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CN100458957C - 数据记录设备和方法、数据播放设备和方法 - Google Patents

数据记录设备和方法、数据播放设备和方法 Download PDF

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CN100458957C
CN100458957C CNB2004800002321A CN200480000232A CN100458957C CN 100458957 C CN100458957 C CN 100458957C CN B2004800002321 A CNB2004800002321 A CN B2004800002321A CN 200480000232 A CN200480000232 A CN 200480000232A CN 100458957 C CN100458957 C CN 100458957C
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Abstract

本发明涉及记录介质、数据记录设备和方法、数据播放设备和方法、程序和记录介质，本发明能够更加容易地记录或者播放音频数据。组合从第一通道的LPCM采样(301-1)到第四通道的LPCM采样(304-1)的LPCM采样，以便生成GOLS(310-1)。组合偶数的GOLS以便生成音频帧。将头部信息添加到所述音频帧，以便生成音频PES分组，其依照视频PES分组被多路复用并且记录到记录介质上。从而，音频帧的位数是32的整倍数。这样增加来与记录以及播放设备的相似性。

Description

数据记录设备和方法、数据播放设备和方法
技术领域
本发明涉及一种记录介质、一种数据记录设备和方法、一种数据播放设备和方法、一种程序和一种记录介质。具体来讲，本发明涉及一种记录介质、一种数据记录设备和方法、一种数据播放设备和方法、一种程序和记录介质，用于使记录或者播放音频数据能够更加容易。
背景技术
在公开号为9-251723的日文未经审查的专利申请中，作为用于在DVD上记录音频数据的方法，公开了一种用于彼此独立地记录采样的MSB-末尾16位以及剩余的LSB-末尾位的方法。图1是示出了依照此方法的音频数据结构的图表。对于记录在DVD上的数据11的音频数据43来说，在一些情况下会记录经过压缩的音频数据，而且在其它情况下记录未压缩的音频数据。作为未压缩的音频数据，记录了通过称为线性PCM(脉冲编码调制，Pulse Code Modulation)的方法编码的音频数据43。基于线性PCM方法的音频数据43包括量化为24位的采样。
在将音频数据43通过线性PCM方法记录到DVD上的过程中，音频数据43的一个项目(音频包)包括表明音频包开始的起始码以及处于开始处的包头部64；包括表明相关音频包中包括的数据是音频数据43的识别信息的分组头部65；作为涉及相关音频包中包括的音频数据43的信息的附加信息AD；以及作为相关音频包AP中包括的音频数据43的恒定播放时间的单位的多个音频帧AF。
作为附加信息AD，描述了涉及通过线性PCM方法采样音频数据43的采样位数目(24位)的信息，在那时的采样频率以及相关音频数据43中包括的通道数目等等。
在所述音频数据43中，对于已经依照多个采样位24采样的每个通道来说，一个采样块SPB包括一个高位数据块UB，其包括两项均定义高位(MSB-末尾)16位的高阶位数据66，以及一个低位的数据块DB，其包括两项均定义低位的(LSB-末尾)8位低阶位数据67。将一个音频帧AF通过链接与对应于上述恒定播放时间一样多的相关采样块SPB来定义。
此外，高阶数据块UB中包括的两项高阶位数据66包括高阶16位的高阶位数据66A(在图中由“S2n”表示)，其已经依照相对于线性PCM采样时间的第偶数个数字采样的时间来采样，并且包括高阶16位的高阶位数据66B(在图中由“S2n+1”表示)，其已经依照相对于线性PCM采样时间的第奇数个数字采样的时间来采样。
此外，低阶数据块DB中包括的两项低阶位数据67包括相对于线性PCM采样时间的对应于高阶位数据66A的低阶8位的低阶位数据67A(在图中由“e2n”表示)，并且包括相对于线性PCM采样时间的对应于高阶位数据66B的低阶8位的低阶位数据67B(在图中由“e2n+1”表示)。高阶位数据66以及低阶位数据67的括号中的数字表示各个数据项的位数目。
高阶位数据66A以及低阶位数据67A定义了24位音频数据43，其已经依照第偶数个数字采样时间进行了采样，并且此外，所述高阶位数据66B以及低阶位数据67B定义了24位音频数据43，其已经依照第奇数个数字采样时间进行了采样。由此，当将要播放数据时，组合所述高阶位数据66A以及低阶位数据67A以便播放，并且同样地，组合所述高阶位数据66B以及低阶位数据67B以便播放。
此外，如果包括四条通道“A”到“D”，那么所述高阶位数据66和低阶位数据67包括每个通道的通道高阶位数据68以及通道低阶位数据69。然而在现有的技术领域中，将MSB-末尾位数据以及LSB-末尾位数据彼此独立地记录，因此当将要播放数据时，需要组合MSB-末尾位数据以及LSB-末尾位数据。这样引入了使记录以及播放设备的处理变得复杂的问题。
