Способ записи или воспроизведения потоков данных с низкой скоростью передачи битов

1 Настоящее изобретение относится к способу записи или воспроизведения потоков данных с низкой скоростью передачи битов, которые должны быть записаны или записываются на носитель записи, например оптический диск. Предпосылки изобретения Компакт-диски CD, а также их последующее развитие DVD (универсальный цифровой диск), могут использоваться для различных технических задач. Поэтому были определены различные спецификации DVD, такие как DVDвидео, DVD-аудио и DVD-ROM, предназначенные для массового распространения заранее записанных подвижных изображений, музыки и программных продуктов соответственно. Для записи на DVD-дисках типа DVD-RAM иDVD+RW обычно используют программные приложения воспроизведения и записи, установленные на персональных компьютерах или в бытовых электронных устройствах, при этомDVD-R используют для однократной записи на носителе записи и DVD-RW представляет собой версию DVD-R с возможностью перезаписи. В настоящее время продолжается разработка спецификации для DVD-дисков с возможностью перезаписи/повторной записи, которая называется запись потока DVD, сокращенно DVD-SR.DVD-SR должна использоваться для записи и воспроизведения в режиме реального времени заданных пакетированных потоков битов, при котором диск, на который записывают данные,должен соответствовать любому носителю с возможностью записи и перезаписи, или повторной записи, а также форматам файловых систем, прописанных в других спецификацияхDVD. В общем, различные форматы пакетирования потоков битов используют для различных вариантов применения в зависимости от параметров системы. Системный стандарт MPEG-2,как определено в ISO/IEC 13818-1, предусматривает два различных формата, так называемый программный поток и транспортный поток. В то время как транспортный поток используется для программных приложений с относительно высокой частотой возникновения ошибки, например при передаче потока данных DVB (широковещательные цифровые видеоданные) через спутник, программный поток используется в случае низкой частоты возникновения ошибки,например в устройствах накопления данных. Структура записанных в формате DVD-SR потоков битов должна в основном соответствовать программным потокам, как определено в стандарте ISO/IEC 13818-1. Данные потоков битов записывают в виде объектов (SOB) потоков, в которых SOB организованы в виде блоков(SOBU) объектов потоков постоянного размера 64 кбайта. Каждый SOBU, в свою очередь, состоит из постоянного количества так называемых пачек потока, состоящих из заголовка пачки, после которого идет пакет потока. Пакет 2 потока дополнительно содержит данные заголовка и данные (АРРKТ) пакета приложения. Для каждых данных АРРKТ назначается временная метка (ATS) приложения. Эта временная метка позволяет осуществлять правильную подачу пакета приложения во время воспроизведения. Интервал времени, захваченный SOBU, не определен, но является гибким, что означает,что время воспроизведения SOBU может в значительной степени изменяться в зависимости от скорости потока битов записываемого в данный момент потока. Для этого используется список(MAPL) отображения для указания на тотSOBU, где могут быть найдены требуемые АРРKТ. Относительные метки (IAPAT) времени "АРАТ приращения" назначают для каждогоSOBU в соответствии с длительностью времени записанного сигнала в соответствующем SOBU. Метку времени IAPAT получают по меткам времени, называемым время (АРАТ) прихода пакета приложения, которые назначают поступающим пакетам приложения во время записи на основе местных системных часов DVD-SR. Для значений IAPAT используется ограниченная разрешающая способность 12 бит, поскольку MAPL не должен сохраняться в памяти устройства записи потока, например ОЗУ. Максимальное значение IAPAT соответствует верхнему пределу временной продолжительностиSOBU, который составляет приблизительно 23,3 с. Это ограничивает минимальную скорость потока битов записываемого потока данных до приблизительно 5,5 кбит в секунду. Краткое описание изобретения Настоящее изобретение направлено на описание способа записи или воспроизведения пакетированных потоков битов, который не ограничивается вышеуказанной минимальной скоростью потока битов и поэтому позволяет также производить запись и воспроизведение потоков данных с очень низкой скоростью потока битов. Эта цель достигается с помощью способа, описанного в п.1 формулы изобретения. Настоящее изобретение основано на учете того факта, что DVD-SR также должны быть применимы для определенных вариантов использования, где временно или даже постоянно наблюдаются очень низкие скорости потока битов. Однако в случае записи потоков с очень низкой скоростью битов может использоваться менее одного пакета приложения и поэтому меньше чем одна ATS на блок объекта потока. Поэтому в соответствии с текущим проектом спецификации DVD-SR в данном случае правильное функционирование выборки данных списка отображения не гарантируется. В соответствии с настоящим изобретением в случае потоков с очень низкой скоростью битов записывают пустые пакеты, которые помечают как пакеты заполнения. 