JP2006500712A - 記憶媒体にデータストリームを記録するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ライトワンス光ディスクの記録の欠陥に対する耐性を向上させ、単一速度ディスクドライブでのリアルタイム記録及び再生を可能にする方法を提供する。
【解決手段】 データストリームがデータブロック（Ｂ０、Ｂ１、…）で光ディスク上に記録される。記録中、１つ又はそれ以上のデータブロックのためのエラー訂正ブロック（Ｐ）が生成され、同一の光ディスク上に書き込まれる。スペアデータ領域（Ｓ）が記憶媒体上でブランクに保たれ、エラー訂正ブロックを用いることにより再構成される欠陥データブロックを記憶するために用いられる。

Description

本発明は、記憶媒体にデータストリームを記録するための方法及び装置、とりわけ、ライトワンス媒体上の記録のための方法及び装置に関する。

ＣＤ−Ｒの頭文字で知られるライトワンス光ディスクは、コンピュータ技術において幅広く用いられており、近年、ほとんどの最新のＰＣ及びノートブックに実装されている。しかし、記憶されるデータ量は増え続けており、その結果、より大きい記憶容量が要求されるようになった。書き換え型ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）が市場に出ており、４．７ＧＢの記憶容量を有する。更に、「ブルーレイ・ディスク」と呼ばれる、次世代の大容量光ディスクが最近公表され、２７ＧＢに及ぶデータの記録、書き換え、及び再生が可能になった。これは、例えば大容量のコンピュータデータの保存又は２時間のハイビジョンテレビビデオの録画を可能にする。

ライトワンス媒体の場合結果として更なるディスクを用いることになる全データ書き換えを回避するために、書き込みプロセス中に起きる欠陥は対処されなければならない。これは、ライトワンス媒体又は書き換え型媒体上へのオーディオビジュアル（ＡＶ）データストリームのリアルタイム記録、及び、そのような記録されたストリームのリアルタイム再生にとって特に重要である。何故なら、欠陥は、画像又はオーディオ信号の非常に不快な中断をもたらすからである。

本発明により解決されるべき問題は、記憶媒体にデータを記録してその記録されたデータを再生する間の欠陥に対する耐性を強化することである。

この問題は、請求項１において開示される記録方法及び請求項８において開示される再生方法により解決される。この方法を用いる装置は請求項１３において開示される。

本発明によると、データストリームは記憶媒体上のデータブロックに記録され、１つ又はそれ以上のデータブロックのためのエラー訂正ブロックを生成するステップと、記録中に、前記記憶媒体のエラー訂正ブロックに書き込むステップと、記憶媒体上のスペアデータ領域をブランクに保つステップと、前記エラー訂正ブロックを用いることにより欠陥データブロックを再構成するステップと、前記スペアデータ領域に前記再構成されたデータブロックを記憶するステップとが実行される。

本発明の好ましい更なる実施形態は、各従属クレイム、以下の説明及び図面において開示される。

本発明の例示的な実施形態が添付図面を参照して詳述される。

図１は、現在記録されているトラックＴを有する光ディスクの例を示す。この円の周りの領域Ａ（もちろん実際の円ではなく、トラックの螺旋の１回転である）は、高速ジャンプのための領域であり、つまり、この領域にカバーされる全てのトラックは、光ピックアップにより高速でアクセスされることができる。つまり、ピックアップは、１ディスク回転内で、この領域の各部分の近くにジャンプすることができる。更に、欠陥ブロックＤ、スペア領域Ｓ及びパリティブロックＰが示される。

パリティブロックＰは、ディスク上への記録中に挿入され、単一の欠陥ペイロードブロックを再構成するためのデータを有する。これは、欠陥ブロックを再構成するための更なる情報を提供するための予防的ステップである。

より具体的には、ディスク書き込み中、ファイルシステムは、例えばカバーされるデータブロック内の対応するビットのＸＯＲ（排他的論理和）による組み合わせによりパリティブロックを計算する。後でディスクコントローラが不良ブロックエラーを与えると、ファイルシステム又はピックアップ自身が他のブロック及びパリティブロックから欠陥ブロックを再生成する。

