PL157763B1 - Apparatus for reading a record on an optically readable disk - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do odczytywania optycznie odczytywalnej płyty, zwłaszcza dla wyszukiwania danych cyfrowych zgromadzonych w pamięci masowej stanowiącej płytę, na której zapisane zostały w ścieżce główne dane cyfrowe i dane subkodowe, dla selektywnego odtwarzania głównych danych cyfrowych.

System optycznej cyfrowej płyty fonicznej (zwanej płytą typu compact-CD) jest to system, który umożliwia wysokojakościowe odtwarzanie stereofoniczne dźwięków muzyki. Poza stereofonicznymi dźwiękami muzycznymi, mogą być odtwarzane poprzez ten system bez znacznych modyfikacji konstrukcji urządzenia odtwarzającego, również takie dane cyfrowe, jak dane znaków, dane zobrazowania, dane programu itp. Możliwa jest również realizacja urządzenia odtwarzającego dla informacji wizualnej, takiej jak wykresy i wykazy statystyczne, ilustracje obrazowe w postaci obrazów nieruchomych oraz wykorzystywanie urządzeń gier wizyjnych, przez dodanie zespołu zobrazowania. W ten sposób poszerza się zakres zastosowania systemu płyty compact. Pojemność pamięci danych takiej płyty typu compact wynosi około 500 Mbajtów i dlatego płyta ta jest znacznie lepsza pod względem pojemności pamięci od standardowej płyty elastycznej.

Płyty typu compact są zasadniczo wykorzystywane do odtwarzania sygnałów fonicznych. Początek danych na płycie wyszukiwany jest na bazie stosunkowo dużej jednostki, takiej jak jednostka programu muzycznego lub jednostka frazy. Jednakże, jeśli chodzi o urządzenie pamięciowe, dane muszą być odczytywane na bazie krótszej jednostki, rzędu 128 bajtów do 10 Kbajtów.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do odtwarzania płyty, które jest zdolne do odczytywania sygnałów cyfrowych programu, danych itp. zamiast cyfrowego sygnału fonicznego, przez wykorzystywanie urządzenia odtwarzającego dla standardowych cyfrowych nagrań fonicznych w istniejącej postaci, lub ze zmodyfikowaniem tylko części tego urządzenia.

Urządzenie do odczytywania optycznie odczytywalnej płyty, na której zapisane są w ścieżce ramki zawierające główne dane cyfrowe i dane subkodowe, które to ramki są rozmieszczone w

157 763 grupach, z których każda odpowiada jednostce organizacji sygnału subkodowania uformowanego przez dane subkodowe, przy czym zawarte w sygnale główne dane cyfrowe rozmieszczone są w blokach, których długość odpowiada całkowitej pojemności będącej w dyspozycji dla głównych danych w wielu ramkach, których ilość jest równa ilości ramek w jednej grupie lub całkowitej wielokrotności grupy lub całkowitej subwielokrotności grupy, a ponadto każdy blok jest oznaczony adresem określonym przez odpowiadające mu dane subkodowe, które to urządzenie zawiera silnik osiowy sprzężony z układem sterowania silnika osiowego, jednostkę odczytu optycznego, która jest dołączona do silnika przesuwu promieniowego, który to silnik połączony jest z układem sterowania przesuwu promieniowego, przy czym wyjście jednostki odczytu optycznego jest dołączone do wejścia układu przetwarzającego, którego wyjście jest dołączone do wejścia demodulatora, którego wyjście jest połączone z wejściem zespołu układów korekcji 'błędów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że urządzenie zawiera jednostkę przetwarzania danych, przy czym wejście danych jednostki przetwarzania danych jest dołączone do zespołu układów korekcji błędów dla odbioru sygnału zawierającego główne dane cyfrowe z informacją adresów włącznie, a wyjście jednostki przetwarzania danych jest połączone z wejściem układu sterowania systemu, dla sterowania poszukiwaniem danych przeznaczonych do odczytu, na podstawie informacji adresowej.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia zrealizowanie pamięci dyskowej o bardzo dużej pojemności w porównaniu z konwencjonalnym dyskiem elastycznym i odczytywanie sygnału cyfrowego na bazie takiej jednostki, która umożliwia obsługiwanie danych. Ponadto według wynalazku, w przypadku płyty do odtwarzania stereofonicznych sygnałów muzycznych, takiej jak dostępna już na rynku płyta typu compact, możliwe jest zapisywanie danych cyfrowych innych niż stereofoniczne sygnały muzyczne, przy zachowaniu spójności odnośnie formatu sygnału i przetwarzania sygnału, jeśli chodzi o sposób korekcji błędów, format zapisu danych itp. Przez dodanie zespołu przetwarzania danych takiego jak mikrokomputer, kineskop kolorowy i głośnik do standardowego odtwarzacza płyt, można odtwarzać różne informacje obrazowe i informacje foniczne, co umożliwia poszerzenie zakresu stosowania płyty.

