DE69031203T2 - Datenaufzeichnungssystem - Google Patents

Datenaufzeichnungssystem

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Datenaufzeichnungssystem für eine auf eine CD-ROM oder einen ähnlichen Aufzeichnungs- bzw. Datenträger erfolgende Aufzeichnung einer Datendatei, die Daten, z. B. komprimierte Ton- und Videodaten, enthält, und einer Indexdatei, die Indexdaten zum Suchen der einzelnen Daten der Datendatei enthält. Insbesondere betrifft die Erfindung Formate der Daten- und der Indexdatei.
  • Eine derartige Vorrichtung, die optische Platten verwendet, ist bisher in vielen verschiedenen Formen entwickelt worden. Unter den optischen Platten sind digitale Tonplatten in Form von Kompaktplatten (CD) gegenüber den traditionellen LP- bzw. Langspielplatten oder ähnlichen Rillenplatten aufgrund der Fähigkeiten des berührungslosen Abspielens und der getreuen Tonwiedergabe auf dem Tonplattenmarkt vorherrschend. Heute wird versucht, mit erweiterten Anwendungen solcher CDs in Personalcomputern und verschiedenen anderen Datenverarbeitungsvorrichtungen wie Massenspeichern den Vorteil der extrem großen Speicherkapazität und der einfachen Handhabung und Auswechselung zu nutzen. Beispielsweise sind CD-ROMs, CD-Is (dialogfähige) und CD-ROM/XAa (mit erweiterter Architektur) die jüngsten Errungenschaften. Eine solche neueste CD ist in der Lage, nicht nur Text, Grafik und andere Standbilder, sondem auch bewegte Bilder, Ton und verschiedene Arten von Codes in Kombination aufzuzeichnen und die einzelnen Daten in Dialogform wiederzugeben.
  • Es ist inzwischen üblich geworden, Tondaten und Videodaten einschließlich Stand- und bewegter Bilder bei Bedarf zu komprimieren, um sie auf einen solchen, oben beschriebenen Datenträger aufzuzeichnen. Die Kompression fördert erfolgreich das schnelle Lesen der einzelnen Daten zur Zeit des Abspielens. Indexdaten, die zu den einzelnen Daten gehören, werden zusammen mit den Videodaten auf den Datenträger aufgezeichnet, so daß die komprimierten Ton- und Videodaten durchsucht werden können, ur gewünschte Daten zu lesen. Eine Voraussetzung dafür ist, daß eine Datendatei, die Ton- und Videodaten enthält, und eine Indexdatei, die Indexdaten enthält, jeweils mit einem bestimmten Format versehen ist, das es erlaubt, daß die Daten auf einfache Weise vorbereitet, editiert, aufgezeichnet, wiedergegeben und zur Zeit der Wiedergabe durchsucht werden können. Formate und Datenaufzeichnungssysteme, die eine solche Anforderung erfüllen, sind bisher nicht bekannt. Das Problem bei CD-Is und CD-ROM/XAs, die mit einem Sektorverschachtelungssystem arbeiten, das den Hilfscode von CDs verwendet, besteht darin, daß sie Ton- und Videodaten nicht effizient aufzeichnen können und die beiden Arten von Daten beim Abspielen nicht ohne weiteres synchronisieren können.
  • JP-A-60-29 990 offenbart ein Indexaufzeichnungssystem, bei dem Indexdaten als Ganzes in einem bestimmten Abschnitt eines Magnetbandes aufgezeichnet werden. Ferner können die Indexdaten ein hierarchisches Format haben.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Datenaufzeichnungssysten bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Datendatei, die komprimierte Ton- und Videodaten enthält, und eine Indexdatei, die Indexdaten zum Durchsuchen der Datendatei enthält, auf einen Datenträger auf einfache Weise aufzuzeichnen und zu ermöglichen, daß gewünschte Daten auf einfache Weise gesucht werden können.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Datenformat einer Datendatei, die auf einen Datenträger aufzuzeichnende, komprimierte Ton- und Videodaten enthält, und ein Datenformat einer Indexdatei bereitzustellen, die Indexdaten zum Durchsuchen der einzelnen aufgezeichneten Daten enthält.
  • Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
  • Ein Datenaufzeichnungssystem, wie beschrieben, ist geeignet für eine aur einen Datenträger erfolgende Aufzeichnung einer Datendatei, die Daten enthält, die komprimierte Tondaten und komprimierte Videodaten aufweist, und einer Indexdatei, 4 die Indexdaten zum Durchsuchen der Daten der Datendatei enthält. Die Daten, die in der Datendatei enthalten sind, haben ein hierarchisches Format, und die Indexdatei hat ein hierarchisches Format, das dem der Datendatei zugeordnet ist. Die Indexdatei enthält Adressen auf der Grundlage mindestens einer kleinsten Datenzugriffseinheit.
  • Die oben beschriebenen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. Dabei zeigen:
  • Fig. 1 ein Verfahren zur rahmenweisen Kompression von Ton- und Bilddaten;
  • Fig. 2 ein Format einer Datendatei, das eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Datenaufzeichnungssystems darstellt;
  • Fig. 3 eine spezifische Anordnung eines Datentyps, der im Format gemäß Fig. 2 enthalten ist;
  • Fig. 4 ein spezifisches Format für Tondaten gemäß Fig. 1;
  • Fig. 5 ein spezifisches Format für Videodaten gemäß Fig. 1;
  • Fig. 6 ein Format einer Indexdatei, die zusammen mit der Datendatei gemäß Fig. 2 aufzuzeichnen ist;
  • Fig. 7 ein Format einer Datendatei, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • Fig. 8 Leerdaten, die im Format gemäß Fig. 7 enthalten sind;
  • Fig. 9 ein spezifisches Format für Videodaten, die im Format gemäß Fig. 7 enthalten sind;
  • Fig. 10 ein Format einer Indexdatei, die zusammen mit der Datendatei gemäß Fig. 7 aufzuzeichnen ist, und eine spezifische Anordnung eines Segmentindex derselben; und
  • Fig. 11 ein spezifisches Format eines Wurzelindex, der in der Indexdatei enthalten ist.
  • In anschaulichen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, weisen Daten, die auf einen Datenträger aufgezeichnet werden können, verschiedene Typen von Daten auf, z. B. Textdaten neben Ton- und Videodaten. Diese Daten können ungeachtet ihres Typs auf die gleiche Weise verarbeitet werden, wenn ihr Typ bezeichnet ist. Die Ausführungsfornen konzentrieren sich daher auf Ton- und Videodaten, die als äußerst relevant angesehen werden. Während der Datenträger in verschiedenen Formen, z. B. als Platte und als Band, verfügbar ist, werden die Ausführungsformen anhand des Beispiels einer CD-ROM beschrieben. Es wird angenommen, daß der Datenträger eine Datendatei, die komprimierte Ton- und Videodaten enthält, und eine Indexdatei, die Indexdaten zur Erleichterung der Suche der einzelnen Daten der Datendatei enthält, speichert.
