JP2004288365A - Optical disk, recording method, recorder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規なデータ形態による音声データを記録できる光デイスク、及びその光デイスクに対応する記録方法、記録装置に関するものである。 The present invention relates to an optical disk capable of recording audio data in a novel data format, and a recording method and a recording apparatus corresponding to the optical disk.
現在高音質な記録メディアとして普及しているCD(コンパクトディスク)は、サンプリング周波数fs=44.1KHz 、量子化ビット数=16ビットとされたデジタルオーディオデータが記録されるものとなっている。
ところで、近年の大容量/高転送レートの各種メディアの実現に伴って、このようなCD(以下、説明上、第1世代CDという)に対して、より高音質化を実現するシステムが研究されているが、高音質化を実現するには、サンプリング周波数を高くすることが第1に考慮される点となる。
At present, a CD (compact disk), which is widely used as a high-quality sound recording medium, records digital audio data having a sampling frequency fs = 44.1 KHz and a quantization bit number = 16 bits.
By the way, with the realization of various media having a large capacity and a high transfer rate in recent years, a system for realizing higher sound quality for such a CD (hereinafter, referred to as a first generation CD) has been studied. However, in order to achieve high sound quality, the first consideration is to increase the sampling frequency.
つまり、第1世代CDのようにサンプリング周波数fs=44.1KHz とすると、音声信号データとしてはほぼ20KHzまでの周波数帯域の成分に制限されてしまうところ、サンプリング周波数をより高い周波数とすることで、20KHz以上の音声データ成分も記録できるようにし、より自然音に忠実な音声の記録/再生を実現することをねらうものである。 That is, if the sampling frequency fs = 44.1 KHz as in the case of the first generation CD, the audio signal data is limited to components in a frequency band up to approximately 20 KHz. The purpose of the present invention is to enable recording of the above audio data components and to realize recording / reproduction of audio more faithful to natural sounds.
ところで、サンプリング周波数を第1世代CDより高くしたデータフォーマットによる新しいCDメディアシステムを構築することは可能ではあるが、実用上種々の問題点がある。
新方式のCDメディアシステムを実現した場合であっても、実用上は、第1世代CDとのコンパチビリティが求められることになる。
By the way, although it is possible to construct a new CD media system using a data format in which the sampling frequency is higher than that of the first generation CD, there are various problems in practical use.
Even if a new type of CD media system is realized, practically, compatibility with the first generation CD is required.
例えばサンプリング周波数を高くしたデータフォーマットによる新方式CDに対応した再生装置には、第1世代CDも再生可能とすることが求められる。
逆に記録媒体としての新方式CDからみた場合、この新方式CDを、第1世代CD対応のプレーヤでも再生できるようにすることが求められる。
For example, a reproducing apparatus that supports a new format CD using a data format with a higher sampling frequency is required to be able to reproduce a first-generation CD.
Conversely, when viewed from a new format CD as a recording medium, it is required that the new format CD can be reproduced by a player corresponding to the first generation CD.
ところが、単純にサンプリング周波数を高くして高音質化を実現しても、この新方式CDは第1世代CD対応のプレーヤでは、当然ながら再生できないことになってしまい、新方式として適当とはいえない。
また、新方式CDに対応するプレーヤでは、第1世代CDも再生可能とすることはできるが、この場合、第1世代CDに対応したデコーダ、D/A変換器と、新方式CDに対応したデコーダ、D/A変換器というように、デジタル領域で2系統の再生系回路が必要となってしまう。もちろんクロック発生器も各回路系に独立に用意しなければならない。これは再生装置の回路構成の複雑化、大型化、コストアップなどを招き、適当であるとはいえない。
However, even if the sampling frequency is simply increased to achieve high sound quality, the new system CD cannot be reproduced by a first-generation CD-compatible player, of course, and is suitable as a new system. Absent.
A player corresponding to the new system CD can reproduce the first generation CD. In this case, a decoder and a D / A converter corresponding to the first generation CD and a player corresponding to the new system CD are used. Two systems of reproduction systems are required in the digital domain, such as a decoder and a D / A converter. Of course, a clock generator must also be provided independently for each circuit system. This leads to complication of the circuit configuration of the reproducing apparatus, an increase in size, an increase in cost, and the like, and cannot be said to be appropriate.
本発明はこれらの問題点に鑑みて、第1世代CD、つまり、光ディスクに対応する再生装置でも再生可能な、新たな方式の光ディスク、記録方法、記録装置を提供することを目的とする。 In view of these problems, an object of the present invention is to provide a new type of optical disk, a recording method, and a recording device that can be reproduced even by a reproduction device corresponding to a first generation CD, that is, an optical disk.
このため、光ディスクは、記録層が少なくとも第1層と第2層を有する複数層構造とされ、上記第1層にはサンプリング周波数が44.1KHzでサンプリングされた量子化ビットが16ビットの第1のデジタルオーデイオ信号が記録され、上記第2層には2.8224MHzでサンプリングされた量子化ビットが1ビットの上記第1のデジタルオーデイオ信号と同一プログラムである第2のデジタルオーデイオ信号が記録されていることを特徴とする。 For this reason, the optical disc has a multi-layer structure in which the recording layer has at least a first layer and a second layer, and the first layer has a first bit of 16 bits, which is a quantized bit sampled at a sampling frequency of 44.1 KHz. A digital audio signal is recorded, and a second digital audio signal having the same program as the first digital audio signal whose quantization bit sampled at 2.8224 MHz is 1 bit is recorded in the second layer. It is characterized by.
