规盘记录方法里管理信息恢复过程中块联合过程的流程图；

图28是常规盘记录方法里管理信息恢复过程中节目重建过程的流程图；

图29显示常规盘记录方法里管理信息恢复后数据回放次序。

实施本发明的最佳模式

下面参照附图对本发明的实施方案进行说明。

图1是根据第一种实施方案，具有音频合成功能的盘式视频记录机的结构方框图。像图1标明的那样，该机包括有控制部分101，CPU102，RAM 103，ROM 104，系统时钟105，缓冲存储器108，编码器106，多路复用器107，盘驱动器109，总线110，信号分离器111，解码器112，盘113，ECC编码/解码器114，IEEE-1394接口115。

假定盘113是个可拆卸光盘，以螺旋线方式由外围向中心进行记录和回放。一个扇区有2048字节，16个扇区形成一个误差校正ECC块。如果ECC块内任何数据需要重写，必须读出包含该数据的整个ECC块，进行错误修改，更新目标数据，将误差校正代码再次加进数据以重建ECC块，并将它记录进记录介质。

图2显示盘113的结构。盘113的前端安排的是文件系统管理信息113a，另外部分被指派为用户区113b，文件系统对其中的文件进行单独的管理。

用户区113b被分割成管理信息区113c及AV流区113d。

管理信息区113c含有有关管理信息的文件，AV流区113d含有EUS(可编辑单元序列)文件。

EUS文件是一个数据流单元文件，其中记录有视频记录的起始至末尾的视频和音频数据流。以下简称为序列。

管理信息区113c中的文件包括EUS管理文件，其中含有有关EUS文件的信息。

在本实施方案里，对每个文件的访问是通过受文件系统管理信息113a管理的文件系统。因此通过指定连续的逻辑地址，有可能访问散布在盘上某一个文件，如图2中EUS文件#2。总之，一个序列可以由多个分序列构成。指定逻辑地址访问是扇型的。以下的叙述中‘地址’一词应理解为指出逻辑地址，除非另有说明。

参见图3对一个序列在记录介质上的安排进行说明。前面说过，记录介质上存在着多个序列。对这种情况，存在着序列A和B，各个序列被分成预定大小的单元，每个单元由记录介质上的多个相邻扇区构成。图3中的A4代表序列A的第四个单元。这样的单元流受回放次序管理数据1的管理。前面提到的文件系统管理信息113a相应于这里的回放次序管理数据1。

文件系统管理信息113a的一个例子将对照图4进行说明。与图26相似，文件入口116存储文件名。这样，如果文件的文件名已知，追寻相应文件名和FAT的起始FAT入口就确保能知道文件是如何在盘上安排的。每个FAT入口包括一个扇区或2048字节。

此文件系统管理信息113a(图2)一般储存在与文件储存的相同记录介质上。但这不是必要的，即单独一组文件系统管理信息113a可以管理多个记录介质，只要它能够从多个记录介质上认出记录位置。

下面说明本实施方案采用的编码方法。原始视频数据用MPEG-2编码方案、以大约2Mbps的可变速率进行编码。对于音频，原始数据和合成数据两者都以MPEG-1/LayerII编码方案、用48KHz采样、以2通道256Kbps的固定速率进行编码。

EUS文件(图5)是一个储存有EUS的文件，EUS是视频和音频信息多路复用的数据流单元。图5显示了一个EUS的总体结构。EUS的主要成分总结在下面。

块B1：长度固定为2048字节、相当于一个扇区的一个单元。包括数据：ISO/IEC 13818-2规定的视频数据，ISO/IEC 13818-3规定的音频数据和其他数据以及按ISO/IEC 13818-1规定打包而成的PES包。

VU(视频单元)：回放时随机访问的单元，如果访问是从VU起始处开始，它能确保来自BUS中途的视频和音频的正确解码。它包括块B1。

PRU(后记录单元)：为记录与大量VU相关的后记录数据(音频合成数据)的区域，它包括块B1。

EU(可编辑单元)：它包括多个VU，有0个或1个与它相关的PRU。一个EU被相邻地记录在盘上。

EUS(可编辑单元序列)：与自起始记录(起)到停止记录(停)或到暂时停机(暂停)的一段相对应的单元，它包括整数个EU。

在图中每个块B1的长度是固定的，即2048字节，一个块储存在一个扇区里。原则上一个块包含一个包。这里提到的包应与根据ISO/IEC 11818-1规定的‘PES包’相一致。图6显示了包的结构。