  • Mit Bezug auf Fig. 1 wird ein Vorgang zum Komprimieren von Videodaten, die ein Stand- oder ein bewegtes Bild darstellen, und von Tondaten beschrieben. Wie dargestellt, bestehen Videodaten 101 aus aufeinanderfolgenden Rahmen oder Bildern V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; usw., während Tondaten 201 aus Ton A bestehen, die den einzelnen Rahmen V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; usw. der Videodaten 101 zugeordnet sind. Der Ton A ist nicht in Rahmen geteilt, da er üblicherweise nicht nach dem "Rahmen"-Konzept aufgebaut ist. In der Figur ist der Ton A der Einfachheit halber in Verbindung mit den Bildern V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; usw. in Rahmen geteilt, wodurch Tondaten 202, die aus Rahmen oder Tönen A&sub1;, A&sub2;, A&sub3; usw. bestehen, entstehen. Derartige Videodaten 101 und Tondaten 202 werden rahmenweise komprimiert, um komprimierte Videodaten 102 und komprimierte Tondaten 203 zu erzeugen. Im einzelnen weisen die komprimierten Videodaten 102 komprimierte Bilder V'&sub1;, V'&sub2;, V'&sub3; usw. und Bereiche auf, in denen keine Daten vorhanden sind, wie durch Schraffierung dargestellt, während die komprimierten Tondaten 203 komprimierte Töne A'&sub1;, A'&sub2;, A'&sub3; usw. und Bereiche aufweisen, in denen keine Daten vorhanden sind, wie durch Schraffierung dargestellt. Daraufhin werden die schraffierten Bereiche ohne Daten aus den komprimierten Video- und Tondaten 202 und 203 weggelassen. Die resultierenden komprimierten Video- und Tondaten werden rahmenweise kombiniert, um komprimierte Daten 300 zu erzeugen. Die komprimierten Daten 300 werden auf einen Träger aufgezeichnet, der als eine CD-ROM implementiert ist.
  • Nachstehend werden anschauliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die eine Datendatei, die die komprimierten Daten 300, d. h. die komprimierten Ton- und Videodaten, aufweist, und eine Indexdatei, die zum Durchsuchen der Daten 300 geeignete Indexdaten aufweist, auf eine CD-ROM aufzeichnen.
  • Eine Datendatei, die für eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform spezifisch ist, wird als erstes beschrieben. Wie in Fig. 2 dargestellt, hat die Datendatei einen oder mehrere Titel, die jeweils aus einer oder mehreren Szenen bestehen. Die Szenen haben jeweils eine oder mehrere Aufnahmen, die wiederum jeweils mehrere Rahmen und einen Leerbereich haben. In jeder Aufnahme geht dem Rahmen jeweils ein Startcode voraus, der von den anderen zu unterscheiden ist. An hinteren Ende der Aufnahme hat der Leerbereich Leerdaten, so daß das vordere Ende der Aufnahme mit dem vorderen Ende eines Blocks der CD-ROM zusammenfällt. Die Rahmen enthalten jeweils Ton- und Videodaten in Form von Kombinationen aus Datentypen, Datenlängen und Daten. Fig. 3 zeigt ein spezifisches Format, das einen Datentyp darstellt. In Fig. 3 wird der Datentyp durch 8-Bit- (1-Byte-)Daten b&sub7; bis b&sub0; dargestellt, und die Art der Daten wird beispielsweise durch die Bits b&sub7; bis b&sub4; dargestellt. Im einzelnen können die Ton- und Videodaten durch b&sub7;b&sub6;b&sub5;b&sub4; = 0010 bzw. b&sub7;b&sub6;b&sub5;b&sub4; = 0000 dargestellt werden. Die vier Bits b&sub7;, b&sub6;, b&sub5; und b&sub4; werden von drei Hilfsbits b&sub3; bis b&sub1; und einem Verknüpfungsbit b&sub0; gefolgt, das die Fortsetzung des Rahmens anzeigt. Das Verknüpfungsbit bo kann beispielsweise "0" oder "1" sein, wenn Daten, die zu dem gleichen Rahmen gehören, dort enden bzw. wenn dies nicht der Fall ist. Die Datenlänge wird durch die Anzahl der Datenbytes dargestellt.