記録方法としては、入力されたアナログオーデイオ信号をΔΣ変調1ビットA/D変換器でn×fs(Hz)(fsはサンプリング周波数、nは正の整数)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号に変換するステップと、上記n×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号に対してエラー訂正コードの付加及び変調処理をするステップと、上記エラー訂正コードの付加及び変調処理が施されたn×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号を複数層を備えた光デイスクの第1の層に記録するステップと、上記n×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号をダウンサプリングするととともに量子化ビットを1ビットから第1のマルチビットに変換し第2のデジタルオーデイオ信号を生成するステップと、上記生成された第2のデジタルオーデイオ信号を上記第1のマルチビットより少ない量子化ビットに減らすステップと、上記量子化ビットを減らした第2のデジタルオーデイオ信号を上記複数層を備えた光デイスクの第1の層とは異なる第2の層に記録するステップとからなる。 As a recording method, a 1-bit quantized bit obtained by sampling an input analog audio signal with a ΔΣ modulation 1-bit A / D converter at n × fs (Hz) (fs is a sampling frequency, n is a positive integer) is used. Converting the digital audio signal into a digital audio signal, adding an error correction code to the 1-bit digital audio signal in which the quantized bits sampled at the nx fs (Hz) and modulating the digital audio signal, Recording a 1-bit digital audio signal having one bit of quantized bits sampled at nx fs (Hz) subjected to code addition and modulation processing in a first layer of an optical disc having a plurality of layers; The quantized bits sampled at nx fs (Hz) down-sample a 1-bit digital audio signal and the quantized bits are changed from one bit to the first bit. Generating a second digital audio signal by converting the digital audio signal into one multi-bit, reducing the generated second digital audio signal to fewer quantized bits than the first multi-bit, Recording the second digital audio signal with the reduced number on a second layer different from the first layer of the optical disc having the plurality of layers.
記録装置としては、入力されたアナログオーデイオ信号をn×fs(Hz)(fsはサンプリング周波数、nは正の整数)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号に変換するΔΣ変調手段と、上記n×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号に対してエラー訂正コードの付加及び変調処理をする信号処理手段と、上記信号処理手段にてエラー訂正コードの付加及び変調処理が施されたn×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットの第1のデジタルオーデイオ信号を複数層を備えた光デイスクの第1の層に記録する第1の記録手段と、上記ΔΣ変調手段から出力されるn×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号をダウンサプリングするととともに量子化ビットを1ビットから第1のマルチビットに変換するデシメーションフィルタ手段と、上記デシメーションフィルタ手段から出力されるダウンサプリングされた量子化ビットが第1のマルチビットのデジタルオーデイオ信号を上記第1のマルチビットより少ない量子化ビットに減らすビットマッピング手段と、上記ビットマッピング手段にて量子化ビットを減らしたデジタルオーデイオ信号を上記複数層を備えた光デイスクの上記第1の層とは異なる第2の層に記録する第2の記録手段とを備えてなる。 As a recording device, a ΔΣ modulation means for converting an input analog audio signal into a digital audio signal in which quantization bits sampled at n × fs (Hz) (fs is a sampling frequency, n is a positive integer) is 1 bit. Signal processing means for adding and modulating an error correction code to a 1-bit digital audio signal whose quantized bits sampled at n × fs (Hz); and an error correction code for the signal processing means. Recording a 1-bit first digital audio signal having 1-bit quantized bits sampled at nx fs (Hz) on which addition and modulation processing has been performed on a first layer of an optical disc having a plurality of layers And the downsampling of a 1-bit digital audio signal whose quantized bits sampled at n × fs (Hz) output from the ΔΣ modulation means Decimation filter means for converting the quantized bits from 1 bit to a first multi-bit, and the down-sampled quantized bits output from the decimation filter means for converting the first multi-bit digital audio signal A bit mapping means for reducing the number of quantization bits to less than the first multi-bits, and a digital audio signal whose quantization bits have been reduced by the bit mapping means being different from the first layer of the optical disk having a plurality of layers; And a second recording means for recording on the second layer.
以上説明したように本発明では、記録層を少なくとも第1層と第2層を有する複数層構造とし、第1の層には第1のデータフォーマットにより音声データプログラムを記録し、第2の層には第2のデータフォーマットにより音声データプログラムを記録する。そして第1の層と第2の層に記録される音声データプログラムは同一内容のものとした。即ち、第1世代記録媒体に対応する再生装置でデータ読取が可能な例えば第1の層に記録されるデータは、その第1世代記録媒体のデータフォーマットとしておくことで、旧来の再生装置で再生できることになり、また新方式に対応する再生装置では高音質化されたフォーマットのデータが記録された第2の層のデータを読み取るようにすることで、高音質再生が可能となる。このように本発明では新方式の記録媒体として高音質のメディアを実現するとともに、旧来の再生装置でも使用できるという互換性を実現するという効果を得ることができる。 As described above, according to the present invention, the recording layer has a multi-layer structure having at least a first layer and a second layer, and the first layer records an audio data program in a first data format, and the second layer Record a voice data program in the second data format. The audio data programs recorded on the first layer and the second layer had the same contents. That is, data recorded in, for example, the first layer, which can be read by a reproducing apparatus corresponding to the first-generation recording medium, is set to the data format of the first-generation recording medium so that it can be reproduced by an old reproducing apparatus. This makes it possible to reproduce high-quality sound by reading data of the second layer in which data of a format with high-quality sound is recorded in a reproducing apparatus compatible with the new system. As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an effect of realizing a medium having high sound quality as a recording medium of a new system, and realizing compatibility that the medium can be used even in a conventional reproducing apparatus.