3 Использование таких пакетов заполнения вместо пакетов приложения обеспечивает то,что каждый блок объекта потока, даже в областях, где выполняется заполнение, содержит, по меньшей мере, одно значение метки времени приложения. Это также позволяет производить запись и воспроизведение с очень низкими скоростями потока битов, например 100 бит/с. Краткое описание чертежей Варианты воплощения настоящего изобретения описаны со ссылкой на прилагаемый чертеж, который представляет структуру пакетов потока, содержащих части пакетов заполнения. Примеры вариантов воплощения Сокращения, используемые для описания чертежа, поясняются следующим образом.SOB (объект потока): 1) Один захват (после редактирования оригинальный SOB может быть разделен более чем на один SOB) 2) Состоит из MAPLENTN SOBU(MAPLENTN=1; MAPLEWTN расположен в SOBI этого SOB, то есть в файле IFO) 3) Сам поток состоит из блоков SOBUSOBU (Блок SOB): 1) Записан в файле SRO 2) Каждый SOBU состоит из 65536 байтов=32 сектора=32 пачки потока=32 пакета потока 3) Поток состоит из непрерывных SOBU АРРKТ (Пакет приложения): 1) Записан в области АРРKТ пакета потока (файл SRO) 2) АРРKТ состоит из, собственно, информационной нагрузки потока 2) ATS (метка времени приложения) представляет собой передний фронт каждого АРРKТ 3) 1 байт=размер АРРKТ=64574 байта 4) АРРKТ, начинающийся в области АРРKТ в секторе Х, может заканчиваться в области АРРKТ сектора X+Y, при 0=Y=31 5) Данные АРРKТ могут даже перекрывать границы SOBU АРАТ (время прихода АРРKТ): 1) Метка времени 48 бит 2) Метка абсолютного времени 3) Более точная метка времени по спецификации DVD-SR 4) Все другие метки временные представляют собой подмножества АРАТ 5) 9 LSB одного АРАТ описывают 27 МГц часть АРАТ 6) (Остальные) 39 MSB АРАТ описывают 90 кГц часть АРАТ 4 1) Элемент MAPL (списка отображения смотри ниже) 2) Метка относительного времени (содержит длительность SOBU) , единственная метка относительного времени спецификации 3) Диапазон: 1212-2 (то есть 5,6 мс 23,3 с)12 битовое значение 4) Блок: IAPAT512/90000 Гц 5) IAPATn представляет собой округленное в большую сторону значение первого появления ATS SOBUn+1, минус округленное в большую сторону значение первого появленияATS SOBUn. Верхний предел средства округления в большую сторону (ATS/218). 6) Биты с 18 по 29 АРАТ соответствуют 12 битам IAPATSOBI 6) Используется для размещения АРРKТ внутри потока (то есть для размещения сектора и стартового байта АРРKТ внутри этого сектора) через метку (АРАТ) времениSUMIAPAT (суммирование IAPAT одного MAPL): 1) Не записано нигде, то есть должно вычисляться путем суммирования входов MAPL(IAPAT) 2) Используется для поиска приблизительного местоположения начала АPРKТ внутри потока по метке времени этого АРРKТ 3) Если Х представляет собой метку времени АРРKТ, поиск которого производится, и Х находится между SUMIAPAT(k) иSUMIAPAT(k+1), то АРРKТ, поиск которого производится, начинается либо в SOBUk, либо в SOBUk+1 , результат поиска представляет собой 2 SOBU точно 4) После этого приблизительного поиска необходимо определить точное местоположение АРРKТ путем непосредственного поиска внутри потока 5) Биты с 18 по 47 АРАТ (то есть 30 MSB одного АРАТ) соответствуют SUMIAPATATS (метка времени приложения): 1) 32 битовая метка времени, расположенная в потоке (файл SRO) 2) Метка абсолютного времени 3) Диапазон: 1 2/32-1 (1/27 МГц 93,2 с)например, циклический возврат происходит внутри потока. То есть диапазон ATS слишком мал для того, чтобы его можно было использовать в качестве точно выраженного указателя на весь SOB. Только полное значение АРАТ по 5 зволяет использовать его в качестве точного значения метки времени для всего SOB. 4) Блок 23 MSB: 1/90 кГц 5) Блок (остальных) 9 LSB: 1/27 МГц 6) Точно одна ATS находится на переднем фронте каждого АРРKТ 7) Точно одна ATS находится на переднем фронте каждого пакета заполнения 8) Биты от 0 до 31 АРАТ соответствуют 32 битам ATS 9) Биты от 18 до 29 ATS имеют диапазон 12 бит