CN1968386A - 记录设备和方法 - Google Patents

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Abstract

在诸如摄像机或硬盘记录器的记录设备中调整GOP数据的量。由缓冲控制器将填充数据添加到从视频编码器/解码器输出的MPEG流。因此，每个GOP按照使其起始处与簇边界相一致的方式记录。

Description

记录设备和方法
本申请是申请日为2003年8月20日、申请号为03154588.2、发明名称为“记录设备和方法、记录介质、以及程序”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及记录设备和方法、记录介质、以及程序。更加具体地说，本发明涉及，例如记录设备和方法、记录介质、以及程序，其适用于在信息记录介质上记录诸如运动图象专家组(MPEG)程序流(program stream)或MPEG视频元素流(video elementary stream)的流式数据。
背景技术
作为在诸如硬盘的信息记录介质上记录数据或从其上再现数据的格式，已知文件分配表(FAT)文件系统。带有安装于其上的诸如MS-DOS或Windows的操作系统(OS)的个人计算机默认支持FAF文件系统，因此可以认为它是最普遍使用的文件格式系统。
因此，例如，如果在基于FAT文件系统的信息记录介质上记录由摄影机获取的视频或音频数据，那么信息记录介质上的数据可通过其上未安装有特殊驱动器等的通用计算机再现或编辑。
现在，将描述FAT文件系统。如图1所示，已基于FAT文件系统格式化的信息记录介质的记录区被分为称作扇区的物理记录单元。每个扇区具有预定容量(例如，512字节)，并且具有分配给它的扇区地址。信息记录介质在逐扇区的基础上存取。
另外，已基于FAT文件系统格式化的信息记录介质的记录区被分为称作簇(cluster)的逻辑记录单元，每个簇包括预定数目的扇区(例如，64个扇区)。每个簇具有分配给它的簇地址。数据在逐簇的基础上写到信息记录介质、从信息记录介质读出或删除。
即，如果将要记录的数据的尺寸超出了一个簇的容量，数据会被划分并记录在多个簇中。另一方面，如果将要记录的数据的尺寸未超出一个簇的容量，则在一个簇中仅记录该数据的文件，而即使是该簇还具有剩余的容量，其它数据也不会记录在该簇中。
在信息记录介质的预定记录区域中，记录了文件分配表(以下称作FAT)和目录项表(directory entry table)，其中在记录或读取时查阅或更新文件分配表。
FAT包括分别与信息记录介质的所有的簇相关联的空间。因此，随着信息记录介质的容量变得更大，FAT的尺寸也变得更大。每个FAT空间具有指派给它的FAT地址。
在FAT地址为0的空间中，记录了指示簇地址为CL0的簇为空还是已经被使用的信息。作为指示该簇已被使用的信息，如果存在从记录在簇地址为CL0的簇中的数据延续的数据，则记录已记录了延续数据的簇的簇地址。如果不存在从记录在簇地址为CL0的簇中的数据延续的数据(即，如果数据以记录在簇地址为CL0的簇中的数据结束)，则记录文件结束(EOF)标记。
类似地，在FAT地址为1、2、3、……的空间中，分别记录了指示簇地址为CL1、CL2、CL3、……的簇为空或者已被使用的信息。
在目录项中，对于每个数据，记录了文件名、扩展名、属性、保留信息(reservation information)、创建时间、创建日期、上次访问日期、更新日期、数据起始簇的簇地址(以下称为起始簇地址)，并且记录了数据的尺寸。
记录FAT的簇的簇地址和记录目录项的簇的簇地址被包括在记录于信息记录介质的第一扇区中的管理信息中。管理信息还包括指示信息记录介质的容量和构成一个簇的扇区的数量的信息。
下面，将更加具体地描述目录项和FAT。以下，记录在信息记录介质上的数据也将被称作文件。
作为示例，如图2所示，假定文件A分为文件A-1至A-6，并且文件A-1至A-6分别记录在簇地址为CL10、CL11、CL12、CL15、CL20和CL18的簇中。
在此情况下，簇地址CL10作为文件A的起始簇地址记录在目录项中。
