Изобретение относится к накоплению информации, в частности к оптическому дисковому записывающему устройству для обработки входных данных, полученных преобразованием в числовую форму аналоговых сигналов со сжатием, и последующей записи двоичных сжатых данных на оптическом диске.
Известно оптическое дисковое записывающее устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные блок памяти, связанный с блоком системного управления, блок обработки и блок записи данных, блок сервоуправления, связанный с приводом, например, магнитооптического диска и оптической головкой, радиочастотный (РЧ) блок, дешифратор, блок детектирования неисправности операции записи.
Для создания портативного или карманного размера головного стерео- или аналогичного записывающего/воспроизводящего устройства на оптическом диске, учитывая дисковый формат, предполагалось использование компакт-дисков диаметром 12 см и оптического диска диаметром 8 см (так называемого одинарного компакт-диска (CD)). Однако при диаметре диска 12 см устройство оказывается слишком громоздким. Можно подумать, что приемлемым является диск диаметром 8 см или менее. Однако при конструировании портативного устройства возникает следующая проблема.
В случае стандартного формата компакт-диска, на котором записаны цифровые импульсно-кодовомодулированные стереофонические аудиосигналы, дискретизированные с частотой 44,1 кГц и квантованные 16 битами, когда эти сигналы воспроизводятся исключительно пользователем (CD-DA формат), длительность воспроизведения (записи) с диска диаметром 8 см составит 20-22 мин максимум, то есть классическую симфонию нельзя записать полностью на одной стороне диска. Надо иметь длительность воспроизведения 74 мин или более, что соответствует примерно длительности воспроизведения с компакт-диска диаметром 12 см. Кроме того, при формате CD-DA пользователь не может выполнять запись. Оптические устройства бесконтактного типа весьма чувствительным к механическим вибрациям и подвержены ухудшению сложения и фокусирования. Поэтому, когда необходимо выполнить устройство портативным, следует предпринимать серьезные меры для предотвращения таких нежелательных воздействий на качество воспроизведения.
При формате CD-1 (интерактивный CD) уровни с A по C, представленные в табл.1, рекомендуется в качестве режимов работы с двоичными сжатыми цифровыми аудиосигналами.
При воспроизведении диска, записанного, например, в режиме уровня B, воспроизводятся сигналы, получаемые четырехкратным двоичным сжатием стандартного CD-DA формата цифровых сигналов. Поэтому, если все записанные сигналы являются стереофоническими сжатыми ауидиоданными, длительность воспроизведения возрастает четырехкратно или становится возможным воспроизведение четырехканальных данных, что делает возможным доведение длительности воспроизведения до 70 мин и более с диска диаметром около 6 см.
При формате CD-1 диск вращается с той же линейной скоростью, что и при стандартном CD-DA формате, в результате чего непрерывные сжатые данные воспроизводятся с частотой одна единица на "n" записанных на диске единиц, где n число, соответствующее длительности воспроизведения или коэффициенту сжатия данных и равно 4 при стереорежиме уровня B. Эта единица (блок или сектор) составлена из 98 кадров и имеет период 1/75 с. Таким образом, при уровне B строка данных, в которой один из четырех секторов является аудиосектором, подобная SDDD SDDD. где S аудиосектор и D секторы других данных, на диске записывается сектор за сектором. Однако при заданном кодировании строки данных, подобном кодированию для обычного CD, формата, к которому можно отнести исправляющее ошибки кодирование и перемежение, данные аудиосектора S и данные сектора D других данных располагаются вперемежку. Секторами других данных могут быть, например, видеоданные или данные для компьютера. Когда сжатые аудиосигнала также используются в качестве наполнителей сектора D, строка данных, в которой четырехканальные аудиосектора S1 и S2 располагаются циклично, т. е. строка данных вида 1 2 3 4 1 2 3 4 подлежит кодированию и записи на диске. При записи и воспроизведении непрерывных аудиосигналов данные первого канала, соответствующие аудиосектору S1, воспроизводятся от внутренней до наружной стороны диска. Данные канала 2, соответствующие аудиосектору S2, данные канала 3, соответствующие следующему аудиосектору S3, и данные канала 4, соответствующие аудиосектору S4, воспроизводятся аналогично, чтобы обеспечивалось воспроизведение данных на непрерывном увеличенном в четыре раза временном интервале.