发明内容
鉴于如上所述的问题，本发明意在使记录或者播放音频数据更加容易。
依照本发明的第一记录介质具有记录在其数据区域中的采样音频数据，如此使得音频数据可由信息处理设备读取。记录在数据区域中的音频数据通过设置音频数据采样并生成一系列采样来产生，其中所述音频数据的采样是依照预定顺序对多个通道同时采样来进行的；通过组合偶数个系列采样来产生音频帧；通过将表明通道配置、采样位数以及采样周期的头部信息添加到音频帧来产生元素分组；并且将元素分组分离为由预定数量的位组成的发送分组。
如果通道的数目是奇数，那么具有与那些采样相同位数以及预定的位模式的伪采样可能当将要生成一系列采样时，被插入到对多个通道的最后通道的采样之后。
采样的位数是16、20或者24，并且如果采样的位数是20，那么可能将预定模式的4位添加到采样。
所述采样可以是通过线性PCM方法采样的音频数据采样。
元素分组的头部信息还可以包括音轨头信息。
根据本发明的第一数据记录设备将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上。所述第一数据记录设备包括数据分析装置，用于分析输入的音频数据；系列采样生成装置，用于通过设置音频数据的采样来生成一系列采样，其中所述音频数据的采样是根据分析装置的分析结果依照预定顺序对多个通道同时采样的；元素分组生成装置，用于通过组合由系列采样生成装置生成的偶数个系列采样来生成音频帧、并且通过将表明通道配置、采样位数以及采样周期的头部信息添加到音频帧来生成元素分组；以及发送分组生成装置，用于通过将由元素分组生成装置生成的元素分组分离为由预定数量位组成的发送分组来生成发送分组。
所述系列采样生成装置可以包括采样插入装置，用于当分析装置确定通道的数目是奇数时，在对多个通道的最后通道进行采样获得的采样之后，插入具有与那些采样相同位数以及预定模式位的伪采样。
所述分析装置可以包括采样转换装置，用于当采样的位数是20时，向采样添加4个预定模式位。
所述采样可以是通过线性PCM方法采样的音频数据采样。
所述元素分组生成装置可以通过在元素分组的头部信息中存储音轨头信息来生成所述元素分组。
根据本发明的第一数据记录方法涉及一种用于将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上的数据记录设备。所述第一数据记录方法包括：数据分析步骤，用于分析输入的音频数据；系列采样生成步骤，用于通过设置音频数据的采样来生成一系列采样，其中所述音频数据的采样是根据分析步骤的分析结果依照预定顺序对多个通道同时采样的；元素分组生成步骤，用于通过组合由系列采样生成步骤生成的偶数个系列采样来生成音频帧、并且通过将表明通道配置、采样位数以及采样周期的头部信息添加到音频帧来生成元素分组；以及发送分组生成步骤，用于通过将由元素分组生成步骤生成的元素分组分离为由预定位数组成的发送分组来生成发送分组。
根据本发明的第一程序涉及一种用于将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上的数据记录设备。所述第一程序使计算机能执行数据分析控制步骤，用于控制输入音频数据的分析；系列采样生成控制步骤，用于通过设置音频数据的采样来控制一系列采样的生成，其中音频数据的采样是根据分析控制步骤中的分析结果依照预定顺序对多个通道同时采样的；元素分组生成控制步骤，用于通过组合在系列采样生成控制步骤中生成的偶数个系列采样来生成音频帧、并且通过将表明通道配置、采样位数以及采样周期的头部信息添加到音频帧来控制元素分组的生成；以及发送分组生成控制步骤，用于通过将元素分组生成控制步骤中生成的元素分组分离为由预定位数组成的发送分组来控制发送分组的生成。
根据本发明的第二记录介质具有一种数据记录设备的记录程序，所述数据记录设备用于将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上。记录在第二记录介质上的程序使计算机能够执行：数据分析控制步骤，用于控制输入的音频数据的分析；系列采样生成控制步骤，用于通过设置音频数据的采样来控制一系列采样的生成，其中音频数据的采样是根据分析控制步骤中的分析结果依照预定顺序对多个通道同时采样的；元素分组生成控制步骤，用于通过组合在系列采样生成控制步骤中生成的偶数个系列采样来生成音频帧、并且通过将表明通道配置、采样位数以及采样周期的头部信息添加到音频帧来控制元素分组的生成；以及发送分组生成控制步骤，用于通过将元素分组生成控制步骤中生成的元素分组分离为由预定位数组成的发送分组来控制发送分组的生成。
分析输入的音频数据，并且通过设置音频数据采样来生成一系列采样，其中音频数据采样是根据分析结果依照预定顺序对多个通道同时采样的。生成的偶数个系列采样被组合以便生成音频帧，通过将表明通道配置、采样位数以及采样周期的头部信息添加到音频帧来生成元素分组，并且将元素分组分为由预定位数组成的发送分组来生成发送分组。
根据本发明的数据播放设备从可由信息处理设备读取的记录介质中读取并且播放采样音频数据或者视频数据。所述数据播放设备包括源分组输出装置，用于将源分组从记录介质中输出；元素分组生成装置，用于根据从源分组输出装置输出的源分组来生成元素分组；以及解码装置，用于解码由元素分组生成装置生成的元素分组，以便输出音频数据的一系列采样。如果音频数据的通道数目是奇数，那么所述解码装置丢弃作为音频数据一系列采样的虚拟通道而添加的采样。
