EA004216B1

EA004216B1 - Способ записи или воспроизведения потоков данных с низкой скоростью передачи битов

Info

Publication number: EA004216B1
Application number: EA200200832A
Authority: EA
Inventors: Марко Уинтер; Харальд Шиллер
Original assignee: Томсон Лайсенсинг С.А.
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2004-02-26
Also published as: JP2003521084A; DE60004891T2; EA200200832A1; KR100712150B1; CN1415109A; ATE248424T1; AU2001217011A1; CA2395572C; HU228411B1; WO2001054126A1; EP1249019B1; CN1194350C; HUP0204146A2; EP1249019A1; JP4705745B2; CA2395572A1; KR20020075873A; MXPA02006980A; DE60004891D1

Abstract

Запись потоков данных DVD должна использоваться для записи и воспроизведения в режиме реального времени заданных пакетированных потоков битов. Данные потоков битов организованы в блоки объектов потока, которые, в свою очередь, содержат пачки (O_S_P) потока с заголовком (Р_Н) пачки потока, после которого следует пакет (S_PES_P) потока, в котором пакет (S_PES_P) потока содержит дополнительные данные (PES_H, S__ID, A_H) заголовка, и область (А_Р_А) пакета приложения, которую заполняют последовательностью пакетов приложения, перед каждым из которых следует метка ATS времени приложения. В случае потока с очень низкой скоростью битов производится запись пустых пакетов, которые помечают как пакеты заполнения. Это гарантирует, что каждый блок объекта потока, даже в областях, где выполнено заполнение, содержит по меньшей мере одно значение метки времени приложения.

Description

Настоящее изобретение относится к способу записи или воспроизведения потоков данных с низкой скоростью передачи битов, которые должны быть записаны или записываются на носитель записи, например оптический диск.

Предпосылки изобретения

Компакт-диски СЭ, а также их последующее развитие ΌνΌ (универсальный цифровой диск), могут использоваться для различных технических задач. Поэтому были определены различные спецификации Όνο, такие как ΌνΌвидео, ΌνΌ-аудио и ΌνΌ-ΚΌΜ, предназначенные для массового распространения заранее записанных подвижных изображений, музыки и программных продуктов соответственно. Для записи на ΌνΌ-дисках типа ΌνΌ-ΚΑΜ и ЭУЭ+РХУ обычно используют программные приложения воспроизведения и записи, установленные на персональных компьютерах или в бытовых электронных устройствах, при этом Όνθ-Β используют для однократной записи на носителе записи и ΌνΌ-Β’Ψ представляет собой версию Όνθ-Β с возможностью перезаписи. В настоящее время продолжается разработка спецификации для Όνθ-дисков с возможностью перезаписи/повторной записи, которая называется запись потока Όνο, сокращенно Όνθ-8Β. Όνθ-8Β должна использоваться для записи и воспроизведения в режиме реального времени заданных пакетированных потоков битов, при котором диск, на который записывают данные, должен соответствовать любому носителю с возможностью записи и перезаписи, или повторной записи, а также форматам файловых систем, прописанных в других спецификациях υνυ.

В общем, различные форматы пакетирования потоков битов используют для различных вариантов применения в зависимости от параметров системы. Системный стандарт МРЕС-2, как определено в 18О/1ЕС 13818-1, предусматривает два различных формата, так называемый программный поток и транспортный поток. В то время как транспортный поток используется для программных приложений с относительно высокой частотой возникновения ошибки, например при передаче потока данных ΌνΒ (широковещательные цифровые видеоданные) через спутник, программный поток используется в случае низкой частоты возникновения ошибки, например в устройствах накопления данных.

