CN1413412A - 利用可变读取速率的数字视盘记录器暂停特性 - Google Patents

利用可变读取速率的数字视盘记录器暂停特性 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于在可记录盘介质装置中暂停视频显现的方法和装置，其中可记录盘介质装置利用它的以可变速率读取数据的能力来增加整体的平均比特率。盘介质装置可以在盘介质上的选择的位置上记录视频显现，并可以定期中断此记录以从盘介质读取所记录的视频显现的一部分。另外，可记录盘介质装置可以改变盘介质的旋转速度以使得盘介质装置在读取和记录之间交替。在盘介质的速度改变的同时，可记录盘介质装置可以以可变的比特率来读取记录的数据。此处理增加整体的平均比特率，因此使得盘介质装置无缝地重放和记录视频显现。

Description

利用可变读取速率的数字视盘记录器暂停特性
                         技术领域
本发明方案一般地涉及对于记录在盘介质上的仅音频、仅视频和音频和视频两者的节目提供高级操作特性的方法和装置，其中盘介质如可记录数字视频盘、硬盘驱动器和磁光盘。
                         背景技术
各种装置已经被开发来使得消费者能够记录视频和/或音频节目供以后播放。这样的装置包括磁带录音机、盒式录像机、可记录光盘、和最近出现的可记录数字视盘(DVD)。硬盘驱动器和磁光盘也已经被使用。
仅可以记录一次、其后实质上是DVD只读存储器的DVD，被称为首字母简略词DVD-R。首字母简略词DVD-R也一般被用于指一次写入或一次记录技术。对于要记录、擦除和再记录——即重写或改写——的DVD有几种可获得的格式。这些被称为首字母简略词DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW。到目前为止，还没有统一的工业标准。首字母简略词DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW也一般被用于指各个可重写技术。在此对可重写DVD技术、装置和方法的参考是一般地打算涵盖现在使用的所有的标准以及将来可能发展的那些标准。
在许多情况下，节目表演在观众不在场的时候被记录供以后在更合适的时间播放。这被称为时移节目。平时，观众可能在观看未被记录的节目的时候被叫走。如果该观众拥有一台传统的盒式录像机，则观众可以在中断期间开始记录节目。但是，该观众必须等待节目完毕来以恰当的时间顺序来观看节目的剩余部分。另外一个麻烦的地方是完成记录的时间依赖于广播的长度而会过长。这可以导致该观众忽略该中断或错过节目的重要部分。
为了解决这一问题，DVD视频记录器可以加入一个暂停特性。该设置当被启动时，与其他传统的视频记录机器类似，允许观众记录输入的视频。但是重要的是，当暂停恢复功能被启动的时候，跳转到暂停被启动的节目部分来开始重放，而记录器继续记录输入的视频。结果，如果一个观众因为任何原因而被中断，他可以观看整个的节目而无须等待原广播结束。
虽然可能看起来是同时的，该DVD记录器不能同时读和写数据。因此，为了达到无缝重放，DVD记录器必须在在盘上记录数据和读取该数据之间交替。对于读取或写入数据分配的时间的确定，至少部分上是通过DVD记录器的数据缓冲器的有限的大小。作为结果，该记录器必须保持在读取和写入之间切换以避免缓冲器溢出或下溢。但是该DVD记录机不能在这些转换期间读或写数据。因此，在读和写数据之间交替的处理导致与读和写处理相关的联合平均比特率的大幅下降。这带来一个较大的问题是，为了提供无缝重放，必须保持读写的相对高的平均比特率。
                    发明内容