如果音频数据的采样的位数是20，那么所述解码装置可以丢弃构成采样的位的预定4位。
根据本发明的数据播放方法涉及一种用于从可由信息处理设备读取的记录介质中读取并且播放采样音频数据或者视频数据的数据播放设备。所述数据播放方法包括：源分组输出步骤，用于将源分组从所述记录介质中输出；元素分组生成步骤，用于根据源分组输出步骤输出的源分组来生成元素分组；解码步骤，用于解码在元素分组生成步骤中生成的元素分组，以便输出音频数据的一系列采样；以及丢弃步骤，用于当音频数据的通道数目是奇数时丢弃作为音频数据采样的虚拟通道添加的采样。
根据本发明的第二程序涉及一种用于从可由信息处理设备读取的记录介质中读取并且播放采样的音频数据或者视频数据的数据播放设备。所述第二程序使计算机能够执行源分组输出控制步骤，用于控制从记录介质中输出源分组；元素分组生成控制步骤，用于根据源分组输出控制步骤中输出的源分组来控制元素分组的生成；解码控制步骤，用于控制在元素分组生成控制步骤中生成的元素分组，以便控制音频数据一系列采样的输出；以及丢弃控制步骤，用于如此进行控制，以便当音频数据的通道数目是奇数时，丢弃作为音频数据采样的虚拟通道添加的采样。
根据本发明的第三记录介质具有一种数据播放设备的记录程序，所述数据播放设备用于读取并且播放来自于可由信息处理设备读取的记录介质上的采样音频数据或者视频数据。记录在第三记录介质上的程序使计算机能够执行：源分组输出控制步骤，用于控制从记录介质中输出源分组；元素分组生成控制步骤，用于根据源分组输出控制步骤中输出的源分组来控制元素分组的生成；解码控制步骤，用于控制在元素分组生成控制步骤中生成的元素分组，以便控制音频数据一系列采样的输出；以及丢弃控制步骤，用于如此进行控制，以便当音频数据的通道数目是奇数时，丢弃作为音频数据采样的虚拟通道添加的采样。
将源分组从所述记录介质中输出，根据输出的源分组生成元素分组，并且将生成的元素分组解码以便输出一系列音频数据采样。
依照本发明的第四记录介质具有记录在其数据区域中的采样音频数据，如此使得音频数据可由信息处理设备读取。记录在所述数据区域中的音频数据是通过以下方式来生成的，其中根据对多个通道采样的音频数据的采样生成音频帧、并且当音频数据的通道数目是奇数时通过添加虚拟通道的音频采样来生成音频帧。
采样的位数是16、20或者24，并且如果采样的位数是20，那么可能将预定模式的4位添加到采样。
根据本发明的第二数据记录设备将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上。所述第二数据记录设备包括音频帧生成装置，用于当音频数据的通道数目是奇数时通过添加虚拟通道的音频采样来生成音频帧。
根据本发明的第二数据记录方法涉及一种用于将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上的数据记录设备。所述第二数据记录方法包括音频帧生成步骤，用于当音频数据的通道数目是奇数时通过添加虚拟通道的音频采样来生成音频帧。
根据本发明的第三程序涉及一种用于将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上的数据记录设备。所述第三程序使计算机能执行音频帧生成控制步骤，用于如此进行控制，其中当音频数据的通道数目是奇数时通过添加虚拟通道的音频采样来生成音频帧。
根据本发明的第五记录介质具有一种数据记录设备的记录程序，所述数据记录设备用于将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上。记录在所述节录介质上的第五程序使计算机能执行音频帧生成控制步骤，用于如此进行控制，其中当音频数据的通道数目是奇数时通过添加虚拟通道的音频采样来生成音频帧。
如果输入的音频数据的通道数目是奇数，那么添加虚拟通道的音频采样以便生成音频帧。
附图说明
图1是示出了用于记录音频数据的已知方法的图表。
图2是示出了根据本发明记录的数据逻辑结构的图表。
图3是示出了记录介质上记录的数据的图表。
图4是示出了PES分组的结构的图表。
图5是示出了图4中PES分组的LPCM_audio_data_payload语法的图表。
图6是示出了位数是16的采样的结构例子的图表。
图7是示出了位数是24的采样结构例子的图表。
图8是示出了位数是20的采样结构例子的图表。
图9是GOLS的结构例子的图表。
图10是示出了GOLS数目和LPCM_audio_frame数据大小之间关系的图表。
图11是示出了以每个采样频率的audio_data_payload_size的图表。
图12是示出了图4中PES分组的LPCM_audio_data_header语法的图表。
图13是示出了通道分配的图表。
图14A是示出了每个通道配置中扬声器布局的例子的图表。
图14B是示出了每个通道配置中扬声器布局的例子的图表。
图14C是示出了每个通道配置中扬声器布局的例子的图表。
图15是表明采样频率的示例性值的图表。
图16是表明采样位数的示例性值的图表。
图17是描述EP_map的图表。
图18是描述Track-Start-Mark(音轨起始标记)的图表。
图19是示出了根据本发明的数据记录设备的示例性结构的框图。
图20是描述图19中数据记录设备记录的流程图。