包PKT的组成有：包头PKT1，储存着包的属性等等，包数据PKT2，储存着实际数据，如视频数据等等。

包头PKT1中包括的主要信息如下：

<包-起始-代码-附标>是ISO/IEC 13818-1规定的包起始代码。

<流-id>表示包PKT的类型。

<PES-包-长度>表示本场数据下游的大小。

<PES-包头-数据-长度>表示包头PKT1的大小。

<PTS(呈现时间印记)>是基础流，如多路复用的视频和音频以及其他数据，与表示前端包含在包PKT以内的访问单元(视频的一帧)的回放时间之间的同步信息(数据的33比特，代表90KHz时钟计数的值)。

<DTS(解码时间印记)>表示前沿包含在包以内的访问单元的解码时间，在与<PTS>相同的时间轴上。

<填充-字节>用来调整包PKT的大小，下面将作说明。

如果包PKT没有填充满2048个数据字节，而且短缺数小于7字节，<填充-字节>填入包头PKT1。相反，如果短缺数为7或更多，一个相当于短缺数的填充包放置在包的末尾。填充字节和填充包被称为虚数据，它们对实际的运作没有影响。本实施方案采用的包PKT的类别总结在下面：

V-PKT(视频包)：储存按ISO/IEC 13818-2定义的视频数据包。

A-PKT(音频包)：储存按ISO/IEC 13818-3定义的音频数据包。

P-PKT(填充包)：依ISO/IEC 13818-1定义的填充包。

UH-PKT(单元头包)：储存有有关VU或PUK头的包。

V-PKT，A-PKTA和P-PKT的格式与ISO/IEC 13818-1规定的相一致。其他包的格式将在后面说明。组成EUS的块B1总结如下：

V-BLK(视频块)：储存V-PKT的块。

A-BLK(音频块)：储存A-PKT的块。

P-BLK(填充块)：储存P-PKT的块。

UH-BLK(单元头块)：储存UH-PKT的块。

下面对EU进行说明。图7是EU的结构。

一个EU包括整数个(等于1或更大)的VU以及零个或一个PRU。构成一个EUS的VU均有相同的呈现时间。一个例外是EUS里最后的VU，它可能比其他VU的短。这就是说在同一个EUS里的VU总是有相同的回放时间。这里含有视频数据的VU的呈现时间定义为：VU里包含的视频场数或视频帧数乘以视频场周期或视频帧周期。

构成同一个EUS的EU应该全部具有一个PRU(图7(a))，或者应该全都没有PRU(图7(b))。

在同一EUS里，构成同一个EU的VU数Nvu应该是个常数，除了EUS里最后的EU，也就是说，在同一个EUS里，每个EU的呈现时间间隔是个常数。对于没有PRU的BUS(图7(b))里，Nvu被设置等于1，对于具有PRU的EUS(图7(a))，Nvu应该落在以下区间：

[公式1]

式中Tpv是每个VU的呈现时间，Tv是盘转动的等待时间，Tk是从当前读轨道跳至录制区轨道所需时间。Rs是来自盘的数据传输率，Ro是对于全部EUS的比特率，Ra是音频合成的每道比特率，Nch是音频合成的道数。上式中ceiling(x)是确定等于或大于x的最小整数的函数。floor(x)是用来确定等于或小于x的最大整数。对于具有PRU的EUS，Nvu的最小值的确定是基于数据传输率和其他因素，这是因为除非对于每个EU时间是足够长，当音频合成在顺序进行的时候，额外时间部份或者读取头从当前读位置移到音频合成区的时间将显得特别长，这将使得数据读取不可能赶上显示，造成视频和音频重放失败。

下面说明VU。

一个VU包括视频数据和音频数据。视频数据的组成有序列头及随后的整数(等于1)个GOP(图片组)，每个GOP有相关的GOP头在其前部。音频数据由与视频数据同步的整数个AAU(音频访问单元)组成。

GOP是MGEP视频压缩单元，包括多个场或帧。

AAU是音频样本段的压缩数据，每0.02秒为一段。

GOP和AAU两者都需要从它们单元的前端解码。由于VU包括整数个GOP和AAU，每个VU可以个别地重放。对于NTSC(图像电视系统委员会)每个VU的视频场数应设置为24至60，对于PAL(逐行倒相制)应设置为20至50。