Rozwiązanie według wynalazku jest dokładniej objaśnione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawiają schematycznie rozkłady zapisu danych płyty typu compact, której dotyczy wynalazek, fig. 3 - rozkład jednego bloku po zapisaniu danych cyfrowych według przykładu realizacji wynalazku, fig. 4 - schemat blokowy urządzenia według wynalazku, a fig. 5 przedstawia format słowa danych szeregowych w przykładzie realizacji.

Na figurze 1 przedstawiono strumień danych zapisany na płycie typu compact. Jedna ramka Fn złożona jest z 588 bitów danych zapisu. Każda ramka ma na początku impuls synchronizacji ramki FS o specjalnym rozkładzie bitów. Za impulsem synchronizacji ramki FS następuje zespół trzech bitów ograniczenia prądu stałego RB. Następnie zapisane są na przemian zespoły bitów danych DB od zerowego do 32, każdy po 14 bitów i zespoły organiczne prądu stałego RB, po 3 bity. Zerowe zespoły spośród tych zespołów bitów danych DB nazywane są zespołami sygnału subkodowania lub zespołami bitów użytkownika i służą do sterowania odtwarzania płyty oraz do przedstawiania związanej z tym informacji itp. Zespoły bitów danych DB od pierwszego do dwunastego i od siedemnastego do 28 są przewidziane dla danych fonicznych w kanale głównym. Pozostałe zespoły bitów danych DB od 13-go do 16-go i od 29-ego do 32-ego są przeznaczone dla danych parzystości kodu korekcji błędów w kanale głównym. Każdy z zespołów bitów danych DB złożony jest z 14-tu bitów, w których 8-bitowe dane zostały po zapisaniu przetworzone przez konwersję 8-14.

Na figurze 2 przedstawiono stan jednego bloku (98 ramek), w którym 98 ramek umieszczonych jest kolejno równolegle, przy czym każdy z zespołów bitów danych DB reprezentowany jest przez 8 bitów, a zespoły bitów organiczania prądu stałego wykluczono. Sygnały subkodowania P-W w ramkach zerowej i pierwszej tworzą impulsy synchronizacji, które mają określony rozkład bitów. Dla kanału Q kody CRC detekcji błędu wprowadzone są w ostatnie 16 ramek spośród 98 ramek.

Sygnał kanału P jest wskaźnikiem stanu oznaczającym program muzyczny i przerwę i ma niższy poziom w czasie trwania programu muzycznego, a wyższy poziom w czasie trwania przerwy oraz impulsy o okresie 2 Hz w sekcji wyprowadzania. Możliwe jest wybranie i odtworzenie danego programu muzycznego przez detekcję i zliczanie tego sygnału w kanale P. Kanał Q umożliwia bardziej skomplikowane sterowanie tego typu. Przykładowo, kiedy informacja kanału Q jest

157 763 zapamiętana w mikrokomputerze zastosowanym w odtwarzaniu, możliwe jest dokonanie szybkiego przesunięcia z jednego programu muzycznego na drugi podczas odtwarzania programu muzycznego. Tak więc odpowiednie zapisane programy muzyczne można wybierać swobodnie.

