Настоящее изобретение относится к устройствам и способам обработки Сигналов, Кодируемых с Переменным Параметром (СКПП) перед их записью с обеспечением возможности высокоскоростного поиска на носителе записи таких сигналов. Это изобретение относится также и к устройствам и способам для выполнения такого высокоскоростного поиска на носителе с записанными на нем СКПП. И наконец, настоящее изобретение относится к средствам записи СКПП.
На фиг. 1 и 2 приведены примеры обычных устройств записи и воспроизведения. Как видно из рассмотрения блок-схемы фиг. 1, цифровой сигнал, который требуется записать, уплотняется (сжимается) в кодирующем устройстве 1 и подается на вход буфера 4 видеосигнала в составе мультиплексора 3. Аналогично, подлежащий записи цифровой сигнал звукового сопровождения (аудиосигнал) уплотняется и кодируется в аудиошифраторе (кодирующем устройстве) 2, а затем подается на вход буфера 5 аудиосигнала из состава мультиплексора 3.
Выходные выводы буферов 4 и 5 сигналов подключены ко входным выводам Е1 и E2 переключателя 6 соответственно. Выход F переключателя 6 соединен со входом схемы 7 прибавления заголовка. С выхода схемы 7 сигналы подаются на цифровой накопитель (ЗУ) 10, который может содержать, например, магнитооптический диск или же магнитный диск, т.е. "жесткий" диск. На схему управления 8 поступают системные тактовые сигналы от генератора 9 тактовых сигналов мультиплексирующей системы, в результате чего переключатель 6 под управлением схемы 8 подключает выход F попеременно ко входам E1 и E2 через заранее задаваемые интервалы времени. Таким образом осуществляется попеременная передача байтов видеосигнала с выхода видеобуфера 4 и байтов аудиосигнала с выхода буфера 5 аудиосигнала, т.е. мультиплексирование аудио- и видеосигналов с временным разделением.
Под воздействием схемы управления 8 переключатель 6 и схема прибавления заголовка 7 вырабатывают мультиплексированный сигнал, имеющий формат, установленный стандартом ISO 11172 (MPEG) Международной Организации Стандартов. Такой сигнал содержит в своем составе один или несколько блоков информации и один ISO_11172_код_конца. Этот код содержит 32 бита и, будучи представлен в шестнадцатиричной записи, имеет вид 0x0000001B9. Здесь префикс 0x указывает на шестнадцатиричную систему записи, где "x" неопределен.
Каждый блок информации включает в себя заголовок, который содержит Код_ Начала_Блока, Системные Тактовые Сигналы (СТС), указатель Скорости_Мультиплексирования и один или более пакетов информации. Код_Начала_Блока состоит из 32 битов и имеет вид 0x0000001B4, где префикс 0x также является указателем шестнадцатиричной записи. Блок имеет переменную длину, которая может достигать максимальной величины 2048 байтов.
Каждый пакет информации также имеет заголовок, который включает Префикс_ Кода_Начала_Пакета, идентификатор потока данных (ИПД), указатель Длины_Пакета, Отметку Времени Представления (ОВП), Отметку Времени Декодирования (ОВД) и собственно информационную часть пакета, где размещаются упакованные данные. Префикс_ Кода_ Начала_ Пакета состоит из 24 бит и имеет вид 0x0000001. Идентификатор_Потока представляет собой 8-битовый код и указывает тип пакета (см. фиг. 4). Указатель Длины_Пакета (16 битов) обозначает длину пакета, следующего за ним.
В информационной части каждого пакета записывается часть цифрового аудиосигнала (когда идентификатор потока указывает на наличие такого сигнала) или часть видеосигнала (если имеется соответствующее указание идентификатора потока). Поскольку каждый аудиопоток может иметь один из 32-х различных идентификаторов потока, а каждый видеопоток может иметь один из 16-ти возможных идентификаторов, то мультиплексированию могут подвергаться соответственно до 32-х аудиосигналов и до 16-ти различных видеосигналов.
Резервный поток может использоваться, например, для подзаголовочных данных. Приватный_ поток_ 1 и приватный_поток_2 не имеют определенного назначения. Заполнительный_поток используется для увеличения количества данных.
Схема управления 8 контролирует прибавление заголовков и группирование байтов сигнала считывания с помощью алгоритма, приведенного, например, на фиг. 5, с тем, чтобы каждый блок вмещал 2048 байтов в соответствии с описанным выше форматом.
Как можно видеть из рассмотрения фиг. 1 и 5, во время шага S1 алгоритма схема управления 8 подает команду схеме прибавления заголовка 7 сформировать заголовок блока. Затем, во время шага S2 схема управления 8 ожидает, пока сумма величин M4 и M5 не станет равной или больше того количества байтов сигнала D, которое должен вмещать один блок. Другими словами, схема 8 ожидает, пока общее количество байтов сигнала, накопленное в буферах сигналов 4 и 5, не станет равным количеству байтов видеосигнала, записанных в видеобуфере 4, а величина M5 при этом представляет собой количество байтов аудиосигнала, записанных в аудиобуфере 5. Величина D представляет собой общее количество байтов сигналов, которое может вместить один блок. Для упрощения рассмотрения будем далее считать величину D константой, получаемой путем вычитания из максимального количества байтов в блоке (2048) суммы количества байтов заголовка блока, количества байтов заголовка видеопакета и количества байтов заголовка аудиопакета.
Далее, в шаге S3 вычисляются: величина P1, представляющая собой количество байтов видеосигнала, которое должно войти в состав блока, и величина P2, представляющая собой количество байтов аудиосигнала, также подлежащее размещению в составе блока. Для этого служат следующие выражения:
P1 = D•M4/(M4 + M5)
P2 = D - P1
Таким образом, величины P1 и P2 получают путем распределения общего количества байтов сигнала 1, вмещаемого всем блоком, в соответствии с соотношением количеств байтов M4 и M5, накапливаемых в буферах сигналов 4 и 5.
В шаге S4 после того, как надлежащие количества байтов разного вида сигналов определены, схема управления 8 подает команду на схему прибавления заголовка 7 сформировать заголовок видеопакета и затем подать этот заголовок на вход цифрового накопительного ЗУ 10. Затем, в шаге S5 схема управления 8 передает P1 байтов видеосигнала с буфера сигнала 4 на цифровое ЗУ 10. В шаге S6 схема 8 дает команду схеме прибавления заголовка сформировать заголовок аудиопакета и также передать его в цифровое ЗУ 10. В шаге S7 схема управления 8 пересылает P2 байтов аудиосигнала из буфера сигналов 5 снова в цифровое ЗУ 10, которое записывает коммутируемые сигналы, получаемые им от мультиплексирующего устройства 3.
Записанные таким образом в ЗУ 10 мультиплексированные сигналы затем воспроизводятся и декодируются устройством воспроизведения, показанным на фиг. 2. Схема отделения заголовка 22 в блоке разделения 21 отделяет заголовки блоков (информации) и пакетов от мультиплексированных сигналов, считываемых с ЗУ 10. Схема 22 подает заголовки на устройство управления 24, а также подает мультиплексированные видеосигналы и аудиосигналы на вход G переключателя 23. Выходы этого переключателя 23 H1 и H2 подключены ко входам видеодешифратора 25 и аудиодешифратора 26 соответственно. Устройство управления 24 в блоке разделения попеременно подключает входной вывод G переключателя 23 к выходным выводам H1 и H2 в соответствии с указаниями идентификатора потоков в заголовке пакета, получаемыми от схемы отделения заголовков 22. Таким образом производится демультиплексирование сигнала, мультиплексированного с разделением по времени, после чего аудиосигнал и видеосигнал подаются на соответствующие дешифраторы (декодеры).
После того, как видеосигнал, поданный на мультиплексор 3, уплотняется в соответствии со стандартом кодирования MPEG, накладываются определенные ограничения на выполнение операций произвольного доступа или поиска. Уплотненный по стандартам MPEG видеосигнал включает шаблоны (pictures) внутреннего кодирования, называемые I-шаблонами, и два типа шаблонов промежуточного кодирования, называемые P-шаблонами, положения которых предсказуемы в направлении вперед, и B-шаблонами, предсказуемыми по расположению в обоих направлениях. Из этих трех типов шаблонов только I-шаблоны могут уплотняться независимо от других шаблонов, и поэтому можно сказать, что они обладают присущей им способностью к расширению. Для декодирования видеосигнала I-шаблона требуется наличие только видеосигнала самого I-шаблона и не требуется участия видеосигналов других шаблонов. Однако вследствие этого эффективность кодирования I-шаблонов сравнительно низка. Поскольку же P-шаблоны и B-шаблоны образуются путем декодирования разностных сигналов предыдущих и/или последующих шаблонов, эффективность уплотнения таких шаблонов достаточно высока. Однако декодирование P-шаблонов и B-шаблонов требует обращения к видеосигналу эталонного шаблона, предшествующего или следующего за шаблоном, подлежащим декодированию, в дополнение к видеосигналу самого этого шаблона. Вследствие этого два или несколько более I-шаблонов обычно воспроизводятся каждую секунду с тем, чтобы обеспечить возможность произвольного доступа при сохранении приемлемой средней эффективности уплотнения.