在FAT中，如图3所示，簇地址CL11记录在FAT地址为10的空间中，簇地址CL12记录在FAT地址为11的空间中，簇地址CL15记录在FAT地址为12的空间中，簇地址CL20记录在FAT地址为15的空间中，簇地址CL18记录在FAT地址为20的空间中，而EOF标记记录在FAT地址为18的空间中。
以每次在信息记录介质上记录的文件时更新的方式更新FAT和目录项，并且在读取文件时使用。
接着，将考虑对基于FAT文件系统的信息记录介质上记录的MPEG程序流或MPEG视频元素流(以下都称作MPEG流)的编辑。
如图4所示，MPEG流数据的数据包括一系列的称作图片组(GOP)的压缩编码视频信号。在全国电视系统委员会制式(NTSC)编码的情况下，一个GOP通常包括15帧。如图5所示，该15帧中在起始处包括至少一个编码为I图片的内帧(intraframe)，而其它帧包括：P图片，其是通过正向预测(forward prediction)编码的内帧；和B图片，其是通过双向预测(bidirectionalprediction)编码的内帧。
每个GOP的数据量依赖于构成GOP的这些帧的内容，因此多个GOP之间数据量通常不同。然而，可以将视频信号编码为使得所产生的数据的量为预定的量。
作为已编码的内帧的I图片允许图像仅以其自身数据恢复。另一方面，预测编码的P图片和B图片则不允许图像不使用同一GOP中的I图片而恢复。
因此，例如在编辑MPEG流的视频数据以删除MPEG流的一部分时，如果删除了I图片，也就无法恢复紧随I图片的P图片和B图片。因此，最简单的删除方式就是以GOP为单位删除数据。
图6示出了利用传统的记录设备记录在信息记录介质上的MPEG流。应注意的是，簇1、2、3、……的簇地址不必按顺序。由于GOP的数据量通常不相同，因此GOP的边界很少与簇边界相一致。
现在，将考虑依据对视频数据的编辑，从图6中所示的状态删除GOP1的情况。在此情况下，删除信息记录介质的簇1至3中的数据，从而簇1至3从FAT管理的角度来看成为空簇。
然而，如图7所示，GOP1端部的数据(由于I图片的缺失而无法恢复的P图片或B图片)在信息记录介质的簇4的开始部分作为垃圾数据保留。
因此，在再现该编辑过的数据时，例如，当读出记录在簇4中的数据从而再现GOP2时，无法依靠对数据进行解码的软件，将该垃圾数据识别为垃圾数据，这导致了一次误操作。
发明内容
本发明是出于上述的情况而产生，并且其目的在于允许MPEG流按照GOP的边界与簇边界相一致的方式记录，使得即使是在以GOP为单元删除MPEG流时，也不会产生垃圾数据。
在一个方面中，本发明提供了一种用于在信息记录介质上记录流式数据的第一记录设备，该记录设备包括：检测单元，用于检测相继构成流式数据的数据集之间的边界；积累单元，用于积累流式数据；以及，记录单元，用于当积累单元中积累的流式数据的量达到信息记录介质的单位记录区域的容量时，将积累单元中积累的流式数据记录在信息记录介质的单位记录区域中，并且，在通过检测单元检测到数据集的边界时，无论积累单元中积累的流式数据的量如何，向积累单元中积累的流式数据紧接着添加填充数据，直至数据总量达到信息记录介质的单位记录区域的容量，并将得到的数据记录在信息记录介质的单位记录区域中。
该流式数据可为MPEG流，而该数据集可为图像组。
信息记录介质的单位记录区域可为簇。
在本发明的另一方面中，本发明提供了一种用于在信息记录介质上记录流式数据的记录设备的第一记录方法，该记录方法包括：检测步骤，检测相继构成流式数据的数据集之间的边界；积累步骤，积累流式数据；以及，记录步骤，当在积累步骤中积累的流式数据的量达到信息记录介质的单位记录区域的容量时，将在积累步骤中积累的流式数据记录在信息记录介质的单位记录区域中，并且，当在检测步骤中检测到数据集的边界时，无论在积累步骤中积累的流式数据的量如何，向在积累步骤中积累的流式数据紧接着添加填充数据，直至数据总量达到信息记录介质的单位记录区域的容量，并将得到的数据记录在信息记录介质的单位记录区域中。