Однако для такого непрерывного воспроизведения необходимо выполнение нескольких операций междорожечных переходов на большое расстояние между внутренней и наружной сторонами диска. Поскольку переход между дорожками нельзя выполнить мгновенно, воспроизводимые данные исчезают на короткое время, т.е. воспроизводимый звук прерывается. С другой стороны, при записи непрерывных аудиосигналов невозможно записывать лишь сигналы, например, второго сектора, поскольку данные должны перемежаться в процессе записи. Это означает, что данные сектора S2 должны перемежаться с данными примыкающих и даже ближайших секторов, какими являются сектора S1 и S3, по причине чего возникает необходимость перезаписи сигналов ранее записанных секторов. Таким образом, исключительно трудно записывать непрерывные сжатые аудиоданные, а обработка в реальном масштабе времени фактически невозможна.
Изобретение обеспечивает создание устройства для записи цифровых данных устройством, содержащим блок памяти для временного хранения входных цифровых данных, полученных сжатием во времени непрерывных сигналов, блок обработки для размещения цифровых данных, считанных из блока памяти, в которых имеется множество кластеров с интервалами в заданное число секторов, причем к каждому из кластеров присоединены связывающие кластеры сектора таким образом, что связывающая часть для каждого кластера длиннее интервала перемежения для цифровых данных, и для обработки цифровых данных кластеров, блок детектирования неисправности в ходе операции записи, управляющий сбросом блок для запрета операции записи и для перевода блока записи из аномального состояния в нормальное при обнаружении неисправности. Блок управления контролирует счет блока памяти для считывания заданного числа записываемых данных по принципу "кластер за кластером", когда количество входных цифровых данных, хранящихся в блоке памяти, превышает текущее первое заданное количество, для сохранения допускающей запись области большей, чем второе заданное количество данных в блоке памяти.
С помощью оптического дискового записывающего устройства входные данные, полученные квантованием непрерывных сигналов, записываются в блок памяти. Данные последовательно считываются как записанные данные, причем скорость их пересылки выше скорости пересылки входных данных, чтобы их можно было перемежать блоком записи при записи "кластер за кластером" на оптическом диске.
Связывающие кластеры сектора более длинные, чем интервал перемежения, располагаются между кластерами, поэтому путем записи кластеров и связывающих кластеры секторов одновременно оказывается возможным исключить воздействие перемежения на примыкающие кластеры. Когда кластер и связывающий кластер сектор воспроизводятся как единица записи, запись можно выполнять независимо кластер за кластером, не учитывая влияние перемежения на другие кластеры, в результате чего записываемые данные, прерывисто считываемые "кластер за кластером" из блока памяти, можно записывать непрерывно на дорожке оптического диска путем управления позиционированием записей.
При обнаружении аномальности в ходе операции записи мощность лазера блока записи понижается, тогда как блок записи переводится из аномального состояния в нормальное для сохранения непрерывности записываемых данных.
На фиг. 1 показана блок-схема оптического дискового устройства согласно изобретению; на фиг.2 структурная схема блока детектирования неисправности операции записи.
Устройство содержит (фиг.1) последовательно соединенные входную клемму 1 аналогового сигнала, АЦП 2, сжимающий кодер 3, блок 4 памяти, блок 5 обработки и блок 6 записи, блок 7 сервоуправления, связанный с приводом 8 и оптической головкой 9, сопряженной с оптическим диском 10, радиочастотный блок 11, блок 12 детектирования неисправности операции записи, блок 13 системного управления, связанный с клавиатурой 14 и дисплеем 15, дешифратор 16.