IAPATконечно, IAPAT является относительной величиной и ATS является абсолютной величиной. Поэтому оба этих значения в действительности не могут сравниваться между собой. Как показано на фиг. 1 а, пакет ОSP потока из 2048 байтов состоит из заголовка РН пачки потока длиной 14 байт и пакета PES потока SPESP длиной 2034 байта. ПакетSPESP потока PES состоит из заголовка PESPESH длиной 6 байт, идентификационных данных SID длиной 1 байт, обозначающих последующую нагрузку данных записи потока, и области данных SDA длиной 2027 байт. Область данных потока SDA внутри пакета потока состоит из заголовка приложения АН длиной 9 байт и области пакета приложения АРА длиной 2018 байт. Для нормальных скоростей передачи битов область пакета приложения АРА заполняют последовательностью АРРKТ, перед каждым из которых следует метка времени приложения ATS. ATS состоит из 32-битового значения и разделена на две части, а именно на основную часть и часть расширения. В случае записи потока с очень низкой скоростью передачи битов, выполняют заполнение для гарантирования правильного функционирования выборки данных списка отображения. С этой целью определяют пакет заполнения как концептуальную единицу. Назначение пакета заполнения состоит в обеспечении того, что каждый SOBU - даже в областях заполнения - содержит, по меньшей мере, одно значение метки времени приложения ATS. Как показано на фиг. 1b, в пачке потока, содержащей начало пакета заполнения, область пакета приложения АРА состоит из одной ATS длиной 4 байта, после которой следует область Z1 байтов заполнения. Последующие пачки потока содержат остаток пакета заполнения. Область пакета приложения АРА, состоящая только из байтов Z2 заполнения, схематично показана на фиг. 1 с. Пакеты заполнения должны соответствовать следующим правилам. Пакеты заполнения всегда начинаются в начале области пакета приложения пачки потока после пачки потока, содержащей действительные данные пакета приложения. 6 Пакеты заполнения состоят из одной ATS длиной 4 байта, после чего следует такое количество нулевых байтов, которое необходимо для заполнения областей данных приложения остающихся пачек SOBU. Поэтому общая длина пакета заполнения составляет (4+2014+(n-1)2018) байтов, где 0nSOBUSIZ и SOBUSIZ представляет собой количество пачек в одномSOBU. Хотя нулевое значение для байтов заполнения может соответствовать большинству вариантов применения, конечно, возможно также выбрать другие значения для заполнения областей данных приложения.ATS пакета заполнения должна быть установлена следующим образом: в SOBU, где, по меньшей мере, один пакет содержит действительные данные пакета приложения, ATS пакета заполнения должна быть установлена в значение ATS пакета приложения, предшествующего пакету заполнения; в SOBU, где не содержится никаких действительных данных пакета приложения, ATS пакета заполнения должна быть установлена вATS=SUMIAPAT(k-1)[(31-MTUSHFT) 0]2MTUSHFT где значение SUMIAPAT получают по входам в список отображения (MAPL), содержащий метки времени, назначенные блокам объектов потока, и MTUSHFT представляет собой постоянную, полученную из размера блока объекта потока и максимально допустимой скорости потока битов. Все пачки, содержащие пакеты заполнения или части пакетов заполнения, должны быть построены следующим образом: ссылка SCR на системные часы пакета заголовка, как определено стандартом системSCR=SCRprevious+20488 бит/10,08 Мбит/с,где SCRprevious должен обозначать SCR предыдущего пакета в соответствии со спецификацией устройства записи потока DVD; заголовок пакета PES PESH и данные идентификации SID должны быть указаны так же, как и для всех других пакетов PES; заголовок приложения должен быть описан с APNS=0, FIRSTAPOFFSET=0, EXTENSIONHEADERINFO=00 байт,SERVICEID=0,MAXBRLOG2=0 и SMOBSLOG2=0, где эти параметры определены в предварительном описании устройства записи потока DVD. Для верхнего предела входов списка отображения было получено, что для всех пакетовi-того приложения k-того SOBU должен сохраняться следующий верхний предел: АРATi[4718]sumiapat(k-1)+(212-2),где АРАТi представляет собой время прихода пакета приложения I пакетов приложения,то есть абсолютную метку времени, имеющую,например, формат 48-битного значения. Для того чтобы гарантировать, что ограничения в соответствии с этим уравнением будут 7 выдержаны, в ходе записи могут быть выполнены следующие этапы или любые другие эквивалентные операции:a) после заполнения SOBU данными записать ATS первого пакета АР приложения, который начинается в текущем SOBU;b) постоянно проверять системные