本发明涉及一种用于在可记录盘介质装置中暂停视频显现(presentation)的方法。该方法可以包括下列步骤：响应于暂停命令，在盘介质的所选位置记录视频显现；响应于暂停恢复命令，定期中断记录来从盘介质读取所记录的视频显现的一部分；和有选择地改变盘介质的旋转速度以提高对于记录和读取步骤的平均比特率的吞吐量。
按照一个实施例，所述读取步骤可以在盘介质的旋转速度的改变的同时执行。另外，盘介质的旋转速度可以在所述读取步骤期间连续改变。
按照另一个实施例，记录可以在盘介质限定的螺旋轨道上从选择的记录位置径向向外进行。盘介质的旋转速度对于读取步骤可以相对于记录步骤被提高。而且，在螺旋轨道上的记录是从选择的记录位置到所记录的视频显现的结尾连续的，没有任何在盘介质上的跳过部分。
按照一个方面，本发明也可以包括用于暂停视频显现的一个可记录盘介质***。该可记录盘介质***可以包括一个或多个下面部分：一响应于暂停命令的盘介质记录器，用于在盘介质的选择的记录位置记录视频显现；一响应于暂停恢复命令的盘播放器，用于定期中断记录来从盘介质读取所记录的视频显现的一部分；和一盘控制器，用于有选择地改变盘介质的旋转速度以提高记录和读取步骤的平均比特率吞吐量。
按照一个实施例，所述读取步骤可以在盘介质的旋转速度的改变的同时执行。另外，盘介质的旋转速度可以在所述读取步骤期间连续改变。
按照另一个实施例，记录可以在盘介质限定的螺旋轨道上从选择的记录位置径向向外进行。盘介质的旋转速度对于读取步骤可以相对于记录步骤被提高。而且，在螺旋轨道上的记录是从选择的记录位置到所记录的视频显现的结尾连续的，没有任何在盘介质上的跳过部分。
                         附图说明
图1是按照本发明方案的可以被提供一个或多个高级的操作特性的可重写DVD装置的方框图。
图2是用于图解在可重写DVD盘上的螺旋轨道的图。
图3是图解向DVD盘写入数据的处理的方框图。
图4是图解从DVD盘读取数据和在数据缓冲器中存储输入的数据的处理的方框图。
图5是图解向DVD盘写入数据和继续显示以前从数据缓冲器读取的数据的方框图
图6是图解DVD装置的优选操作的流程图，该DVD装置实现利用可变的读取率来使得DVD装置的整体平均比特率最大的暂停功能。
                   具体实施方式
可记录DVD装置
用于按照这里所教导的本发明方案实现各种高级操作特性的装置100利用按照本发明方案的可写入盘介质102，如图1的框图所示。该可写入盘介质102在图解的实施例中被体现为一可写入DVD。在将说明的许多情况下，可写入盘介质也可以，例如是一硬盘驱动器或磁光盘(MOD)。MOD的一个示例是微型盘。在许多情况下，本发明的方案可以应用到视频或音频或视频和音频两者上。
装置100能够向盘介质写入或从其读取，在本示例中，盘介质是一可写入DVD102。该装置包括一机械装置104、一控制部分120、一视频/音频输入处理路径140和一视频/音频输出处理路径170。大多数块对各部分或路径的分配是不言而喻的，而一些块的分配是为了方便，对理解所述装置的操作不重要。
机械装置104包含：一电机106，用于旋转DVD102；和一拾取组件108，被用来在旋转的盘上移动。在拾取组件上的激光在盘102的旋转轨道上烧点，或照射已经烧在轨道上的点，用于记录和重放视频和/或音频节目素材。为了理解本发明，是否盘是单面或双面可记录的是无关的，或者在双面记录的情况下，是否双面记录或其后的从盘的读取发生在盘的相同的面或双面是无关的。拾取组件和电机被伺服110控制。伺服110也接收从盘102的螺旋轨道读取的数据的重放信号作为一个第一输入。该重放信号也是对纠错电路130的输入，纠错电路130可以被当作控制部分的一部分或视频/音频输出处理路径的一部分。