В устройстве магнитооптический диск 10 приводится во вращение шпиндельным двигателем 8 и используется в качестве записываемой среды. При поступлении лазерного луча из головки 9 на диск 10 модулированное магнитное поле, соответствующее записываемым данным и создаваемое магнитной головкой 17, воздействует на диск для выполнения записи данных вдоль дорожки диска. С другой стороны за записываемой дорожкой посредством лазерного луча следит головка 9, которая фотомагнитным путем воспроизводит записанные данные.
Оптическая головка содержит источник лазерного света, например, лазерный диод, оптические компоненты, такие как колиматорная линза, объектив, расщепитель поляризованного луча или цилиндрическая линза и щелевой фотодетектор. Эта головка расположена напротив магнитной головки, а диск 10 располагается между ними. При записи данных оптическая головка излучает лазерный луч на целевую дорожку для записи термомагнитным способом. Модулированное магнитное поле прикладывается к целевой дорожке магнитной головкой, которая приводится в движение блоком 6. Оптическая головка детектирует лазерный луч, отраженный целевой дорожкой, для опознавания ошибки так называемым астигматическим способом, а также опознавания ошибки слежения. При воспроизведении данных с диска оптическая головка распознает разность углов поляризации (угол вращения Керда) отраженного от целевой дорожки лазерного луча.
Выходной сигнал оптической головки поступает в блок 11, который вычитает сигнал ошибки фокусирования и сигнал ошибки слежения из выходного сигнала оптической головки и передает разностные сигналы в блок 7 сервоуправления, при этом преобразует воспроизведенные сигналы в двоичные и передает их в дешифратор 16 и блок 12.
Сервосистема управляет двигателем 8 и обеспечивает вращение диска 10 с заданной угловой скоростью, т.е. некоторой постоянной линейной скоростью. Блок 7 обеспечивает перемещение головок 9 и 17 к той позиции на целевой дорожке, которую указывает блок 13.
Блок 12 детектирования неисправности (фиг.2) содержит схему 18, следящую за состоянием фокусирования головки 9 на основе сигналов ошибки от блока 11 для опознавания состояния фокусирования головки 9, схему 19 для опознавания случаев междорожечных переходов на основе сигнала ошибки слежения и схему 20 для опознавания разрывностей в субкоде данных или времени заголовка. Блок 12 формирует выходные сигналы этих схем в качестве выходного сигнала опознавания аномальности для блока 13 системного управления.
Блок управляет записывающей и воспроизводящей системами в рабочем режиме, определяемом информацией от клавиатуры 14. Блок 13 наблюдает, используя информацию об адресах последовательных секторов, воспроизводимую с дорожки диска, за позицией записи, а также позицией воспроизведения на дорожке, за которой следят оптическая и магнитная головки. Дисплей 15 отображает режим двоичного сжатия на основе данных о режиме сжатия, входящих в состав воспроизведенных данных, полученных от блока 11, с помощью воспроизводящей системы или данных о режиме сжатия в адаптивном дифференциальном импульсно-кодово модулирующем кодере 3. Кодер 3 обрабатывает с заданной скоростью передачи цифровые аудиоданные, квантованные из аудиосигнала, путем сжатия данных в соответствии с различными режимами в системе CD-1, представленными в табл.1, и работает в том режиме, который задает блок 13. Например, в режиме уровня B цифровые аудиоданные преобразуются в сжатые данные с частотой выборки 37,8 кГц при квантовании одной выборки четырьмя битами перед пересылкой в блок памяти. Скорость пересылки данных в стереорежиме уровня B снижается до 18,75 секторов/с.