  • Die Tondaten 201 gemäß Fig. 1 haben ein szenenorientiertes Format und bestehen, wie in Fig. 4 dargestellt, aus einem Datentyp, einem Titel, einer Datenlänge und Daten, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Der Datentyp identifiziert Tondaten. Das szenenweise Format der Tondaten wird verwendet, da die Anzahl der Tondaten im allgemeinen kleiner ist als die der Videodaten. Die Tondaten haben eine geringfügig größere Länge als die aktuelle Szene, so daß sie zusammen mit den Videodaten und abwechselnd mit den letzteren auf einer CD- ROM aufgezeichnet werden können. Die Tondaten haben eine Datenlänge von 8 000 Bytes pro Sekunde und annähernd 267 Bytes pro Rahmen. Dagegen haben die Videodaten ein aufnahmeweises Format. Wie in Fig. 5 dargestellt, weisen die Videodaten 101 gemäß Fig. 1 im einzelnen auf: einen Datentyp, der ein Datenidentifikationssignal ist, einen Titel, der an die Aufnahme vergeben wird, die Anzahl der Rahmen, die in der Aufnahme enthalten sind, und rahmenweise Datenlängen und miteinander abwechselnde Daten. Die Ton- und Videodaten sind am vorderen Ende jeder Szene miteinander synchronisiert. Welches Byte der Tondaten, vom vorderen Ende an gezählt, die Szene anführen sollte, wird zur Zeit des Editierens der Daten angewiesen und ist gewöhnlich das erste Byte.
  • Die Ton- und Videodaten, die jeweils ein bestimmtes Format aufweisen, wie oben ausgeführt, und auf eine CD-ROM aufgezeichnet sind, werden mit einer Indexdatei durchsucht, die eine hierarchische Szene-Aufnahme-Rahmen-Struktur aufweist. Eine Indexdatei, die auf diese Ausführungsform anwendbar ist, wird nachstehend beschrieben.
  • Wie in Fig. 6 dargestellt, besteht die Indexdatei aus einer Datenlänge, die die Größe der Datei darstellt, einem Titel, der an die Gesamtdatei vergeben ist, der Anzahl von Szenen und aus Szenen. Jede Szene hat eine Szenennummer, die die Position der Szene, vom vorderen Ende an gezählt, darstellt, einen Szenentitel, die Anzahl der Aufnahmen, die in der Szene enthalten sind, verwendete Tondaten, einen Titel der Tondaten, ein Hilfsfeld zur Erweiterung und Aufnahmen. Jede Aufnahme hat eine Aufnahmenummer, die eine Position der Aufnahme, vom vorderen Ende der Szene an gezählt, darstellt, eine Adresse, verwendete Videodaten, einen Titel der Videodaten, die Anzahl der Rahmen, die in der Aufnahme enthalten sind, und ein Hilfsfeld, das für eine Erweiterung verfügbar ist. Die Adresse ist eine Blockadresse einer CD-ROM und zeigt die Position des vorderen Endes der Aufnahme in Form eines Blocks, vom vorderen Ende der Datendatei an gezählt, an. Das vordere Ende der Aufnahmedaten fällt mit dem vorderen Ende eines Blocks einer CD-ROM zusammen, so daß zur Zeit des Abspielens auf die Daten wahlfrei zugegriffen werden kann. Zu diesem Zweck wird jede Aufnahme so gewählt, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches eines Blocks (2 048 Bytes) ist.
  • Um die Datendatei und die Indexdatei, die für diese Ausführung spezifisch ist, aufzuzeichnen und diese zu erzeugen und zu editieren, müssen vorher Dateiformate der Ton- und Videodaten bestimmt werden. In der anschaulichen Ausführungsform werden deshalb eine vorbestimmte Ton- und Videodatendatei und eine CD-ROM-Datei vorher vorbereitet, gegebene Daten aus einer derartigen Datei gelesen und dann auf der Grundlage der ROM- Datei editiert und die editierten Daten auf die CD-ROM geschrieben.