パリティブロックは、１つ又はそれ以上のデータブロックのシーケンスをカバーしてもよい。更に、パリティブロックの異なるレベルも可能であろう。つまり、いくつかのパリティブロックはペイロードブロックのみをカバーする。他のパリティブロックは、他のパリティブロックを含むより多くのブロックを含んでもよい。これは、以下に更に具体的に詳述される。

パリティブロックの使用にはいくつかの効果がある。

方法は幅広く適応されることができ、製造者／実施者がパリティブロックの数及びパリティブロックによりカバーされるペイロードブロックの数を規定することができる。

記録そのものは、１ｘドライブを用いることによりリアルタイムで行われることができる。

追加バッファと、パリティブロックを用いて欠陥ブロックを再生成するための更なる論理とを用いることにより読み出し中のリアルタイムでの再構成を実行することができる。

パリティブロックのためのパラメータの例は、３１ペイロードのＥＣＣブロックに対して１ＥＣＣのパリティブロックでもよく、ＥＣＣ（誤り訂正コード）は、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイ・ディスクについて様々な形で用いられることが知られている。

ストリームの記録中、記録は、いくつかのブロックをスキップする。これらのブロックは、スペア領域Ｓとして確保される。記録後、後処理により全ての欠陥ブロックを検査し、これら不良ブロックを再構成し、再構成されたブロックをそのようなスペア領域に記憶する。

再生中これらスペア領域をバッファすることにより、ショートジャンプで、又は、ジャンプ無しでブロックの置換を可能にするために、スペア領域は、各トラックに近い領域に提供される。

好ましくは、スペア領域は、回転角度及び半径によってディスク全体にわたって分散されている。これは、１つのスポットが多くのスペア領域を破壊するという状況を回避する。

更に、スペア領域は、ピックアップがディスクの各地点から１回転内以内でそのようなスペア領域へ移動し、且つ、スペア領域から移動するように、ディスク半径にわたって分散されていることが好ましい。それには、
スペア領域がトラックの近傍であること、及び、
スペア領域が欠陥ブロックと平行でないこと、つまり、欠陥ブロックとは別の角度であること（適度な角度は約１８０度である）、
が必要である。

好ましくは、使用済みスペア領域は、不良ブロックの前に配置されることができる。光ディスクドライブは、再生中に読み出しスペア領域のブロックをバッファする。バッファされたブロックが置換されることにより欠陥ブロックが得られるとき、光ディスクドライブは、このバッファされたブロックをジャンプバックなしで直ちに送出することができる。これはジャンプバックを減らすが、読み出し置換ブロックを保存するためにより多くのバッファを必要とする。そのような置換ブロックの送出後、このバッファされたブロックのためのＲＡＭは、新しい読み出し置換ブロックのために再利用されることができる。

スペア領域の使用の効果は以下のとおりである。

スペア領域の位置が欠陥ブロックの近くであることにより、リアルタイム再生中であっても欠陥ブロックの置換を行うことができる。

スペア領域がオフラインで埋められると、つまり、ストリームの記録後、１ｘドライブにより記録が行われることができる。

記録から日が経つと、ディスクは部分的に（例えば指紋により）損傷することがある。新しい欠陥ブロックは、パリティブロックを用いることにより再構成されることができる。再構成されたブロックはこれらのローカルスペア領域に記憶されることができる。従って、記録セッション後に欠陥が発生しても、データの頑強性は強まる。つまり、この方法は、リアルタイム再生を提供することにより、ペイロードの事後的な保護及び復元を提供する。