Применительно к варианту по фиг.1 сделаны предложения, что частота квантования АЦП2 является фиксированной частотой выборки для стандартного CD-DA формата, т.е. 44,1 кГц, и в кодере 3 сжатие 16- битов до 4 битов выполняется после преобразования частоты выборки в соответствии с режимом сжатия, например, от 44,1 кГц до 37,8 кГц для уровня B. Альтернативно частота выборки АЦП2 может изменяться в зависимости от режимов сжатия. В таком случае частота отсечки фильтра 21 нижних частот (ФНЧ) также переключается в зависимости от частот выборки АЦП2. Это означает, что частотой выборки АЦП2 и частотой отсечки ФНЧ21 можно управлять одновременно в зависимости от режимов сжатия.
Блок 4 используется как буферная память, записью и считыванием из которой управляет блок 13 и которая временно хранит аудиоданные поступающие от кодера 3 для обеспечения непрерывности записи на диске. В стереорежиме B уровня сжатые аудиоданные от кодера 3 передаются со скоростью, сниженной до 18,75 секторов/с, причем эти сжатые данные непрерывно записываются в память. Хотя скорости передачи достаточно для записи сжатых данных с частотой каждые четыре сектора, как разъяснено выше, на практике невозможно записывать данные с такой частотой в режиме реального времени и поэтому сектора записываются непрерывно. Такая запись выполняется в пакетном режиме (прерывисто) на стандартной скорости передачи данных 75 секторов/с, причем кластер, составленный из заданного числа (скажем, 32) секторов, принимается за единицу записи. Это значит, что в памяти аудиоданные стереорежима уровня B, которые были записаны непрерывно при низкой скорости передачи 18,75 (75/4) секторов/с, считываются как записанные данные, в пакетном режиме на такой скорости. Итоговая скорость передачи данных, считываемых и записываемых таким образом, оказывается ниже скорости 18,75 секторов/с. Однако мгновенная скорость передачи данных в режиме пакетной записи равна стандартной скорости 75 секторов/с. Следовательно, если угловая скорость диска равна скорости стандартного CD-DA формата, т. е. линейная скорость остается постоянной, запись выполняется с такой же плотностью и с такой же схемой записи, какие приняты для CD-DA формата.
Сжатые аудиоданные, считанные из памяти в пакетном режиме на скорости 75 секторов/с, т. е. на скорости записи, поступают в блок 5 обработки (кодер), при этом единица записи, непрерывно записываемая при каждой операции записи, составляется из некоторого множества (скажем 32) секторов и нескольких связывающий кластеры секторов, располагаемых перед и после кластера. Связывающий кластер сектор длиннее интервала перемежения в кодере, благодаря чему даже сектор перемежается, данные других кластеров остаются неприкосновенными.
Кодер 5 обрабатывает записанные данные, поступающие в пакетном режиме из памяти, при исправляющем ошибки кодировании, подобному добавлению кода четности или перемежению или модуляции "восемь к четырнадцати" (EFM). Записанные данные, таким образом закодированные кодером 5, поступают в блок 6 записи.
Блок 6 соединен с магнитной головкой 17, которая создает модулированное магнитное поле согласно записываемым данным, воздействующее на диск 10.
С другой стороны блок 13 выполняет операцию управления позиционированием записи для памяти 4 и управляет позиционированием записи на диске таким образом, чтобы данные записывались непрерывно на дорожке диска.
Если аномалия (неисправность), подобная междорожечному переходу или дефокусировке, обнаружена при операции записи, блок 13 выполняет управляющую операцию, немедленно снижающую мощность лазера оптической головки 9, для предотвращения ошибочной записи и возвращения записывающей системы при этом условии из аномального в нормальное состояние.
Воспроизводящая система снабжена дешифратором 16 (декодером), на который подается выходной сигнал воспроизведения от головки 9, следящей за дорожкой на диске с помощью лазерного луча, и преобразованный к битовому формату блоком 11.