また特に第2のデータフォーマットは、サンプリング周波数が第1のデータフォーマットのサンプリング周波数の整数倍の周波数が用いられるデータフォーマットとすることで、第1世代の記録媒体と、本発明の記録媒体の両方を再生できる互換機の構成を簡易化することができる。
さらに第2のデータフォーマットは、1ビットΔΣ変調された信号とすることで、サンプリング周波数を著しく高くすることが容易に可能となり、十分な高音質化を実現できる。
In particular, the second data format is a data format in which the sampling frequency is an integer multiple of the sampling frequency of the first data format, so that both the first generation recording medium and the recording medium of the present invention are used. Can be simplified.
Further, the second data format is a signal that is 1-bit ΔΣ modulated, so that the sampling frequency can be easily increased remarkably, and sufficient sound quality can be realized.
以下、図1〜図6により本発明の実施の形態としての光ディスク(記録媒体)、を説明する。
ここで実施の形態として例にあげる記録媒体としては、サンプリング周波数fs=44.1KHz 、量子化ビット数16ビットとされている第1世代CDに対して、より高音質化を実現するもので、サンプリング周波数を第1世代CDの64倍である2.8224MHz (以下、『fs』は44.1KHz とし、2.8224MHz は『64fs』と表記する)とし、さらにこの64fsサンプリングのデジタルオーディオ信号を1ビットΔΣ変調したものを、記録するデジタルオーディオ信号としている。このような記録媒体(CD)を以下、第2世代CDという。
Hereinafter, an optical disc (recording medium) as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Here, as a recording medium as an example of the embodiment, a recording medium realizing higher sound quality for a first-generation CD having a sampling frequency fs = 44.1 KHz and a quantization bit number of 16 bits is used. The frequency was set to 2.8224 MHz, which is 64 times that of the first generation CD (hereinafter, “fs” is 44.1 KHz, and 2.8224 MHz is described as “64 fs”). These are digital audio signals to be recorded. Such a recording medium (CD) is hereinafter referred to as a second generation CD.
公知のとおり、1ビットΔΣ変調された信号は、従前のPCM変調信号と比較してデータ容量もしくはデータ転送レートの割に、サンプリング周波数を著しく高く設定することが可能である。そこで本実施の形態では、サンプリング周波数を64fsとし、原理的には1.4MHzまでの高周波数成分までもデータとして記録再生することを可能とするものである。これにより第1世代CDに比べて飛躍的に音質の向上した第2世代CDを提供する。
そして、この第2世代CDのサンプリング周波数は、第1世代CDのサンプリング周波数の整数倍とすることで、第1世代CDシステムとの間での整合性を確保し、互換性保持についても不都合が生じないようにしている。
As is well known, a 1-bit ΔΣ-modulated signal can have a significantly higher sampling frequency for a data capacity or data transfer rate than a conventional PCM-modulated signal. Therefore, in the present embodiment, the sampling frequency is set to 64 fs, and in principle, it is possible to record and reproduce even high frequency components up to 1.4 MHz as data. This provides a second-generation CD whose sound quality is dramatically improved as compared with the first-generation CD.
By setting the sampling frequency of the second-generation CD to be an integral multiple of the sampling frequency of the first-generation CD, consistency with the first-generation CD system is ensured, and inconvenience is maintained in maintaining compatibility. To prevent it from occurring.
ただし、実施の形態の記録媒体の例となる第2世代CDは、64fsサンプリング/1ビットΔΣ変調されたフォーマットの音声データを記録するのみではなく、第1世代CDと同様のフォーマットの音声データも記録するものである。
なお説明上区別するため、64fsサンプリング/1ビットΔΣ変調されたフォーマットの音声データを『ハイサンプリングデータ』といい、また44.1KHz サンプリング/16ビット量子化である第1世代CDのフォーマットの音声データを『ノーマルデータ』ということとする。
However, the second generation CD, which is an example of the recording medium according to the embodiment, not only records audio data in the format of 64 fs sampling / 1 bit ΔΣ modulation, but also audio data in the same format as the first generation CD. It is to be recorded.
For discrimination in the description, audio data in the format of 64 fs sampling / 1 bit ΔΣ modulation is called “high sampling data”, and audio data in the format of the first generation CD, which is 44.1 KHz sampling / 16 bit quantization, is referred to as “high sampling data”. It is referred to as “normal data”.
この第2世代CDとしてのディスク1の記録層構造は図1に示される。
図1(a)からわかるように、ディスク1においてピットが形成される記録層が、第1層L1 と第2層L2 による2層構造とされている。
FIG. 1 shows the recording layer structure of the
As can be seen from FIG. 1 (a), the recording layer a pit is formed in the
このような2層構造のディスク1を形成するには、図1(b)により詳しく示すように、例えばポリカーボネイトによるディスク基板Kに対してスタンパにより第2層L2 として記録されるピットP2 を形成する。そこにスパッタリングで誘電体の半透明膜R2 をつける。この半透明膜R2 は第2層L2 としての反射膜となる。
次に紫外線硬化樹脂を約40μmの厚さで流し込み、第1層L1 としてのピットP1 を形成するためのスタンパでおしながら紫外線を照射して固める。ピットP1 が形成された、第1世代CDの場合と同様に、スパッタリングによるAl(アルミニウム)反射膜R1 と、紫外線硬化樹脂による保護膜Hをつける。
このようにすることで、図1のような2層構造のディスク1が形成される。
In order to form the
Next, an ultraviolet curable resin is poured in a thickness of about 40 μm, and is hardened by irradiating ultraviolet rays while using a stamper for forming a pit P 1 as the first layer L 1 . Pit P 1 is formed, as in the first generation CD, and Al (aluminum) reflective layer R 1 by sputtering, give a protective film H with ultraviolet curable resin.