参见图8，一个VU在它的前面有单元头块(UH-BLK)，随后是前面提到的一系列按顺序储存着音频数据的A-BLK，最后是前面提到的一系列储存着视频数据的V-BLK。

A-BLK的数目应该大得足以储存前面提到的音频数据。当最后的A-BLK里残留一段区域时，可以像前面提到的那样用P-PKT或填充字节进行调整。V-BLK也应该作类似的安排。

下面说明PRU。

PRU是一个储存音频数据的区域，储存着相应于某整数(等于或大于1)个VU的音频数据。一个EU里有零个或一个PRU。1个PRU的大小是这样决定的：使得组成的ECC块数是个最小整数，却能容纳与每个EU呈现时间相当的音频数据和PRU头块。组成PRU的ECC块数记为N_PRU，ECC，定义如下：

[公式2]

$N_{\mathrm{PRU},\mathrm{ECC}}=\mathrm{ceiling}((1+\mathrm{ceiling}\left(\frac{\mathrm{Ra}\&CenterDot;\mathrm{Nch}\&CenterDot;\mathrm{Tpv}}{2048-14}\right)\&times;\mathrm{Nvu})/16)$

在这里，将要记录进PRU的音频数据录制的数据率和采样频率都与PRU所属的EU中VD的音频相同。

图9显示的是紧接着原始数据记录后PRU的结构。一个单元头块(UH-BLK)记录在前方，其余的区域用填充块(P-BLK)添满。也就是说，当原始数据刚记录后音频数据并没有被记录。

图10显示的是音频合成在PRU上完成后PRU的结构。单元头(UH-BLK)记录在前方，一系列与EU同步的音频数据A-BLK记录在头块的后面，剩余区域用填充数据(P-BLK)填充。在这种记录中，使得PRU中的A-BLK数目与同一EU里每个VU中A-BLK的总数同样多。其次，后记录的音频数据记录方式是，将PRU中的A-BLK安排为与同一EU里每个VU中A-BLK有相同的次序和相同的PTS值。这就是说，音频合成后PRU含有一系列A-BLK，相应于各个VU中含有的A-BLK。这种与VU相联系的PRU中的一系列A-BLK称为SAU(次音频系统)。不用说，SAU应该有与VU相同的整数个AAU。

以下说明EU中PRU的安排。

PRU被安置在它所属的那个EU的起始的15个扇区里ECC边界处。换句话说，PRU被安置在首先出现的ECC边界处。例如，当EU的前沿相应于ECC块边界，PRU被安置在紧接EU前沿的后面，见图11(a)。当EU的前沿不相应于ECC块边界，PRU被安置在从EU边界起的前15个逻辑块里的ECC块边界处，或者是在EU里首先出现的ECC块边界处。对这种情况，在EU前部的VU被PRU截断了。

图12显示的是UH-PKT结构。表中的BP(字节位置)是从顶部开始的相对字节位置，字节数表示每个场的字节大小。

场<包-起始-代码-附标>，<流-id>和<PES-包-长度>的意义前面已经作过说明。

场<单元属性>是个一字节的比特场，存放本单元头所属的那个单元(PRU或EU)的信息。这包括<EU的第一VU>和场<记录机ID格式>。

如果该单元包括的UH-PKT是EU里的第一VU，场<EU的第一VU>设置为1，否则设置为0。

场<记录机ID格式>是一个2比特场，当该场为01b(xxb表示xx是二进制数)则表示<记录机ID>里储存的是MAC(介质访问控制)地址(以太网上设备ID)；如果该场为10b则表示<记录机ID>里储存的是GUID<全球唯一ID：IEEE-1394设备ID)。场<记录机ID>表示记录某单元的设备的标识号。

<GPS时间印记偏移>是一个储存日期的场，表示从此日期起本单元所属的EUS开始记录。该日期用一个32位无符号整数表示自1980年1月6日00:00(UTC：世界协调时)开始的秒数。