Декодер 16 соединен с кодером 5 записывающей системы и выполняет декодирование для исправления ошибок и декодирование EFM, воспроизводит сжатые аудиоданные стереорежима уровня B на скорости 75 секторов/с, которая выше нормальной скорости передачи в таком режиме. Воспроизведенные данные от декодера 16 поступает в блок 22 памяти.
Запись данных в блок 22 и их считывание осуществляет блок 13 системного управления таким образом, что воспроизведенные данные от кодера 16 на скорости 75 секторов/с записываются в пакетном режиме на такой скорости. Воспроизведенные данные непрерывно считываются из блока 22 памяти с нормальной для стереорежима уровня B скоростью 18,75 секторов/с.
Блок 13 также контролирует запись данных в память 22 на скорости передачи 75 секторов/с, непрерывно считывая данные из памяти на скорости 18,75 секторов/с.
Блок 13 выполняет управление позиционированием воспроизведения с дорожки диска таким образом, что воспроизводимые данные, считанные в пакетном режиме в ходе операции контроля памяти 22, воспроизводятся непрерывно с дорожки диска. Такое управление позиционированием выполняется слежением за позицией воспроизведения на диске данных, записанных в пакетном режиме в память 22 блоком 13, и подачей управляющего сигнала, указывающего позицию воспроизведения на дорожке диска, в блок 7 сервоуправления.
Сжатые аудиоданные в стереорежиме уровня B, полученные в виде воспроизведенных данных, считанных непрерывно из памяти 22 на скорости передачи 18,75 секторов/с, поступают в декодер 23. Этот декодер ассоциирован с кодером 3 записывающей системы и работает в режиме, задаваемом блоком 13. С помощью дискового записывающего и воспроизводящего устройства аудиоданные в стереорежиме уровня B расширяются в четыре раза при воспроизведении цифровых аудиоданных. Воспроизведенные данные передаются декодером 23 на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 24, аналоговый аудиосигнал которого выдается через ФНЧ25 на выходную клемму 26.
Воспроизводящая система способна выполнять функцию выдачи данных таким образом, что цифровые аудиоданные с декодером 23 поступают на клемму 27 данных через цифровой выходной кодер 28 в виде цифрового аудиосигнала.
При записи по правилу "кластер за кластером" нет необходимости принимать во внимание взаимодействия с примыкающими кластерами при перемежении, поэтому можно существенно упростить обработку данных. С другой стороны, если записываемые данные нельзя записать нормально по причине сбоев, подобных расфокусировке, междорожечному переходу и т.п. повторную запись можно выполнить по правилу "кластер за кластером" и если записанные данные нельзя эффективно воспроизвести, повторное считывание можно выполнить по правилу "кластер за кластером".
Операция записи выполняется по правилу "кластер за кластером" и, если блоком 12 обнаружена ненормальность, запись повторно начинается с начала кластера, чтобы сохранить непрерывность записываемых данных.
Блок системного управления контролирует блок 4 памяти таким образом, что указатель записи этой памяти непрерывно увеличивается со скоростью передачи 18,75 секторов/с, обеспечивая непрерывную запись аудиоданных с такой скоростью, а когда объем данных, записываемых памятью, превысит заданное значение, указатель считывания памяти возрастает в пакетном режиме со скоростью передачи 75 секторов/с для считывания этого заданного объема данных в пакетном режиме в качестве записанных данных. Заданный объем измеряется в единицах записи, соответствующих объему одного кластера.
Таким образом, в записывающей системе сжатые аудиоданные, непрерывно выдаваемые со скоростью, например, 18,75 секторов/с кодером 3, записываются в память 4 со скоростью 18, 75 секторов/с. Когда объем данных, запомненных блоком 4, превысит заданное значение, этот объем считывается в пакетном режиме из блока 4 на скорости 75 секторов/с в качестве записанных данных, чтобы входные данные можно было непрерывно записывать в память 4, в то время как область записи данных, большая заданного объема, постоянно сохраняется в памяти 4. Путем записи позиций записи на дорожке диска записываемые данные, считываемые в пакетном режиме из памяти 4, можно последовательно записывать на дорожке диска. Поскольку в памяти постоянно сохраняется свободная от данных область, данные можно непрерывно записывать в такую область, даже если блок 13 обнаруживает междорожечный переход и т.п. чтобы прервать операцию записи на диске и тем самым выполнить операцию сброса (восстановления исходного состояния). Таким образом, входные данные можно непрерывно записывать без пропусков и выпадений на дорожке диска.