In this way, a two-
ここで、第1層L1 と第2層L2 全く同じ音楽プログラムが記録されるものとしている。例えば第1層L1 に楽曲A,B,Cという3曲のデータが記録されたとしたら、第2層L2 にも楽曲A,B,Cという3曲のデータが記録される。
ただし、第1層L1 に記録されるデータは、ノーマルデータとしてのデジタルオーディオデータに基づき、また第2層L2 に記録されるデータは、ハイサンプリングデータとしてのデジタルオーディオデータに基づいたものとされる。
Here, it is assumed that the first layer L 1 and the second layer L 2 exactly same music program is recorded. For example the first layer L 1 in the music A, B, After a data of three songs that C is recorded, the second layer L 2 to be music A, B, and data of three songs that C is recorded.
However, data recorded on the first layer L 1, based on the digital audio data as normal data, and the data to be recorded on the second layer L 2 are as those based on the digital audio data as the high sampling data Is done.
この第2世代CDにおいて第1層L1 と第2層L2 に記録されるデータについて図2、図3で説明する。図2は第2世代CDの製作を行なうための記録装置の一部のブロック図である。
端子10には、マスターテープからの原音声信号としてのアナログオーディオ信号が入力される。アナログオーディオ信号の周波数スペクトラムは図3(a)に示すようになる。
For data to be recorded first layer L 1 and the second layer L 2 In this
An analog audio signal as an original audio signal from the master tape is input to the
このアナログオーディオ信号は、ΔΣ変調1ビットA/D変換器11によってデジタルデータに変換される。このとき、サンプリング周波数は64fsとされており、64fs/1ビット形態のデジタルオーディオ信号が出力される。この64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号の周波数スペクトラムは図3(b)のようになる。つまり、原理的に32fsまでの周波数帯域のデータがデジタル化できることになり、図3(a)に示したアナログオーディオ信号のほぼ全ての成分はデジタルデータとして残される。
また、ΔΣ変調におけるノイズシェーピング機能により、量子化ノイズ成分は周波数軸上で高域側に集められた状態となっている。
This analog audio signal is converted into digital data by the ΔΣ modulation 1-bit A / D converter 11. At this time, the sampling frequency is set to 64 fs, and a digital audio signal of 64 fs / 1 bit is output. FIG. 3B shows the frequency spectrum of the digital audio signal of 64 fs / 1 bit. That is, in principle, data in the frequency band up to 32 fs can be digitized, and almost all components of the analog audio signal shown in FIG. 3A are left as digital data.
In addition, due to the noise shaping function in the ΔΣ modulation, the quantization noise components are collected on the high frequency side on the frequency axis.
この64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号は記録信号処理部17に供給され、そのまま記録信号に変調される。つまり、記録されるデジタルオーディオデータとしては64fs/1ビットの信号がそのまま用いられることになる。記録信号処理部17では例えばエラー訂正コードの付加やEFM変調などの記録用の変調処理を実行し、実際にディスク上に形成されるピット情報に対応する信号が記録信号として生成される。
The 64 fs / 1 bit digital audio signal is supplied to the recording
この記録信号は、ディスク1における第2層L2 に記録される信号となる。即ち、64fs/1ビットフォーマットによるハイサンプリングデータとしてのデジタルオーディオデータに基づいた記録信号であり、ピットP2 として記録されるデータである。
The recording signal is a signal to be recorded on the second layer L 2 in the
また、ΔΣ変調1ビットA/D変換器11から出力される64fs/1ビットの信号は、同時にデシメーションフィルタ12に供給され、2fs(=88.2KHz )/24ビットのデジタルデータとされる。2fs/24ビットのデジタルデータの周波数スペクトラムは図3(c)のようになる。つまり、サンプリング周波数が2fsまでおとされたことで、周波数fsまでの周波数帯域のデータ成分が残されたものとなる。
The 64 fs / 1 bit signal output from the ΔΣ modulation 1-bit A / D converter 11 is simultaneously supplied to the
さらにデシメーションフィルタ13で、fs(=44.1KHz )/24ビットのデジタルデータとされる。fs/24ビットのデジタルデータの周波数スペクトラムは図3(d)のようになり、(1/2)fsまでの周波数帯域のデータ成分が残されたものとなる。
Further, the data is converted into digital data of fs (= 44.1 KHz) / 24 bits by the
このデシメーションフィルタ12,13により、サンプリング周波数が1/64とされるわけであるが、これはいわゆるサンプリングレート変換ではなく、64:1のデシメーションを行なう完全同期のデジタルフィルタであるため、ジッター成分が生じる要素はない。 The sampling frequency is reduced to 1/64 by the decimation filters 12 and 13. However, this is not a so-called sampling rate conversion but a fully synchronized digital filter that performs 64: 1 decimation. No elements occur.