На фиг. 6 показана диаграмма цифрового видеосигнала, записанного в ЗУ 10 и включающего I-шаблоны, P-шаблоны и B-шаблоны. Цифровой видеосигнал разделен на несколько Групп Шаблонов (ГШ). Каждая ГШ начинается с I-шаблона. Когда видеосигнал уплотняется с фиксированным коэффициентом уплотнения, то вследствие того, что I-шаблон периодически появляется на заранее определимой позиции, ее местоположение может быть вычислено, в результате чего обеспечивается доступ к I-шаблону. Если же уплотнение видеосигнала производится с переменным коэффициентом уплотнения, местоположение I-шаблона оказывается неопределенным, что затрудняет доступ к нему.
Когда устройство воспроизведения, показанное на фиг. 1, получает команду поиска, главное устройство управления (не показано) посылает команду перехода в режим поиска на схему управления 24, на видеодекодер 25 и на аудиодекодер 26. В режиме поиска видеодекодер 25 декодирует только I-шаблоны в видеосигнале, принимаемом от переключателя 23. С другой стороны, блок разделения 21 выбирает только видеосигналы, представляющие I-шаблоны, и пересылает их в видеодекодер 25, который выполняет свою основную функцию, т.е. декодирует принятые сигналы.
В режиме поиска схема управления 24 посылает к ЗУ 10 команду на перемещение диска на позицию считывания (вперед или назад). Поскольку длительность перемещения на позицию считывания зависит от скорости поиска, коэффициента сжатия (уплотнения) и т.д., то и длительность перемещения увеличивается с увеличением времени поиска и коэффициента уплотнения. После того, как установка на позицию считывания завершена, мультиплексированный сигнал считывается с ЗУ 10 и подается на блок разделения 21. Схема отделения заголовка 22 выполняет эту операцию, видеодекодер 65 декодирует I-шаблон, появляющийся первым, и подает его на видеовыход. Работа аудиодекодера 66 в режиме поиска прерывается.
Путем последовательного повторения описанной выше операции поиска обеспечивается произвольный доступ к информации. При этом если, например, пользователь подает команду на поиск в направлении вперед и с высокой скоростью, то видеодекодер 25 производит поиск I-шаблонов, прогоняя заранее определенное количество блоков видеосигнала, не просматривая их, а затем декодирует и выдает на выход каждый обнаруженный I-шаблон. С другой стороны, ЗУ 10 также может осуществлять поиск I-шаблонов, но затем оно только воспроизводит видеосигналы обнаруженных I-шаблонов и передает их для декодирования видеодекодером 25. Операция поиска, включающая последовательное воспроизведение I-шаблонов, осуществляется путем повторения таких операций.
На фиг. 7 и 8 показаны блок-схемы других известных устройств записи и воспроизведения соответственно. В устройстве, изображенном на фиг. 7, цифровой видеосигнал, который требуется записать, подается на видеошифратор (кодирующее устройство) 1, а цифровой аудиосигнал - на аудиошифратор 2. Выходные сигналы шифраторов 1 и 2 подаются на мультиплексор 3, выход которого соединен со входом ЗУ 10, хранящего результирующий мультиплексированный сигнал.
Этот мультиплексированный сигнал, считанный с ЗУ 10, подается на схему прибавления 50 Таблиц Содержимого (ТС), которая присоединяется ТС к началу мультиплексированного сигнала. Формирование ТС будет описано ниже. С выхода схемы 50 сигналы подаются на вход схемы прибавления 51 заголовка сектора, с выхода которой сигналы подаются на шифратор 52 с Коррекцией Ошибок Кодирования (ЕСС). С выхода этого шифратора сигналы подаются через схему модулирования 53 на устройство 54 механической записи на диск, которое записывает на оптический диск-оригинал 60 сигнал, формирование которого описано выше. На основе диска-оригинала выпускается множество таких оптических дисков, как показанный на фиг. 8 диск 60A, для распространения их среди различных потребителей и специалистов-профессионалов.
Вход ЗУ 33A, хранящего адреса точек входа, соединен либо с выходом видеошифратора 1, либо со схемой 31 обнаружения точек входа, и потому ЗУ 33A хранит информацию о точках входа, поступающую с обоих этих устройств. С выхода ЗУ 33A точек входа сигналы поступают на схему формирования 56 Таблиц Содержимого, которая форматирует ТС. Затем ТС подаются на схему 50 прибавления ТС, которая присоединяет ТС к началу мультиплексированного сигнала, как уже упоминалось выше.
Видеосигнал, предназначенный для записи, уплотняется и кодируется видеошифратором 1, а затем подается на мультиплексор 3. Точно также обрабатывается и аудиосигнал, также поступающий на мультиплексор 3, который обрабатывает получаемые им видео- и аудиокодированные сигналы методом мультиплексирования их с разделением времени. Затем эти сигналы поступают в ЗУ 10, где они и хранятся. Эта процедура повторяется до тех пор, пока все необходимые сигналы не будут занесены на хранение в ЗУ 10.
Выход видеошифратора 1 подключен ко входу ЗУ 33A точек входа. Когда видеошифратор 1 способен вырабатывать сигнал формирования точки входа, он выполняет это при формировании I-шиблона. Этот сигнал формирования точки входа передается в ЗУ 33A точек входа, которое заносит его на хранение всякий раз, как видеошифратор вырабатывает I-шаблон.
Выход видеошифратора 1 соединен также со входом схемы обнаружения 31 видеоточки входа. Когда видеошифратор не способен генерировать сигнал формирования точки входа или когда цифровой видеосигнал, подлежащий записи, уже закодирован, такой сигнал генерируется схемой 31 обнаружения видеоточки входа всякий раз, когда формируется I-шаблон, или же эта схема 31 обнаруживает точку входа в видеосигнале, который она получает от видеошифратора 1, и на основе этого генерирует сигнал формирования точки входа. Всякий раз, как схема 31 обнаружения входной точки обнаруживает ее, данные об этом передаются в ЗУ 33A точки входа и хранятся там.
После того, как видео- и аудиосигналы закодированы и подвергнуты мультиплексированию, они записываются в ЗУ 10. Одновременно с этим данные о точках входа, необходимые для формирования ТС, заносятся на хранение в ЗУ 33A точек входа. После этого начинается процедура присоединения ТС.
Сначала необходимые точки входа передаются на ЗУ 33A на схему 56 формирования ТС. Затем пользователем или контроллером (не показан) производится выборка (селекция) необходимой информации. Точки входа, передаваемые на схему формирования 56, имеют формат, показанный на фиг. 9. В этом примере ТС имеют данные о местоположении N точек входа. Каждая точка входа указывается адресом сектора, состоящим из 4-х байтов.
Возвращаясь к фиг. 7, можно видеть, что ТС, сформированные схемой 56, передаются на схему 50 прибавления ТС, а затем на схему прибавления заголовка сектора, где они и помещаются прежде мультиплексированного сигнала, хранимого в ЗУ 10, который вслед за этим передается из ЗУ 10 через схему 50 присоединения ТС в схему 51 прибавления заголовка сектора.
Как показано на фиг. 10, каждый сектор вмещает 2048 байтов помимо заголовка сектора, состоящего из 16-ти байтов. Заголовок сектора включает номер сектора. Схема 51 прибавления заголовка сектора разделяет мультиплексированный сигнал, поступающий от схемы 50 прибавления ТС, на блоки длиной 2048 байт, а также прибавляет заголовок сектора из 16 байтов, включающий номер сектора. С выхода схемы 51 сигналы поступают на ЕСС шифратор 52.
ЕСС шифратор 52 прибавляет надлежащее количество данных, требуемых для соблюдения четности, к сигналу, поступающему со схемы 51, а затем пересылает результирующий сигнал на схему 53 модулирования. Со схемы 53 модулирования сигнал поступает на механическое устройство записи 54, которое записывает модулированный сигнал на оптический диск-оригинал 60.
В устройстве воспроизведения, показанном на фиг. 8, сигнал, записанный на оптический диск 60A, воспроизводится датчиком 61. С выхода датчика 61 сигнал подается на демодулятор 62, который демодулирует сигнал, приходящий с датчика 61, а затем подает демодулированный сигнал на Схему Коррекции Ошибок Кодирования 63 (ЕСС схема 63). Эта схема выявляется и исправляет ошибки в демодулированном сигнале, а затем пересылает обработанный сигнал к демультиплексору 64.
Видеосигнал с выхода демультиплексора 64 подается на видеодекодер 65, аудиосигнал с того же демультиплексора 64 подается на аудиодекодер 66. Эти декодеры 65 и 66 каждый по отдельности разуплотняют уплотненные сигналы и выдают на выход неуплотненные сигналы.
В ответ на команду пользователя (не показана) воспроизвести сигнал, записанный на диске, контроллер 67 посылает команду на видео- и аудиодекодеры 65 и 66, а также подает запрос на доступ к приводному устройству через схему 69, управляющую приводом. Схема 69 управления приводом приводит в движение датчик 61 через следящую сервосхему 70 по команде от контроллера 67, в результате чего осуществляется воспроизведение записи на диске.