<单元起始PT>代表UH-PKT所属单元里起始V-PKT的PTS值，它的最高有效位被略去了。从现在开始，PTS最高有效位略去的格式称为PT格式。

<单元长度>代表本单元头所属的那个单元里的块数。

<视频数据的起始RLBN>表示从单元前沿到视频数据起始处的块数。

因为UH-PKT被放置在扇区的前面，与其他数据无关，而且在它的前面有<包-起始-代码-附标>和<流-id(0000 0000 0000 0000 00000001 1011 1101b)>的特殊位组合格式，所以即使文件系统损坏了，通过顺序扫描扇区，可以很容易将它探测出来。

再则，因为表示单元之间关系的信息，例如时间信息之类，被给予了包(UH-PKT)，它们与AV数据无关。这就有可能确定单元之间的关系而无需对AV数据解码。

由于UH-PKT包括有时间记录(<GPS时间印记偏移>)，表示从此开始记录EUS，这就有可能区分那些不同天而同一时间记录的单元。另外，用于记录某单元的设备的ID(<记录机ID>)被记录在UH-PKT中，所以即使同一盘上存在着同一日期同一时间记录的单元，而如果是用不同设备记录的也是可能区分的。因为记录进<记录机ID>的MAC地址或GUID是世界范围的唯一性地址，于是记录设备就是唯一的(更准确地说是唯一网络接口单元)。用不同设备记录的单元必然有不同的<记录机ID>附加于它。总之，以这种格式记录的视频数据(VU和PRU)的片段，如果它们构成了同一视频数据(EUS)，它们必然同时具有相同的<记录机ID>和<GPS时间印记偏移>。如果他们属于视频数据的不同序列，它们的这两个值至少有一个不相同。

因此，虽然像图29中那样安排的视频数据难以用现有技术恢复，如果节目B1和节目A是视频数据的不同序列构成，节目B1和节目A之间的<记录机ID>或者<GPS时间印记偏移>(图中记为GPS TSO)会有差别，因而就有可能很容易地作出正确判断：节目B1和节目A属于视频数据的不同分序列。

图14表示EUS管理文件结构。

EUS管理文件是一个储存有记录在盘上全部EUS文件的管理信息的文件。下面只对为了说明本实施方案是必要的条目进行解释。

<EUS1数>场表示此文件管理的EUS文件的数目。

<EUSI(EUS信息)>场表示个别EUS文件信息，因此<EUS1>场的数目与<EUS1>数一样多。<EUS1>的结构详细地显示在图15中。图中<起始PT>和<终止PT>表示受本<EUS1>管理的EUS文件中略去了最有效位的起始PTS和终止PTS。以下，PTS的最高有效位略去后的格式称为PT格式。

<后记录单元大小>表示受此<EUS1>管理的EUS文件中PRU的大小。

<地址LUT(查寻表)>是一个基于以PT格式描述的时间代码的表，用它来搜索与时间代码相对应的数据的记录地址。图16显示的是<地址LUT>的安排。

<EU的PB时间>场表示与PT格式相同的尺度、以1/90000[秒]为单位每EU的呈现时间。

同样，<VE的PB时间>表示以1/90000[秒]为单位每VU的呈现时间。

<PRU信息数>代表<地址LUT>里<PRU信息>的数目，也代表EUS中PRU的数目。

同样<VU信息数>代表<地址LUT>里<VU信息>数和EUS中VU的数目。

图17显示<PRU信息>的内容。表中<PRU的RLBN>表示<PRU信息>管理的PRU的地址。

图18显示<VU信息>的内容。表中<VU的RLBN>表示<VU信息>管理的VU的地址。

下面描述用<地址LUT>确定相应于一定时间代码PT的PRU地址的过程。

首先，从时间代码PT中减去EUSI的<起始PT>，定出相对PT。此相对PT被<EU的PB时间>除，将小数点后的位舍去，定出<PRU信息>的指数，它管理相应PT的PRU。

然后，由指数指定的<PRU信息>中<PRU的RLBN>给出的地址代表相应于目标PT的PRU地址。类似地，相应于时间PT的VU地址这样得到：从时间代码PT中减去<起始PT>，除以<VU的PB时间>并舍去小数点后的位，定出指数，再根据指数指定的<VU信息>中的<VU的RLBN>即可得到。通过上述简单的操作就可以获得VU或PRU的起始地址的原因是：每个EU和每个VU的呈现时间都被设置为常数。