このfs/24ビットのデジタルデータはビットマッピング部14によって量子化ビット数が16ビットのデータに変換され記録信号処理部15に供給される。記録信号処理部では、fs/16ビットのデジタルオーディオ信号に対してエラー訂正コード付加、EFM変調などの所要の処理を行なって記録信号を生成する。
この記録信号は、ディスク1における第1層L1 に記録される信号となる。即ち、fs/16ビットフォーマットによるノーマルデータとしてのデジタルオーディオデータに基づいた記録信号であり、ピットP1 として記録されるデータである。
The digital data of fs / 24 bits is converted into data having a quantization bit number of 16 bits by the bit mapping unit 14 and supplied to the recording
The recording signal is a signal to be recorded on the first layer L 1 in the
このようにディスク1には第2世代CDとしての高音質なデータが第2層L2 に記録されるだけでなく、第1世代CDに対応するデータが第1層L1 に記録される。しかも、第1層L1 と第2層L2 に記録されるデータ内容(音楽内容)は同一のものである。
これにより、このような第2世代CDとしてのディスク1は、後述するように第2世代CDに対応した再生装置で高音質な再生を行なうことができるだけでなく、第1世代CDに対応した再生装置でも、第1世代CDレベルの音質での再生が可能となるものである。
Thus the
As a result, such a
また、ハイサンプリングデータのサンプリング周波数を、ノーマルデータ(=第1世代CD)の整数倍としているため、ディスク1の第1層に記録されるデータは、第1世代CDと比較して音質劣化が生ずることもない。つまり、サンプリング周波数の変換については1/64のデシメーションを行なうフィルタ処理でよいものであり、サンプリングレートコンバータは不要となるため、レート変換に伴うジッターは生じないためであり、これによってアナログオーディオ信号を直接44.1KHz でサンプリングした場合と同等の音質とすることができる。
Further, since the sampling frequency of the high sampling data is set to an integral multiple of the normal data (= first generation CD), the data recorded on the first layer of the
次に第2世代CDとしてのディスク1を用いた再生動作について説明する。
図4はディスク1を、第2世代CD対応の再生装置で再生する場合を示している。
ディスク1は、スピンドルモータ26によって回転駆動される。
スピンドルモータ26はモータコントローラ25からの駆動信号によりCLV(線速度一定)で駆動されることになる。
Next, a reproducing operation using the
FIG. 4 shows a case where the
The
The
モータコントローラ25によるCLV制御のためのスピンドルサーボ動作については詳述を避けるが、オシレータ23からのクロックCK2 を分周器24で分周して第2世代CD方式におけるディスク回転数に応じた所定の周波数の基準クロックCKs を得、この基準クロックCKs と、再生データに同期したPLL系クロックCKd を比較してエラー信号を生成する。そしてそのエラー信号に応じて電力をスピンドルモータ26に印加することでCLVサーボが実行される。なおPLL系クロックCKd については、例えばハイサンプリングデータデコーダ29内において抽出されたデータをPLL回路に注入することで生成される。
Although the spindle servo operation for CLV control by the
ディスク1が回転されるとともにピックアップ21がディスク1の記録面に対してレーザー光を照射し、その反射光を検出することで、ディスク1に形成されているピットによる情報が読み取られる。
このとき、ピックアップ21のフォーカス合焦点が第2層L2 となるように設定されており、またピックアップ21からのレーザ光は図1(b)に示した半透明の反射膜R2 に反射される波長とされている。
従って、ピックアップ21からは第2層L2 におけるピットP2 としての情報が読み取られることになる。
As the
At this time, the focus of the
Therefore, the information as pits P 2 in the second layer L 2 are read from the
ピックアップ21によって読み取られた情報はハイサンプリングデータデコーダ29に供給される。ハイサンプリングデータデコーダ29とは、ピット情報から64fs/1ビット形態のデジタルオーディオ信号をデコードする部位とされる。
The information read by the
オシレータ23からは第2世代CD、つまりハイサンプリングデータのデコードに用いる周波数のクロックCK2 が発生されており、これがハイサンプリングデータデコーダ29及び1ビットD/A変換器33に供給される。
ピックアップ21により抽出された第2層L2 のピット情報はハイサンプリングデータデコーダ29によってデコード処理されることで、64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号がデコードされる。この64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号は1ビットD/A変換器33に供給され、アナログオーディオ信号とされる。
このような動作によりディスク1からは、第2世代CDとしての非常に高音質な再生音声が得られることになる。
The
Second layer pit information L 2 extracted by the
With such an operation, a very high-quality reproduced sound as a second-generation CD can be obtained from the
図5はディスク1を、第1世代CD対応の再生装置で再生する場合を示している。
ディスク1は、スピンドルモータ26によって回転駆動され、スピンドルモータ26はモータコントローラ25からの駆動信号によりCLV(線速度一定)で駆動されることになる。
FIG. 5 shows a case where the
The
モータコントローラ25によるCLV制御のためのスピンドルサーボ動作としては、オシレータ35からのクロックCK1 を分周器36で分周して、第1世代CD方式におけるディスク回転数に応じた所定の周波数の基準クロックCKs を得る。そして、この基準クロックCKs と、再生データに同期したPLL系クロックCKd を比較してエラー信号を生成する。そしてそのエラー信号に応じて電力をスピンドルモータ26に印加することでCLVサーボが実行される。なお、PLL系クロックCKd については、ノーマルデータデコーダ28内において抽出されたデータをPLL回路に注入することで生成される。
As a spindle servo operation for CLV control by the
ディスク1が回転されるとともにピックアップ39がディスク1の記録面に対してレーザー光を照射し、その反射光を検出することで、ディスク1に形成されているピットによる情報が読み取られる。ここで、このような第1世代CD対応の再生装置におけるピックアップ39では、レーザ光は図1(b)に示した半透明の反射膜R2 を透過する波長となっており、従って反射膜R1 に反射されるものとなる。
このためピックアップ39からは第1層L1 におけるピットP1 としての情報が読み取られることになる。
ピックアップ21によって読み取られた情報はノーマルデータデコーダ28に供給される。ノーマルデータデコーダ28とは、ピット情報からfs/16ビット形態のデジタルオーディオ信号をデコードする部位とされる。
As the
Thus from the pickup 39 so that the information as pits P 1 in the first layer L 1 is read.