ТС, размещенная перед началом сигнала, записанного на диске, отделяется демультиплексором 64, подается на контроллер 67 и затем хранится в ЗУ 68 ТС. При необходимости ТС считывается из этого ЗУ 68 и используется контроллером 67.
Далее описывается работа известного устройства воспроизведения с диска, изображенного на фиг. 8. После установки оптического диска 60A контроллер 67 выдает команду чтения первого сектора на устройство управления дисководом 69, которое приводит в действие датчик 61 через сервосхему 70, который начинает считывать с диска 60A с начальной позиции.
Датчик 61 освещает оптический диск 60A лучом лазера и считывает записанный сигнал, используя отраженный от диска луч. С датчика 61 сигнал поступает на демодулятор 62. Демодулированный сигнал затем подается на ЕСС схему 63, где производится выявление ошибок и исправление их. Результирующий мультиплексированный сигнал подается с выхода схемы 63 на демультиплексор 64.
В первом секторе диска записаны ТС, которые демультиплексируются схемой 64 и подаются на контроллер 67, хранящий их затем в ЗУ 68 и выводящий их на дисплей (не показан) пользователя.
В ответ на инструкцию пользователя воспроизвести выбранную им строку Таблицы Содержимого контроллер 67 подает на схему 69 управления дисководом команду начать операцию. Через сервосхему 70 устройство управления 69 перемещает датчик 61 на позицию считывания и воспроизведения заданной пользователем строки таблицы. Кроме того, одновременно с этим схема управления 69 подает также команду на видео- и аудиодекодеры 65 и 66 для подготовки их к приему сигналов, воспроизводимых с диска.
Одновременно со считыванием ТС датчик 61 освещает оптический диск лазерным лучом и воспроизводит записанный сигнал, используя отраженный от диска световой луч. С датчика 61 сигнал снимается на демодулятор 62. Демодулированный сигнал подается на схему 63 коррекции и исправления ошибок. После этого мультиплексированный сигнал подается на демультиплексор 64.
Демультиплексированные сигналы с выхода схемы 64 поступают на видео- и аудиодекодеры 65 и 66 соответственно. Видео- и аудиосигналы, которые были уплотнены, теперь расширяются в видео- и аудиодекодерах 65 и 66, образуя цифровой неуплотненный видеосигнал и цифровой неуплотненный аудиосигнал.
Когда мультиплексированный видеосигнал уплотняется в соответствии со стандартом кодирования MPЕG, это накладывает определенные ограничения на выполнение операций произвольного доступа и поиска. В частности, как упоминалось выше, уплотненный в соответствии со стандартом MPEG видеосигнал включает шаблоны внутреннего кодирования (I-шиблон) и два типа шаблонов промежуточного кодирования: P-шаблоны, предсказуемые по местоположению в направлении вперед, и B-шаблоны, предсказуемые по положению в обоих направлениях - вперед и назад. Из этих трех видов шаблонов только I-шаблоны кодируются независимо от шаблонов других видов. При декодировании I-шаблонов требуется только видеосигнал самих этих шаблонов и не требуется участия сигналов шаблона других типов, т.е. I-шаблоны могут декодироваться независимо. Однако при этом коэффициент уплотнения I-шаблонов относительно низок. В случае же с P-шаблонами и B-шаблонами, которые образуются путем декодирования разности сигналов предыдущего и/или последующего шаблонов, коэффициент уплотнения таких шаблонов достаточно высок. Декодирование P-шаблонов и B-шаблонов требует видеосигнала опорного шаблона, предшествующего шаблону, подлежащему декодированию, или следующего за ним в дополнение к видеосигналу самого декодируемого шаблона. Вследствие этого два или несколько более I-шаблонов обычно воспроизводятся каждую секунду для обеспечения возможности произвольного доступа к информации при сохранении достаточного среднего коэффициента уплотнения.
Цифровой видеосигнал, содержащий I-шаблоны, P-шаблоны и B-шаблоны и записанный на оптический диск 60A, разделяется на несколько Групп Шаблонов (ГШ), как уже упоминалось выше со ссылкой на фиг. 6. Каждая группа начинается с I-шаблона. Когда видеосигнал уплотняется с фиксированным коэффициентом уплотнения, то, поскольку I-шаблон периодически появляется на заранее предсказуемой позиции, его местоположение можно определить путем вычислений и к нему может быть обеспечен доступ. Однако, когда видеосигнал уплотняется с переменным коэффициентом, местоположение I-шаблонов становится неопределенным, что затрудняет доступ к ним.
В частности, когда команда на выполнение операции поиска поступает на дисковое устройство воспроизведения, показанное на фиг. 8, контроллер 67 посылает команду на переход в режим поиска устройству 69 управления накопителем (дисководом), видеодекодеру 65 и аудиодекодеру 66. В режиме поиска видеодекодер 65 декодирует только I-шаблоны в поступающем на него видеосигнале. С другой стороны, демультиплексор 64 отбирает только видеосигналы с I-шаблонами и подает их на видеодекодер 65, который и декодирует эти сигналы.
В режиме поиска устройство управления 69 подает на сервосхему 70 команду переместить диск на позицию считывания (вперед или назад). Длительность такого перемещения зависит от скорости поиска, коэффициента уплотнения и т.п. Поэтому обычно длительность установки увеличивается с увеличением скорости поиска, а также с увеличением коэффициента уплотнения. После завершения установки позиции считывания сигнал с датчика 61 подается на демультиплексор 64 через демодулятор 62 и ЕСС схему 63. Прошедший демультиплексор 64 видеосигнал вводится в I-шаблон, появляющийся первым, и затем подается на видеовыход. Работа аудиодекодера 66 приостанавливается в режиме поиска.
Таким же образом, что описано выше, операция поиска с использованием последовательных воспроизведений I-шаблонов выполняется благодаря повторным операциям произвольного доступа. Так, например, при поступлении команды пользователя, предписывающей высокоскоростной поиск вперед, видеодекодер 25 производит поиск I-шаблона путем прогона заранее определяемого количества кадров получаемого им видеосигнала, декодирует и выдает на выход каждый обнаруженный I-шаблон. С другой стороны, в ответ на команду от контроллера 67 устройство управления 69 приводит в действие следящую сервосхему 70 для поиска I-шаблона, причем только видеосигналы I-шаблона передаются на видеодекодер 65. Таким образом, процедура поиска, включающая последовательное воспроизведение I-шаблона, осуществляется путем повторения описанных операций.
В связи с этим время, потребное для декодирования I-шаблона при выполнении поиска, может быть вычислено. Если считать ЗУ 10 дисковым накопителем данных, работающим в режиме оперативного ЗУ (ОЗУ), то это время сложится из перечисленных ниже временных параметров.
Время установки головок: M (зависит от особенностей механической конструкции)
Время отработки сервомеханизма: N (зависит от сервосхемы)
Время ожидания оборота (диска): около 300 миллисекунд при отсчете по внешней окружности компакт-диска
Время считывания данных: около 150 миллисекунд на I-шаблон. Поскольку здесь речь идет об операции поиска смежных (соседних) I-шаблонов, можно считать, что из перечисленных выше параметров время установки головок M и время отработки сервомеханизма N будут весьма невелики по сравнению с временем ожидания при обороте (повороте) диска, и потому ими можно пренебречь. Вследствие этого обычно считают, что время различных преобразований в шаблоне может составить около 450 миллисекунд (максимум).
Максимальное время ожидания рассчитывают относительно наибольшей окружности (диаметром 116 мм) компакт-диска и линейной скорости вращения 1,2 м/сек.
Время же на считывание данных подсчитывается следующим образом.
При условии соблюдения норм MPEG объем данных, отводимый для I-шаблона, P-шаблона и B-шаблона, оказывается различным исходя из условия эффективного выполнения уплотнения. Например, 150 Кбит отводится для I-шаблона, где уплотнение производится только внутри шаблона, 75 Кбит отводится под P-шаблоны, так как они также считаются достаточно важными элементами, и для B-шаблонов отводится 5 Кбит, поскольку они могут интерполироваться в обоих направлениях. В частности, ГШ, которая состоит из 15-ти шаблонов, имеет общий объем 500 Кбит, поскольку она включает один I-шаблон, четыре P-шаблона и десять B-шаблонов, при этом объем данных в 1 Мбит требует по времени одну секунду, что совпадает с быстродействием дискового ОЗУ. В данном случае считывание одного I-шаблона занимает 150/1000 = 150 мсек. Во всех вышеприведенных расчетах считалось, что шаблоны сменяют один другого через 450 мсек максимум.
В известных устройствах вследствие того, что положение I-шаблона (т.е. точки доступа) неизвестно, в процессе поиска приходится ожидать появления точки доступа после того, как позиция считывания сместилась на какое-то расстояние. Следовательно, временной цикл операции поиска может быть достаточно велик, что ограничивает скорость поиска.