图21是描述数据分析处理的流程图。
图22是描述采样转换的流程图。
图23是描述编码的流程图。
图24是描述GOLS生成处理的流程图。
图25是描述PES分组生成处理的流程图。
图26是示出了根据本发明的数据播放设备的示例性结构的框图。
图27是描述图26中数据播放设备的播放处理的流程图。
图28是描述源分组输出处理的流程图。
图29是描述解码的流程图。
图30是示出了个人计算机的结构例子的图表。
具体实施方式
图2是示出了根据本发明记录的数据逻辑结构的图表。在此例子中，将记录的数据分类为播放列表层(PLAYLIST LAYER)和剪辑层(CLIP LAYER)。在此例子中，所述剪辑层包括剪辑(CLIP)82-1和剪辑82-2，并且所述播放列表层包括播放列表(PLAYLIST)81-1到81-3，用于管理剪辑82-1和82-2。
所述剪辑82-1和82-2是包括AV流文件及其关联信息(剪辑信息)的对象。所述剪辑82-1包括AV流文件102-1和其相关联的信息的剪辑信息101-1，并且所述剪辑82-2包括AV流文件102-2以及与其相关联的信息的剪辑信息101-2。
所述播放列表81-1到81-3是描述用于在剪辑中解码的多个区段的文件。在播放列表81-1中，播放项(PlayItem)121以及122被称作用于解码的区段。同样地，在播放列表81-2中播放项123被称作用于解码的区段。在播放列表81-3中，播放项124以及125被称作用于解码的区段。
剪辑82-1中的AV流文件102-1的内容在时间轴上展开，并且剪辑信息101-1将依照播放列表81-1(播放项121以及122)或者播放列表81-3(播放项124)规定的时间(时间戳)，转换为表明将在AV流文件102-1中解码的数据的地址。
所述剪辑82-2具有与剪辑82-1相同的结构，并且剪辑信息101-2将依照播放列表81-2(播放项123)或者播放列表81-3(播放项125)规定的时间戳转换为表明将在AV流文件102-2中解码的数据的地址。
在播放项121到125中，时间轴上的起点和终点根据AV流文件102-1或者AV流文件102-2的内容来规定。
例如，依照分别对应于箭头141和142的时间戳来规定播放项121的起点和终点，并且剪辑信息101-1将规定的时间戳转换为表明将在AV流文件102-1中解码的数据的地址，以便使从依照对应于AV流文件102-1中箭头151的地址规定的点开始、到依照对应于箭头152的地址规定的点的区段被设定为用于解码的区段。
在所述播放项122中，同样地，依照分别对应于箭头142和箭头143的时间戳来规定起点和终点，并且通过剪辑信息101-1转换为表明将在AV流文件102-1中解码的数据的地址。从依照对应于AV流文件102中箭头152的地址规定的点、到依照对应于箭头153的地址规定的点的区段被设定为用于解码的区段。
同样地，依照分别对应于箭头147和148的时间戳来规定播放项123的起点和终点，并且剪辑信息101-2将规定的时间戳转换为表明将在AV流文件102-2中解码的数据的地址，以便使从依照对应于AV流文件102-2中箭头157的地址规定的点开始、到依照对应于箭头158的地址规定的点的区段被设定为用于解码的区段。
播放项124的起点和终点还依照分别对应于箭头145和146的时间戳来规定，以便使从依照对应于AV流文件102-1中箭头155的地址规定的点、到依照对应于箭头156的地址规定的点的区段被设定为用于解码的区段。播放项125的起点和终点还依照分别对应于箭头149和150的时间戳来规定，以便使从依照对应于AV流文件102-2中箭头159的地址规定的点、到依照对应于箭头160的地址规定的点的区段被设定为用于解码的区段。
存在两种类型的播放列表。一种类型称作真实播放列表(RealPLAYLIST)，其在此例子中相当于播放列表81-1和81-2。当将一个AV流文件作为一个剪辑记录时，自动地生成用于规定剪辑中整个可解范围的真实播放列表。在此例子中，对应于剪辑82-1来生成作为真实播放列表的所述播放列表81-1，并且对应于剪辑82-2来生成作为真实播放列表的播放列表81-2。
将真实播放列表作为剪辑的一部分记录到介质上，并且当删去一部分真实播放列表时，还删去对应于删去部分的AV流文件。例如，当删去播放列表81-1中的播放项121时，还删去从依照对应于AV流文件102中箭头151的地址规定的点、到依照对应于箭头152的地址规定的点的区段。
两种类型的播放列表的另一个称作虚拟播放列表(VirtualPLAYLIST)，其相当于播放列表81-3。虚拟播放列表是独立于剪辑生成的，并且即使删去虚拟播放列表的一部分，剪辑也不会改变。例如，即使删去播放列表81-3中的播放项124时，不删去从依照对应于AV流文件102-1中箭头155的地址规定的点、到依照对应于箭头152的地址规定的点的区段。
图3是示出了根据本发明记录在记录介质上的数据结构的图表。记录在记录介质上的数据具有传输流格式，并且传输流181包括N个单元，即校准单元(Alignedunit)191-1到191-N。
一个校准单元191-i(i＝1，2，...，N)包括32源分组中的每一个，即源分组(sourcepackets)221-0到221-31。一个源分组的数据长度、即源分组221-i(i＝0，1，2，...，31)是192字节，因此校准单元191-i的数据长度是6144(192×32)字节。