Pozostałe kanały R-W mogą być wykorzystywane dla programów muzycznych zapisanych na płycie, celem podawania głosem autora, kompozytora, wyjaśnień, poezji itp.

Spośród 98 bitów w kanale Q pierwsze dwa bity są stosowane jako sygnał synchronizacji. Następne cztery bity są stosowane jako bity sterowania, dalsze cztery bity jako bity adresu, dalsze 72 bity jako bity danych, a na końcu dodawany jest kod CRS dla detekcji błędów. Kod TNR numeru ścieżki i kod indeksowy X zawarte są w 72 bitach reprezentujących bity danych. Kod numeru ścieżki TNR może być zmieniany od 00 do 99, a kod indeksowy może być podobnie zmieniany od 00 do 99. Ponadto dane w kanale Q zawierają kod wskazania czasu, reprezentujący czas trwania programów muzycznych i przerw oraz kod wskazania czasu, oznaczający bezwzględny upływ czasu, zmieniający się ciągle od początku do końca, na skrajnej krawędzi zewnętrznej w obszarze programu płyty typu compact. Te kody wskazania czasu zawierają kody oznaczające minutę, sekundę i ramkę, każdy złożony z dwóch cyfr. Jedna sekunda podzielona jest na 75 ramek. W celu uzyskania dostępu do płyty typu compact, na przykład do danych cyfrowych, na krótszej podstawie jednostkowej niż dla muzyki, wykorzystuje się kod oznaczenia czasu względem bezwzględnego upływu czasu.

Jak opisano powyżej, minimalna jednostka zmiany sygnału subkodowania dla płyty typu compact wynosi 98 ramek. W przedstawionym przykładzie wykonania, w przypadku zapisywania sygnałów cyfrowych innych niż stereofoniczne sygnały muzyczne, które to sygnały cyfrowe są takie jak pokazano na fig. 3, jeden blok jest utworzony przez odcinek 98 ramek, tworzących ramki od zerowej do 97. Jak już stwierdzono jedna ramka zawiera cyfrowe dane foniczne złożone z 12 słów, tak że w jedną ramkę mogą być wprowadzone 24-bajtowe dane cyfrowe. Jak pokazano na fig. 3 jeden szereg zawiera razem 32 bity jednej próbki w kanale L danych fonicznych i jednej próbki w kanale R, a każda ramka składa się z sześciu takich rzędów.

Na czele każdego rzędu 32-bitowego dodany jest jeden bit synchronizacji. Każdy bit synchronizacji w odpowiednich czołach pierwszych 32 bitów w zerowej ramce Fo i następne 32 bity są zerowe. Bity synchronizacji na początku każdych pierwszych 32 bitów w ramkach o numerach parzystych, za wyjątkiem ramki zerowej, są zerowe, podczas gdy bity synchronizacji na początku każdych pierwszych 32 bitów w ramkach o numerach nieparzystych są jedynkami. Te bity synchronizacji umożliwiają wykrycie usytuowania czoła bloku na bazie zespołu 98 ramek.

Wymieniony wyżej jeden blok zawiera 24 bajty X 98 = 2352 bajty. W jeden blok wprowadzone są dane 2 kbajty (2048 bajtów), a pozostaje 304 bajty (2432 bity). 6 X 98 = 588 bitów wykorzystuje się jako bity synchronizacji. 7-bitowy sygnał rodzaju pracy i 24-bitowy sygnał adresu wprowadzone są w pierwsze 32 bity w ramce zerowej, tak że wjednym bloku pozostaje nadal 1813 bitów. Te 1813 bitów można przyporządkować bitom nadmiarowym, kiedy dla danych jednego bloku przeprowadza się przetwarzanie kodowania korekcji błędów. Sygnał rodzaju pracy służy do określania rodzaju danych w tym bloku. Przykładowo sygnał rodzaju pracy stosuje się dla dyskryminacji danych znaku, danych obrazu nieruchomego i kodu programu. Sygnał adresu służy do określenia danych w bloku. Ponadto przyczyną, dla której bity synchronizacji ramki o numerze parzystym są zerowe, jest to, że przedmiotowy wynalazek uwzględnia rozmieszczenie bloku danych na podstawie zespołu dwuramkowego. Dla bloku o wielkości dwóch ramek sygnał rodzaju pracy i sygnał adresu dodawane są do każdego bloku.