在本发明的另一方面中，本发明提供了一种第一记录介质，其上记录有的计算机可读程序，该程序用于一种记录设备，该记录设备用于在信息记录介质上记录流式数据，该程序包括：检测步骤，检测相继构成流式数据的数据集之间的边界；积累步骤，积累流式数据；以及，记录步骤，当在积累步骤中积累的流式数据的量达到信息记录介质的单位记录区域的容量时，将在积累步骤中积累的流式数据记录在信息记录介质的单位记录区域中，并且，当在检测步骤中检测到数据集的边界时，无论在积累步骤中积累的流式数据的量如何，向在积累步骤中积累的流式数据紧接着添加填充数据，直至数据总量达到信息记录介质的单位记录区域的容量，并将得到的数据记录在信息记录介质的单位记录区域中。
在本发明的另一方面中，本发明提供了一种用于允许控制用于在信息记录介质上记录流式数据的记录设备的计算机执行下述处理的第一程序，所述处理包括：检测步骤，检测相继构成流式数据的数据集之间的边界；积累步骤，积累流式数据；以及，记录步骤，当在积累步骤中积累的流式数据的量达到信息记录介质的单位记录区域的容量时，将在积累步骤中积累的流式数据记录在信息记录介质的单位记录区域中，并且，当在检测步骤中检测到数据集的边界时，无论在积累步骤中积累的流式数据的量如何，向在积累步骤中积累的流式数据紧接着添加填充数据，直至数据总量达到信息记录介质的单位记录区域的容量，并将得到的数据记录在信息记录介质的单位记录区域中。
在本发明的另一方面中，本发明提供了一种用于在信息记录介质上记录流式数据的第二记录设备，该记录设备包括：产生单元，用于通过基于预定的编码方案对信息信号进行编码，使得相继构成流式数据的数据集的数据量是信息记录介质的单位记录区域的容量的整数倍，而产生流式数据；以及，记录单元，用于将由产生单元产生的流式数据记录在信息记录介质上。
该信息信号可为视频信号，该流式数据可为MPEG流，而该数据集可为图片组。
信息记录介质的单位记录区域可为簇。
在本发明的另一方面中，本发明提供了一种用于在信息记录介质上记录流式数据的记录设备的第二记录方法，该记录方法包括：产生步骤，通过基于预定的编码方案对信息信号进行编码，使得相继构成流式数据的数据集的数据量是信息记录介质的单位记录区域的容量的整数倍，而产生流式数据；以及，记录步骤，用于将在产生步骤中产生的流式数据记录在信息记录介质上。
在本发明的另一方面中，本发明提供了一种第二记录介质，其上记录有的计算机可读程序，该程序用于一种记录设备，该记录设备用于在信息记录介质上记录流式数据，该程序包括：产生步骤，通过基于预定的编码方案对信息信号进行编码，使得相继构成流式数据的数据集的数据量是信息记录介质的单位记录区域的容量的整数倍，而产生流式数据；以及，记录步骤，用于将在产生步骤中产生的流式数据记录在信息记录介质上。
在本发明的另一方面中，本发明提供了一种用于允许控制用于在信息记录介质上记录流式数据的记录设备的计算机执行下述处理的第二程序，所述处理包括：产生步骤，通过基于预定的编码方案对信息信号进行编码，使得相继构成流式数据的数据集的数据量是信息记录介质的单位记录区域的容量的整数倍，而产生流式数据；以及，记录步骤，用于将在产生步骤中产生的流式数据记录在信息记录介质上。
根据第一记录设备和方法、记录介质、以及程序，流式数据被积累。当积累的流式数据的量达到信息记录介质的单位记录区域的容量时，将积累的流式数据记录在信息记录介质的单位记录区域上。在检测流式数据的数据集的边界时，无论积累的流式数据的量如何，向积累的流式数据紧接着添加填充数据，直至数据总量达到信息记录介质的单位记录区域的容量，并将得到的数据记录在信息记录介质的单位记录区域中。
根据第二记录设备和方法、记录介质、以及程序，通过基于预定的编码方案对信息信号进行编码，使得相继构成流式数据的数据集的数据量将为信息记录介质的单位记录区域的容量的整数倍，而产生流式数据，并且将产生的流式数据记录在信息记录介质上。
记录设备可为独立的设备或记录/再现设备的记录模块。
根据本发明，MPEG流按照使每个GOP的起始处与簇边界相一致的方式记录，使得即使是在以GOP为单元删除MPEG流时，也不会产生垃圾数据。因此，可在以GOP为单元删除MPEG流后，在再现时防止由垃圾数据产生的误操作。
附图说明
图1为示出作为信息记录介质的物理记录单元的扇区和作为其逻辑记录单元的簇的图表；
图2为示出分为并记录于多个簇中的文件的图表；
图3为示出与图2的状态相对应的FAT的示例的图表；
