DE3431810C2 - Optisch auslesbare Platte - Google Patents

Optisch auslesbare Platte

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DE3431810C2 DE3431810A DE3431810A DE3431810C2 DE 3431810 C2 DE3431810 C2 DE 3431810C2 DE 3431810 A DE3431810 A DE 3431810A DE 3431810 A DE3431810 A DE 3431810A DE 3431810 C2 DE3431810 C2 DE 3431810C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine optisch aus lesbare Platte mit einer Aufzeichnungsspur, in der Rahmen mit digitalen Hauptdaten und digitalen Unterdaten aufgezeichnet sind, von denen jeweils eine Anzahl von Rahmen mit über diese Rahmen verteilten zusammenhängenden Unterdaten einen Block bilden.
Eine Anordnung zum Abspielen einer derartigen optischen digitalen Audioplatte (mit der Bezeichnung Compact Disc) dient zum Wiedergeben stereophonischer Musik hoher Quali­ tät. Wenn digitale Daten, wie z. B. Zeichen darstellende Daten, Anzeigedaten, Programmdaten, usw. anstatt stereo­ phonischer Musik von einer solchen Platte ohne wesentliche Änderung des Aufbaus des Abspielgerätes wiedergegeben werden können, ist es möglich, durch Zufügen einer Dar­ stellungseinrichtung ein Wiedergabegerät zum Wiedergeben visueller Informationen, wie z. B. Diagramme und Maßzahlen durch graphische Darstellungen, bildliche Veranschau­ lichungen durch Standbilder und ein Videospielgerät zu verwirklichen, wodurch ein großer Anwendungsbereich für ein Compact Disc-System geschaffen wird. Die Daten­ speicherkapazität der üblichen Compact Discs beträgt etwa 500 Mbytes, und daher ist der Vorteil einer Compact Disc sehr viel größer im Vergleich zur Speicherkapazität einer normalen flexiblen Platte.
Andererseits werden Compact Discs hauptsächlich für die Wiedergabe von Audiosignalen benutzt. Deshalb wird der Anfang der Daten auf der Platte auf der Basis einer verhältnismäßig großen Einheit aufgesucht, wie z. B. als Musikprogrammeinheit oder Satzeinheit. Dagegen müssen die Daten bei der Verwendung als Speicherplatte auf der Basis einer viel kleineren Einheit in der Größenordnung von 128 Bytes bis 10 kBytes gelesen werden.
Aus der prioritätsälteren Patentanmeldung gemäß EP 0 133 790 A1 ist ein Abspielgerät für die eingangs genannten optisch auslesbaren Platten sowie die Anordnung der Daten auf dieser Platte angegeben. Dabei werden jeweils eine Mehrzahl von Gruppen von Rahmen, die getrennte unterschiedliche Unterdaten aufweisen, zusammen­ gefaßt, um jeweils einen Block von digitalen Daten aufzunehmen.
Dagegen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine optisch aus lesbare Platte mit der Datenstruktur einer Audio-Compact-Disc anzugeben, von der Daten in kleineren Einheiten als für Audiodaten vorgesehen auf einfache Weise und zuverlässig adressierbar ausgelesen werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer optisch auslesbaren Platte eingangs erwähnter Art dadurch gelöst, daß die Hauptdaten eines jeweiligen Blocks ein Adreß-Signal enthalten, das die Hauptdaten diesem Blocks adressiert.
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Platte mit erheblich größerer Speicherkapazität als eine herkömmliche, flexible Platte zu verwirklichen und das digitale Signal auf der Basis einer derartigen Einheit zu lesen, wie für die Verarbeitung der Signale erforderlich ist.