そのようなスペア領域の定義の例は、スペア領域が、１６のＥＣＣブロックから構成され、２つのスペア領域間の距離は１０で、ディスク回転のほぼ半分であるものとする。

図２は、ディスクトラックの螺旋構造を表しており、トラックの一部のみが示される。トラックは、螺旋の内側の開始部から螺旋の外側の終了部へ読み出され、書き込まれる（又は、例えばブルーレイ・ディスクの第２の層などはその逆）。螺旋はブロックを含む。これらのブロックは、ペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７、パリティブロックＰ又はローカルスペア領域ＳＡ０及びＳＡ１のタイプである。この例においては、８つのペイロードブロックのシーケンスＢ０、…、Ｂ７と、それに続くパリティブロックＰとがある。このパリティブロックＰは、先行の８つのペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７についてのパリティビットを含み、そのことは、１つの欠陥ペイロード又はパリティブロックを再構成することが可能であることを意味する。ペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７とそのパリティブロックＰとの組み合わせは、後続のＰＰシーケンス（ＰＰはペイロード及びパリティ）において呼び出される。２つのローカルスペア領域ブロックＳＡ０及びＳＡ１がパリティブロックＰの直後に現れることもある。１つのローカル領域及び次に続くローカルスペア領域は、異なる角度で配置され、１８０度にできるだけ近いことが好ましい。

図３は、ストリームの書き込みプロセスを表す。ステップＲ１からＲ６は、この書き込みプロセスの一部を表す。

Ｒ１においては、８つのペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７を書き込む。

Ｒ２においては、書き込まれたばかりの８つのペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７のパリティブロックＰを書き込む。

Ｒ３においては、ローカルスペア領域の内側に２ブロック分の空き領域を確保する。ラン・アウトを書き込み、その後、２ブロック分の空き領域をスキップする。つまり、未記録の空き領域をブロックＳＡ０、ＳＡ１のために確保する。

Ｒ４においては、記録を継続するためのラン・インの書き込みを行う。次の８つのペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７を書き込む。

Ｒ５においては、書き込まれたばかりの８つのペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７のパリティブロックＰを書き込む。

Ｒ６においては、次の８つのペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７を書き込む。つまり、今回は、ローカルスペア領域のための空き領域は確保されない。

図４は、書き込み中にエラーが生じる場合のストリームの書き込みプロセスを示す。ステップＲＤ４からＲＤ６は、この書き込みプロセスの一部を示す。

ＲＤ４においては、次の８つのペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７の書き込みを行う。最後のペイロードブロックＤＢ７が失敗する。ピックアップは、記録中にこのエラーを検出することができない。つまり、この不良ブロックを検出するためには、装置は、ストリーム全てを記録した後での確認を要する。

ＲＤ５においては、書き込まれたばかりの８つのペイロードブロックＢ０、…、Ｂ７のパリティブロックＰを書き込む。このパリティブロックは、ストリーム全てを記録した後の確認中にＤＢ７を再構成しなければならない。

ＲＤ６においては、次の８つのペイロードＢ０、…、Ｂ７を書き込む。

図５は、記録されたストリームの確認プロセスを示す。確認プロセスの間、完全な記録がスキャンされる。この例においては欠陥ブロックＤＢ７が認識され、再構成され、置換されなければならない。ステップＶ１からＶ６は、この確認プロセスの一部を示す。

Ｖ１においては、ＤＢ７に到達後、ピックアップは、ＤＢ７が欠陥ペイロードブロックであることを認識する。このＰＰシーケンスの各訂正読み出しブロックは、排他的論理和演算を適用することにより先行の訂正読み出しブロックと組み合わされる。つまり、ピックアップ内部ＲＡＭ（ＥＯＲブロック）の１ブロックがこれに関して用いられる。

Ｖ２においては、ピックアップは、このＰＰシーケンスのパリティブロックを読み出し、ＥＯＲブロックを用いることによりピックアップ内部ＲＡＭ内でＤＢ７を再構成する。

Ｖ３においては、ＤＢ７から離れた角度ＡＳＡＤＢ７（例えば角度ＡＳＡＤＢ７が９０から２７０度）に位置するローカルスペア領域にジャンプバックする。

Ｖ４においては、ローカルスペア領域に到達するまで全てのブロックをスキップする。再構成されたペイロードブロックＢ７を、ラン・イン及びラン・アウトを含む次の空きローカルスペア領域ＳＡ０に書き込む。