Кроме того, в известных устройствах вследствие того, что время вращения диска и время считывания данных I-шаблона очень велики, период различных преобразований в шаблонах во время процесса поиска оказывается очень большим. Следовательно, поскольку лишь два или несколько больше шаблонов обрабатываются за одну секунду во время поиска, показатели этой операции оказываются довольно низкими
Настоящее изобретение было создано с учетом описанных выше недостатков известных технических решений и позволяет быстро находить точку доступа, что увеличивает скорость поиска.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы ускорить преобразования в шаблонах во время поиска.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение в первую очередь следует рассматривать как устройство для подготовки к записи на носитель сигнала, кодируемого с переменным параметром кодирования, с использованием переменного коэффициента уплотнения и частичным использованием сигнала заранее определенного вида. Такое устройство содержит электронную схему, вырабатывающую сигнал флажка, указывающего ту часть основного кодируемого сигнала (СКПП), которая имеет заранее определенный вид (детерминированная часть). Устройство содержит также электронную схему, которая по сигналу флажка вырабатывает маркер вида сигнала. И, наконец, настоящее устройство содержит электронную схему, которая мультиплексирует маркер вида сигнала с сигналом, кодируемым с переменным коэффициентом уплотнения, образуя мультиплексированный сигнал. Маркер вида сигнала располагается в мультиплексированном сигнале смежно с той частью сигнала, которая имеет заранее определенный вид (детерминированная часть).
В тех случаях, когда мультиплексированный сигнал разделяется на блоки, состоящие из множества пакетов, маркер сигнала включается во входной пакет, который размещается непосредственно перед пакетом, включающим часть сигнала заранее заданного вида. В тех же случаях, когда мультиплексированный сигнал разделяется на секторы, каждый из которых включает и заголовок сектора, маркер вида сигнала вводится в заголовок того сектора, который включает детерминированную часть сигнала.
Каждый маркер сигнала может содержать информацию о местоположении на носителе информации дополнительного маркера вида сигнала и сопровождающей его детерминированной части сигнала. Каждый маркер сигнала может также содержать информацию о местоположении на носителе множества дополнительных маркеров вида сигнала, последовательно предшествующих и последующих по отношению к данному маркеру вида сигнала.
Если цифровой входной сигнал представляет собой видеосигнал, содержащий множество шаблонов, уплотняемых либо во внутришаблонном режиме, либо в межшаблонном режиме, маркер вида сигнала вырабатывается в том случае, когда уплотнение производится во внутришаблонном режиме.
В настоящем изобретении разработан также способ подготовки к записи на носителе информации кодируемого с переменным параметром сигнала, который вырабатывают путем уплотнения входного цифрового сигнала с переменным коэффициентом уплотнения и с использованием части сигнала, имеющей заранее задаваемый вид (т.е. детерминированной части сигнала). Согласно этому способу вырабатывают сигнал флажка, указывающий детерминированную часть в составе сигнала, кодируемого с переменным параметром. В ответ на сигнал флажка вырабатывают также маркер вида сигнала и, наконец, этот маркер вида сигнала мультиплексируют с кодируемым с переменным параметром сигналом для образования мультиплексированного сигнала, в котором маркер вида сигнала размещают смежно с детерминированной частью сигнала.
В тех случаях, когда мультиплексированный сигнал разделяют на блоки, состоящие из множества пакетов, маркер сигнала включает в состав входного (первого) пакета и во время выполнения операции мультиплексирования помещают его (пакет) непосредственно перед пакетом, содержащим детерминированную часть сигнала. В тех случаях, когда мультиплексированный сигнал разделяют на секторы, каждый из которых содержит заголовок сектора, при выполнении операции мультиплексирования маркер сигнала помещают в виде субкода в заголовок того сектора, в котором содержится детерминированная часть сигнала.
Каждый маркер сигнала может содержать информацию о местоположении на носителе дополнительного маркера вида сигнала и сопровождающей его детерминированной части сигнала. Могут быть также сформированы маркеры сигналов, которые содержат информацию о местоположении множества маркеров вида сигнала, последовательно предшествующих и следующих за данным маркером вида сигнала.
Когда входной цифровой сигнал представляет собой видеосигнал, содержащий множество шаблонов, уплотненных либо во внутришаблонном режиме, либо в межшаблонном режиме, операцию формирования маркера сигнала выполняют в том случае, если шаблон уплотнен во внутришаблонном режиме.
Кроме того, настоящее изобретение включает также устройство для последовательного воспроизведения частей мультиплексированного сигнала, записанного на носителе информации, для выполнения высокоскоростного поиска. Мультиплексированный сигнал включает сигнал, кодируемый с переменным параметром, и маркеры вида сигнала, идентифицирующие детерминированные части сигнала в таком кодируемом с переменным параметром сигнале. Такое устройство содержит систему для воспроизведения части мультиплексированного сигнала с позиции считывания на носителе информации. Предусмотрена электронная схема, выполняющая демультиплексирование кодированного с переменным параметром сигнала и маркера вида сигнала из части мультиплексированного сигнала. Имеется также электронная схема управления, изменяющая позицию считывания под воздействием маркера вида сигнала.
Маркер вида сигнала может содержать информацию, указывающую местоположение на носителе дополнительного маркера вида сигнала, и тогда схема управления изменяет позицию считывания в ответ на воздействие такой информации о положении маркера вида сигнала. Схема управления может также включать электронную схему для извлечения информации о местоположении из маркера вида сигнала и изменять старую позицию считывания на новую позицию, указанную такой информацией о положении. Далее система воспроизведения воспроизводит мультиплексированный сигнал, включающий дополнительный маркер вида сигнала, с новой позиции считывания.
Детерминированная часть сигнала может быть расширяемой частью кодируемого с переменным параметром сигнала, и эта расширяемая часть такого сигнала может следовать непосредственно за каждым маркером вида сигнала в мультиплексированном сигнале. На каждой позиции считывания та часть мультиплексированного сигнала, которая воспроизводится системой воспроизведения, включает маркер вида сигнала и расширяемую часть сигнала, кодируемого с переменным параметром. Данное устройство может также дополнительно содержать электронную схему для расширения расширяемой части кодируемого сигнала, извлеченной демультиплексором из мультиплексированного сигнала, а также для представления расширенной части в виде выходного сигнала.
В настоящем изобретении разработан также способ последовательного воспроизведения частей мультиплексированного сигнала, записанного на носителе, для осуществления высокоскоростного поиска. Мультиплексированный сигнал включает в себя кодируемый с переменным параметром сигнал и маркер вида сигнала, идентифицирующий части сигнала, заранее детерминированные и входящие в состав кодируемого сигнала. В способе, разработанном согласно настоящему изобретению, повторяются следующие операции: часть мультиплексированного сигнала воспроизводится с позиции считывания на носителе информации; кодируемый с переменным параметром сигнал и маркер вида сигнала демультиплексируются из воспроизведенной части мультиплексированного сигнала и позиция считывания изменяется в ответ на воздействие маркера вида сигнала.
Маркер вида сигнала может содержать информацию, указывающую положение на носителе дополнительного маркера вида сигнала; в этом случае позиция считывания изменяется под воздействием такой информации. Информация о местоположении может быть извлечена из маркера вида сигнала, и тогда позиция считывания изменится, приняв новое положение, указываемое этой информацией. После этого мультиплексированный сигнал, включающий дополнительный маркер вида сигнала, будет воспроизводиться с новой позиции считывания.
Та часть сигнала, которая имеет заранее определяемый вид, может обладать присущей ей способностью к расширению (будучи при этом частью кодируемого с переменным параметром сигнала), и она может следовать непосредственно за каждым маркером вида сигнала в мультиплексированном сигнале. Часть мультиплексированного сигнала, воспроизводимая с любой позиции считывания, включает в себя маркер вида сигнала и расширяемую часть сигнала, кодируемого с переменным параметром. Эта расширяемая часть кодируемого сигнала извлекается из воспроизведенной части мультиплексированного сигнала демультиплексором и может быть представлена как выходной сигнал.
В настоящем изобретении разработан также способ воспроизведения шаблонов с носителя информации в ускоренном режиме поиска. Каждый шаблон хранится на носителе в форме видеосигнала, уплотненного либо в режиме внутришаблонного уплотнения, либо в режиме межшаблонного уплотнения. Видеосигнал шаблона, уплотненный в режиме внутришаблонного уплотнения, называют I-шаблоном. Видеосигнал шаблона, уплотненный в режиме межшаблонного уплотнения с возможностью предсказания его положения только в направлении вперед, называют P-шаблоном. Видеосигнал шаблона, уплотненный в режиме межшаблонного уплотнения с возможностью предсказания его положения в обоих направлениях - вперед и назад, называется B-шаблоном. В способе согласно настоящему изобретению повторяются три следующие операции: на носителе информации устанавливается позиция считывания; I-шаблон немедленно воспроизводится с этой позиции считывания, I-шаблон и как минимум один P-шабллон и один B-шаблон расширяются для образования неуплотненного выходного сигнала.
И наконец, настоящее изобретение обеспечивает процедуру записи, в которой предусмотрено наличие носителя информации и мультиплексированного сигнала, который записывается на этом носителе. Такой сигнал включает кодируемый с переменным параметром сигнал, отдельные части которого имеют детерминированный характер, и маркер вида сигнала, располагаемый смежно с каждой детерминированной частью сигнала. Маркер вида сигнала служит для идентификации детерминированной части сигнала.
Маркер вида сигнала может содержать информацию о местоположении на носителе дополнительного маркера вида сигнала или о местоположении множества соседних маркеров вида сигнала.