控制部分120包括一控制中央处理单元(CPU)122和一导航数据产生电路126。控制CPU122向导航数据产生电路126提供第一输入信号，伺服110向导航数据产生电路126提供第二输入信号。伺服也可以被考虑为控制部分的一部分。导航数据产生电路126向多路复用器(MUX)154提供第一输入信号，多路复用器(MUX)154构成视频/音频输入处理路径140的一部分。
MUX154的输出是对纠错编码电路128的输入。纠错编码电路128的输出是提供给拾取组件108的一可记录输入信号，该信号将被激光“烧”到盘102的螺旋轨道上。
控制CPU122也最好具有对包含在图1所示的轨道缓冲器172和记录缓冲器152中的数据的访问权。CPU122可以删除、修改和重新格式化存储在轨道缓冲器172和记录缓冲器152中的视频数据。控制和数据接口也最好被提供，用于允许CPU122控制视频编码器144和音频编码器148的操作。在存储器中提供合适的软件或固件，用于由控制CPU122执行的传统操作。
用于观众可启动功能的控制缓冲器132指示当前可以获得的那些功能，即播放、记录、倒退、快进、慢放、暂停/播放和停止。另外，分离缓冲器136被提供来接收用于实现在此说明的本发明方案的命令。例如可以通过缓冲器136访问在此所述的特殊暂停特性。
视频/音频输入处理路径140是一个信号处理电路，用于将传统的电视信号，如NTSC或PAL转换为数字化的数据包数据，如MPEG-1或MPEG-2，用于装置100的数字记录。输入路径140包括一NTSC解码器142和例如MPEG-1或MPEG-2的视频编码器144用于视频输入，并包括一音频模数转换器(A/D)146和例如MPEG-1或MPEG-2的音频编码器148。数字化的信号在多路复用器150中被合并并被存储到记录缓冲器152中，直到已经构建了整个的数据包。在音频和视频数据数据包的多个组被建立时，它们被在MUX154中与导航数据产生电路126中产生的合适的导航数据数据包合并。这些数据包然后被发送到纠错编码电路128。纠错编码电路128也可以被看作输入路径140的一部分。
输出处理路径170包括纠错块130和轨道缓冲器或输出缓冲器172，其中从盘读取的数据被组合成数据包供进一步的处理。这些数据包被条件存取电路174处理，条件存取电路174控制数据包通过去多路复用器176的传播和进入各个路径供视频和音频处理。
视频被解码器178例如从MPEG-1或MPEG-2解码，并被编码为传统的电视信号，例如NTSC或PAL。音频被电路182例如从MPEG-1或MPEG-2解码，并被音频数模(D/A)转换器184转换为模拟形式。
值得注意的是，本发明可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。按照本发明的机器可读的存储可以以中央化的方式在一计算机***中实现，例如控制CPU122，或以分布的方式实现，其中不同的元件被分布在几个相互连接的计算机***中。用于实现在此说明的方法的任何种类的计算机***或其他装置都可以使用。
具体而言，虽然在此说明的本发明希望图1的控制CPU122，但是一个硬件和软件的典型的组合可以是一个带有计算机程序的通用用途的计算机***，该程序在被装载和执行的时候控制与图1的控制部分类似的计算机***和DVD记录***，以便它执行这里说明的方法。本发明也可以被嵌入计算机程序产品中，计算机程序产品包含能实现这里说明的方法的所有特征，并当被装入一计算机***中时能够执行这些方法。
在这里的上下文中的计算机程序可以表示一套指令的以任何语言、代码或符号的任何的表示方式，该指令意欲使得具有信息处理能力的***直接或在下列的其一或两者后执行特殊的功能：(a)向另一种语言、代码或符号的转换；和(b)不同素材形式的再现。这里公开的本发明可以是嵌入计算机程序的一种方法，该程序可以由一名编程人员利用可以商业方式获得的、用于与上述的控制CPU122相容的操作***的开发工具实现。
DVD介质