此外，一个源分组、即源分组221-i包括TP_extra头部(TP_extraheader)231中的每一个，其是4字节传输头部，并且包括传输分组(Transportpacket)232，其是188字节传输分组。图4中的PES分组被划分以便存储在传输分组中。
图4是示出了LPCM音频数据PES分组的结构例子的图表。此PES分组包括PES分组头部(PESpacketheader)251以及PES分组负载(PESpacketpayload)252。所述PES分组头部251包括用于识别PES分组的信息，诸如Stream_id以及PTS_DTS_flag。
所述PES分组负载252包括LPCM_audio_data_header 271以及LPCM_audio_data_payload 272。
首先，将描述LPCM_audio_data_payload 272的结构。图5示出了LPCM_audio_data_payload 272的语法。如该图所示，将一个LPCM_audio_frame存储在LPCM_audio_data_payload 272。
现在将描述LPCM_audio_frame的结构。LPCM音频数据包括已经依照48千赫兹或者96千赫兹的采样周期采样的样品。一个采样的位数是16位、20位以及24位的任何一个。
图6到8是示出了根据本发明的LPCM音频数据的采样的图表。图6是示出了具有采样位数是16的结构例子的图表。从MSB(b15)到LSB(b0)的16位定义一个采样。图7是示出了具有采样位数是24的结构例子的图表。从MSB(b23)到LSB(b0)的24位定义一个采样，图8是示出了具有采样位数是20的结构例子的图表。存在从MSB(b23)到b4的20位，继之以从b3到LSB(b0)的四位，并将其设定为“0”。以这样的方式，即便采样的位数是20，一个采样也可以通过添加四位0而包括24位，如图7所示。
为每个通道生成这些采样，以便通过组合每个通道的采样来定义称为GOLS的一系列采样(LPCM采样组)。
图9是示出了GOLS的结构例子的图表。在此例子中，GOLS是根据从通道1到通道4的LPCM音频数据的四条通道来生成的。将通道1的第一采样301-1、通道2的第一采样302-1、通道3的第一采样303-1以及通道4的第一采样304-1依照从通道1到通道4的顺序被组合，以便定义第一GOLS 310-1。同样地，第二GOLS 310-2由通道1到通道4的第二采样301-2到304-2定义。
此例子已经假定通道数目是4描述过了。实际上，通道数目可以是2、4、6或者8。根据本发明，通道数目始终是偶数。
LPCM_audio_frame是通过收集以此方式构造的预定数量的GOLS定义的。如上所述，一个LPCM_audio_data_payload 272(图4)包括一个LPCM音频帧。
图10是示出了GOLS数目、通道数目以及LPCM_audio_frame数据大小之间关系的图表。在GOLS数目是2并且采样位数是16的情况下(图6)，在第一行到第四行中，通道数目为2、4、6和8的LPCM_audio_frames的数据大小均以字节表示(从左侧开始第4列)并且以位表示(从左侧第五行)。此外，在GOLS数目是2并且采样位数是24的情况下(图7或者图8)，在第五行到第八行中，通道数目为2、4、6和8的LPCM_audio_frames的数据大小均以字节表示并且以位表示。在第九行到第十六行中，示出了GOLS数目是4时的情况。
在图中最右边的列表明通过将LPCM_audio_frame的数据大小(从左侧的第五列)除以32获得的值。所有的值都是整数。换言之，左侧第五列中所示的LPCM_audio_frames的数据大小可被32位除尽。已经假定GOLS数目是2或者4描述了此例子。只要GOLS数目是偶数，LPCM_audio_frame的数据大小(表示为位)就可被32位除尽。总的来说，DVD记录和播放设备依照32位为单位来进行信号处理，因此如果记录在DVD上的数据的LPCM_audio_frame的数据大小是32位的整倍数，从而实现了更高的相似性。为此，根据本发明，定义一个LPCM_audio_frame的GOLS数目始终是偶数。
图11是示出了实际LPCM音频帧的数据大小的例子的图表。在此例子中，对于48千赫兹的采样频率来说，GOLS的数目是240，并且对于48千赫兹的采样频率来说，GOLS的数目是480，在每种情况下，具有播放时间是5毫秒的LPCM_audio_frame被构造。用和图10中所示一样的方法，从左侧的第二列示出了每个采样的位数，并且从左侧第三列中示出了通道数目。在最右边列中，以字节表明了LPCM_audio_frames的数据大小。
现在将描述LPCM_audio_data_header(图4)的结构。图12示出了LPCM_audio_data_header 271的语法。在图中，示出了LPCM_audio_data_header 271中包括的字段、即“audio_data_payload_size”、“channel_assigment”、“sampling_frequency”以及“start_flag”，连同示出了定义那些字段的位数(No.of bits)以及助记符(Mnemonics)。LPCM_audio_data_header 271的最后五位是“reserved_for_word_align”，其专供将来使用之用。