The information read by the
オシレータ35からは第1世代CD、つまりノーマルデータのデコードに用いる周波数のクロックCK1 が発生されており、これがノーマルデータデコーダ28及びD/A変換器37に供給される。
ピックアップ39により抽出された第1層L1 のピット情報はノーマルデータデコーダ28によってデコード処理されることで、fs/16ビットのデジタルオーディオ信号がデコードされる。このfs/16ビットのデジタルオーディオ信号はD/A変換器37に供給され、アナログオーディオ信号とされる。
このように第2世代CDとしてのディスク1は、第1世代CDに対応する再生装置でも再生可能とされる。そして、この場合の再生音声の音質は、第1世代CDと全く同等なものとなり、音質劣化が生じることはない。
A first generation CD, that is, a clock CK1 of a frequency used for decoding normal data is generated from the oscillator 35, and is supplied to the
The first layer pit information L 1 extracted by the pickup 39 by decode processing by the
As described above, the
図6は第1世代CD、第2世代CDの両方に対応する再生装置で再生する場合を示している。
ディスク1は2層構造の第2世代CDとして示しているが、第1世代CDが装着されてもよく、この第1世代CDとは、第1層L1 に相当する記録層のみの1層構造とされているものである。
ディスク1を回転駆動するスピンドルモータ26はモータコントローラ25からの駆動信号によりCLV(線速度一定)で駆動されることになる。
FIG. 6 shows a case where reproduction is performed by a reproduction apparatus that supports both the first generation CD and the second generation CD.
While the
The
モータコントローラ25によるCLV制御のためのスピンドルサーボ動作としては、オシレータ23からのクロックCK2 を分周器24で分周して所定の周波数の基準クロックCKs を得、この基準クロックCKs と、再生データに同期したPLL系クロックCKd を比較してエラー信号を生成する。そしてそのエラー信号に応じて電力をスピンドルモータ26に印加することでCLVサーボが実行される。PLL系クロックCKd については、ノーマルデータデコーダ28もしくはハイサンプリングデータデコーダ29内において、抽出されたデータをPLL回路に注入することで生成される。
As a spindle servo operation for CLV control by the
ディスク1が回転されるとともにピックアップ21がディスク1の記録面に対してレーザー光を照射し、その反射光を検出することで、ディスク1に形成されているピットによる情報が読み取られる。
このとき、ピックアップ21のフォーカス合焦点は、フォーカスコントローラ38により、第2層L2 となる状態F2 と、第1層L1 となる状態F1 に可変設定できる。従って、ディスク1が図示するように2層構造の第2世代CDとしてのディスクである場合は、高音質データある第2層L2 のピット情報を読み取ることも、また第1層L1 のピット情報を読み取ることもできる。なお、ディスク1が第1世代CDであった場合は、第1層のピットデータに焦点を合わせることはいうまでもない。
As the
At this time, focus focus of the
ピックアップ21によって読み取られた情報はハイサンプリングデータデコーダ29またはノーマルデータデコーダ28に供給される。
オシレータ23からのクロックCK2 はハイサンプリングデータのデコード処理用の周波数とされており、このクロックCK2 がハイサンプリングデータデコーダ29に供給される。
またオシレータ23からのクロックCK2 が分周器27により、ノーマルデータのデコードに用いる周波数のクロックCK1 とされ、ノーマルデータデコーダ28に供給される。
ハイサンプリングデータデコーダ29からはサンプリング周波数64fs、1ビットのデジタルオーディオ信号がデコード出力され、スイッチ32のT2 端子に供給される。
The information read by the
The clock CK2 from the
The clock CK2 from the
From the high
またノーマルデータデコーダ28からはサンプリング周波数=fs、16ビットのデジタルオーディオ信号がデコード出力されるが、オーバサンプリングデジタルフィルタ30及びΔΣ変調回路31により、サンプリング周波数64fs、1ビットのデジタルオーディオ信号とされる。そしてスイッチ32のT1 端子に供給される。
A 16-bit digital audio signal having a sampling frequency of fs is decoded and output from the
スイッチ32の出力は1ビットD/A変換器33に供給されてアナログオーディオ信号とされ、端子34から出力される。1ビットD/A変換器33にはオシレータ23からのクロックCK2 、つまりハイサンプリングデータデコーダ29に対するクロックと同じクロックが供給される。
The output of the
ディスク判別部22は、装着されているディスク1が第1世代CDであるか第2世代CDであるかを判別する部位となる。この判別はディスク最内周側に記録されているTOCデータを読み込むことによって可能である。
ディスク判別部22は、判別結果に応じてスイッチ32、分周器24の分周比、及びフォーカスコントローラ38をコントロールすることになる。
The disk determination unit 22 is a unit that determines whether the mounted
The disc discrimination unit 22 controls the
このような再生装置において、まず再生されるディスク1が図示するように2層構造の第2世代CDであった場合を考える。
最初にディスク1のTOCデータからディスク判別部22が第2世代CDであることを判別すると、分周器24における分周比を第2世代CDに対応した値に設定する。またスイッチ32をT2 端子に接続させる。さらにフォーカスコントローラ38により、フォーカスを第2層L2 に設定する状態F2 とさせる。
In such a reproducing apparatus, first, consider a case where the
First, when the disc discrimination unit 22 discriminates from the TOC data of the
分周器24における分周比が第2世代CDに対応した値に設定されることにより、モータコントローラ25におけるCLVサーボに用いる基準クロックCKs の周波数が第2世代CDに対応する周波数となる。つまりディスク1は第2世代CDに対応する線速度で回転駆動される。
このときピックアップ21により抽出された第2層L2 のピット情報はハイサンプリングデータデコーダ29によってデコード処理されることで、64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号がデコードされる。このときスイッチ32はT2 端子に接続されているため、64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号は1ビットD/A変換器33に供給され、アナログオーディオ信号とされる。
By setting the frequency division ratio in the
Second layer pit information L 2 extracted by this time the
次に、再生されるディスク1が第1世代CDであった場合を考える。
最初にディスク1のTOCデータからディスク判別部22が第1世代CDであることを判別すると、分周器24における分周比を第1世代CDに対応した値に設定する。またスイッチ32をT1 端子に接続させる。さらにフォーカスコントローラ38により、フォーカスを第1層L1 に設定する状態F1 とさせる。ただし、第1世代CDには第2層は存在しないため、特に制御しなくともフォーカスサーチ/サーボ動作で合焦点状態に引き込めばよい。
Next, consider the case where the
First, when the disc discriminating unit 22 discriminates from the TOC data of the