为了图解本发明方案的目的，节目素材可以被记录到可重写DVD并从可重写DVD重放。但是，本领域的技术人员将理解本发明不限于此。而是，利用可变读取率的暂停特性可以被用于任何类型的盘介质，包括但不限于DVD-R或DVD-RW型介质。参见图2，盘102被更清楚地示出。盘102由一平面、圆形塑料板似的元件12构成。可重写DVD可以包括通过一粘结层粘合在一起的两个衬底，形成了1.2毫米厚的盘。可以在盘中形成一中心孔14，以便按照本发明的方案，图1的电机106的夹具可以安全地夹住盘和控制盘的角运动。
在轨道上记录的方向一般为沿着螺旋轨道16向外，从螺旋的一个较小的半径部分向螺旋的一个较大的半径部分。几列三个大点(___)表示在图中未示出的轨道部分。结果，螺旋轨道的开始被作为在靠近孔14处，并以方框18表示。螺旋的结尾被认为靠近边缘的结尾，并以菱形20表示。本领域的技术人员一般接收所述的对螺旋开始和结尾的限定。轨道也可以具有图中未示出的面到面的摆动以容放介质类型索引。由于比例的困难，仅示出了轨道16的部分，并且它们被以大大放大的比例示出。
螺旋的每个近乎圆的、放射的同心部分有时被称为一个轨道，但是此术语不被普遍接受为具有该具体含义。例如在CD-ROM中，术语轨道也被用于指包含一首音频歌曲的螺旋轨道的部分、或其他选择，而这可能或不可能对于DVD通用。
利用可变读取率的暂停特性
具有暂停特性的可记录盘介质必须能够同时向盘介质记录输入的显现(presentation)和重放先前记录到介质上的显现的较早部分。虽然所述介质可以是视频、音频或它们的组合，应当理解该装置不限于此。例如，可记录DVD装置可以记录和播放视频、音频或它们的组合。在此的本发明的方案通过使得可记录盘介质装置定期中断输入数据向盘的写入以读取记录在盘上的这样的数据的一部分来实现暂停特性。为了方便，本发明将与可记录DVD装置相关地介绍，应当理解本发明不限于此。
如图3所示，一旦暂停功能被启动，DVD装置可以将拾取组件108移动到盘102的选择位置。一旦拾取组件108到位，DVD装置可以开始写入或记录数据。为了与现今的DVD装置相容，最好在盘102的内径开始记录并继续向外径记录。例如，在图3-5中，记录可以开始的螺旋轨道16的内部部分被标号22标明，而写入可以停止的外部部分由标号24标明。因此，在执行写入步骤的时候，拾取组件108可以沿着螺旋轨道16从内部部分22向外部部分24逐步移动。
在此记录处理期间，输入数据通常以5.5Mb/s接收，但是可以以不同的速率接收。一般，在输入数据被记录到盘102的时候，它仅仅通过记录缓冲器152传送。结果，当暂停特性被启动的时候，记录缓冲器152可以是空的或近乎空的。另外，由于此时没有发生读取，没有数据进入或离开轨道缓冲器172。
参见图4，在接收到暂停恢复命令后，DVD装置可以暂时停止写入数据。一个示例是，DVD装置可以在螺旋轨道16的外部部分24暂时停止写入。因此，记录缓冲器152可以开始暂时存储输入的数据。其后，DVD装置可以将拾取组件108定位在输入数据的记录被启动的盘102的那部分。对于此示例的目的，该盘位置可以是螺旋轨道16的内部部分22。在此，DVD装置可以开始读取先前记录的数据和可以将此数据向轨道缓冲器172发送。数据一般以5.5Mb/s的速率离开轨道缓冲器172，但是DVD装置可以以更高的速率从盘102读取数据。因此，轨道缓冲器172可以累积从盘102读取的数据。此数据可以在拾取组件108暂时停止读取和进行写入数据后继续被解码和显示。
如图5所示，当在记录缓冲器152中的数据达到预定的水平的时候，DVD装置可以停止读取处理。轨道缓冲器172随着它的数据的提供被暂时停止，可以开始变空。DVD装置可以随后将拾取组件108移动到输入数据被最后写入的盘102上的点，如螺旋轨道16的外部部分24。DVD装置可以随后在盘102上记录已经存储在记录缓冲器152上的数据。写入可以继续直到在轨道缓冲器172中的数据数量降到预定的水平。当此发生的时候，DVD装置可以再次停止写入和将拾取组件108移动到输入数据被最后读取的盘102上的点。其后，DVD装置将进行读取数据。在读和写之间跳转的处理可以继续直到用户停止操作的暂停恢复模式，或直到盘用完空间。