所述字段“audio_data_payload_size”包括16位，并且存储表明LPCM_audio_data_payload 272的大小的值。如上所述，将一个LPCM_audio_frame存储在LPCM_audio_data_payload 272中，并且其值相当于图11最右边列中所示的值(LPCM_audio_frame的数据大小)。例如，如果采样频率是48千赫兹，那么每个采样的位数是24，并且通道的数目是6，将值4320存储在字段“audio_data_payload_size”中。
所述字段“channel_assigment”包括4位，存储表明通道分配类型的值。图13示出了通道分配的类型。
在图13中，左侧的第二列中表明通道的数目，并且在左侧第三列中表明通道配置，并且在最右边列中表明每个通道的内容。
如图中所示，两个或更多通道配置是有效的，无论通道数目是否相同。例如，当通道的数目是2时，三个类型“单声道”、“双声道”和“立体声”是有效的，“单声道”表明将音频信号从一个扬声器输出，“双声道”表明将相同的音频信号从两个扬声器输出，而“立体声”表明将不同的(左右)音频信号彼此独立地从两个扬声器输出。
在该情况下，如下来分配通道1和通道2的两个通道。在“立体声”的情况下，将对应于从左侧扬声器输出的音频信号的数据(L)分配给通道1，并且将对应于从右侧扬声器输出的音频信号的数据(R)分配给通道2。在“双声道”的情况下，将相同的数据(M)分配给通道1和通道2。在“单声道”的情况下，由于将音频信号从一个扬声器输出，所以通道1具有分配的数据(M)，但是通道2不具有待分配的数据。这里，如上所述，根据本发明将偶数用作通道的数目。在该情况下，将其值全部是0的数据(X)分配给通道2。如上所述，尽管通道的数目最初是奇数，但是偶数个的通道也可以通过添加其值全部为0的数据(X)来分配。
此外，其他类型的通道配置也是有效的。图14示出了通道配置的例子。图14A示出了“LCRS(3/1)”的通道配置，对应于从图13中通道数目是4的部分的顶部开始的第三行(值：6)。“LCRS(3/1)”表明分别从左前方扬声器L、正前方扬声器C、右前方扬声器R和正后方扬声器S输出的四个不同的音频信号。
图14B示出了“L，C，R，LS，RS，lfe(3/2+lfe)”的通道配置，对应于从图13中通道数目是6的部分上部开始的第二行。“L，C，R.LS，RS，lfe(3/2+lfe)”表明分别从左前方扬声器L、正前方扬声器C、右前方扬声器R、右后方扬声器RS和专用低频扬声器lfe输出的六个不同音频信号。
图14C示出了“L，C，R，LS，CS1，CS2，RS，lfe(3/4+lfe)”的通道配置，对应于从图13中通道数目是8的部分上部开始的第二行。“L，C，R，LS，CS1，CS2，RS，lfe(3/4+lfe)”表明分别从左前方扬声器L、正前方扬声器C、右前方扬声器R、左后方扬声器LS、第一正后方扬声器CS1、第二正后方扬声器CS2、右后方扬声器RS和专用低频扬声器lfe。
如上所述，依照所述通道配置将对应于从每个扬声器输出的音频信号的音频数据分配给各个通道。如上所述，在通道配置最初具有奇数个通道的情况下，更具体地说，如果所述通道配置是“单声道”(最初一个通道)，“L，C，R，(3/0)”(最初三个通道)，“L，R，3(2/1)”(最初三个通道)，“L，C，R，LS，RS，(3/2)”(最初五个通道)，或者“L，C，R，LS，CS1，CS2，RS(3/4)”(最初七个通道)，那么将最后的通道指定其值全部是0的数据(X)，以便将所述通道配置转换为偶数个通道。简而言之，将上述通道配置分别转换为两个通道、四个通道、四个通道、六个通道和八个通道。
例如在字段“channel_assigment”中，如果通道配置是“L，C，R，(3/0)”，那么存储值4(图13中的值)。
字段“sampling_frequency”包括4位，并且存储表明采样频率的值。图15是示出了在此情况中存储的值的图表。例如，如果采样频率是48千赫兹，那么将1作为字段“sampling_frequency”的值来存储。
字段“bits_per_sample”包括2位，并且存储表明采样频率的值。图16是示出了在此情况中存储的值的图表。例如，如果采样位数是24，那么将3作为字段“bits_per_sample”的值来存储。
所述字段“start_flag”包括1位，并且存储用于表明相关PES分组是否是音频音轨的起点的值。例如，当将音乐数据的多个片断作为待记录的音频数据进行记录时，将1设定给PES分组中的字段“start_flag”，其中所述PES分组包括每个音乐片断的第一数据。以这样的方式，当将要播放记录的数据时，可以检测音轨的起点。
如上所述，所述LPCM_audio_data_header271包括字段“audio_data_payload_size”、“channel_assigment”、“sampling_frequency”、“bits_per_sample”以及“start_flag”，并且PES分组根据LPCM_audio_data_header 271和LPCM_audio_data_payload 272来构造。如上参照图3所述，将分组分为188字节传输分组232，添加所述TP_extra头部231，并且依照源分组221-0到221-31来执行记录。