Damit ist es möglich, auf eine Platte zum Abspielen stereophonischer Musik, wie z. B. eine bereits im Handel erhältliche Compact Disc, andere digitale Daten als die stereophonischen Musiksignale unter Beibehaltung der Verträglichkeit mit dem Signalformat und der Signal­ verarbeitung, wie z. B. dem Fehlerkorrekturverfahren und dem Datenaufzeichnungsformat u. dgl., aufzuzeichnen. Dadurch ist es beim Einsatz einer Datenverarbeitungsein­ heit, wie z. B. eines Mikrocomputers, einer Farbfernseh­ röhre und eines Lautsprechers als Zusatzgerät zum normalen Plattenspieler möglich, die verschiedenen Bildinforma­ tionen und Audioinformationen abzuspielen und so das Anwendungsgebiet der Platte zu erweitern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 die Anordnung der Aufzeichnungsdaten einer Compact Disc, auf die sich die Erfindung bezieht,
Fig. 3 die Anordnung eines Blocks beim Aufzeichnen der digitalen Daten in einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 ein Blockschaltbild mit der Gesamtanordnung zum Lesen einer Compact Disc nach der Erfindung, und
Fig. 5 das Wortformat der Seriendaten in einer Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist der auf einer Compact Disc aufge­ zeichnete Datenfluß dargestellt. Ein Rahmen Fn besteht aus 588 Bits von Aufzeichnungsdaten, und jeder Rahmen beginnt mit einem Rahmensynchronisationszeichen FS mit einem spezifischen Bitmuster. Dem Rahmensynchroni­ sationszeichen FS folgt ein 3-Bit Gleichspannungsbegrenzungs­ zeichen RB, und danach werden abwechselnd die 0. bis 32. Datenwörter DB mit je 14 Bits und die 3-Bit Gleichspannungs­ begrenzungszeichen RB aufgezeichnet. Die 0. Wörter unter diesen Datenwörtern DB werden als digitale Unterdaten oder Benutzerwörter bezeichnet und dienen zum Steuern des Ab­ spielens einer Platte und zum Wiedergeben der damit zusammen­ hängenden Information oder dgl. Die 1. bis 12. und 17. bis 28. Datenwörter DB sind im Hauptkanal den Audiodaten zuge­ ordnet. Die übrigen 13. bis 16. und 29. bis 32. Datenwörter DB sind Paritätsdaten des Fehlerkorrekturcodes im Haupt­ kanal zugeordnet. Ein jedes der Datenwörter DB besteht aus 14 Bits, in die 8-Bitdaten durch eine 8-zu-14-Umsetzung bei der Aufzeichnung umgesetzt wurden.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Blocks (98 Rahmen), in dem 98 Rahmen sequentiell untereinander angeordnet sind, in denen ein jedes der Datenwörter DB durch 8 Bits darge­ stellt ist und die Gleichspannungsbegrenzungszeichen ausge­ schlossen sind. Die digitalen Unterdaten P bis W in den 0. und 1. Rahmen F₀ und F₁ bilden die Synchronisations­ muster SNC, die vorgegebene Bitmuster sind. Für den Q-Kanal werden die CRC-Codes für die Fehlerdetektion in die letzten 16 Rahmen der 98 Rahmen aufgenommen.
Das P-Kanal-Signal ist ein Kennzeichenbit zum Anzeigen eines Musikprogramms und einer Pause, hat einen niedrigen Pegel während der ganzen Dauer eines Musikprogramms und einen höheren Pegel während der ganzen Dauer einer Pause, und es hat Impulse mit 2-Hz-Periodendauer im Auslaufteil. Es ist möglich, das spezifizierte Musikprogramm durch Detektion und Zählung dieses Signals im P-Kanal zu wählen und abzuspielen. Der Q-Kanal ermöglicht die kompliziertere Steuerung dieser Art. Wenn z.B. die Q-Kanal-Information in einem im Plattenspieler angeordneten Mikrocomputer ge­ speichert ist, ist es möglich, während des Abspielens eines Musikprogramms schnell von einem Musikprogramm zum anderen umzuschalten. Also können die jeweiligen aufgezeichneten Musikprogramme stichprobenweise gewählt werden. Die anderen R- bis W-Kanäle können zum Angeben oder zum Erläutern eines Urhebers, eines Komponisten, einer Beschreibung, einer poetischen Umschreibung u. dgl. der Musikprogramme auf der Platte mit menschlicher Stimme verwendet werden.
Von den 98 Bits im Q-Kanal werden die ersten zwei Bits für ein Synchronisationsmuster, die folgenden vier Bits für Steuerbits, die weiteren folgenden vier Bits für Adreß­ bits und die folgenden 72 Bits für Datenbits benutzt, und schließlich wird ein CRC-Code für die Fehlerdetektion hinzugefügt. Ein Spurnummercode TNR und ein Index-Code X sind in den 72 Bits enthalten, die die Datenbits darstellen. Der Spurnummercode TNR kann von 00 bis 99 und auch der Indexcode X kann von 00 bis 99 geändert werden. Weiter ent­ halten die Daten im Q-Kanal einen Zeitanzeigecode zur Dar­ stellung der Zeitdauer von Musikprogrammen und Pausen sowie einen Zeitanzeigecode, der eine absolute Zeitdauer angibt, die vom Anfang bis zum Ende an der äußersten Randseite im Programmbereich der Compact Disc läuft. Diese Zeit­ anzeigecodes enthalten die Codes zum Anzeigen von. Minuten, Sekunden und Blöcke, die aus je zwei Ziffern bestehen. Eine Sekunde ist in 75 Blöcke unterteilt. Für den Zugriff zum Compact Disc, z. B. für Digitaldaten, auf einer kürzeren Einheitsbasis als einer Musikbasis wird der Zeitanzeigecode in bezug auf die genannte absolute Zeitdauer benutzt.