图4为示出包括一系列的GOP的MPEG流的图表；
图5为示出GOP的构成的示例的图表；
图6为示出记录在簇中的GOP的示例的图表；
图7为示出在删除GOP时产生的垃圾数据的图表；
图8为示出根据本发明实施例的视频记录/再现设备的示例构造的方框图；
图9为示出由缓冲控制器调整GOP数据的量的方法的流程图；
图10为用于说明调整GOP数据的量的方法的结果的图表；以及
图11为用于说明控制由视频编码器/解码器8产生的位数的结果的图表。
具体实施方式
现在，将参照附图描述根据本发明实施例的视频记录/再现设备。
图8示出了视频记录/再现设备的示例构造。参照图8，CPU 1经CPU总线16控制驱动器2。CPU 1读出存储在诸如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器的记录介质3中的控制程序。CPU 1根据程序并基于有关使用者操作的信息(该信息经CPU总线5从操作输入单元4输入)控制视频记录/再现设备的组件工作的激活和停用。具体地说，CPU 1经CPU总线5控制信息记录介质界面(I/F)11，从而控制向或从信息记录介质12写入或读取MPEG流数据等。
操作输入单元4为用户接口，其包括操作按钮等。操作输入单元4接受来自用户的操作(例如，用于请求开始记录的操作、用于请求终止记录的操作、用于请求开始再现的操作、用于请求终止再现的操作等)，并且经CPU总线5向CPU 1输出相应的操作信息。
记录在信息记录介质12上的FAT在CUP 1的控制下复制到易失性RAM 6。复制到RAM 6的FAT由CPU 1查阅从而在记录时搜索空白簇，并且根据对空白簇的数据写入而更新。然后，使用更新过的FAT覆盖记录在信息记录介质12中的FAT。在再现时，还由CPU 1查阅复制到RAM 6的FAT。
成像单元7包括透镜和电荷耦合装置(CCD)。成像单元7对物体成像，并且将获得的视频信号依次输出至视频编码器/解码器8。在记录时，解码器/编码器8基于MPEG对从成像单元7依次输入的视频信号编码，并且将所得的MPEG流输出至缓冲控制器9。另外，每当视频编码器/解码器8在MPEG流中输出GOP边界时，其将该结果通报给缓冲控制器9。另外，在再现过程中，编码器/解码器8向显示器13输出通过对从缓冲控制器9馈送的MPEG流解码而获得的视频信号。
在记录时，缓冲控制器9在数据缓冲器10中缓冲从视频编码器/解码器8输入的MPEG流。每当对应于一个簇的量的MPEG流数据缓冲到数据缓冲器10时，缓冲控制器9向CPU1发出写入请求，并且将被缓冲的数据输出至信息记录介质I/F 11。
另外，响应对GOP边界已从视频编码器/解码器8输出的通报，缓冲控制器9执行调整GOP数据的量的过程(这将在下面参照图9描述)。
另外，在再现时，缓冲控制器9在数据缓冲器10中缓冲由信息记录介质I/F 11从信息记录介质12中读取的MPEG流数据，并且响应来自视频编码器/解码器8的请求提供缓冲的数据。
在CPU 1的控制下，信息记录介质I/F 11读出记录在信息记录介质12上的目录项、FAT、MPEG流等。另外，在CPU 1的控制下，信息记录介质I/F 11在由CPU 1指定的簇地址处记录从缓冲控制器9输入的MPEG流数据。另外，在CPU 1的控制下，信息记录介质I/F 11用已经在RAM 6中更新过的FAT覆盖记录在信息记录介质12上的FAT。
信息记录介质12是可分离并且可替换的已经基于FAT文件系统格式化的记录介质，例如硬盘、微驱动器或半导体存储器。
显示器13显示与从视频编码器/解码器8输入的视频信号相对应的图像。
接着，将参照图9中示出的流程图描述通过缓冲控制器9调整GOP数据的量的过程。调整GOP数据的量的过程与上面描述的由缓冲控制器9在记录时执行的普通过程(每当对应于一个簇的量的MPEG流数据缓冲到数据缓冲器10时，缓冲控制器9向CPU1发出写请求，并且将被缓冲的数据输出至信息记录介质I/F 11的过程)并行地执行。
在步骤S1中，缓冲控制器9确定是否已经通报了GOP边界已由视频编码器/解码器8输出，并且等候直到接收到对该结果的通报。如果确定了已接收到对该结果的通报，流程前进至步骤S2。