Структура записанных в формате Όνθ-8Β потоков битов должна в основном соответствовать программным потокам, как определено в стандарте 18О/1ЕС 13818-1. Данные потоков битов записывают в виде объектов (8ОВ) потоков, в которых 8ОВ организованы в виде блоков (8ОВИ) объектов потоков постоянного размера 64 кбайта. Каждый 8ОВИ, в свою очередь, состоит из постоянного количества так называемых пачек потока, состоящих из заголовка пачки, после которого идет пакет потока. Пакет потока дополнительно содержит данные заголовка и данные (АР_РКТ) пакета приложения. Для каждых данных АР_РКТ назначается временная метка (АТ8) приложения. Эта временная метка позволяет осуществлять правильную подачу пакета приложения во время воспроизведения.

Интервал времени, захваченный 8ОВИ, не определен, но является гибким, что означает, что время воспроизведения 8ОВИ может в значительной степени изменяться в зависимости от скорости потока битов записываемого в данный момент потока. Для этого используется список (МАРЬ) отображения для указания на тот 8ОВИ, где могут быть найдены требуемые АР_РКТ. Относительные метки (1АРАТ) времени АРАТ приращения назначают для каждого 8ОВИ в соответствии с длительностью времени записанного сигнала в соответствующем 8ОВИ. Метку времени 1АРАТ получают по меткам времени, называемым время (АРАТ) прихода пакета приложения, которые назначают поступающим пакетам приложения во время записи на основе местных системных часов Όνθ-8Β.

Для значений 1АРАТ используется ограниченная разрешающая способность 12 бит, поскольку МАРЬ не должен сохраняться в памяти устройства записи потока, например ОЗУ. Максимальное значение 1АРАТ соответствует верхнему пределу временной продолжительности 8ОВИ, который составляет приблизительно 23,3 с. Это ограничивает минимальную скорость потока битов записываемого потока данных до приблизительно 5,5 кбит в секунду.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение направлено на описание способа записи или воспроизведения пакетированных потоков битов, который не ограничивается вышеуказанной минимальной скоростью потока битов и поэтому позволяет также производить запись и воспроизведение потоков данных с очень низкой скоростью потока битов. Эта цель достигается с помощью способа, описанного в п.1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение основано на учете того факта, что Όνθ-8Β также должны быть применимы для определенных вариантов использования, где временно или даже постоянно наблюдаются очень низкие скорости потока битов. Однако в случае записи потоков с очень низкой скоростью битов может использоваться менее одного пакета приложения и поэтому меньше чем одна АТ8 на блок объекта потока. Поэтому в соответствии с текущим проектом спецификации Όνθ-8Β в данном случае правильное функционирование выборки данных списка отображения не гарантируется.

В соответствии с настоящим изобретением в случае потоков с очень низкой скоростью битов записывают пустые пакеты, которые помечают как пакеты заполнения.

Использование таких пакетов заполнения вместо пакетов приложения обеспечивает то, что каждый блок объекта потока, даже в областях, где выполняется заполнение, содержит, по меньшей мере, одно значение метки времени приложения. Это также позволяет производить запись и воспроизведение с очень низкими скоростями потока битов, например 100 бит/с.

Краткое описание чертежей

Варианты воплощения настоящего изобретения описаны со ссылкой на прилагаемый чертеж, который представляет структуру пакетов потока, содержащих части пакетов заполнения.

Примеры вариантов воплощения

Сокращения, используемые для описания чертежа, поясняются следующим образом.

8ΘΒ (объект потока):

1) Один захват (после редактирования оригинальный 8ΘΒ может быть разделен более чем на один 8ΘΒ)

2) Состоит из ΜΑΡΕ_ΕΝΤ_Ν 8ОВИ (ΜΑΡΕ_ΕΝΤ_Ν>=1; ΜΑΡΙ. ΕΑΤ N расположен в 8ОВ1 этого 8ОВ, то есть в файле 1ЕО)

3) Сам поток состоит из блоков 8ОВИ (помещенных в файле 8КО)

4) Информацию (положение, время записи, время начала и конца и так далее) о потоке записывают в 8ОВ1 (помещены в файле 1ЕО) -->8ОВ1=информация 8ОВ