Ｖ５においては、まだ確認されていない次のペイロードブロックＢ０に到達するまで全てのブロックをスキップする。

Ｖ６においては、確認を継続する。

図６は、記録されたストリームのデフォルト再生プロセスを示す。この例においては、欠陥ブロックＤＢ７が認識され回復されなければならない。ステップＰＢａからＰＢｃ及びＰＢ１からＰＢ５は、この再生プロセスの部分を示す。

ＰＢａからＰＢｃについては以下の通りである。

ＰＢａにおいては、このＰＰシーケンスのパリティブロックまでペイロードブロックを読み出す。

ＰＢｂにおいては、パリティブロックをスキップする。

ＰＢｃにおいては、ペイロードブロックの読み出しを継続する。

ＰＢ１からＰＢ５は以下の通りである。

ＰＢ１においては、Ｂ６ブロックまでペイロードブロックを読み出す。

ＰＢ２においては、Ｂ７が、欠陥リストにおいて欠陥であるとマークされる。前のトラックにジャンプバックする。つまり、置換ブロックＳＡ０／Ｂ７の直前のトラック位置にジャンプする。置換ブロックＳＡ０／Ｂ７の前のブロックを全てスキップする。

ＰＢ３においては、欠陥ペイロードブロックＤＢ７の置換ブロックである置換ブロックＳＡ０／Ｂ７を読み出す。

ＰＢ４においては、読み出し済みの全てのブロックをスキップする。つまり、ＤＢ７の直後のパリティブロックまで全てのブロックをスキップする。

ＰＢ５においては、ペイロードブロックＢ０…の読み出しを継続する。

図７は、記録されたストリームの、向上された再生プロセスを示す。ピックアップは、ローカルスペア領域の置換ブロックをバッファすることができる追加メモリを有する。この例において、欠陥ブロックＤＢ７は、認識され回復されなければならない。ステップＰＢＢ１からＰＢＢ５は、この再生プロセスの一部を示す。

ＰＢＢ１においては、ペイロードブロックを読み出し、このＰＰシーケンスのパリティブロックをスキップする。

ＰＢＢ２においては、ローカルスペア領域中に１つの置換ブロックＢ７／ＳＡ０がある。この置換ブロックを読み出し、追加バッファ内に記憶する。

ＰＢＢ３においては、このローカルスペア領域のＳＡ１をスキップする。Ｂ６までペイロードブロックを読み出す。

ＰＢＢ４においては、バッファされたペイロードブロックＢ７／ＳＡ０を用いることによりＤＢ７を回復させる。追加バッファのメモリを解放する。次のまだ読み出されていないペイロードブロックＢ０まで全てのブロックをスキップする。

ＰＢＢ５においては、ペイロードブロックＢ０…の読み出しを継続する。

図８は、ジャスト・イン・タイム再構成のためのピックアップを示す。これは、再生中、認識すらされていない欠陥ペイロードブロックを再構成することができる。つまり、ジャスト・イン・タイムである。この特徴は、ＰＰシーケンスの第１のペイロードブロックが欠陥であるときのために、バッファがＰＰシーケンスの全てのペイロードブロックをカバーすることが要求される。この例において、欠陥ブロックＳＤＢ６が認識され回復されなければならない。ステップＰＢＰ１からＰＢＰ７は、この再生プロセスの一部を示す。

ＰＢＰ１においては、ペイロードブロックＢ０からＢ７をバッファへ読み込み、読み出しブロックを装置へ送る。

ＰＢＰ２においては、このＰＰシーケンス及び後続のローカルスペア領域のパリティブロックをスキップする。この例においてはローカル領域内に置換ブロックはないことが注意されるべきである。