分周器24における分周比が第1世代CDに対応した値に設定されることにより、モータコントローラ25におけるCLVサーボに用いる基準クロックCKs の周波数が第1世代CDに対応する周波数となる。つまりディスク1は第1世代CDに対応する線速度で回転駆動される。
By setting the frequency division ratio in the
このときピックアップ21により抽出されたピット情報はノーマルデータデコーダ28によってデコード処理されることで、fs/16ビットのデジタルオーディオ信号がデコードされる。このfs/16ビットのデジタルオーディオ信号は、クロックCK2 により動作するオーバーサンプリングフィルタ30及びΔΣ変調回路31により64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号とされる。そしてスイッチ32はT1 端子に接続されているため、その64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号は1ビットD/A変換器33に供給され、アナログオーディオ信号とされる。
At this time, the pit information extracted by the
さらにこのような再生装置では、装填されたディスク1が2層構造の第2世代CDと判別された場合でも、あえて第1層L1 のピットデータを抽出し、再生出力するようにすることもできる。
この場合、分周器24における分周比を第1世代CDに対応した値に設定し、またスイッチ32をT1 端子に接続させる。さらにフォーカスを第1層L1 に設定する状態F1 とさせる。
Further in such a reproducing apparatus, even if the
In this case, set the division ratio of the
このときピックアップ21により読み出された第1層のピット情報はノーマルデータデコーダ28によってデコード処理されることで、fs/16ビットのデジタルオーディオ信号とされ、さらにオーバーサンプリングフィルタ30及びΔΣ変調回路31により64fs/1ビットのデジタルオーディオ信号とされる。そしてスイッチ32のT1 端子を介して1ビットD/A変換器33に供給され、アナログオーディオ信号とされて出力されることになる。
At this time, the pit information of the first layer read by the
以上のような動作が可能な図6の再生装置によれば、第2世代CDとしてのディスクの第2層L2 のデータを再生することにより、64fsによる非常に高音質な音声データの再生を行なうことができる。また、第2層L2 に記録されるハイサンプリングデータのサンプリング周波数が、第1層L1 及び第1世代CDに記録されるノーマルデータのサンプリング周波数の整数倍とされていることにより、図6に示す如く、クロック系、再生系についてさほど複雑な構成としなくともコンパチビリティを備えた再生装置を実現できることになる。 According to the reproducing apparatus of FIG. 6, such operation is possible as described above, by reproducing the second layer L 2 of the data disks as a second generation CD, the playback of very high quality audio data by 64fs Can do it. The sampling frequency of the high sampling data recorded on the second layer L 2 is, by being an integral multiple of the sampling frequency of the normal data recorded in the first layer L 1 and the first generation CD, 6 As described above, it is possible to realize a reproducing apparatus having compatibility without having to make the clock system and the reproducing system so complicated.
つまり、まずクロック系に関しては、ハイサンプリングデータとノーマルデータでサンプリング周波数の比が整数比となっていることにより、オシレータ23から出力されるクロックを共用できる。即ちオシレータを複数備えなくとも分周器により必要な周波数のクロックを容易に生成できることになる。これによって互いに独立した2つのマスタークロック系を構築する必要はなく、クロック系の回路構成を簡易なものとすることができる。
That is, first, regarding the clock system, the clock output from the
また、再生系については、1ビットD/A変換器33を共用することができ、これによって再生系回路も簡易な構成とすることができるとともに、しかもその際に音質劣化を生じないものとなっている。
1ビットD/A変換器33はハイサンプリングデータとしての再生データに対応する動作を行なうD/A変換器であるが、これをノーマルデータとしての再生データにも兼用するためには、ノーマルデータデコーダ28からの、fs/16ビットのデータを、64fs/1ビットのデータに変換しなければならない。ところが、これについても、サンプリング周波数が整数倍であるため、オーバサンプリングフィルタ30で64倍にオーバサンプリングし、ΔΣ変調回路31で1ビットに変換するのみで対応でき、サンプリングレートコンバータは必要なく、従ってジッター発生の要因は無いため、ノーマルデータとしての再生データについても音質劣化が生ずることはない。
In the reproduction system, the 1-bit D /
The 1-bit D /
なお、実施の形態としては現行のCDシステムを第1世代CDとし、これに対して整合性のとれた第2世代CDについて説明したが、必ずしもCDシステムでなくとも本発明を採用できる。
例えばデジタルテープレコーダシステムにおいて、44.1KHz の整数倍のサンプリング周波数を採用する記録再生システムを実現することもできる。
In the embodiment, the present CD system is a first-generation CD, and a second-generation CD that is compatible with the first-generation CD has been described. However, the present invention is not necessarily limited to a CD system and can be adopted.
For example, in a digital tape recorder system, a recording / reproducing system employing a sampling frequency that is an integral multiple of 44.1 KHz can be realized.
また、サンプリング周波数が32KHz 、48KHz とされている記録再生システムにおいて本発明を応用し、サンプリング周波数を32KHz ・n又は48KHz ・n(ただしnは整数)とするような第2世代システムを構築することもできる。つまり、ディスクを例にあげれば、第1層には48KHz サンプリングのデータを、第2層には96KHz サンプリングのデータを記録するようにすることなどが考えられる。
さらに、記録媒体における記録層の構造は3層以上であっても良い。
Further, the present invention is applied to a recording / reproducing system having a sampling frequency of 32 KHz or 48 KHz to construct a second generation system in which the sampling frequency is set to 32 KHz · n or 48 KHz · n (where n is an integer). You can also. That is, taking a disk as an example, it is conceivable to record 48 KHz sampling data on the first layer and 96 KHz sampling data on the second layer.