Nach obiger Beschreibung beträgt eine Mindest­ einheit zur Änderung der digitalen Unterdaten für eine Compact Disc 98 Rahmen. In dieser Ausführungsform wird im Falle aufgezeichneter digitaler Signale anders als bei stereophonischen Musiksignalen, wobei die digitalen Signale in Fig. 3 dargestellt sind, ein Block durch die Länge von 98 Rahmen entsprechend den 0. bis 97. Rahmen gebildet. Wie bereits erwähnt, enthält ein Rahmen die digitalen Audio­ daten, die aus 12 Wörtern bestehen, so daß in einen Rahmen 24 Byte Digitaldaten eingegeben werden können. Gemäß Fig. 3 enthält eine Zeile insgesamt 32 Bits eines Musters der Audiodaten im L-Kanal und eines Musters der Audiodaten im R-Kanal, und jeder Rahmen besteht aus sechs derartigen Zeilen.
Jedes Synchronisationsbit ist an der Spitze der 32-Bitzeile angebracht. Jedes Synchronisationsbit an der jeweiligen Spitze der ersten 32 Bits im 0. Rahmen F₀ und der folgenden 32 Bits ist Null. Die Synchronisationsbits an der Spitze der jeweiligen ersten 32 Bits in den Rahmen mit geradzahliger Numerierung mit Ausnahme der 0. Rahmen sind Null, während die Synchronisationsbits an der Spitze der jeweiligen ersten 32 Bits in den Rahmen mit ungerad­ zahligen Nummern eins sind. Diese Synchronisationsbits ermöglichen die Detektion der Lage des Blocks auf Basis einer 98-Rahmen-Einheit.
Der Block besteht aus 24 Bytes × 98 = 2352- Bytes. Die Daten von 2 kBytes (2048 Bytes) werden in einen Block aufgenommen, und es bleiben 304 Bytes (2432 Bits) übrig. 6 × 98 = 588 Bits werden als Synchronisationsbits verwendet. Ein 7-Bit-Betriebsartsignal und ein 24-Bit- Adreß-Signal werden in die ersten 32 Bits im 0. Rahmen F₀ aufgenommen, so daß in einem Block noch 1813 Bits zurück­ bleiben. Diese 1813 Bits können redundanten Bits zugeordnet werden, wenn für die Daten eines Blocks der Fehlerkorrektur­ codierungsvorgang durchgeführt wird.
Das Betriebsartsignal dient zum Angeben der Art der Daten in diesem Block. Z.B. wird das Betriebsartsignal zum Unterscheiden von Zeichendaten, Standbilddaten und von einem Programmcode benutzt. Das Adreß-Signal dient zum Spezifizieren der Daten im Block. Weiter ist der Grund, daß die Synchronisationsbits der Rahmen mit geraden Nummern Null sind, daß die Erfindung eine Anordnung eines Daten­ blocks auf Basis einer Zweirahmen-Einheit berücksichtigt. Für einen minimalen Block mit einer Abmessung von zwei Rahmen werden jedem Block ein Betriebsartsignal und ein Adreß-Signal zugegeben. Wenn der Block eine Länge von 98 Rahmen wie in der Ausführungsform der Erfindung hat, sind die Codes zum Anzeigen der absoluten Zeitdauer der P-Daten und der Q-Daten der digitalen Unterdaten im gleichen Block identisch.
In Fig. 4 ist eine Anordnung zum Lesen einer Compact Disc dargestellt. Darin ist mit 1 eine Compact Disc bezeichnet, auf der ein digitales Signal mit dem obengenannten Format spiralig aufgezeichnet ist. Die Compact Disc 1 wird von einem Motor 2 angetrieben. In diesem Fall wird der Motor 2 von einer Drehgeschwindigkeitsservoschaltung 3 derart ge­ steuert, daß sich die Compact Disc 1 mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht.