ＰＢＰ３においては、ペイロードブロックＢ０からＢ５をバッファへ読み込む。つまり、古いバッファコンテンツを上書きし、読み出しブロックを装置へ送る。

ＰＢＰ４においては、Ｂ６を読み出すことができず、自発的な欠陥ブロックＳＤＢ６が検出された。このブロックＳＤＢ６をスキップする。

ＰＢＰ５においては、ペイロードブロックＢ７のバッファへの読み込みが継続されるが、Ｂ６が最初に送られなければならないので、このブロックを装置へはまだ送らない。

ＰＢＰ６においては、パリティブロックを読み出す。バッファされたブロックＢ０からＢ５及びＢ７と、バッファからのパリティブロックＰとを用いてこのＰＰシーケンスの欠陥ペイロードブロックＳＤＢ６／Ｂ６を再構成する。残りのペイロードブロックＢ６及びＢ７を装置へ送る。

ＰＢＰ７においては、次のＰＰシーケンスを読み出すことにより再生を継続する。

最も向上されたピックアップバージョンである。つまり、最小の所要ピックアップスピードでの最大の頑強性であれば、ＰＰシーケンス全体といくつかのローカルスペア領域をバッファできるピックアップ、つまり図７及び８の組み合わせとなる。

図９は、例えば図１０に示されるＢ１及びＢ２の欠陥のような、重複する欠陥を処理するために２つの異なるパリティブロックＰＯ、ＰＥを用いる方法を示す。Ｂ１５及びＰＥの再構成すら可能である。

第１のパリティブロックＰＥはブロックＢ０、Ｂ２、…、Ｂ１４について、第２のパリティブロックＰＯはブロックＢ１、Ｂ３、…、Ｂ１５について生成される。

図１１は、いくつかのブロックシーケンスをカバーする追加のパリティブロックを用いる方法を概略的に示し、その方法は、図９と比較して頑強性を増し、図１２に示されるように４つまでの隣接した欠陥ブロックの再構成を可能にする。追加のパリティブロックＰＧＥ及びＰＧＯは、最後の４つのＰＰシーケンスをカバーする。ＰＧＥ及びＰＧＯを除く各単一ブロックは、
ＰＥ及びＰＯ内のＰＰシーケンスと、
ＰＧＥ及びＰＧＯと
により、２度再構成されることができる。この例において、ＰＥ及びＰＯを追加するために要する追加メモリは１２．５％である。しかし、ＰＧＥ及びＰＧＯを追加するために要する追加メモリは２．８％よりも少ない。

本発明は、特に、ライトワンス光ディスク媒体へのＡＶデータストリームの記録について有効である。一方、それは、書き換え型ディスク上の記録されたＡＶストリームの頑強性も高める。また一方、他のあらゆる種類のデータの記憶に適用することもできる。

パリティクラスタ及びローカルスペア領域クラスタを認識するために、これらのクラスタの種類はＤＦＬ（Ｄｅｆｅｃｔ Ｌｉｓｔ。ブルーレイ・スペック、パート１、バージョン１．０、６．６．５．２参照）により指示されるべきである。パリティクラスタ又は隣接パリティクラスタシーケンス（例えばＰＥ及びＰＯ）は、ＤＦＬエントリーにおける特別Ｓｔａｔｕｓ１の値、例えば１００１タイプのパリティにより指示されるべきである。欠陥ＰＳＮフィールドは、パリティクラスタシーケンスの第１パリティクラスタ（ＰＰシーケンスの第１パリティクラスタ）のアドレスを識別する。置換ＰＳＮフィールドは、パリティクラスタの数を指示（例えば、もしＰＥ及びＰＯが存在するなら２となる）すべきである。

現在記録されるトラックを有する光ディスクを示す図である。 ペイロードブロック、パリティブロック、及びローカルスペア領域ブロックを含むディスクトラックの螺旋構造を示す図である。 ディスクトラック上のデータストリームの書き込みプロセスを概略的に示す図である。 書き込み中に発生するエラーのあるストリームの書き込みプロセスを概略的に示す。 図４に示される記録されたデータストリームの確認プロセスを示す図である。 記録されたストリームのデフォルト再生プロセスを示す図である。 追加メモリを有するピックアップのための記録されたストリームの、向上された再生プロセスを示す図である。 ジャスト・イン・タイム再構成を有するピックアップのための記録されたストリームの向上された再生プロセスを示す図である。 重複する欠陥を処理するために２つの異なるパリティブロックを用いる方法を示す図である。 ２つの異なるパリティブロック及び２つの隣接する欠陥データブロックをブロックシーケンスで概略的に示す図である。 いくつかのブロックシーケンスをカバーする追加のパリティブロックを用いる方法を概略的に示す図である。 図１１に示される方法を用いて再構成されることができる欠陥データブロック及びパリティブロックの例を示す図である。