拾取组件108的经常的定位和重新定位导致与读取和写入步骤相关的联合平均比特率的降低。这是因为DVD装置不能在拾取组件108移动的同时读取或写入数据。在此使用的联合平均比特率是指读取处理的比特率与写入处理的比特率的平均。如果联合的平均比特率不是足够高，DVD装置将不能获得无缝重放和/或记录。结果，DVD装置需要高的读取和写入速度来克服与跳转处理相关的低效率。不幸的是，写入速度是有限的，因为在盘102上的写入数据在本质上是热的(themal)，不能容易地被提高。
提高读取速度是一个可能的解决方案。为了达到更快的读取，DVD装置可以在暂停特性处于读取模式中的时候提高盘102的旋转速度。加速读取速率可以提高平均比特率。但是，如进一步所述，此步骤本身对于产生无缝重放是不够的，因为有副面影响平均比特率的第二方面。
对于一个给定的盘的角速度，在盘的外半径的线性速度比在内半径的线性速度要高，在拾取组件108在写入阶段移向盘102的外部分的时候。盘102的角速度必须降低。这是因为写入速度被固定到某个速率。
当DVD装置从写过渡到读的时候，拾取组件108必须跳回到内半径来读取先前记录的数据。但是在此特殊内半径的线性速度对于给定的盘RPM，与数据最后写入的外半径处的线性速度相比非常低。结果，盘102的RPM速率必须被大大提高以允许DVD装置以比先前的写入速率更快的速率读取数据。相反地，跳转到在外半径写入数据需要由于数据可以被写入的固定速率导致的相当的减速。利用一个具有有限转动力矩的主轴电动机，角速度的这些变化消耗了明显数量的时间，因此降低了联合的平均比特率。另外，DVD装置一般必须以恒定的比特率写入数据，这个限制是业内所公知的。因此，DVD装置在盘102正在改变速度以准备跳转的时候不能记录。这样的限定进一步造成了对于整个读/写周期的平均比特率的整体下降。
按照在此所述的本发明的方案，DVD装置通过利用它的以可变速率读取数据的能力解决了比特率的问题。这样的程序可以使得整个的有效读取工作周期最大。转向图6，流程图600图解了操作的优选方法。处理在步骤602启动，此时例如通过高级特性缓冲器136接收到暂停命令。在步骤604，DVD装置可以开始在盘102的选择位置记录数据，如图3所示。所选择的位置可以由用户选择，或者DVD装置可以简单地在有未使用空间的地方开始记录。DVD装置在盘102的内半径开始记录，并沿着螺旋轨道16向盘102的外径继续记录。另外，记录可以进行到直到DVD装置在步骤606接收到一个暂停恢复命令。
如果在步骤606接收到一个暂停恢复命令，那么DVD装置可以停止记录和开始在记录缓冲器152中存储输入的数据，如步骤608所示。此输入的数据将在下一写步骤被记录。拾取组件108可以随后在步骤610跳回到显现的较早部分已经被记录在盘102上的盘102的位置。在步骤612，DVD装置最好加速盘102来使得DVD装置可以以高于先前使用的写入速率的速率来读取数据。按照本发明的方案，DVD装置在盘102正在加速的时候开始读取数据，以便减小与从记录位置向读取位置移动拾取组件108相关的任何读取延迟。
为了在盘的角速度变化的时候从盘102读取数据，DVD装置最好包括具有宽范围的锁定能力的锁相环(PLL)电路。此PLL电路可以通过锁定到从盘102读取的数据而产生一个时钟信号，并可以在盘102的旋转速度改变的时候保持此锁定。但是这样的电路在本领域内是公知的，并对理解在此提供的本发明的概念不重要。