在步骤S2中，缓冲控制器9确定缓冲在数据缓冲器10中的直到GOP边界的MPEG流数据的量是否对应于一个簇。如果确定缓冲在数据缓冲器10中的直到GOP边界的MPEG流数据的量不对应于一个簇，流程前进至步骤S3。
在步骤S3中，缓冲控制器9向CPU 1发出写入请求，并且将填充数据添加到缓冲在数据缓冲器10中的直到GOP边界的数据，使得总数据量对应于一个簇，并且向信息记录介质I/F 11输出结果。填充数据作为MPEG定义的信息是无意义的数据，并且在再现时不会导致误操作。
如果在步骤S2中，确定缓冲在数据缓冲器10中的直到GOP边界的MPEG流数据的量对应于一个簇，如前面所述，将执行普通的记录过程，其中向CPU 1发出写入请求，并且将缓冲的数据输出至信息记录介质I/F 11。因此，在调整GOP数据的量的处理中，跳过了步骤S3，处理返回至步骤S 1，并且重复后面的过程。到此，结束了对由缓冲控制器9调整GOP数据的量的过程的描述。
如上所述，根据调整GOP数据的量的过程，由缓冲控制器9为图10的上部示出的从视频编码器/解码器8输出的MPEG流数据添加了填充数据，如图10的中部所示。由此，每个GOP按照使其起始处与簇边界相一致的方式记录。
当通过上述的编辑记录在信息记录介质12上的MPEG流而删除GOP1时，删除信息记录介质12的簇1至3或簇1至4中的数据。在任何情况下，由于GOP2的起始处与簇4与5之间的边界一致，在簇5中不会保留垃圾数据。因此，在再现GOP2时，不会由于垃圾数据而产生误操作。
上述调整GOP数据的量的过程可不考虑由视频编码器/解码器8输出的MPEG流中的GOP的数据量如何变化而进行。
或者，代替由缓冲控制器9的调整GOP数据的量的过程，由编码器/解码器8产生的位数可被控制为使得构成MPEG流的每个GOP的数据量为一个簇的容量的整数倍。在此情况下，有利地，不需要将诸如填充数据的无意义数据记录在信息记录介质12上。
另外，在此情况下，每个GOP按其起始处与簇边界相一致地记录。由此，无论哪个GOP被删除，垃圾数据都不会保留在任何一个簇中。因此，在再现时，不会由于垃圾数据而产生误操作。
由于具有根据本发明由视频记录/再现设备记录于其上的MPEG流的信息记录介质12与普通的FAT格式完全兼容，信息记录介质12可通过例如通用个人计算机存取。
上面描述的处理系列的可通过硬件或通过软件来执行。当通过软件执行该处理序列时，将构成软件的程序从记录介质(例如，图8中的记录介质3)安装至嵌于具体硬件中的计算机上(例如，图8示出的CPU 1)，或能够利用各种安装于其上的程序执行各种程序的通用个人计算机等。
记录介质可以其上记录了程序的、为从计算机分离地向使用者提供程序而分配的封装介质，例如，磁盘(包括软盘)、光盘(包括光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包括迷你盘(MD))或半导体存储器。或者，记录介质可以是其上记录了程序的、预先包括于计算机中而分配给使用者的ROM或硬盘。
在记录介质上记录的程序的步骤不需要以本说明书中描述的步骤顺序依次执行，而是可以并行或独立地执行。

Claims (4)

1.一种用于在信息记录介质上记录流式数据的记录设备，该记录设备包括：
产生装置，用于通过基于预定的编码方案对信息信号进行编码，使得相继构成流式数据的数据集的数据量是信息记录介质的单位记录区域的容量的整数倍，而产生流式数据；以及
记录装置，用于将由产生装置产生的流式数据记录在信息记录介质上。
2.如权利要求1所述的记录设备，其中该信息信号为视频信号，该流式数据为MPEG流，而该数据集为图片组。
3.如权利要求1所述的记录设备，其中信息记录介质的单位记录区域为簇。
4.一种用于在信息记录介质上记录流式数据的记录设备的记录方法，该记录方法包括：
产生步骤，通过基于预定的编码方案对信息信号进行编码，使得相继构成流式数据的数据集的数据量是信息记录介质的单位记录区域的容量的整数倍，而产生流式数据；以及
记录步骤，用于将在产生步骤中产生的流式数据记录在信息记录介质上。
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