Краткое описание фигур.
Фиг. 1 - блок-схема, показывающая структуру одного из известных устройств для записи мультиплексированных уплотненного аудиосигнала и уплотненного видеосигнала.
Фиг. 2 - блок-схема, показывающая структуру одного из известных устройств для воспроизведения мультиплексированных уплотненного аудиосигнала и уплотненного видеосигнала.
Фиг. 3 - формат мультиплексированного сигнала, используемого в устройствах, показанных на фиг. 1 и 2.
Фиг. 4 - часть пакета, показанного на фиг. 3, - идентификаторы потока.
Фиг. 5 - блок-схема алгоритма, частично иллюстрирующая работу устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 6 - часть уплотненного видеосигнала, записанного на носителе цифрового ЗУ, используемого в устройствах, показанных на фиг. 1 и 2.
Фиг. 7 - блок-схема, показывающая структуру другого известного устройства, в котором мультиплексированный сигнал записывается на оптический диск.
Фиг. 8 - блок-схема, показывающая структуру еще одного известного устройства, в котором мультиплексированный сигнал воспроизводится с оптического диска.
Фиг. 9 - структура таблицы содержимого (ТС), относящейся к устройствам на фиг. 7 и 8.
Фиг. 10 - структура сектора сигнала, относящаяся к известным устройствам, показанным на фиг. 7 и 8.
Фиг. 11 - блок-схема, показывающая структуру устройства записи в одном из вариантов реализации настоящего изобретения.
Фиг. 12 - блок-схема, показывающая структуру устройства воспроизведения в одном из вариантов реализации настоящего изобретения.
Фиг. 13 - формат блока данных на диске цифрового ЗУ в устройствах, показанных на фиг. 11 и 12 согласно варианту настоящего изобретения.
Фиг. 14 - формат входного пакета блока, показанного на фиг. 13.
Фиг. 15 - блок-схема алгоритма, частично иллюстрирующего работу устройства на фиг. 11 согласно настоящему изобретению.
Фиг. 16 - блок-схема, показывающая структуру еще одного устройства записи, реализующего настоящее изобретение.
Фиг. 17 - блок-схема еще одного устройства воспроизведения, реализующего настоящее изобретение.
Фиг. 18 - структура сектора на диске устройств, показанных на фиг. 16 и 17.
Фиг. 19 - структура субкода на диске устройств, показанных на фиг. 16 и 17.
Фиг. 20 - поток битов, поясняющий способ декодирования данных согласно настоящему изобретению.
Наилучший вариант реализации настоящего изобретения.
На фиг. 11 и 12 представлены блок-схемы, поясняющие структуры записывающего и воспроизводящего устройств в первом варианте реализации настоящего изобретения.
Блоки и узлы, соответствующие составным частям устройств по блок-схемам фиг. 1 и 2, имеют далее те же обозначения.
В устройстве согласно фиг. 11 выходной вывод видео шифратора 1 соединен со входом схемы обнаружения 31 видео входной точки, чей выход подключен ко входу буфера видеосигнала 4. Схема 32 формирования входного пакета принимает на вход сигнал управления от схемы управления 8, а со своего выхода выдает входные пакеты на входной вывод E3 переключателя 6. Схема управления 8 принимает тактовые импульсы от схемы генерации 9 тактовых (синхронизирующих) импульсов системы мультиплексирования и побуждает переключатель 6 подключать выходной вывод F последовательно и в заданные моменты времени к входным выводам E1, E2 и E3. Благодаря этому на вход схемы 7 прибавления заголовка последовательно поступают и затем мультиплексируются видеосигналы с буфера 4, аудиосигналы с буфера 5 и входные пакеты со схемы 32 формирования таких пакетов.
Под воздействием схемы управления 8 схема 7 прибавления заголовков присоединяет заголовок видеопакета к видеосигналу, считанному из буфера видеосигнала 4, а заголовок аудиопакета - к аудиосигналу, считанному из буфера 5 аудиосигнала.
Схема управления 8 принимает также в качестве входного сигнал формирования входной точки, который вырабатывается под воздействием I-шаблона, приходящего с видеошифратора 1 или же со схемы 31 обнаружения видео входной точки, под воздействием которых схема 8 побуждает схему 32 формирования входных пакетов вставлять входные пакеты на заданные позиции в видеосигнал. Если видеошифратор 1 способен вырабатывать сигнал формирования входной точки, операция ввода обеспечивается нормально. Если же видеошифратор 1 не обеспечивает сигнала формирования входной точки или же когда видеосигнал, предназначенный для записи, уже закодирован, то сигнал формирования входной точки вырабатывается схемой 31 обнаружения входной точки при формировании I-шаблона или при обнаружении этой схемой 31 входной точки в видеосигнале, который она получает от видеошифратора 1. ЗУ 33, где хранятся входные точки, есть устройство памяти, в которое схема управления 8 может записывать данные и считывать их из этого ЗУ; в этом ЗУ хранятся данные о позициях всех обнаруженных входных точек. Структура остальной части данного устройства аналогична устройству на фиг. 1.
В варианте реализации настоящего изобретения, представленном на фиг. 11, мультиплексированный сигнал включает как минимум один блок данных и ISO_ 11172_код_конца. Каждый блок имеет формат, показанный на фиг. 3. Блок начинается с Заголовка_Блока, состоящего из Кода_Начала_Блока, Системных Тактовых Импульсов (СТИ) и MUX_Rate (Параметр Мультиплексирования - ПМ). За Заголовком_ Блока следует видеопакет, состоящий из Заголовка_Видео_Пакета, за которым следует часть видеосигнала, не содержащая I-шаблона. За видеопакетом следует входной пакет, за которым идет другой видеопакет, состоящий из Заголовка_ Видео_ Пакета и части видеосигнала, которая включает I-шаблон. Таким образом, входной пакет размещается непосредственно перед заголовком того видеопакета, который содержит I-шаблон, т.е. в точке входа. За видеопакетом следует также аудиопакет, состоящий из Заголовка_Аудио_Пакета, сопровождаемого частью аудиосигнала.
Входной пакет имеет формат, показанный на фиг. 14. Этот формат соответствует формату пакета "приватный_ поток_2", определяемому стандартом MPEG. Входной пакет начинается с Префикса_Хода_Начала_Пакета, за которым следует ИД_ пакета (идентификатор, имеющий в шестнадцатиричной записи вид 0xBF) и указатель длины пакета. Такое расположение элементов аналогично тому, которое приведено на фиг. 3 для заголовка пакета.
Во входном пакете согласно настоящему варианту реализации изобретения элемент ++++_ид следует за указателем длины пакета. Этот элемент указывает, что пакет приватный_поток_2 имеет формат, присущий группе с идентификатором ++++. За элементом ++++_ид следует элемент ++++_тип_пакета, который идентифицирует данный тип пакета среди приватных пакетов различного типа, принадлежащих к идентифицированной группе, и для входного пакета имеет вид 0xFF. Затем следует элемент текущий_N_потоков_данных и элемент текущий_N_видеопотоков, указывающие номер потока данных, номер потоков видео и номер потоков аудио, мультиплексированных непосредственно перед текущей входной точкой.
За элементом текущий_N_аудио_пакетов следуют элементы входной_пакет_-3, входной_ пакет_ -2, входной_ пакет_ -1, входной_пакет_+1, входной_пакет_+2, входной_ пакет_ +3. Такая цепочка указывает относительные расстояния между текущей входной точкой, тремя предыдущими входными точками и тремя последующими точками, выраженные в количестве секторов на диске цифрового ЗУ 10. С другой стороны, положения предыдущих и последующих входных точек могут быть указаны с использованием абсолютных показателей положения на диске ЗУ 10.
Далее описывается работа устройства, изображенного на фиг. 11. Схема управления 8 получает сигнал формирования входной точки от видеошифратора 1 или от схемы 31 обнаружения входной точки и затем вводит входной пакет непосредственно перед входной точкой (см. фиг. 13). Точнее говоря, при получении сигнала формирования входной точки схема управления 8 побуждает схему 32 формировать входной пакет. Кроме того, схема 8 дает команду переключателю 6 коммутировать входной вывод E3 так, чтобы входной пакет мог быть мультиплексирован с видео- и аудиосигналами, поступающими с буферов этих сигналов 4 и 5 соответственно, и затем был бы подан на схему 7 прибавления заголовка.
Как показано на фиг.14, расстояния между текущей входной точкой входного пакета и тремя предыдущими и тремя последующими входными точками записываются так: входной_пакет_-3, входной_пакет_-2, входной_пакет_-1, входной_пакет_ +1, входной_пакет_+2, входной_пакет_+3 соответственно. Поскольку данные о позициях трех предыдущих входных точек хранятся в ЗУ 33 входного пакета, эта информация может быть записана в ЗУ 10. Данные же о позициях трех последующих входных точек отсутствуют, когда текущий входной пакет записан в ЗУ 10. Поэтому схема управления 8 хранит данные о позициях всех входных точек в ЗУ 33, а затем, после того, как все необходимые сигналы записаны в цифровое ЗУ 10, считывает из ЗУ 33 данные о трех предыдущих и трех последующих точках и передает их также в ЗУ 10, которое вводит эти данные в каждый входной пакет, записанный в этом ЗУ. С другой стороны, данные о расстояниях между текущей входной точкой и тремя предыдущими и тремя последующими входными точками могут быть вычислены на основании данных о позициях входных точек и могут быть введены во входной пакет.