下面说明以上述盘格式记录的节目的处理序列。在以下说明中假定视频数据是以NTSC记录的，VU包括30个场组成GOP，对于视频，最大比特率为8[Mbps]。还要假定盘的传输率Rs为12[Mbps]，跳至音频合成区的最大时间Tk为0.3[秒]，盘旋转的最大等待时间Tv为0.2[秒]。音频比特率和音频道数分别为0.125[Mbps/道]和2[道]，通常是用于原始录制和音频合成。在这些条件下，上述指标GOP每个VU的呈现时间Tpv大约为0.5秒。对应于能够进行音频合成的每个EU里VU的个数Nvu的范围是7≤Nvu≤20。在本实施方案中，Nvu＝8，也就是说每个EU的呈现时间设置为大约4秒。

以下参照图19对CPU 102记录原始节目的处理过程进行说明。假定EUS管理文件和文件系统信息已经从盘加载到了RAM 103。

CPU 102启动解码器106(步骤S1901)，并且依据文件系统管理信息核查是否有足够的连续区域将1个EU的数据记录在盘上(步骤S1902)。如果不是，记录停止(步骤1912)。

在以上步骤S1902，如果有够大的区间，有一个用来表示VU将写入EU里什么位置的变量i，被重新设置为0，空闲区的顶地址被储存到变量addr(步骤S1903)。

然后等待多路复用器107来的通知：1VU的数据已经被缓冲到缓冲存储器108(步骤S1904)。当收到多路复用器来的通知后，核查变量i(步骤S1905)。当变量i是0，检查变量addr是否相应于ECC块的边界(步骤S1909)。如果变量不相应于ECC块边界，缓冲存储器108中的VU数据被记录到盘上，一直到下一个ECC块边界(步骤S1910)。

于是在RAM 103里生成具有UH-PKT和P-PKT的PRU，并记录到盘上(步骤S1911)。

然后，将缓冲存储器108顶部的VU数据记录到盘上(步骤S1906)。此记录完成后，变量i增1(步骤S1907)。如果变量i小于表示EU中VU数的变量Nvu，操作跳到步骤S1904(步骤S1908)。如果变量i不等于Nvu，操作移到步骤S1902。

将以上序列一个EU一个EU地进行重复，直到控制部分101给出了停止指令，或者直到盘里没有足够的连续区。

与CPU 102的上述过程平行，多路复用器107从编码器106接收视频和音频数据，将PTS等等加入到数据，并打包以便存入缓冲存储器108。多路复用器107从CPU 102上接收记录起始日期及分配在IEEE1394接口115上的GUID，并构建UH-PKT(图12)。当一个GOP的V-PKT和与它同步的A-PKT已经储存到缓冲存储器108，多路复用器通知CPU102：一个VU的数据已经被缓存了。

现在要说明管理区602已经损坏后将要执行的过程。

恢复的进行要从盘的开始处顺序地读取数据，次序是：通过定位UH-BLK(图8，9)探测VU和PRU的单元探测过程，恢复VU次序的单元回放次序恢复过程，以及以恢复的VU回放次序为基础的重建文件系统的文件系统重建过程。以下是详细说明。

图20是单元探测过程流程图。首先说明图中符号。符号‘b’表示正在处理的扇区号。N_v和N_p分别代表探测到的VU和PRU号。S_v[i]，I_v[i]，O_v[i]，P_v[i]和L_v[i]分别表示在第i处探测到的VU起始扇区号，<记录机ID>，<GPS时间印记偏移>，<单元起始PT>和<单元长度>。S_p[j]，I_p[j]，O_p[j]，P_p[j]和L_p[j]分别表示在第j处探测到的PRU起始扇区号，<记录机ID>，<GPS时间印记偏移>，<单元起始PT>和<单元长度>。

下面沿着图20中的流程图对单元探测过程进行说明。

开始，将b，N_v和N_p都设置为0(步骤S2001)。

然后扫描扇区直至探测到UH-BLK(步骤S2002至步骤S2004)。通过核对读取的扇区的前部是否有特定的比特序列(<包-起始-代码-附标>，<流-td>)来确定是否探测到UH-BLK。

随后，判断该UH-BLK管理的单元是一个PRU或是一个VU(步骤S2005)。这里如果<视频数据起始RLBN>不为0，则判定此单元是一个VU。当判定是一个VU，操作移向步骤S2006，而当判定是一个PRU时，操作移向步骤S2008。