上文就所述播放列表以及所述剪辑信息给出了描述，其中所述播放列表用于规定CLIP中的时间戳作为存取点，而所述剪辑信息用于将规定的时间戳转换为用于表明在以此方式记录的数据中将在AV流文件中解码的数据的地址。将参照图17来描述此处理中的细节。
剪辑信息101-2将时间戳(PTS)参照EP_map 103转换为地址，所述EP_map 103是地址转换表。在EP_map 103中，存储对应于时间戳的地址，并且将这些地址设定为源分组221-0到221-31(图3)的数目。一个剪辑中包括的传输分组被分配源分组编号(SPN)作为序号。例如，所述源分组221-0被指定为SPN0，而源分组221-1被指定为SPN1。然后，在EP_map 103中，存储对应于所述SPN的时间戳。
此外，对于包括将上述字段“start_flag”设置为1的PES分组的源分组来说，将SPN标记为Track-Startmarks(音轨-起始标记)，即音轨起始点，如图18所示。以这样的方式，它变得便于依照播放列表规定数据。
图19是示出了根据本发明的数据记录设备330的示例性结构的框图。通过信号处理部件331分析输入的音频数据，并输出到LPCM编码器332。所述LPCM编码器332根据输入的音频数据生成音频PES分组，而视频编码器333根据输入的视频数据生成视频PES分组，以便每个分组被输出到多路复用部件334。
所述多路复用部件334根据音频PES分组和视频PES分组生成传输流，并将其输出到缓冲器335和主机339。主机339分析所述传输流，生成EP_map和Track-Startmark的数据，并将所述数据输出到ECC编码器336。所述ECC编码器336将从主机输出的数据添加到从缓冲器335输出的传输流，并且此外，还添加纠错码添以便向调制部件337输出结果。所述调制部件337数字地调制从所述ECC编码器336输出的数据，并将其输出到驱动器338，其将所述数据记录到介质340上。
现在将参照图20到25来描述数据记录设备330的操作。在步骤S1，所述信号处理部件331接受音频数据的输入。这时，作为音频数据，例如IEC 60958-适应的LPCM音频数据流被输入。
在步骤S2，所述信号处理部件331进行数据分析处理，这将在下文参照图21描述。因此，识别出诸如通道分配和采样频率之类的信息。在步骤S3，所述LPCM编码器332进行编码，在下面参照图23描述。因此，生成音频PES分组。
在步骤S4，所述多路复用部件334多路复用音频PES分组和视频PES分组，以便生成传输流。将所述传输流输出到缓冲器335和主机339。
在步骤S5，主机339所述所述传输流，生成EP_map和Track-Startmark的数据，并将所述数据输出到ECC编码器336。
在步骤S6，所述ECC编码器336和ECC编码器336将从主机339输出的数据添加到从缓冲器335输出的传输流，并且此外，添加纠错码以便向调制部件337输出结果。
在步骤S7，所述调制部件337数字地调制从ECC编码器336输出的数据，并输出所述数据到所述驱动器338。在步骤S9，所述驱动器338将所述数据记录到介质340上。
以这样的方式，执行数据记录。
现在将参照图21来描述图20中在步骤S2的数据分析处理。
在步骤S21，所述信号处理部件331分析输入的音频数据并且识别所述通道分配。因此，识别出相关音频数据的通道数目和通道配置。在步骤S22，所述信号处理部件331识别相关音频数据的采样频率。
在步骤S23，所述信号处理部件331识别所述音轨头信息。这时，例如，在IEC 60958-适应的音频流中，获得与用户数据的Q位序列(Q通道)有关的信息，以便根据音轨编号和索引号来识别音轨头位置。
在步骤S24，所述信号处理部件331识别相关音频数据的采样位数。
在步骤S25，所述信号处理部件331进行采样转换，将在下面参照图22描述。从而，20位采样被转换为24位采样。
在步骤S26，所述信号处理部件331将数据输出到LPCM编码器332。
以这样的方式，分析输入的音频数据，并且将分析结果输出到所述LPCM编码器332。
现在将参照图22来描述图21中在步骤S25的采样转换。
在步骤S41，所述信号处理部件331确定采样位数是否等于20，并且如果做出采样位数等于20的确定，那么流程进行到步骤S42，其中将4位0添加到采样。这时，如图8所示，将四个0位添加到20位采样的LSB末尾，以便将20位采样转换为24位采样。
另一方面，如果在步骤S41做出采样位数不等于20的确定，即如果采样位数是16位或者24位，那么跳过在步骤S42的处理。
以这样的方式，所述20位采样被转换为24位采样。
现在将参照图23来描述图20中在步骤S3的编码。在步骤S61，所述LPCM编码器332进行GOLS生成处理，将在下面参照图24描述。因此，生成GOLS。在步骤S62，所述LPCM编码器332进行PES分组生成处理，将在下面参照图25描述。因此，生成PES分组。
现在将参照图24来描述图23中在步骤S61的GOLS生成处理。在步骤S81，所述LPCM编码器332识别相关音频数据的通道数目n。在步骤S82，所述LPCM编码器332确定通道数目n是否是奇数。在最初具有奇数个通道的通道配置的情况下，根据本发明将其值全部是0的数据(X)指定为最后的通道，如上参照图13所述。如果在步骤S82做出通道数目n是奇数的确定，那么所述流程进行到步骤S83，其中LPCM编码器将0插入到第n+1个采样。