W przypadku bloku o długości 98 ramek jak w przykładzie wykonania według wynalazku, kody oznaczające bezwzględny upływ czasu danych P i danych Q sygnałów subkodowania w tym samym bloku są identyczne. Sygnały cyfrowe w formacie pokazanym na fig. 3 mogą być zapisywane na płycie typu compact w taki sam sposób jak w przypadku fonicznej płyty typu compact. Oznacza to, że sygnał cyfrowy przewidziany do zapisania podawany jest na zacisk wejściowy cyfrowego przetwornika fonicznego i ten sygnał cyfrowy jest przetwarzany na format sygnału wizji, po czym następuje zapisanie go za pomocą magnetowidu z wirującą głowicą. W tym przypadku dane tabeli treści dla wytwarzania sygnałów subkodowania są wstępnie zapisane w ścieżce fonicznej w początkowej sekcji brzegowej taśmy magnetycznej, na której ten sygnał cyfrowy będzie zapisany. Następnie dane tabeli treści odtworzone z taśmy magnetycznej są podawane na generator

157 763 subkodowania, a odtworzony sygnał cyfrowy podawany jest na koder, na który ponadto podawany jest sygnał subkodowania, po czym wiązka laserowa jest modulowana przez sygnał wyjściowy kodera. Płytę wzorcową wykonuje się za pomocą tej zmodulowanej wiązki laserowej.

Inny sposób zapisywania sygnału cyfrowego polega na tym, że poprzez minikomputer uzyskuje się dostęp do stałej pamięci dyskowej z szybkim dostępme i sygnał cyfrowy jest podawany w czasie rzeczywistym na koder urządzenia nacinającego.

Na figurze 4 przedstawiono przykład wykonania urządzenia według wynalazku. Na fig. 4 przez 1 oznaczono płytę typu compact, na której sygnał cyfrowy o opisanym powyżej formacie został zapisany w ścieżce spiralnej. Płyta 1 obracana jest przez silnik osiowy 2. Silnik osiowy 2 sterowany jest przez układ sterowania silnika osiowego 3, tak, że płyta 1 wiruje ze stałą prędkością liniową.

Przez 4 oznaczono jednostkę odczytu optycznego, który stanowi głowicę optyczną zawierającą źródło wytwarzające wiązkę laserową, rozszczepiacz wiązki, układ optyczny, na przykład obiektyw soczewkowy, jak również urządzenie fotorecepcyjne dla odbierania wiązki laserowej odbitej od płyty 1. Jednostka odczytu optycznego 4 może być poruszana w kierunku promieniowym płyty 1 przez silnik przesuwu promieniowego 5. Silnik przesuwu promieniowego 5 jest sterowany przez układ sterowania przesuwu promieniowego 6. Jednostka odczytu optycznego 4 może być odchylana zarówno w kierunku prostopadłym do powierzchni sygnałowej płyty 1 jak i w kierunku równoległym do tej powierzchni, i jest ona sterowana tak, że ogniskowanie i prowadzenie wiązki laserowej przy nagraniu są zawsze właściwie realizowane. W tym celu zastosowano obwód sterowania ogniskowania i prowadzenia 7.