Further, the structure of the recording layer in the recording medium may be three or more.
1 ディスク
11 ΔΣ変調1ビットA/D変換器
12,13,35 デシメーションフィルタ
15,17 記録信号処理部
14 ビットマッピング
21,39 ピックアップ
22 ディスク判別部
23,35 オシレータ
24,27,36 分周器
25 モータコントローラ
26 スピンドルモータ
28 ノーマルデータデコーダ
29 ハイサンプリングデータデコーダ
30 オーバーサンプリングフィルタ
31 ΔΣ変調回路
32 スイッチ
33 1ビットD/A変換器
37 D/A変換器
38 フォーカスコントローラ
L1 第1層
L2 第2層
1 disk 11 ΔΣ modulation 1-bit A /
Claims (3)
上記第1層にはサンプリング周波数が44.1KHzでサンプリングされた量子化ビットが16ビットの第1のデジタルオーデイオ信号が記録され、
上記第2層には2.8224MHzでサンプリングされた量子化ビットが1ビットの上記第1のデジタルオーデイオ信号と同一プログラムである第2のデジタルオーデイオ信号が記録されていること
を特徴とする光デイスク。 In an optical disc in which a recording layer has a multilayer structure having at least a first layer and a second layer,
On the first layer, a first digital audio signal having 16 bits of quantization bits sampled at a sampling frequency of 44.1 KHz is recorded,
An optical disc characterized in that a second digital audio signal having the same program as that of the first digital audio signal whose 1-bit quantization bit sampled at 2.8224 MHz is recorded in the second layer.
上記n×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号に対してエラー訂正コードの付加及び変調処理をするステップと、
上記エラー訂正コードの付加及び変調処理が施されたn×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号を複数層を備えた光デイスクの第1の層に記録するステップと、
上記n×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号をダウンサプリングするととともに量子化ビットを1ビットから第1のマルチビットに変換し第2のデジタルオーデイオ信号を生成するステップと、
上記生成された第2のデジタルオーデイオ信号を上記第1のマルチビットより少ない量子化ビットに減らすステップと、
上記量子化ビットを減らした第2のデジタルオーデイオ信号を上記複数層を備えた光デイスクの第1の層とは異なる第2の層に記録するステップと
からなる記録方法。 The input analog audio signal is converted into a 1-bit digital audio signal by quantizing bits sampled at n × fs (Hz) (fs is a sampling frequency, n is a positive integer) by a Δ で modulation 1-bit A / D converter. Converting,
A step of adding an error correction code and modulating the digital audio signal in which the quantized bits sampled at n × fs (Hz) are 1 bit;
A step of recording a digital audio signal having 1 bit of quantized bits sampled at nx fs (Hz) to which the above-mentioned error correction code has been added and modulated on a first layer of an optical disc having a plurality of layers. When,
The quantization bits sampled at the above nx fs (Hz) downsample a 1-bit digital audio signal and convert the quantization bits from 1 bit to a first multi-bit to generate a second digital audio signal. Steps to
Reducing the generated second digital audio signal to fewer quantized bits than the first multi-bit;
Recording the second digital audio signal having the reduced number of quantization bits on a second layer different from the first layer of the optical disc having the plurality of layers.
上記n×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号に対してエラー訂正コードの付加及び変調処理をする信号処理手段と、
上記信号処理手段にてエラー訂正コードの付加及び変調処理が施されたn×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットの第1のデジタルオーデイオ信号を複数層を備えた光デイスクの第1の層に記録する第1の記録手段と、
上記ΔΣ変調手段から出力されるn×fs(Hz)でサンプリングされた量子化ビットが1ビットのデジタルオーデイオ信号をダウンサプリングするととともに量子化ビットを1ビットから第1のマルチビットに変換するデシメーションフィルタ手段と、
上記デシメーションフィルタ手段から出力されるダウンサプリングされた量子化ビットが第1のマルチビットのデジタルオーデイオ信号を上記第1のマルチビットより少ない量子化ビットに減らすビットマッピング手段と、
上記ビットマッピング手段にて量子化ビットを減らしたデジタルオーデイオ信号を上記複数層を備えた光デイスクの上記第1の層とは異なる第2の層に記録する第2の記録手段と
を備えてなる記録装置。
ΔΣ modulation means for converting the input analog audio signal into a 1-bit digital audio signal in which quantization bits sampled at n × fs (Hz) (fs is a sampling frequency, n is a positive integer);
Signal processing means for adding and correcting an error correction code to a digital audio signal whose quantization bit sampled at the n × fs (Hz) is 1 bit;
A first digital audio signal having a 1-bit quantized bit sampled at nx fs (Hz) to which an error correction code has been added and modulated by the signal processing means is an optical disc having a plurality of layers. First recording means for recording on the first layer;
Decimation for down-sampling a 1-bit digital audio signal with quantized bits sampled at n × fs (Hz) output from the ΔΣ modulator and for converting the quantized bits from 1 bit to first multi-bits Filter means;
Bit mapping means for down-sampled quantized bits output from the decimation filter means for reducing a first multi-bit digital audio signal to less than the first multi-bit quantized bits;
And a second recording means for recording the digital audio signal whose quantization bits have been reduced by the bit mapping means on a second layer different from the first layer of the optical disc having the plurality of layers. Recording device.
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