Die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen optischen Kopf mit einer Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls für die Signalabnahme, einem Strahlverteiler, einem optischen System in Form eines Objektivs oder dgl., einem Fotoempfänger zum Empfangen des von der Compact Disc 1 reflektierten Laserstrahls, usw. Der optische Kopf 4 kann von einem Gewindeantriebsmotor 5 in der radialen Richtung der Compact Disc 1 angetrieben werden. Der Gewindeantriebsmotor 5 wird von einer Gewindeantriebsschaltung 6 betrieben. Der optische Kopf 4 kann sowohl in der Richtung senkrecht zur Signaloberfläche der Compact Disc 1 und in der Richtung parallel zu dieser Fläche abgelenkt werden, und er wird so gesteuert, daß die Fokussierung und Spurführung des Laserstrahls beim Abspielen immer auf geeignete Weise er­ folgt. Zu diesem Zweck ist eine Fokussierungs- und Spur­ führungsschaltung 7 vorgesehen.
Ein Wiedergabesignal des optischen Kopfs 4 gelangt an einen Hf-Verstärker 8. Der optische Kopf 4 ist mit einem Fokusfehlerdetektionsabschnitt, der aus einer Kombination zum Beispiel einer Zylinderlinse und eines Vierteiler- Detektors besteht, und mit einem Spurführungsfehlerdetektor abschnitt mit drei Laserflecken ausgerüstet. Dieses Servo­ fehlersignal gelangt an die Fokussierungs- und Spurführungs­ schaltung 7. Ein Ausgangssignal des Hf-Verstärkers 8 gelangt an einen digitalen Demodulator 9 und ein weiteres an einen Bit­ taktgeber 10. Das auf der Compact Disc 1 aufgezeichnete digitale Signal war EFM-moduliert. Die EFM-Modulation ist ein Verfahren zum Umsetzen von 8-Bit-Daten in bevorzugte 14-Bit-Daten (d. h. 14 Bits zum Erzeugen einer langen, mini­ malen Inversionszeit des modulierten Signals und zur Ver­ ringerung seiner Niederfrequenzkomponente). Der digitale Demodulator 9 ist derart aufgebaut, daß er die Demodu­ lation der EFM durchführt. Der Bittakt aus einem Bittakt­ geber 10 gelangt an den digitalen Demodulator 9 und an die Drehgeschwindigkeitsservoschaltung 3.
Die digitalen Unterdaten werden vom digitalen Demodulator 9 abgetrennt und erreichen eine Systemsteuer­ anordnung 11. Die Systemsteueranordnung 11 verfügt über einen Microprozessor, und der Rotationsantrieb der Compact Disc 1, der Gewindeantrieb, der Auslesevorgang vom opti­ schen Kopf 4 u. dgl. werden von der Systemsteueranordnung 11 gesteuert. Steuerbefehle gelangen über eine weiter unten zu beschreibende Schnittstelle 17 an die Systemsteuer­ anordnung. Insbesondere der Lesevorgang bei einem gewünsch­ ten digitalen Signal von der Compact Disc 1 unter Verwendung der digitalen Unterdaten wird von der Systemsteueranordnung 11 gesteuert.
Die digitalen Hauptdaten aus dem digitalen Demodu­ lator 9 gelangen über eine Speicher-Steuereinrichtung 12 an einen Speicher 13 und an eine Fehlerkorrektureinrichtung 14. Die Vorgänge hinsichtlich der Beseitigung von Variationen in der Zeitbasis, in der Fehlerkorrektur und in der Fehler­ interpolation werden von dieser Speicher-Steuereinrichtung 12, vom Speicher 13 und von der Fehlerkorrekturschaltung 14 durchgeführt, so daß die digitalen Hauptdaten an die Anschlüsse 15L und 15R gelangen. Beim Abspielen einer Com­ pact Disc, auf der Audio-Daten aufgezeichnet sind, werden Digital/Analog-Wandler an diese Anschlüsse 15L bzw. 15R angeschlossen. In Fig. 4 ist kein D/A-Wandler zum Aufnehmen der digitalen Daten aus den Ausgängen vorgesehen, und die erzeugten digitalen Daten erreichen einen Datenwandler 16. Die erzeugten Unterdaten gelangen auch an diesen Daten­ wandler 16, und die erzeugten Daten werden in die Form eines Seriensignals umgewandelt.