8ОВИ (Блок 8ОВ):

1) Записан в файле 8КО

2) Каждый 8ОВИ состоит из 65536 байтов=32 сектора=32 пачки потока=32 пакета потока

3) Поток состоит из непрерывных 8ОВИ

АР_РКТ (Пакет приложения):

1) Записан в области АР_РКТ пакета потока (файл 8КО)

2) АР_РКТ состоит из, собственно, информационной нагрузки потока

2) ΑΤ8 (метка времени приложения) представляет собой передний фронт каждого АР_РКТ

3) 1 байт=<размер АР_РКТ=<64574 байта

4) АР_РКТ, начинающийся в области АР_РКТ в секторе Х, может заканчиваться в области АР_РКТ сектора Χ+Υ, при 0=<Υ=<31

5) Данные АР_РКТ могут даже перекрывать границы 8ОВИ

АРАТ (время прихода АР_РКТ):

1) Метка времени 48 бит

2) Метка абсолютного времени

3) Более точная метка времени по спецификации ΌνΟ-δΚ.

4) Все другие метки временные представляют собой подмножества АРАТ

5) 9 Ь8В одного АРАТ описывают 27 МГц часть АРАТ

6) (Остальные) 39 М8В АРАТ описывают 90 кГц часть АРАТ

ΙΑΡΑΤ (приращение времени прихода

АР_РКТ):

1) Элемент ΜΑΡΕ (списка отображения--> смотри ниже)

2) Метка относительного времени (содержит длительность 8ОВИ) -->, единственная метка относительного времени спецификации

3) Диапазон: 1..2^Л12-2 (то есть 5,6 мс... 23,3 с)-->12 битовое значение

4) Блок: ΙΑΡΑΤ * 512/90000 Гц

5) ΙΑΡΑΤ#η представляет собой округленное в большую сторону значение первого появления ΑΤδ 8ОВИ#п+1, минус округленное в большую сторону значение первого появления ΑΤδ 8ОВИ#п.

Верхний предел средства округления в большую сторону (ΑΤ8/2Λ18).

6) Биты с 18 по 29 АРАТ соответствуют 12 битам ΙΑΡΑΤ

ΜΑΡΕ (Список Отображения):

1) Записан в файле 1ЕО

2) Каждый 8ОВ1 содержит один ΜΑΡΕ

3) ΜΑΡΕ состоит из значений ΜΑΡΕ_ΕΝΤ_Ν ΙΑΡΑΤ

4) Значение ΜΑΡΕ_ΕΝΤ_Ν равно количеству 8ОВИ, используемых в данном 8ОВ

5) ΜΑΡΕ и ΜΑΡΕ_ΕΝΤ_Ν помещены в 8ОВ1

6) Используется для размещения АР_РКТ внутри потока (то есть для размещения сектора и стартового байта АР_РКТ внутри этого сектора) через метку (АРАТ) времени δυΜ_ΙΑΡΑΤ (суммирование ΙΑΡΑΤ одного ΜΑΡΕ):

1) Не записано нигде, то есть должно вычисляться путем суммирования входов ΜΑΡΕ (ΙΑΡΑΤ)

2) Используется для поиска приблизительного местоположения начала АЕ_РКТ внутри потока по метке времени этого АР_РКТ

3) Если Х представляет собой метку времени АР_РКТ, поиск которого производится, и

Х находится между δυΜ_ΙΑΡΑΤ(Ε) и δυΜ_ΙΑΡΑΤ(Ε+1), то АР_РКТ, поиск которого производится, начинается либо в δОΒυ#к, либо в δОΒυ#к+1 -->, результат поиска представляет собой 2 δОΒυ точно

4) После этого приблизительного поиска необходимо определить точное местоположение АР_РКТ путем непосредственного поиска внутри потока

5) Биты с 18 по 47 АРАТ (то есть 30 ΜδΒ одного АРАТ) соответствуют δυΜ_ΙΑΡΑΤ

ΑΤδ (метка времени приложения):

1) 32 битовая метка времени, расположенная в потоке (файл δΚΌ)

2) Метка абсолютного времени

3) Диапазон: 1.. 2^Л32-1 (1/27 МГц... 93,2 с) --> например, циклический возврат происходит внутри потока. То есть диапазон ΑΤδ слишком мал для того, чтобы его можно было использовать в качестве точно выраженного указателя на весь δОΒ. Только полное значение АРАТ по5 зволяет использовать его в качестве точного значения метки времени для всего 8ΘΒ.