符号の説明

Ｂ０〜Ｂ１５ ブロック
Ｄ 欠陥データブロック
Ｓ スペアデータ領域
Ｐ エラー訂正ブロック
ＰＧＥ、ＰＧＯ 追加のパリティブロック
ＰＥ、ＰＯ パリティブロック
Ｔ トラック

Claims (13)

1. データストリームがデータブロック（Ｂ０、Ｂ１…）に記録される、記憶媒体に該データストリームを記録する方法において、
   １つ又はそれ以上のデータブロックのためのエラー訂正ブロック（Ｐ）を生成するステップと、
   記録中に、前記記憶媒体の前記エラー訂正ブロック（Ｐ）に書き込むステップと、
   記憶媒体上のスペアデータ領域（Ｓ）をブランクに保つステップと、
   前記エラー訂正ブロック（Ｐ）を用いることにより欠陥データブロック（Ｄ）を再構成するステップと、
   前記スペアデータ領域（Ｓ）に前記再構成されたデータブロックを記憶するステップと
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記データブロックの再構成は、前記データブロックの記録終了後に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記エラー訂正ブロックは、１つ又はそれ以上の前記データブロックをカバーするパリティブロックであることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 追加のパリティブロック（ＰＧＥ、ＰＧＯ）が前記データブロック及びパリティブロックのいくつかのグループをカバーすることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記記憶媒体は、光ピックアップを用いて書き込まれ読み出されるトラック（Ｔ）を１つ以上有する光ディスクであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記再構成されたデータブロックが前記欠陥データブロック（Ｄ）の近くにある前記スペアデータ領域（Ｓ）中に記憶されることにより、再生中、１つのトラックから他のトラックへの前記光ピックアップの高速ジャンプで、又は、これらの前記スペア領域をバッファすることによりジャンプなしで、欠陥データブロックを該再構成されたデータブロックと置換できるようにすることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記再構成されたデータブロックが、前記光ディスク上の前記欠陥ブロックに幾何学的におよそ対向して位置される前記スペアデータ領域（Ｓ）に記憶されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記記憶媒体から、記録されたデータストリームを再生する方法において、該データストリームは前記データブロック（Ｂ０、Ｂ１、…）で記録されており、
   ペイロードブロックの読み出し及び欠陥ペイロードブロック（ＤＢ７）のためのブロックの置換をするステップと、
   読み出し置換ブロックを用いることにより前記欠陥ブロック（ＤＢ７）を回復するステップと、
   読み出し済のブロックをスキップするステップと、
   まだ読み出されていないペイロードブロックの読み出しを継続するステップと
   を有することを特徴とする方法。
9. 前記ペイロードブロックは、前記欠陥ブロック（ＤＢ７）が検出されるまで読み出され、前記欠陥ブロック（ＤＢ７）の検出後、前記欠陥ペイロードブロック（ＤＢ７）の前記置換ブロックへジャンプバックし、該置換ブロックが読み出されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記欠陥ブロック（ＤＢ７）が検出されるまで前記置換ブロックが読み出され、且つバッファされ、そして更なるペイロードブロックが読み出されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記ペイロードブロックがバッファされ、欠陥ブロック（ＳＤＢ６）がスキップされ、後続の前記ペイロードブロック及び前記パリティブロックが読み出され、且つ、バッファされ、前記欠陥ペイロードブロックが前記バッファされたブロック及び前記パリティブロックを用いることにより再構成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
12. 前記ブロックは、ブルーレイ書き換え型ディスクのためのクラスタであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法を実行することを特徴とする装置。
    

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