在步骤S2006，对应于UH-BLK的各个场，<记录机ID>，<GPS时间印记偏移>，<单元起始PT>和<单元长度>的值分别存入相应第N_v个VU的变量I_v[i]，Q_v[i]，P_v[i]和L_v[i]。

在步骤S2007，N_v加1。

在步骤S2008，UH-BLK各场的值分别存入相应于第N_p个PRU的变量。

在步骤S2009，N_p加1。

在步骤S2010，b加1，操作移到步骤S2002。

通过上述过程，记录在盘上的全部VU和PRU的信息都可以获得。

然后，利用记录在盘上的全部VU和PRU信息，一个EU一个EU地将VU和PRU结合成组。图21显示的是VU和PRU结合过程的流程图。

首先，说明新增的符号。X_v[j]代表相应于第j个VU的PRU数。当此值为-1，表示它没有相应的PRU。

下面沿着图21中的流程图说明VU和PRU的结合过程。

第一步将变量初始化(步骤S2101)。将指明PRU的指标i加1，只要i小于N_p，不断地重复步骤S2102至S2108。将指明VU的指标j初始化(步骤S2103)，然后，只要j小于N_v，不断地重复步骤S2104至S2107。

在步骤S2105，在各变量之中，将对应于第i个PRU和第个j个VU、以<记录机ID>、<GPS时间印记偏移>和<单元起始PT>表示的变量进行比较，如果它们全部彼此重合，将i置入X_v[j]。通过此过程，参照X_v[j]的值，就可能知道被重放的PRU与第j个VU在时间上是合拍的。

图22是用于恢复VU次序的单元回放次序恢复过程流程图。下面说明新引用的符号。存入到next[i]的是跟随在第i个VU之后的VU数。如果此值为-1，表示其后没有VU跟随。top[i]是一个标记，表示第i个VU是否应放置在序列(EUS)的开始处。如果此值是“真”，该VU放置在前部，如果是“假”，该VU不放置在前部。符号p和q分别表示两个当前正在核查连续性的VU，具体地说p是前面的一个VU，q是后面的。THR是一个用来判断VU之间连续性的阈。本实施方案中THR定为90000，它表示以1/90000[秒]为单位，设定的每VU的呈现时间上限为1秒。

下面沿着图22中的流程对单元回放次序恢复过程进行说明。

在步骤S2201，将next[i]和top[i]初始化成为：假定全部VU没有后续VU，被放置在EUS的前部。

在步骤S2202，初始化p。

在步骤S2203，核查步骤S2204至S2209循环的终止条件。

在步骤S2204，初始化q。

在步骤S2205，核查从步骤S2206至S2208循环的终止条件。

在步骤S2206，检查第p个VU是否被第q个VU跟随着。当O_v[p]与O_v[q]彼此相合，I_v[p]和I_v[q]也相合，而P_v[p]小于P_v[q]，P_v[q]等于或小于P_v[p]+THR，则断定第p个VU跟随着第q个VU，操作移到步骤S2207。当步骤S2206的条件不满足，则操作移到步骤S2208。

在步骤S2207，为了表明第p个VU后跟随着第q个VU，将q置入next[p]，而且，第q个VU不是在EUS的前部，将‘假’置入top[q]。

通过以上过程，从以VU的变量top[]为‘真’开始，并参照next[]，通过追踪VU，就可能得到VU的正确回放次序。

基于恢复的VU回放次序，恢复文件系统的文件系统恢复过程中，文件系统的恢复，利用的是从上面提到的单元回放次序恢复过程得到的VU连续性信息进行的。图23是文件系统恢复的流程。先介绍新引入的符号。file[i]代表的是文件入口中第i个文件的起始FAT入口，A[b]代表第b个FAT入口中的值。

下面沿着图23中的流程图说明文件系统恢复过程。

首先将VU的指标变量p和文件入口指标变量i初始化(步骤S2301)。

在步骤S2302，检验步骤S2303至S2314循环的终止条件。

在步骤S2303检验第p个VU是否是位于EUS前部的那一个。如果它是在前面的，操作移至步骤S2304，否则就跳到步骤S2313。

在步骤2304，将p的值存入变量q，为的是追踪VU之间的联系。

在步骤S2305，将q个VU的起始扇区号置入file[i]。然而在这种情况，如果X_v[q]大于0，并且S_p[X_v[q]]小于S_v[q]，则认为是图11(a)所示的那种安排，于是将S_p[X_v[q]]置入file[i]。