4) Блок 23 Μ8Β: 1/90 кГц

5) Блок (остальных) 9 Ь8В: 1/27 МГц

6) Точно одна ΆΤ8 находится на переднем фронте каждого АР_РКТ

7) Точно одна ΆΤ8 находится на переднем фронте каждого пакета заполнения

8) Биты от 0 до 31 АРАТ соответствуют 32 битам ΆΤ8

9) Биты от 18 до 29 ΆΤ8 имеют диапазон 12 бит ΙΑΡΑΤ --> конечно, ΙΑΡΑΤ является относительной величиной и ΑΤ8 является абсолютной величиной. Поэтому оба этих значения в действительности не могут сравниваться между собой.

Как показано на фиг. 1а, пакет О_8_Р потока из 2048 байтов состоит из заголовка Р_Н пачки потока длиной 14 байт и пакета РЕ8 потока 8_РЕ8_Р длиной 2034 байта. Пакет 8_РЕ8_Р потока РЕ8 состоит из заголовка РЕ8 РЕ8_Н длиной 6 байт, идентификационных данных 8_Ш длиной 1 байт, обозначающих последующую нагрузку данных записи потока, и области данных 8_Ό_Α длиной 2027 байт. Область данных потока 8_Ό_Α внутри пакета потока состоит из заголовка приложения А_Н длиной 9 байт и области пакета приложения А_Р_А длиной 2018 байт. Для нормальных скоростей передачи битов область пакета приложения А_Р_А заполняют последовательностью АР_РКТ, перед каждым из которых следует метка времени приложения ΑΤ8. ΑΤ8 состоит из 32-битового значения и разделена на две части, а именно на основную часть и часть расширения.

В случае записи потока с очень низкой скоростью передачи битов, выполняют заполнение для гарантирования правильного функционирования выборки данных списка отображения. С этой целью определяют пакет заполнения как концептуальную единицу. Назначение пакета заполнения состоит в обеспечении того, что каждый 8ОВИ - даже в областях заполнения - содержит, по меньшей мере, одно значение метки времени приложения ΑΤ8. Как показано на фиг. 1Ь, в пачке потока, содержащей начало пакета заполнения, область пакета приложения А_Р_А состоит из одной ΑΤ8 длиной 4 байта, после которой следует область Ζ1 байтов заполнения. Последующие пачки потока содержат остаток пакета заполнения. Область пакета приложения А_Р_А, состоящая только из байтов Ζ2 заполнения, схематично показана на фиг. 1с.

Пакеты заполнения должны соответствовать следующим правилам.

Пакеты заполнения всегда начинаются в начале области пакета приложения пачки потока после пачки потока, содержащей действительные данные пакета приложения.

Пакеты заполнения состоят из одной ΑΤ8 длиной 4 байта, после чего следует такое количество нулевых байтов, которое необходимо для заполнения областей данных приложения остающихся пачек 8ОВИ. Поэтому общая длина пакета заполнения составляет (4+2014+(п-1)*2018) байтов, где 0<η<8ΟΒυ_8ΙΖ и 8ΟΒυ_8ΙΖ представляет собой количество пачек в одном 8ΟΒυ.

Хотя нулевое значение для байтов заполнения может соответствовать большинству вариантов применения, конечно, возможно также выбрать другие значения для заполнения областей данных приложения.