В это время временные данные заголовка, соответствующие физическим адресам секторов, присоединяются к сжатым аудиоданным по правилу "сектор за сектором" и записываются по этому правилу на диске. Таблица содержаний данных, указывающая область и режим записи, записывается в области "таблицы содержаний".
В воспроизводящей системе блок 13 управляет памятью 22 таким образом, что указатель записи увеличивается со скоростью 75 секторов/с для записи воспроизводимых данных в памяти 22 с такой скоростью, указатель считывания также непрерывно увеличивается со скоростью 18,75 секторов/с для непрерывного считывания воспроизводимых данных из памяти с такой скоростью, а указатель записи прерывисто увеличивается со скоростью 75 секторов/с в пакетном режиме так, что, когда указатель записи догоняет указатель считывания, запись прекращается. Когда объем данных воспроизведения, запомненных в памяти 22, становится меньше заданной величины, запись возобновляется.
Таким образом, с помощью описанной системы блок 13 управляет памятью 22 так, что сжатие аудиоданных стереорежима уровня B, воспроизведенных с дорожки диска, записываются в пакетном режиме в память 22 на скорости 75 секторов/с и считываются непрерывно из нее в качестве воспроизводимых данных со скоростью 18,75 секторов/с, что позволяет воспроизводимые данные непрерывно считывать из памяти 22, в то время, как свободная от данных область, превышающая заданный объем, постоянно сохраняется в памяти. К тому же воспроизводимые данные, прерывисто считываемые с диска, можно непрерывно воспроизводить с дорожки, управляя позицией воспроизведения с помощью блока 13. Область считывания данных, превышающая заданный объем, постоянно сохраняется в памяти 22, чтобы, если даже блок 13 обнаружит междорожечный переход и т.п. и операция воспроизведения диска прервется, воспроизводимые данные можно было бы считывать из области считанных данных, размер которой позволяет разместить данные, объем которых превышает заданную величину, чтобы продолжить выдачу аналоговых аудиосигналов. Поскольку операция сброса в исходное состояние может быть выполнена за это время, исключается риск прерывания воспроизводимого звука.
Аналогично можно записывать и воспроизводить аудиоданные других режимов CD-1 систем. Что касается ИКМ (импульсно-кодовомодулированных) аудиоданных, временное сжатие можно выполнить в памяти 4 записывающей системы, в то время как данные можно записывать тогда, когда диск вращается с линейной скоростью, соответствующей коэффициенту временного сжатия. В воспроизводящей системе временное расширение можно осуществлять в блоке 22 памяти.
Назначение: изобретение относится к накоплению информации, в частности к оптическим дисковым записывающим устройствам для обработки входных данных, полученных преобразователем, в числовую форму аналоговых сигналов со сжатием и последующей записи бытовых сжатых данных на оптическом диске. Сущность изобретения: оптическое дисковое записывающее устройство содержит входную систему 1, АЦП 2, сжимающий кодер 3, блок 4 памяти, блок 5 обработки, блок 6 записи, блок 7 сервоуправления, привод 8, оптическую головку 9, оптический диск 10, разночастотный блок 11, блок 12 детектирования неисправности, блок 13 системного управления, клавиатуру 14, дисплей 15 и дешифратор 16. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
| EP, 0364586, кл | |||
| Походная разборная печь для варки пищи и печения хлеба | 1920 |
|
SU11A1 |