Sygnał odtwarzania z jednostki odczytu optycznego 4 jest podawany do układu przetwarzającego 8. Jednostka odczytu optycznego 4 wyposażona jest w zespół detekcji błędu ogniskowania złożony na przykład z cylindrycznej soczewki i detektora dzielącego przez 4 oraz w zespół detekcji błędu prowadzenia z zastosowaniem trzech plamek laserowych. Sygnał błędu podawany jest do obwodu sterowania ogniskowania i prowadzenia 7. Sygnał wyjściowy układu przetwarzającego 8 podawany jest do demodulatora cyfrowego 9 i do układu odtwarzania sygnału zegarowego 10. Sygnał cyfrowy zapisany na płycie 1 ma modulację EFM. Jest to sposób modulacji polegający na przetworzeniu bloku ośmiu bitów danych w korzystny rozkład 14-bitowy (to znaczy takich 14 bitów, aby zapewnić długi minimalny okres inwersji zmodulowanego sygnału i zmniejszyć jego składową niskoczęstotliwością). Demodulator cyfrowy 9 zbudowany jest w taki sposób, aby przeprowadzał demodulację EFM. Sygnał zegarowy uzyskany z układu odtwarzania sygnału zegarowego 10 jest podawany do demodulatora cyfrowego 9 i do układu sterowania silnika osiowego 3.

Sygnał subkodowania jest wydzielony przez demodulator cyfrowy 9 i po wydzieleniu jest podawany do układu sterowania systemu 11. Układ 11 wyposażony jest w centralny procesor i służy do sterowania wirowania płyty 1, operacji przesuwu promieniowego, operacji odczytywania przez jednostkę odczytu optycznego 4 itp. Rozkazy sterujące są podawane do układu sterowania systemu 11 poprzez jednostkę przetwarzania danych 17. Odczytywanie żądanego sygnaia cyfrowego z płyty 1 przy użyciu sygnału subkodowania jest sterowane przez układ sterowania systemu

11. Główny cyfrowywyjściowy sygnał danych z d^^o<^i^l^t^<or^ cyfrowego 9 podawany jest poprzez układ sterowania 12 do pamięci z dostępem swobodnym 13 i do układu korekcji błędów 14. Przetwarzanie odnośnie eliminacji zmiany podstawy czasu, korekcji błędów i interpolacji błędów przeprowadzane jest przez układ sterowania 12, pamięć z dostępem swobodnym 13 i układ kórekcji błędów 14 tak, że główne dane cyfrowe są uzyskiwane na zaciskach 15L oraz 15R. Przy odtwarzaniu płyty, na której zapisane są dane foniczne, do tych zacisków 15L i 15R dołączone są przetworniki cyfrowo-analogowe. W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 4 nie ma żadnego przetwornika cyfrowo-analogowego dla odbierania danych cyfrowych na wyjściach, a odtworzone dane cyfrowe podawane są do przetwornika danych 16. Odtworzony sygnał subkodowania jest również podawany do tego przetwornika danych 16, a odtworzone dane są przetwarzane na postać sygnału szeregowego.

Ten sygnał szeregowy podawany jest do jednostki przetwarzania danych 17, a dane dla układu sterowania systemu 11 dostarczane są z mikrokomputera 18 poprzez jednostkę przetwarzania danych 17. Mikrokomputer 18 określa adres odczytu i podaje sygnały sterujące tak, aby oprócz tego adresu odczytu podać sygnały startowe do jednostki przetwarzania danych 17 i układu

157 763 sterowania systemu 11. Wykaz wielu obszarów zapisu został zarejestrowany w ścieżce wprowadzającej w najbardziej wewnętrznej części brzegowej płyty 1 przy użyciu sygnału subkodowania w postaci adresów. Wykaz ten jest odtwarzany w stanie pierwotnym przy rozpoczęciu odczytu płyty 1 i jest wczytywany przez mikrokomputer 18.

Na figurze 5 pokazano przykład formatu słowa wyjściowego sygnału szeregowego z przetwornika danych 16. W tym sygnale szeregowym jedno słowo złożone jest z 32 bitów, pierwsze cztery bity są wstępne, następne cztery bity są to bity pomocnicze danych fonicznych, a następne 20 bitów są to bity cyfrowej próbki fonicznej. W przypadku, kiedy cyfrowa próbka foniczna złożona jest z 16 bitów, wprowadza się 16 bitów od bitu najmniej znaczącego. Cztery bity dodaje się po cyfrowej próbce fonicznej. Pomiędzy tymi czterema bitami pierwszy bit oznaczony przez V jest wskaźnikiem stanu pokazującym, czy cyfrowa próbka foniczna tego słowa jest skuteczna, czy też nie. Bit U jest każdym bitem sygnału subkodowania. Bit C jest bitem identyfikacji kanału, a bit P jest bitem parzystości. Bit U sygnału subkodowania wprowadzany jest w każdy format słowa jako kolejne bity, a te wyprowadzone bity są transmitowane kolejno.