  • Mit Bezug auf Fig. 7 wird nachstehend eine Datendatei, die eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsform darstellt, beschrieben. Wie dargestellt, weist die Datendatei ein oder mehrere Segmente auf, die jeweils eine oder mehrere Szenen aufweisen. Jede Szene weist ein oder mehrere Teilszenen auf, die jeweils aus einer Folge von Rahmen und Leerdaten bestehen, die am hinteren Ende der Rahmenfolge vorgesehen sind. Wie in Fig. 8 dargestellt, ermöglichen die Leerdaten, daß das vordere Ende der zugehörigen Teilszene und somit das vordere Ende der nächsten Teilszene mit dem vorderen Ende eines Sektors einer CD-ROM mit Sicherheit zusammenfallen. Sollte das vordere Ende einer Teilszene in der Mitte eines Sektors einer CD-ROM beginnen, wäre es schwierig, sie zu ermitteln, da die auf einer CR-ROM gespeicherten Datensektorenweise gelesen werden. Jeder Rahmen hat einen Startcode an seinen Anfang und Ton- und Videodaten in Form von Kombinationen aus Datentypen, Datenlängen und Daten. Selbstverständlich können die Daten auch Textdaten oder ähnliche Daten aufweisen, und ihre Art wird im Datentyp aufgezeichnet. Der Datentyp kann mit genau dem gleichen Format wie das in Fig. 3 dargestellte Format ver sehen sein. Bei Bedarf können von den acht Datenbits b&sub7; bis b&sub0; die Bits b&sub7; und b&sub6; die Datenart darstellen, das Bit bi kann ein Hilfsbit sein, das Bit b&sub0; kann ein Verknüpfungsbit sein und die Bits b&sub7; bis b&sub2; können eine Kanalzahl darstellen.
  • Wie in Fig. 9 dargestellt, hat bei den Videodaten jeder Rahmen einen Kopf und Blockdaten, deren Länge variabel ist. Der Kopf besteht aus einer Rahmennummer, einem Standbild/Bewegtbild-Typ, einer Rahmengröße, die die Anzahl der Pixel, in horizontaler Richtung des Rahmens gezählt, darstellt, eine Rahmengröße, die die Anzahl der Pixel in vertikaler Richtung des Rahmens darstellt, und Quantisierungstabellen, die einem Y- bzw. einem C-Signal zugewiesen sind.
  • Wie in Fig. 10 dargestellt, hat die Indexdatei der anschaulichen Ausführungsform einen Wurzelindex und einen Kapitelindex, der aus Kapiteln 1 bis N besteht. Jedes Kapitel, z. B. das Kapitel 1, weist die Anzahl der Szenen (z. B. M- Kapitel), die Anzahl der Teilszenen, die jede Szene bilden, und einen Teilszenenindex auf. Jeder Teilszenenindex, z. B. Teilszenenindex 1, weist eine absolute Adresse, die Anzahl der Sektoren, ein Attribut und ein Reservierungsfeld auf. Das Attribut stellt die Art der Daten dar, die die Teilszene bilden. Wie in Fig. 11 dargestellt, weist der Wurzelindex Kapiteladressen, die jeweils einem entsprechenden der Kapitel zugewiesen sind, und die Nummern von durch die einzelnen Kapitel belegten Sektoren auf.
  • Zusammengefaßt hat ein erfindungsgemäßes Datenaufzeichnungssystem mit einer Datendatei und einer Indexdatei, die jeweils ein einmaliges Format aufweisen, wie oben beschrieben, verschiedene unvergleichliche Vorteile, wie nachstehend aufgezählt:
  • (1) Die Indexdatei, die ein hierarchisches Format aufweist, erleichtert die Datenverwaltung.
  • (2) Verschiedene Arten von Daten, die jeweils eine variable Länge haben, können in einem einzigen Rahmen unter Verwendung von Datentypen und Datenlängen aufgezeichnet werden.
  • (3) Ein bestimmter Code (Startcode), der jeden Rahmen anführt, implementiert die Beseitigung von Datenlesefehlern zur Zeit des Abspielens.
  • (4) Eine Aufnahme oder eine Teilszene, die die kleinste Zugriffseinheit ist, fällt an ihrem vorderen Ende mit dem vorderen Ende eines Sektors eines Datenträgers mit Sicherheit zusammen, so daß das vordere Ende einer Aufnahme und das einer Teilszene auf einfache Weise bestimmt werden kann.
  • (5) Ton- und Videodaten werden rahmenweise verknüpft und können daher zur Zeit des Abspielens auf einfache Weise synchronisiert werden.