часыc) если только это условие будет нарушено: с.1) Прекратить запись текущего сектора записи, используя значение АРРKТN, которое может быть меньше, чем технически возможное значение, где APPKTN представляет собой номера АРРKТ, начинающихся в этом пакете потока. с.2) Закончить текущий SOBU путем заполнения остатка SOBU, если необходимо, пакетом заполнения, как описано выше; записать текущие данные SOBU на диск. с.3) Создать вход списка отображенияIAPAT(k)=212-2. с.4) Увеличить k на 1. с.5) Начать запись SOBUk и открыть его первый сектор для записи. с.6) Если АРРKТ приходит приTSC[470]=SUMIAPAT(k-1)218, перейти на этап, описанный в пункте а). с.7) Записать SOBUk как SOBU, содержащий только пакет заполненияIAPAT(k-1)+(212-2) не приходит ни один АРРKТ, перейти на этап, описанный в подпункте с.3). с.9) АРРKТ представляет собой первый АРРKТ SOBUk+1. с.10) Установить IAPAT(k). с.11) Увеличить k на 1. с.12) Перейти на этап, описанный в пункте а). Пакеты приложения могут содержать данные любого типа, например видео- или аудиоданные или дополнительные данные, такие как сервисная информация. Скорость обработки данных в устройстве записи потока может поэтому находиться в диапазоне, например, до 80 Мбит/с - пиковое значение скорости передачи данных для видеосигналов, содержащих детальные сцены со сложным движением. Настоящее изобретение может использоваться в любых устройствах, предназначенных для записи и воспроизведения пакетированных потоков данных, например так называемыхDVD устройствах записи потока. Кроме того,настоящее изобретение может использоваться для произвольного носителя записи, предназначенного для записи и воспроизведения пакетированных потоков битов, в особенности для 8 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ, предназначенный для записи или воспроизведения потоков данных с низкой битовой скоростью, в котором пакеты потока данных записывают в блоки данных постоянного размера и метки времени используются для адресации блоков данных, причем метки времени соответствуют продолжительности времени,необходимого для общего заполнения блока данных при используемой скорости потока битов, и в котором максимальная продолжительность времени определяется в соответствии с общим заполнением блока данных при минимальной скорости потока битов, отличающийся тем, что в случае, когда скорость битов ниже,чем минимальная скорость передачи битов, записывают пустые пакеты, которые помечают как пакеты заполнения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что записанные данные организованы в блоки объектов потока, состоящие из пачек потока(ОSP) с заголовком (РН) пачки потока, после которого следует пакет (SPESP) потока, в котором пакет (SPESP) потока содержит дополнительные данные (PESH, SID, AH) заголовка и область (АРА) приложения, которая заполнена последовательностью пакетов приложения, перед которыми идет метка (ATS) времени приложения, в котором пачка потока, содержащая начало пакета заполнения области(АРА) пакета приложения состоит из метки(ATS) времени приложения, после которой следуют байты (Z1) заполнения, и последующие пакеты потока содержат остальной пакет (Z2) заполнения. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что пакет заполнения начинается в начале области(АРА) пакета приложения пачки (ОSР) потока после пачки потока, содержащей действительные данные пакета приложения. 4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем,что пакеты заполнения состоят из меток (ATS) времени приложения, после которых следует такое количество нулевых байтов, которое необходимо для заполнения областей данных приложения остальных пакетов блока объекта потока. 5. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что метку (ATS) времени приложения пакета заполнения устанавливают следующим образом: в блоке объекта потока, в котором по меньшей мере одна пачка содержит действительные данные пакета приложения, метку(ATS) времени приложения пакета заполнения устанавливают на метку (ATS) времени приложения пакета приложения, предшествующего пакету заполнения; в блоке объекта потока, в котором отсутствуют действительные данные пакета приложе 9 ния, метку (ATS) времени приложения пакета заполнения устанавливают вATS=SUMIAPAT(k-1)[(31-MTUSHFT) 0]2MTUSHFT,где SUMIAPAT получают из входов списка(MAPL) отображения, содержащих метки времени, назначенные блокам объектов потока, иMTUSHFT представляет собой постоянную величину, полученную из размера блока объекта потока и максимально допустимой скорости битов, и k представляет собой количество этих блоков объекта потока.