ΑΤ8 пакета заполнения должна быть установлена следующим образом:

в 8ΟΒυ, где, по меньшей мере, один пакет содержит действительные данные пакета приложения, ΑΤ8 пакета заполнения должна быть установлена в значение ΑΤ8 пакета приложения, предшествующего пакету заполнения;

в 8ΟΒυ, где не содержится никаких действительных данных пакета приложения, ΑΤ8 пакета заполнения должна быть установлена в ΑΤ8=8υΜ_IΑΡΑΤ(к-1)[(31-ΜΤυ_8НΕΤ).. 0]*2^Μΐυ-^3ΗΓΤ где значение 8υΜ_IΑΡΑΤ получают по входам в список отображения (МЛРБ). содержащий метки времени, назначенные блокам объектов потока, и ΜΤυ_8ΗΡΤ представляет собой постоянную, полученную из размера блока объекта потока и максимально допустимой скорости потока битов.

Все пачки, содержащие пакеты заполнения или части пакетов заполнения, должны быть построены следующим образом:

ссылка 8СР на системные часы пакета заголовка, как определено стандартом систем МРЕС-2, должна вычисляться в соответствии с 8СК=8СК_ргеуюи5+2048*8 бит/10,08 Мбит/с, где 8СК_ргеуюи5 должен обозначать 8СР предыдущего пакета в соответствии со спецификацией устройства записи потока ΏΜΟ;

заголовок пакета РЕ8 РЕ8_Н и данные идентификации 8_Ш должны быть указаны так же, как и для всех других пакетов РЕ8;

заголовок приложения должен быть описан с ЛΡ_N8=0, ΕΙΗ8Τ ΑΕ ΟΕΕ8ΗΤ 0, ЕXΤЕN8IΟN_ ΗЕЛ^ЕΒ_INΕΟ=00 байт, 8ЕКУ1СЕ_ГО=0, ΜΑΧ ΒΗ ΕΟ62 0 и 8ΜΟ_Β8_ΤΟ62=0, где эти параметры определены в предварительном описании устройства записи потока ΏΜΟ.

Для верхнего предела входов списка отображения было получено, что для всех пакетов ί-того приложения к-того 8ΟΒυ должен сохраняться следующий верхний предел:

АРΑΤ₁[47..18]<8ит_^араΐ(к-1)+(2¹²-2), где АРАТ₁ представляет собой время прихода пакета приложения Ι пакетов приложения, то есть абсолютную метку времени, имеющую, например, формат 48-битного значения.

Для того чтобы гарантировать, что ограничения в соответствии с этим уравнением будут

Ί выдержаны, в ходе записи могут быть выполнены следующие этапы или любые другие эквивалентные операции:

a) после заполнения 8ОВИ данными записать ЛТ8 первого пакета АР приложения, который начинается в текущем 8ОВИ;

b) постоянно проверять системные часы Т8С устройства записи потока, выполняется ли

Т8С[47..18] <8ит_1ара1(к-1)+(2¹²-2);

c) если только это условие будет нарушено:

с.1) Прекратить запись текущего сектора записи, используя значение АР_РКТ_Ы, которое может быть меньше, чем технически возможное значение, где ΑΡ_ΡΚΤ_Ν представляет собой номера АР_РКТ, начинающихся в этом пакете потока.

с.2) Закончить текущий 8ОВИ путем заполнения остатка 8ОВИ, если необходимо, пакетом заполнения, как описано выше; записать текущие данные 8ОВИ на диск.

с.3) Создать вход списка отображения 1АРАТ(к)=2¹²-2.

с.4) Увеличить к на 1.

с.5) Начать запись 8ОВИ#к и открыть его первый сектор для записи.

с.6) Если АР_РКТ приходит при Т8С[47..0]=8ИМ_1АРАТ(к-1)*2¹⁸, перейти на этап, описанный в пункте а).