  • (6) Mit einem Verknüpfungsbit, das aus dem letzten Bit eines Datentyps besteht, kann bestimmt werden, ob auf Daten, die gelesen werden, ein anderer Datentyp innerhalb des gleichen Rahmens zu folgen hat oder nicht.

Claims (8)

1. Datenaufzeichnungssystem zur Aufzeichnung einer Datendatei, die komprimierte Videodaten (102) und komprimierte Tondaten (203) enthält, auf einen Datenträger, dadurch gekennzeichnet, daß die komprimierten Videodaten (102) und die kom primierten Tondaten (203) jeweils in vorbestimmte Zeitintervalle geteilt werden, wobei die geteilten Videodaten und die geteilten Tondaten in den vorbestimmten Zeitintervallen kombiniert werden, um Grundeinheiten zu erzeugen, und wobei mehrere in bezug auf die Zeit kontinuierliche Grundeinheiten aüf den Datenträger als einzelne kleinste Zugriffseinheit aufgezeichnet werden, wobei ein Abschnitt, der die komprimierten Videodaten (102) und die komprimierten Tondaten (203) (Datenabschnitt) aufzeichnet, ein hierarchisches Format hat und wobei ein Abschnitt, der Indexdaten (Indexabschnitt) zum Durchsuchen der Daten der Datendatei aufzeichnet, auch ein hierarchisches Format hat, das dem hierarchischen Format des Datenabschnitts entspricht.
2. System nach Anspruch 1, wobei Daten, die eine Aufzeichnungsposition auf dem Datenträger darstellen, mindestens in Verbindung mit der entsprechenden kleinsten Zugriffseinheit aufgezeichnet werden.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei unter den Sektoren des Datenträgers, auf den Daten, die die kleinste Zugriffseinheit der Datendatei bilden, aufgezeichnet werden, der letzte Sektor Leerdaten in einem Abschnitt desselben aufweist, der einem effektiven Datenabschnitt folgt und wo keine Daten vorhanden sind, wodurch das vordere Ende der Daten, die die kleinste Zugriffseinheit bilden, mit dem vorderen Ende irgendeines der Sektoren des Datenträgers zusammenfällt.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Rahmen, der eine Grundeinheit der Datendatei bildet, mehrere Arten von Daten speichert, wobei den mehreren Arten von Daten jeweils Information, die eine Art der Daten darstellt, Information, die eine Länge der Daten darstellt, und Information, die darstellt, ob die Daten die letzten Daten in dem Rahmen sind oder nicht, vorausgeht.
5. System nach Anspruch 4, wobei die mehreren Arten von Daten jeweils eine variable Länge aufweisen.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Rahmen, der eine Grundeinheit der Datendatei bildet, einem bestimmten Code am vorderen Ende desselben speichert.
7. System nach Anspruch 6, wobei der bestimmte Code einen Startcode aufweist.
8. Verfahren zur digitalen Aufzeichnung von Daten auf einen Datenträger mit den Schritten:
Bereitstellen des Datenträgers, der mehrere physische Segmente aufweist, die jeweils ein vorderes Ende haben; und
Aufzeichnen, auf den Datenträger, von mehreren Datengruppen, die jeweils mehrere zusammengesetzte Datensegmente haben, wobei jedes der zusammengesetzten Datensegmente mehrere Segmente aus komprimierten bewegten Bilddaten (102), die durch eine effiziente Codierung komprimiert sind, und entsprechende Tondaten (203), die durch Zeitteilung in vorbestimmte Zeitintervallen geteilt sind, aufweist, so daß die geteilten Tondaten mit einem bewegten Bild, das durch die komprimierten be wegten Bilddaten (102) dargestellt wird, synchron sind,
wobei das vordere Ende jeder der Datengruppen mit dem vorderen Ende eines der physischen Segmente zusammenfällt und wobei jede der Datengruppen eine Aufnahme oder eine Teilszene einer Szene des bewegten Bildes darstellt.
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