在步骤S2606，将第q个VU的起始扇区数S_v[q]和VU的扇区长度L_v[q]分别置入变量b和g。然而，在这种情况，如果X_v[q]等于或大于0，或者当相应的PRU和S_q[X_v[q]]小于S_v[q]，则PRU被认为是图11(a)中的布置，于是将S_p[X_v[q]]置入b。其次，为了将PRU的大小纳入考虑范围，将L_v[q]+L_p[X_v[q]]置入g。当S_p[X_v[q]]大于S_v[q]，则PRU被认为是图11(b)中的布置，S_v[q]被置入b，L_v[q]+L_p[X_v[q]]被置入g。

在步骤S2307至S2309的循环里，将b+1存入A[b](步骤S2308)，b递增，g递减(步骤S2309)，只要是g大于0，就不断地重复。此循环恢复与VU的内容相连系的FAT(或者当EUS具有一个PRU，EUS中的第一个VU包括该PRU)。

在步骤S2307，当g等于0，操作移到步骤S2310。

在步骤S2310，后续VU数next[q]存入q。当q为-1，或没有后续VU，操作移到步骤S2312，否则操作移到步骤S2314。

在步骤S2314，第q个VU的起始扇区号存入A[b]，操作移到S2306，仍旧在这种情况，类似于步骤S2306，如果X_v[q]等于或大于0，或者当具有相应的PRU，PRU的起始扇区号S_p[X_v[q]]应进行核对，将较小的值存入A[b]。

在步骤S2312，将代表结束的值置入A[b]，并且i被递增。

所有上述过程完成后，RAM 103上的A[b]和file[i]被记录到盘113中的FAT和文件入口。记录的时候，文件入口的每一个文件应该给予相互不同的文件名。上述过程使得有可能像正常文件一样访问每一个EUS。同时，通过以文件系统标明的次序，从EUS的起始处读取扇区，以记录的次序重放EUS就成为了可能。

在本实施方案中，FAT被用作是回放次序管理数据。然而，有可能将相邻区域(分序列)信息用作是EUS文件(序列)的一部分，如图24。在这种情况，有关各分序列的信息(序列管理数据)是由分序列的起始扇区数和相邻区(可能由起始和终止扇区组成)中的扇区数组成。根据这种结构，就可以以类似于FAT的方式管理组成文件的扇区的重放次序。不消说，每个分序列是由一个或多个单元组成。以这种方式，本发明中回放次序管理数据应该不限于FAT，像图3中显示的，而是可以被任何其他的方法控制，只要它能够管理单元的回放次序。

本实施方案中，将UH-PKT的<单元起始PT>(图12)记录下来是为了利用该值检验单元间的连续性。然而，来源于EUS的起始处(被设置为0)的顺序号同样也可以用。总之，只要包含有任何代表单元间连续性(单元次序)的信息，数据都可以恢复。

本实施方案中，UH-PKT被安排成若干秒的段，但是，类似数据也可以安排成较长单位的段或较短单位的段(例如每扇区)。

此外，本实施方案中，所有的VU具有相同的回放时间，然而，代表连续性的信息片段可以以数据单位形式分配，而不是时间单位形式。而且，它们不必安排成规则的段。无认如何，由于自某个UH-PKT至下一个UH-PKT起始处的区域应该被相邻地记录，太长的段将对盘上空闲区的利用有较多的限制。相反，太短的段会造成较多的浪费。

本实施方案中，用于记录某单元的设备ID被记录在UH-PKT里，但是下面的变体也是可以考虑的。

某些类型设备可能不具有如象IEEE-1394、以太网等等之类的网络功能，所以没有唯一的ID。对于这种情况，就可以给予各UH-PKT一小段信息，用来区分该单元是由从属设备记录的抑或是从其他设备录制的。对于这种情况，就不可能从各单元中认出那些是用大量未指明的设备记录的。但是至少可以将从属设备记录的单元与其他设备记录的单元区分开。因而，至少用从属设备记录的数据肯定可以恢复。

另外，当上述结构应用到某设备，它可以平行地记录许多TV节目在盘上，盘上存在着大量单元具有相同设备ID和相同时间信息。处理这种情况，可以将节目之间有区别的信息，道号，道ID等记录在UH-PKT里。