Поскольку видеошифратор 1 и аудиошифратор 2 кодируют видео- и аудиосигналы соответственно с переменным параметром (коэффициентом), схема управления 8 следит за тем, чтобы каждый блок данных вмещал 2048 байтов. С этой целью схема управления 8 контролирует прибавление заголовка, считывание сигналов из буферов 4 и 5 и ввод входного пакета, используя при этом алгоритм, например, такой, как приведенный на фиг. 15.
Здесь аналогично алгоритму, приведенному на фиг. 5, M4 есть количество байтов видеосигнала, накапливаемых в буфере видеосигнала 4, а M5 есть количество байтов аудиосигнала, накапливаемых в буфере аудиосигнала 5. Далее, величина D есть общее количество байтов сигнала в одном блоке. Для простоты будем считать величину D константой, получаемой путем вычитания количества байтов в заголовке блока, количества байтов в заголовке видеопакета и количества байтов в заголовке аудиопакета из стандартного количества байтов в блоке (2048). Величина Р2 получается путем вычитания количества байтов во входном пакете и количества байтов в заголовке видеопакета из величины D.
В алгоритме, приведенном на фиг. 15, в шаге S11 схема управления 8 сначала дает команду схеме 7 прибавления заголовка сформировать заголовок блока. Затем, в шаге S12 схема 8 ожидает, пока сумма величин M4 и M5 не станет равной или больше количества байтов сигнала, включаемых в один блок. Другими словами, схема управления 8 ожидает, пока общее количество байтов сигналов, накопленных в буферах сигналов 5 и 4, не станет равным количеству байтов, размещаемых в одном блоке.
В шаге S13 по формулам, приведенным ниже, рассчитываются величина P1, которая есть количество байтов видеосигнала, размещаемых в блоке, и величина P2, которая есть количество байтов аудиосигнала, размещаемых в блоке. P1 и P2 есть величины, получаемые путем распределения общего количества байтов сигналов D, размещаемых в одном блоке, в соответствии с соотношением количества байтов разных сигналов M4 и M5, накапливаемых в соответствующих буферах сигналов 4 и 5.
P1 = D•M4/(M4 + M5)
P2 = D - P1
В шаге S14 схема управления 8 определяет, включена или нет видео входная точка в первые P1 байтов из M4 байтов видеосигнала. Если входная точка видео отсутствует в видеосигнале, который будет размещен в блоке, то в шаге S15 схема управления 8 дает команду схеме 7 прибавления заголовка сформировать заголовок видеопакета. Затем, в шаге S16 P1 байтов видеосигнала пересылаются из видеобуфера 4 в ЗУ 10. Аналогичным образом в шаге S17 схема управления 8 дает команду схеме 7 прибавления заголовка сформировать аудиозаголовок, и в шаге S18 P2 байтов аудиосигнала пересылаются из буфера аудиосигнала 5 в ЗУ 10.
Если входная точка видео отсутствует в видеосигнале, размещенном в блоке, то описанная выше процедура обработки повторяется. Такая обработка аналогична той, что описана выше со ссылкой на фиг. 5.
Если в шаге S14 определяется, что входная точка видео присутствует в видеосигнале, подлежащем размещению в блоке, то схема управления 8 сначала хранит позицию текущего блока в ЗУ 33 входной точки, а алгоритм ответвляется в шаг S19. Здесь согласно приведенным ниже уравнениям вычисляются количество байтов видеосигнала P1' и количество байтов аудиосигнала P2', которые должны быть размещены в блоке:
P1' = D2M4(M4 + M5)
P2' = D2 - P1
Причина того, что вычисления производятся в шаге S19 после того, как аналогичные вычисления были выполнены в шаге S13, заключается в том, что количество байтов сигнала, которое предназначено для размещения в блоке, уменьшилось вследствие того, что в блок включен входной пакет. P1' и P2' есть величины, получаемые путем распределения общего количества байтов сигнала D2, вмещаемого блоком, с учетом соотношения количеств байтов разных сигналов M4 и M6, накапливаемых в буферах сигналов 4 и 5.
В шаге S20 схема 7 прибавления заголовка формирует заголовок видеопакета и пересылает его в ЗУ 10. Затем в шаге S21 схема управления 8 пересылает видеосигнал из буфера 4 в ЗУ 10 на позицию, стоящую непосредственно перед входной точкой видео. В шаге S22 схема формирования 32 формирует входной пакет и пересылает его в ЗУ 10. Однако при этом информация о взаимном расположении, включенная во входной пакет, не записывается в данном шаге в ЗУ 10.
В шаге S23 схема 7 прибавления заголовка формирует заголовок второго видеопакета и пересылает его в ЗУ 10. В шаге S24 остальные байты видеосигнала пересылаются в ЗУ 10. Затем алгоритм ответвляется в шаги S17 и S18, где заголовок аудиопакета и P2' байтов аудиосигнала пересылаются из буфера аудиосигнала 5 в ЗУ 10. Далее ЗУ 10 записывает результирующий мультиплексированный сигнал.
Алгоритм, приведенный на фиг. 15, повторяется, и когда все необходимые сигналы записаны, информация о взаимном расположении записывается во входные пакеты, уже записанные в ЗУ 10. Схема управления 8 считывает позицию каждого входного пакета из ЗУ 33 хранения входных точек и записывает позиции трех предыдущих входных пакетов и трех последующих пакетов, подлежащих записи, в каждый входной пакет, записанный в ЗУ 10.
Далее описывается работа устройства воспроизведения сигналов, записанных устройством, показанным на фиг. 11, со ссылкой на фиг. 12. Схема отделения 22 заголовка в блоке 21 разделения отделяет заголовки блоков (данных), заголовки пакетов и входные пакеты от сигнала, считанного с ЗУ 10, и подает их на схему управления 24. Остальной мультиплексированный с разделением времени сигнал подается на входной вывод G переключателя 23. Выходные выводы H1 и H2 переключателя 23 соединены со входными выводами видеодекодера 25 и аудиодекодера 26 соответственно.
Схема управления 24 пересылает каждую входную точку, которую она получает от схемы 22 отделения заголовков, в ЗУ 41 хранения входных точек, где точки и хранятся. Поскольку текущая позиция считывания поступает на схему управления 24 из накопителя 10, схема 24 может хранить позицию входной точки и ее содержимое, соблюдая их соответствующее соотношение.
Схема 24, управляющая блоком разделения, дает команды переключателю 23 соединять выходной вывод G попеременно с выходными выводами H1 и H2 в соответствии с идентификатором потока в заголовке пакета, поступающего со схемы отделения 22 заголовка. Это обеспечивает демультиплексирование мультиплексированного с разделением времени сигнала, поступающего со схемы отделения заголовков 22, и подачу видеосигнала на видеодекодер 25, а аудиосигнала - на аудиодекодер 26.
Далее рассматривается работа устройства воспроизведения мультиплексированного сигнала, изображенного на фиг. 12, в режиме поиска. В ответ на команду выполнения поиска главное управляющее устройство (не показано) выдает команды перейти в режим поиска схеме управления 24, видеодекодеру 25 и аудиодекодеру 26. Схема управления 24 считывает текущую позицию считывания из цифрового ЗУ 10 и извлекает из ЗУ 41 входных точек те входные точки, которые расположены вблизи текущей позиции считывания. Данные о входных точках, содержащиеся во входных пакетах, воспроизведенных в режиме воспроизведения, постоянно хранятся в ЗУ 41 хранения входных точек. С другой стороны, информация о входных точках во всех входных пакетах, записанных в цифровое ЗУ 10, или же данные об этих точках, содержащиеся в заранее заданном количестве входных пакетов, могут быть считаны и хранимы в ЗУ 41 в заранее определяемые интервалы времени, например когда устройство включается впервые при установленном диске ЗУ 10 или же в ответ на команду воспроизведения.
Когда схема управления 24 определяет положение входной точки, она посылает на цифровое ЗУ 10 команду поиска, предписывающую перемещать позицию считывания с высокой скоростью к позиции входной точки. После завершения движения ЗУ 10 начинает воспроизведение у входной точки и передает воспроизведенный сигнал на блок разделения 21. Как уже было описано выше со ссылкой на фиг. 13, входной пакет располагается непосредственно перед видеосигналом I-шаблона. Следовательно, если видеосигнал, следующий за входным пакетом, отделяется схемой 22 отделения заголовков и подается на видеодекодер 25, то первым шаблоном этого видеосигнала будет I-шаблон. Видеодекодер 25 немедленно декодирует I-шаблон и выдает его в качестве выходного сигнала. Аудиодекодер 26 в режиме поиска приглушается.
Поскольку позиции трех предыдущих входных точек и трех последующих входных точек записаны в каждом входном пакете, схема управления 24 использует информацию о положении следующего входного пакета, записанную в настоящем пакете, для перемещения на новую позицию считывания для следующего входного пакета, который будет воспроизводиться. Повторяя эту процедуру, быстро воспроизводят последовательность I-шаблонов.