在步骤614读取数据的同时，DVD装置可以开始在轨道缓冲器172中存储数据。如步骤616所示，DVD装置可以以加速的速率读取直到在记录缓冲器的数据达到预定的水平，该水平指示正在接近或达到了最大的容量。在步骤618，DVD装置可以随后降低盘102的旋转速度。与加速的处理相类似，DVD装置可以在盘102的角速度下降的时候继续以可变的速率读取数据。
在步骤620，DVD装置可以以可变的速率读取数据直到盘102的旋转速度已经达到了或将近达到了一个足够慢以允许以恰当的速率写入的速度。如步骤622所示，DVD装置可以停止读取，在轨道缓冲器172中存储的数据可以在DVD装置暂时停止读取处理的时候继续被解码和显示。在步骤624，拾取组件108跳回到记录最后发生的外径以再次开始写入数据。DVD装置在外径记录数据直到在轨道缓冲器172中的数据下降到指示轨道缓冲器172几乎空了的某个水平。按照步骤628，暂停恢复模式可以在步骤608继续直到用户在步骤630指示暂停恢复模式应当终止。作为替换方式，在达到盘容量的时候，暂停恢复模式也可以在步骤630停止。在任何一种情况下，DVD装置可以继续读取在盘102上的剩余数据，如步骤630所示。
本发明的一个显著优点是加速或减速盘102所需要的时间不再被浪费。而是，此时间被用于以可变的比特率来读取数据。这样的一种设计可以使整个的联合平均比特率最大，因此允许拾取组件进行大的跳转所需的时间。而且，本发明可以最小化DVD装置所需要的盘加速和减速速率。由于DVD装置可以以可变的速率读取数据，DVD装置可以消耗更多的时间来改变盘102的角速度。降低盘改变速度的速率可以导致对改进了可靠性的主轴电动机的较小的应力、较小的功耗和较低的噪声产生。

Claims (12)

1.一种用于在可记录盘介质装置中暂停视频显现的方法，包括：
响应于暂停命令，在所述盘介质的所选记录位置记录视频显现；
响应于暂停恢复命令，定期中断所述记录，以从所述盘介质读取所述所记录的视频显现的一部分；和
有选择地改变所述盘介质的旋转速度，以提高对于所述记录和所述读取步骤的平均比特率的吞吐量。
2.按照权利要求1的方法，其中在所述盘介质的所述旋转速度改变的同时执行所述读取步骤。
3.按照权利要求2的方法，其中所述盘介质的所述旋转速度在所述读取步骤期间连续改变。
4.按照权利要求1的方法，其中所述记录在所述盘介质限定的螺旋轨道上从所述选择的记录位置径向向外进行。
5.按照权利要求4的方法，其中所述盘介质的所述旋转速度在所述读取步骤相对于所述记录步骤被提高。
6.按照权利要求4的方法，其中在所述螺旋轨道上的所述记录是从所述选择的记录位置到所述所记录的视频显现的结尾连续的，没有任何在所述盘介质上的跳过部分。
7.一种用于暂停视频显现的可记录盘介质***，包括：
响应于暂停命令的盘介质记录器，用于在所述盘介质的选择的记录位置记录所述视频显现；
响应于暂停恢复命令的盘播放机，用于定期中断所述记录，以从所述盘介质读取所述所记录的视频显现的一部分；和
盘控制器，用于有选择地改变所述盘介质的旋转速度，以提高对于所述记录和所述读取步骤的平均比特率吞吐量。
8.按照权利要求7的可记录盘介质***，其中在所述盘介质的所述旋转速度改变的同时执行所述读取步骤。
9.按照权利要求8的可记录盘介质***，其中所述盘介质的所述旋转速度在所述读取步骤期间连续改变。
10.按照权利要求7的可记录盘介质***，其中所述记录在所述盘介质限定的螺旋轨道上从所述选择的记录位置径向向外进行。
11.按照权利要求10的可记录盘介质***，其中所述盘介质的所述旋转速度在所述读取步骤相对于所述记录步骤被提高。
12.按照权利要求10的可记录盘介质***，其中在螺旋轨道上的所述记录是从所述选择的记录位置到所述所记录的视频显现的结尾连续的，没有任何在所述盘介质上的跳过部分。
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