с.7) Записать 8ОВИ#к как 8ОВИ, содержащий только пакет заполнения (АТ8=8ИМ_1АРАТ(к-1)[13..0]*2¹⁸).

с.8) Если в течение Т8С[47..18]<8ИМ_ 1АРАТ(к-1)+(2¹²-2) не приходит ни один АР_РКТ, перейти на этап, описанный в подпункте с.3).

с.9) АР_РКТ представляет собой первый АР_РКТ 8ОВИ#к+1.

с.10) Установить 1АРАТ(к).

с.11) Увеличить к на 1.

с.12) Перейти на этап, описанный в пункте а).

Пакеты приложения могут содержать данные любого типа, например видео- или аудиоданные или дополнительные данные, такие как сервисная информация. Скорость обработки данных в устройстве записи потока может поэтому находиться в диапазоне, например, до 80 Мбит/с - пиковое значение скорости передачи данных для видеосигналов, содержащих детальные сцены со сложным движением.

Настоящее изобретение может использоваться в любых устройствах, предназначенных для записи и воспроизведения пакетированных потоков данных, например так называемых ΌνΌ устройствах записи потока. Кроме того, настоящее изобретение может использоваться для произвольного носителя записи, предназначенного для записи и воспроизведения пакетированных потоков битов, в особенности для ΌνΌ-дисков.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ, предназначенный для записи или воспроизведения потоков данных с низкой битовой скоростью, в котором пакеты потока данных записывают в блоки данных постоянного размера и метки времени используются для адресации блоков данных, причем метки времени соответствуют продолжительности времени, необходимого для общего заполнения блока данных при используемой скорости потока битов, и в котором максимальная продолжительность времени определяется в соответствии с общим заполнением блока данных при минимальной скорости потока битов, отличающийся тем, что в случае, когда скорость битов ниже, чем минимальная скорость передачи битов, записывают пустые пакеты, которые помечают как пакеты заполнения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что записанные данные организованы в блоки объектов потока, состоящие из пачек потока (О_З_Р) с заголовком (Р_Н) пачки потока, после которого следует пакет (8_РЕ8_Р) потока, в котором пакет (8_РЕ8_Р) потока содержит дополнительные данные (РЕЗ_Н, 8_ГО, А_Н) заголовка и область (А_Р_А) приложения, которая заполнена последовательностью пакетов приложения, перед которыми идет метка (АТЗ) времени приложения, в котором пачка потока, содержащая начало пакета заполнения области (А_Р_А) пакета приложения состоит из метки (АТЗ) времени приложения, после которой следуют байты (Ζ1) заполнения, и последующие пакеты потока содержат остальной пакет (Ζ2) заполнения.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что пакет заполнения начинается в начале области (А_Р_А) пакета приложения пачки (О_З_Р) потока после пачки потока, содержащей действительные данные пакета приложения.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что пакеты заполнения состоят из меток (АТЗ) времени приложения, после которых следует такое количество нулевых байтов, которое необходимо для заполнения областей данных приложения остальных пакетов блока объекта потока.
5. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что метку (АТЗ) времени приложения пакета заполнения устанавливают следующим образом:

в блоке объекта потока, в котором по меньшей мере одна пачка содержит действительные данные пакета приложения, метку (АТЗ) времени приложения пакета заполнения устанавливают на метку (АТЗ) времени приложения пакета приложения, предшествующего пакету заполнения;

в блоке объекта потока, в котором отсутствуют действительные данные пакета приложе9 ния, метку (АТ8) времени приложения пакета заполнения устанавливают в

АТ8=§иМ_1АРАТ(к-1)[(31-МТи_8НЕТ).. 0]*2^М1и_^ЗНГТ, где 8ИМ_1АРАТ получают из входов списка (МАРЬ) отображения, содержащих метки времени, назначенные блокам объектов потока, и МТИ_8НЕТ представляет собой постоянную величину, полученную из размера блока объекта потока и максимально допустимой скорости битов, и к представляет собой количество этих блоков объекта потока.