При достаточно высокой скорости поиска схема управления 24 переносит позицию считывания к более удаленной точке входа, а при низкой скорости поиска - к более близкой входной точке. Поскольку в записи имеются позиции трех входных точек как в направлении вперед, так и в обратном направлении, то существует возможность выбирать три или более скорости поиска в зависимости от комбинаций выбранных входных точек.
На фиг. 16 и 17 представлены блок-схемы, показывающие структуры еще одного варианта реализации устройств записи и воспроизведения мультиплексированного сигнала согласно настоящему изобретению. Элементы и узлы этих устройств, соответствующие составным частям известных устройств, показанных на фиг. 7 и 8, имеют те же обозначения.
В записывающем устройстве, показанном на фиг. 16, входные точки, хранящиеся в ЗУ 33A, пересылаются на схему 56 формирования ТС и на схему 80 формирования субкода. С выхода схемы 80 сигнал подается на шифратор 81 с циклическим контролем по избыточности. С выхода этого шифратора 81 сигнал подается на схему 82 добавления синхронизирующего шаблона субкода, с выхода которой сигнал передается в буфер 83 субкода. Схема 84 добавления субкода мультиплексирует сигнал, полученный со схемы 51 присоединения заголовка сектора, с данными, полученными из буфера 83 субкода, и направляет мультиплексированный сигнал на ЕСС шифратора 52. В остальном структура данного устройства аналогична структуре известного устройства, изображенного на фиг. 7.
Ниже описывается работа записывающего устройства, блок-схема которого приведена на фиг. 16. Видео- и аудиосигналы, предназначенные для записи, уплотняются и мультиплексируются, результирующий мультиплексированный сигнал записывается в ЗУ 10, а входные точки видеосигнала заносятся в ЗУ 33A таким же образом, как это делается при выполнении соответствующих операций в известном записывающем устройстве, также имеющем ЗУ 33A для хранения входных точек, а затем входные точки пересылаются на вход схемы 56 формирования ТС. После завершения формирования ТС они присоединяются к началу мультиплексированного сигнала схемой 50 таким же образом, как это выполняется в соответствующих операциях известного записывающего устройства, показанного на фиг. 7.
Записывающее устройство, созданное согласно настоящему изобретению и показанное на фиг. 16, отличаются от известного устройства, показанного на фиг. 7, тем, что в нем входные точки ЗУ 33A дополнительно подаются на схему 80 формирования субкода. В настоящем варианте устройства субкод имеет формат, показанный на фиг. 19. Началом субкода служит синхронизирующий шаблон (2 байта), который служит для обеспечения идентификации начала субкода даже в том случае, когда считывание начинается с произвольно выбранного сектора. За синхронизирующим шаблоном располагается элемент ++++_вид_субкода, который указывает вид субкода, присущий группе, идентифицируемой знаками ++++. Этот элемент ++++_вид-субкода, имеющий в шестнадцатиричной записи вид 0xFF, указывает на то, что данный субкод есть часть данных входной точки. Далее следует элементы текущий_N_потоков_данных, текущий_Q_N_видеопотоков и текущий_ N_аудиопотоков, которые указывают номера потоков данных, номера видеопотоков и номера аудиопотоков, мультиплексируемых в том секторе, куда включен субкод.
После элемента текущий_N_аудио_потоков последовательно расположены элементы входная_ точка_-3, входная_точка_-2, входная_точка_-1, входная_точка_ +1, входная_ точка_ +2, и входная_точка_+3. Эти элементы указывают позиции трех предыдущих и трех последующих входных точек, выраженные в виде расстояний между сектором, в котором текущая входная точка появляется на диске 60, и секторами, которые будут записаны механическим записывающим устройством 54 в последующих операциях. С другой стороны, позиции входных точек могут быть выражены в виде абсолютных адресов секторов на диске 60.
В последующем описании будем предполагать, что эффективная емкость одного сектора составляет 2048 байтов, и для заголовка сектора дополнительно требуется 16 байтов, как показано на фиг. 18. Заголовок сектора включает номер сектора. Схема 51 прибавления заголовка сектора разделяет мультиплексированный сигнал, который на нее поступает от схемы 50 присоединения ТС, на блоки емкостью 2048 байтов каждый и прибавляет к ним заголовки секторов, которые в известном устройстве не используются, а в данном устройстве согласно настоящему изобретению служат для представления субкода.
Позиции секторов, в которые включены три предыдущие и три последующие входные точки, считываются из ЗУ 33A и подаются на схему 80 формирования субкода. Эта схема 80 формирует субкод, представленный на фиг. 19, используя данные о входных точках из ЗУ 33A, а также информацию, поступающую с контроллера и от пользователя (не показан). Субкод подается на шифратор 81, который вычисляет код Циклического Контроля по Избыточности (ЦКИ), добавляет этот код ЦКИ к концу субкода и подает результирующий сигнал на схему присоединения 82 синхронизирующего шаблона субкода. Схема 82 присоединяет синхронизирующий шаблон к началу субкода, принятого от шифратора ЦКИ 81, и пересылает результирующий субкод в буфер 83.
Мультиплексированный сигнал, считанный из ЗУ 10, через схему 50 присоединения ТС передается на схему 51 прибавления заголовка сектора, которая разделяет мультиплексированный сигнал на блоки по 2048 байтов в каждом и прибавляет заголовок сектора размером 16 байтов. Схема 51 записывает также номер сектора в заголовок сектора. С выхода схемы 51 сигнал подается на схему 84 добавления субкода, которая считывает 8 байтов субкода из буфера субкода 83 и записывает эти байты в заголовок сектора на предусмотренные для этого позиции. Поскольку весь субкод состоит из 32-х байтов, а в каждом секторе для него отводится 8 байтов, то субкод распределяется по четырем секторам.
Выходной сигнал схемы 84 добавления субкода подается через ЕСС шифратор 52 и модулятор 53 на механическое устройство записи 54, которое записывает результирующий модулированный сигнал на оптический диск-оригинал 60.
Как можно видеть из фиг. 19, позиции трех предыдущих и трех последующих входных точек записываются в ячейки памяти входная_точка_-3, входная_точка_ -2, входная_точка_-1, входная_точка_+1, входная_точка_+2 и входная_точка_+3 в составе субкода.
Ниже приводится описание устройства воспроизведения с диска, записанного устройством по фиг. 16, со ссылкой на фиг. 17. Сигнал после демодуляции его схемой 62 подается на схему 63 коррекции ошибок (ЕСС), а также на схему 90 выделения субкода. Выходной сигнал схемы 90 подается на схему 91 ЦКИ субкода, которая выявляет ошибки. Субкод, в котором не обнаружено ошибок, заносится в буфер субкода 92 до считывания его контроллером 67.
Частью контроллера является схема 93 хранения входных точек, получаемых от буфера субкода 92, находящаяся в готовности принять от пользователя команду поиска. В остальном структура данного устройства аналогична показанной на фиг. 8.
Далее описывается работа устройства воспроизведения согласно фиг. 17. После установки оптического диска 60A в настоящее устройство контролер выдает команду считывания первого сектора на схему управления 69 накопителем, которая через сервосхему 70 устанавливает датчик считывания 61 на позицию первого сектора на диске 60A и начинает воспроизведение от начала первого сектора.
Датчик 61 освещает поверхность оптического диска 60A лазерным лучом и воспроизводит записанный на диске сигнал, используя отраженный от диска луч. Сигнал с датчика 61 подается на демодулятор 62, с выхода которого демодулированный сигнал подается на схему ЕСС 63, которая выявляет и исправляет ошибки. Результирующий сигнал, свободный от ошибок, подается на демультиплексор 64.
ТС, которая записана в первом секторе диска 60A, отделяется демультиплексорной схемой 64 и подается на контроллер 67, который заносит ТС на хранение в предназначенное для этого ЗУ 68, откуда потом по мере надобности ТС выводится на дисплей (не показан) пользователя.
После получения от пользователя (не показан) команды на воспроизведение контроллер 67 подает команду схеме управления 69 накопителем начать операцию. Схема управления 69 через сервосхему 70 приводит в действие датчик 61, который начинает воспроизведение с позиции на диске 60, указанной пользователем. В это же время схема управления 69 накопителем выдает команду на видеодекодер 65 и на аудиодекодер 66 приготовиться к декодированию входного сигнала.
После считывания ТС датчик 61 освещает поверхность оптического диска 60A лазерным лучом и воспроизводит сигнал, записанный на диске, используя отраженный от диска свет.
Выходной сигнал датчика 61 подается на демодулятор 62, с выхода которого демодулированный сигнал поступает на ЕСС схему 63, которая выявляет и исправляет ошибки. Результирующий сигнал, свободный от ошибок, подается на демультиплексорную схему 64.
Отделенный демультиплексором 64 видеосигнал подается на видеодекодер 65, а аналогично отделенный аудиосигнал - на аудиодекодер 66. Видео- и аудиосигналы, которые были уплотнены, теперь расширяются видеодекодером 65 и аудиодекодером 66 соответственно для образования разуплотненного цифрового видеосигнала и разуплотненного цифрового аудиосигнала соответственно.