同样，当上述结构应用于这种情况，即通过许多摄象机的视频输入平行地记录在盘上，像第一种变体一样，存在着大量单元具有相同的设备ID和相同的时间信息。为处理这种情况，摄象机的ID或输入道ID可以加进UH-PKT。

以这种方式，本发明中的‘提供设备区分信息’应该不限于设备的唯一ID，而是只要能提供数据来源标帜的任何信息都可以，例如设备中的输入道，等等。

根据本发明，当重放的时候，如果各视频序列中，有些具有等同的回放次序信息的单元存在于记录介质上，而且将对于各个设备是唯一的设备ID指派给了各相关单元，这就可能对各视频序列进行区分。如果控制分散记录在记录介质上各单元次序的文件系统损坏了，本发明的结构就可能对管理系统进行恢复，因此，视频序列的重放是可靠的。

工业实用性

像前面已经说过的，本发明的数据记录方法和数据恢复方法对于数据记录介质是合适的记录和恢复方法。在文件系统损坏的情况下，它能确保散布在盘上的记录数据以正确的重放次序，可靠地恢复。

Claims (6)

1.一种用于记录设备的数据记录方法，其中，一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列的记录是将它分割成多个单元，再将它们记录在记录介质上，而且用回放次序管理数据对记录在记录介质上的数据进行管理，该回放次序管理数据提供与记录介质上位置信息相关的单元回放次序，

其特征在于：被重放的各单元在序列中的顺序位置信息与提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同被记录在单元里。

2.一种用于记录设备的数据记录方法，其中，一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列的记录是将它分割成多个单元，每个都由一个或多个扇区组成，再将它们记录在记录介质上，而且用文件分配表对记录在记录介质上的数据进行管理，该文件分配表提供记录介质上各扇区的回放次序，

其特征在于：被重放的各单元在序列中的顺序位置信息与提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同被记录在单元里。

3.一种用于记录设备的数据记录方法，其中，一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列的记录是将它分割成多个单元，再将它们记录在记录介质上，而且用序列管理数据对记录在记录介质上的数据进行管理，该序列管理数据提供由一个或多个相邻扇区的单元组成的分序列的回放次序，

其特征在于：被重放的各单元在序列中的次序位置信息与提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同被记录在单元里。

4.一种用于重放设备的数据恢复方法，

其中一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列被记录在记录介质上是将它分割成多个单元，将每一个被重放的单元随同该单元在序列中的顺序位置信息，以及提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同记录下来，而且用回放次序管理数据对记录在记录介质上的数据进行管理，该回放次序管理数据提供与记录介质上位置信息相关的单元回放次序，和

其中当以回放次序管理数据为基础的回放不可能时，以这种方式重建回放次序管理数据：只有当两个单元在记录介质上是相邻单元，表明回放的单元顺序位置在序列里是连续的，并且提供的区分各单元是被哪个设备记录的信息也是相同的，两单元才可以相继地回放。

5.一种用于重放设备的数据恢复方法，

其中一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列记录被在记录介质上是将它分割成多个单元，每个都由一个或多个扇区组成，将这些单元随同被重放的各单元在序列中的顺序位置信息，以及提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同记录下来，而且用文件分配表对记录在记录介质上的数据进行管理，该文件分配表提供记录介质上扇区的回放次序，和

其中当以文件分配表为基础的回放不可能时，以这种方式重建文件分配表：只有当两个单元在记录介质上是相邻单元，表明回放的单元顺序位置在序列里是连续的，并且提供的区分各单元是被哪个设备记录的信息也是相同的，两单元才可以相继地回放。

6.一种用于重放设备的数据恢复方法，

其中一个视频数据、音频数据、或视频数据与音频数据序列被记录在记录介质上是将它分割成多个单元，将这些单元随同重放的各单元在序列中的顺序位置信息，以及提供区分该单元是被哪个设备记录的信息一同记录下来，而且用序列管理数据对记录在记录介质上的数据进行管理，该序列管理数据提供由一个或多个相邻扇区的单元组成的一些分序列的回放次序，和

其中当以序列管理数据为基础的回放不可能时，以这种方式重建序列管理数据：只有当两个单元在记录介质上是相邻单元，表明回放的单元顺序位置在序列里是连续的，并且提供的区分各单元是被哪个设备记录的信息也是相同的，两单元才可以相继地回放。

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