W przykładzie wykonania rozwiązania według wynalazku rozkaz odczytywania dla określonego adresu jest najpierw wykonywany przez mikrokomputer 18. Adres ten jest kodem oznaczającym bezwzględny upływ czasu w kanale Q i jest podawany poprzez jednostkę przetwarzania danych 17 do układu sterowania systemu 11. Układ 11 steruje układ sterowania przesuwu 6, aby poruszać jednostkę odczytu optycznego 4 do miejsca zbliżonego do żądanego miejsca odczytu, z równoczesnym nadzorowaniem sygnału subkodowania odtwarzanego przez jednostkę odczytu optycznego 4. Odtwarzanie rozpoczyna się od miejsca oddalonego o kilka bloków, aby uniknąć takiej wady, że operacja uzyskiwania dostępu nie zostanie zakończona na skutek błędu w odtworzonym sygnale subkodowania i ustawiony sygnał subkodowania nie zostanie odtworzony. Żądany blok jest wychwytywany przez detekcję koincydencji odtworzonego sygnału subkodowania z wyznaczonym adresem, albo przez rozpoczęcie odtwarzania od miejsca w pobliżu właściwego sygnału subkodowania i następnie liczenie sygnałów synchronizacji ramki.

Możliwe jest rozwiązanie, w którym do konstrukcji według opisanego powyżej przykładu wykonania dodana jest klawiatura obsługi przetwornika cyfrowo-analogowego i układu sterowania systemu 11, przez co umożliwia się również odtwarzanie płyty, na której zostały zapisane stereofoniczne sygnały muzyczne.

Możliwe jest również wprowadzenie sygnałów kodu dostępu, dla których przetwarzanie kodu korekcji błędów zostało zrealizowane w innych kanałach R-W w sygnałach subkodowania.

157 763

FIG.3

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 5000 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Urządzenie do odczytywania optycznie odczytywalnej płyty, na której zapisane są w ścieżce ramki zawierające główne dane cyfrowe i dane subkodowe, które to ramki są rozmieszczone w grupach, z których każda odpowiada jednostce organizacji sygnału subkodowania uformowanego przez dane subkodowe, przy czym zawarte w sygnale główne dane cyfrowe rozmieszczone są w blokach, których długość odpowiada całkowitej pojemności będącej w dyspozycji dla głównych danych w wielu ramkach, których ilość jest równa ilości ramek w jednej grupie lub całkowitej wielokrotności grupy lub całkowitej subwielokrotności grupy, a ponadto każdy blok jest oznaczony adresem określonym przez odpowiadające mu dane subkodowe, które to urządzenie zawiera silnik osiowy sprzężony z układem sterowania silnika osiowego, jednostkę odczytu optycznego, która jest dołączona do silnika przesuwu promieniowego, który to silnik połączony jest z układem sterowania przesuwu promieniowego, przy czym wyjście jednostki odczytu optycznego jest dołączone do wejścia układu przetwarzającego, którego wyjście jest dołączone do wejścia demodulatora, którego wyjście jest połączone z wejściem zespołu układów korekcji błędów, znamienne tym, że urządzenie zawiera jednostkę przetwarzania danych (17), przy czym wejście danych jednostki przetwarzania danych (17) jest dołączone do zespołu układów korekcji błędów (12, 13 i 14) dla odbioru sygnału zawierającego główne dane cyfrowe z informacją adresową włącznie, a wyjście jednostki przetwarzania danych (17) jest połączone z wejściem układu sterowania systemu (11) dla sterowania poszukiwaniem danych przeznaczonych do odczytu, na podstawie informacji adresowej.