Dieses Seriensignal wird der Schnittstelle 17 zu­ geführt, und die Daten für die Systemsteueranordnung 11 erreichen diese aus einem Mikrocomputersystem 18 über die Schnittstelle 17. Das Mikrocomputersystem 18 spezifiziert eine Leseadresse und führt neben dieser Leseadresse der Schnittstelle 17 und der Systemsteueranordnung 11 Steuersignale wie z. B. Startsignale zu. Ein Verzeichnis einer Anzahl von Aufzeichnungsbereichen ist in der Einführungsspur im innersten Randabschnitt auf der Compact Disc 1 unter Ver­ wendung der digitalen Unterdaten als Adressen aufgezeichnet. Dieses Verzeichnis wird im Anfangszustand zum Starten des Lesevorgangs der Compact Disc 1 wiedergegeben und vom Mikrocomputersystem 18 gelesen.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Wortformats des Serienausgangssignals aus dem Datenwandler 16. Für dieses Seriensignal besteht ein Wort aus 32 Bits: Die ersten vier Bits dienen zur Einleitung, die folgenden vier Bits dienen als Hilfsbits der Audiodaten, und die folgenden 20 Bits bilden das digitale Audiomuster. Wenn das digitale Audio­ muster aus 16 Bits besteht, werden 16 Bits vom unbedeut­ samsten Bit (LSB) an eingefügt. Hinter dem digitalen Audiomuster werden vier Bits zugefügt. Von diesen vier Bits ist das erste, mit V bezeichnete Bit ein Kennzeichenbit, das angibt, ob das digitale Audiomuster dieses Worts wirksam ist oder nicht. Das Bit U ist jeweils ein Bit der Unterdaten, das Bit C ist ein Kanalidentifikationsbit, und das Bit P ist ein Paritätsbit. Dieses Bit U der Unterdaten wird in jedes Wortformat Bit für Bit eingefügt, und diese einge­ fügten Bits werden sequentiell übertragen.
Ein Lesebefehl für eine vorgegebene Adresse wird zunächst vom Mikro­ computersystem 18 durchgeführt. Diese Adresse ist selbst ein Code zum Angeben einer absoluten Zeitdauer im Q-Kanal und gelangt über eine Schnittstelle 17 in die Systemsteuer­ anordnung 11. Die Systemsteueranordnung 11 steuert die Gewindeantriebsschaltung 6 zum Verschieben des optischen Kopfes 4 in die Stelle nahe bei einer gewünschten Aufnahme­ stelle unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Unterdaten aus dem optischen Kopf 4. In diesem Beispiel wird daher die Wiedergabe von einer Stelle gestartet, die um einige Blöcke entfernt liegt, wodurch ein Fehlbetrieb verhindert wird, bei dem der Zugriff nicht beendet wird, wenn ein Fehler in den erzeugten Unterdaten enthalten ist und die einge­ setzten Unterdaten nicht erzeugt werden. Der gewünschte Block wird durch die Detektion des Zusammenfallens der erzeugten Unterdaten mit der bezeichneten Adresse oder durch den Start der Wiedergabe von der Stelle nahe bei den rich­ tigen Unterdaten und das anschließende Zählen der Rahmen­ synchronisationssignale eingefangen.
Es ist eine Anordnung möglich, bei der ein Tasten­ feld für den D/A-Wandler und für die Systemsteueranordnung 11 der Anordnung einer oben beschriebenen Ausführungsform zugeordnet und die Wiedergabe der Compact Disc möglich ge­ macht wird, auf der stereophonische Musik aufgezeichnet ist.
Weiter kann es möglich sein, die Zugriffscode­ signale, für die die Codierungsbehandlung des Fehlerkorrektur­ codes durchgeführt ist, in andere R- bis W-Kanäle in den Unterdaten einzufügen.

Claims (1)

  1. Optisch auslesbare Platte mit einer Aufzeichnungsspur, in der Rahmen (Fn) mit digitalen Hauptdaten (DB(1∼32)) und digitalen Unterdaten (DB(0)) aufgezeichnet sind, von denen jeweils eine Anzahl von Rahmen (z. B. 98) mit über diese Rahmen verteilten zusammenhängenden Unterdaten (DB(0)) einen Block (Fig. 2) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdaten (DB(1∼32)) eines jeweiligen Blocks ein Adreß-Signal enthalten, das die Hauptdaten (DB(1∼32)) dieses Blocks adressiert.
DE3431810A 1983-09-01 1984-08-30 Optisch auslesbare Platte Expired - Lifetime DE3431810C2 (de)

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