С выхода демодулятора 62 сигнал подается также на схему 90 выделения субкоода. Схем 90 выделения субкода извлекает части субкода из заголовков секторов. В настоящем примере из каждого заголовка сектора извлекается 8 байтов субкода. В этом субкоде, извлеченном из нескольких секторов, выявляется синхронизирующий шаблон субкода, и субкод подается на схему 91 ЦКИ, начиная с первых его элементов. Эта схема 91 на основании самого субкода и данных ЦКИ, содержащихся в нем, определяет, имеются ли субкоде ошибки. В случае отсутствия ошибок субкод передается в буфер 92 субкода.
Контроллер 67 считывает входные точки из буфера субкода 92 и пересылает их в ЗУ 93 хранения входных точек. Поскольку схема управления накопителем передает текущую позицию считывания на контроллер 67, этот контроллер может обеспечить хранение позиций входных точек и их содержимого с соблюдением надлежащей взаимосвязи и соотношения между ними.
Ниже рассматривается работа устройства воспроизведения мультиплексированного сигнала, показанного на фиг. 17, в режиме поиска. После получения от пользователя (не показан) команды произвести поиск контроллер 67 дает команду видеодекодеру 65 и аудиодекодеру 66 перейти в режим поиска. Кроме того, контроллер 67 считывает текущую позицию считывания с выхода схемы управления 69 накопителем, а также считывает позиции входных точек вблизи текущей позиции считывания из ЗУ 93, где хранятся входные точки.
После того, как контроллер определил позицию требуемой входной точки, он посылает команду поиска на схему управления 69 накопителем, который воздействует на следующую сервосхему 70, побуждая ее переместить датчик 61 на высокой скорости на позицию входной точки, выбранной контроллером.
После завершения операции передвижения датчик 61 начинает воспроизведение с выбранной входной точки и пересылает воспроизведенный сигнал на демодулятор 62, с выхода которого демодулированный сигнал через ЕСС схему 63 и демультиплексор 64 передается на видеодекодер 65; та же часть сигнала, которая содержит субкод, отделяется от демодулированного сигнала схемой 90 выделения субкода и через схему 91 ЦКИ пересылается в буфер субкода 92. Результирующий сигнал субкода подается на контроллер 67 для дальнейшего использования.
Поскольку датчик 61 начинает воспроизведение со входной точки, первым шаблоном видеосигнала, подаваемого на декодер 65, будет I-шаблон. Видеодекодер 65 немедленно декодирует его и выдает на видеовыход. Аудиодекодер в режиме поиска работает в приглушенном режиме.
Поскольку позиции трех предыдущих и трех последующих по отношению к текущей позиции датчика входных точек записаны в субкоде, воспроизводимом с текущей позиции, контроллер 67 использует воспроизводимую информацию о позициях для перемещения датчика к следующей входной точке и повторяет такие перемещения датчика к следующей входной точке и воспроизведение I-шаблонов с диска в этих точках. В результате достигается быстрое воспроизведение последовательности I-шаблонов.
Контроллер 67 задает перемещение датчика 61 к более удаленным входным точкам, когда скорость поиска достаточно высока, тогда как при низкой скорости поиска задается перемещение датчика к более близким входным точкам. Поскольку в памяти хранятся по три входных точки как для направления вперед, так и назад, три или более значений скорости поиска могут быть достигнуты путем выбора различных комбинаций входных точек.
Ниже описывается еще один способ декодирования данных согласно настоящему изобретению. Устройство для декодирования мультиплексированного сигнала, используемое для реализации настоящего варианта способа, показано на фиг. 12. После получения команды на выполнение операции поиска главное устройство управления (не показано) выдает команду управляющему устройству 24, видеодекодеру 25 и аудиодекодеру 26 перейти в режим поиска (аудиодекодер в режиме поиска работает в приглушенном режиме).
В режиме поиска управляющее устройство 24 дает команду цифровому ЗУ 10 переместить позицию считывания данных с диска вперед или назад. Поскольку длительность перемещения позиции считывания зависит от скорости поиска, интенсивности кодирования и т. п. , обычно эта длительность увеличивается с увеличением интенсивности кодирования. Когда позиция считывания перемещена на заданную позицию, данные с выхода ЗУ 10 поступают на вход блока разделения 21. Схема 22 отделения заголовков отделяет видеоданные и подает их на видеодекодер 25.
Если предполагается, что структура шаблонов в одной группе шаблонов (ГШ) имеет вид
BBIBBPBBPBBPBBP,
то для декодирования в потоке битов порядок изменяется на
IBBPBBPBBPBBPBB,
как показано на фиг. 20. Это согласуется с порядком выделения количества битов для отдельных шаблонов, описанным выше при рассмотрении известных технических решений.
В варианте реализации настоящего изобретения видеодекодер 25 считывает I-шаблон, приходящий первым, затем два B-шаблона, один P-шаблон и еще два B-шаблона, декодирует их и выдает на выход. Поскольку существует возможность декодирования I-, B-, B- и P-шаблонов, исключая первые два B-шаблона, то за одну операцию доступа можно выдать на выход четыре поступающих шаблона.
Когда положение I-шаблона известно благодаря информации, содержащейся в субкоде или в приватном пакете, поиск I-шаблона производится на основании именно такой информации цифровым ЗУ 10, и последовательно поступающие шесть шаблонов считываются таком же образом, как описано выше.
В том варианте реализации настоящего изобретения, который только что рассмотрен выше, время, потребное на выполнение операции поиска, может быть рассчитано. Если считать ЗУ 10 дисковым накопителем данных, работающим в режиме Оперативного ЗУ (ОЗУ), то это время сложится из перечисленных ниже временных параметров.
Время установки головок: M (зависит от особенностей механической конструкции)
Время обработки сервомеханизма: N (зависит от сервосхемы)
Время ожидания оборота диска: около 300 миллисекунд при отсчете по внешней окружности компакт-диска
Время считывания данных: 245 миллисекунд или около того для считывания 6-ти шаблонов
Поскольку здесь речь идет об операции поиска соседних I-шаблонов, можно считать, что из перечисляемых выше параметров время установки головок M и время обработки сервомеханизма N будут весьма невелики по сравнению с временем ожидания при обороте (повороте) диска, и поэтому ими можно пренебречь. Вследствие этого обычно считают, что время различных манипуляций с шаблоном составляет около 545-ти миллисекунд максимум. Считывание шести I-, B-, B-, P-, B- и B-шаблонов занимает время (150+75+(4•5)/100 = 245 миллисекунд.
Согласно настоящему варианту реализации изобретения за одну секунду выполняется обработка 8-ми или около того шаблонов. Следовательно, время ожидания, психологически воздействующее на пользователя, может быть снижено.
Следует отметить, что хотя в описании данного варианта изобретения в качестве данных, считываемых во время поиска, рассматривались шесть шаблонов, начинающихся с I-шаблона, тот же эффект может быть получен и при считывании двух или более шаблонов, включающих I-шиблон. Можно также подобрать и соответствующий алгоритм, где в буфер видеокода считывается заданное количество данных.
Хотя в приведенном выше подробном описании настоящего изобретения использовались конкретные иллюстративные варианты изобретения, следует ясно представлять себе, что настоящее изобретение не ограничивается этими примерами и могут быть осуществлены различные модификации этого изобретения, не выходящие за рамки заявленного объема притязаний, изложенных в прилагаемой формуле настоящего изобретения.
Изобретение относится к устройствам и способам обработки сигналов, кодируемых с переменным параметром. Видео- и аудиоданные записываются на диск в виде блоков, которые состоят из множества пакетов. Если в пакете видеоданных в начале его присутствует 1 шаблон, то непосредственно перед видеопакетом помещают входной пакет, в котором записаны позиции трех предыдущих и трех последующих пакетов. Положение шаблона определяется на основе данных во входном пакете. При этом кодируемый с переменным параметром сигнал разделяется на секторы, каждый из которых начинается с заголовка сектора, мультиплексирующее средство мультиплексирует маркер вида сигнала и кодируемый с переменным параметром сигнал путем ввода субкода в заголовок того сектора, который содержит детерминированную часть сигнала. Кодируемый с переменным параметром сигнал вырабатывается путем уплотнения с переменным коэффициентом уплотнения входного цифрового сигнала. Техническим результатом изобретения является возможность быстро находить точку доступа к записанной информации, что ускоряет процесс поиска. 5 с. и 59 з.п. ф-лы, 20 ил.
Приоритет по пунктам:
04.12.92 по пп.1, 16, 31, 46;
18.12.92 по п.61.
| Устройство выборки кадра при видеовоспроизведении | 1987 |
|
SU1425874A1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСТЕРОИДО | 0 |
|
SU239326A1 |
| Способ совместного струйного сжигания различных видов топлива | 1971 |
|
SU486185A1 |
| Устройство записи видеоинформации | 1989 |
|
SU1721840A1 |
| US 5038332 A, 06.08.1991 | |||
| Приспособление для динамометрирования навесных сельскохозяйственных агрегатов тяговыми гидравлическими динамометрами | 1959 |
|
SU129849A1 |