如果在步骤S82做出通道数目n不是奇数的确定(即，是偶数)，那么跳过在步骤S83的处理。
在步骤S84，所述LPCM编码器生成GOLS。
以这样的方式，生成GOLS。
现在将参照图25来描述图23中在步骤S62的PES分组生成处理。在步骤S101，所述LPCM编码器332收集预定数量的GOLS来生成LPCM_audio_frame。例如，如果采样周期是48千赫兹，那么240 GOLS被收集以便生成LPCM_audio_frame。
在步骤S102，所述LPCM编码器332生成LPCM_audio_header。这时，根据图21中在步骤S21识别出的通道分配来设定字段“channel_assigment”的值，并且根据在步骤S22识别出的采样频率来设定字段“sampling_frequency”的值。此外，根据在步骤S24中别出的每个采样的位数来设定字段“bits_per_sample”的值，并且根据在步骤S23中别出的音轨头信息来设定字段“start_flag”的值。
在步骤S103，所述LPCM编码器332将LPCM_audio_frame复制到LPCM_audio_data_payload。在步骤S104，所述LPCM编码器组合LPCM_audio_header和LPCM_audio_data_payload以便生成PES分组负载，并且将所述PES分组头部添加到PES分组负载以便生成PES分组。
以这样的方式，生成音频PES分组。
图20是示出了根据本发明的数据播放设备360的示例性结构的框图。将其上通过根据本发明的数据记录设备记录了数据的介质340置于驱动器361中，然后驱动器361读出所述数据。解调部件362解调读出的数据，并将其输出到ECC解码器363。所述ECC解码器363进行从解调部件362输出的数据的纠错，提取所述播放列表和剪辑信息以便输出到主机369，并且此外，输出AV流到缓冲器364。
所述主机369例如具有用于接收用户的按键输入的用于界面(在图中未示出)。使用此用户界面，用户通过例如输入音轨编号或者时间来规定播放数据。所述主机369控制驱动器361，以便使驱动器361根据用户规定读出播放数据。
将从缓冲器364输出的数据输出到分离部件365，其将所述数据分离为视频PES分组和音频PES分组。将所述视频PES分组输出到视频解码器366，其然后解码所述视频PES分组并输出视频数据。将所述音频PES分组输出到LPCM解码器367，其然后解码所述音频PES分组并将其输出到信号处理部件368。所述信号处理部件368将从LPCM解码器367输出的数据例如转换为IEC 60958-适应的LPCM音频数据流以便输出。
现在将参照图27到29来描述数据播放设备360的操作。在步骤S121，所述驱动器361从介质361读出数据。在步骤S122，所述解调部件362数字地解调所述读出数据。在步骤S123，所述ECC解码器363进行纠错。这时，不仅对从所述解调部件362输出的数据执行纠错，而且提取所述播放列表和剪辑信息并输出到主机369。
在步骤S125，所述主机369获得播放列表和剪辑信息。在步骤S125，所述主机369经由用户界面接收用户输入。在步骤S126，所述主机369进行源分组输出处理，将在下面参照图28描述。从而，将对应于由用户规定的音轨(或者时间)的源分组从所述驱动器361读出。通过所述解调部件362数字地解调读出的源分组，由所述ECC解码器363经过纠错，然后输出到缓冲器364以便集中传输流。
在步骤S127，所述分离部件365将传输流的传输分组分离为音频PES分组和视频PES分组。在该情况下，将所述音频PES分组输出到所述LPCM解码器367，并且将所述视频PES分组输出到视频解码器366。
在步骤S128，所述LPCM解码器367进行解码，将在下面参照图29描述。从而，输出将播放的LPCM采样。
在步骤S129，所述信号处理部件368将从LPCM解码器367输出的数据例如转换为IEC 60958-适应的LPCM音频数据流以便输出。
在步骤S130，所述视频解码器366解码所述视频PES分组并输出视频信号。
以这样的方式，数据得以播放，并且通过根据本发明的数据记录设备330记录的数据例如被转换为IEC 60958-适应的LPCM音频数据流。
现在将参照图28来描述图27中在步骤S126的源分组输出处理。在步骤S151，所述主机369获得对应于由用户规定的音轨的时间戳。在步骤S152，所述主机369根据EP_map确定对应于所述时间戳的源分组编号。
如上所述，所述EP_map是地址转换表，其中作为地址的源分组编号对应于时间戳被存储。在步骤S153，所述主机369让驱动器361输出源分组。
以这样的方式，可以输出由用户规定的音轨的数据。
现在将参照图29来描述图27中步骤S128的解码。
在步骤S171，所述LPCM解码器367根据所述PES分组获得LPCM_audio_data_header以及LPCM_audio_data_payload，并且在步骤S172，根据LPCM_audio_data_payload获得LPCM_audio_frame。
在步骤S173，所述LPCM解码器367识别通道数目n。这时，通道数目n可以根据在步骤S171获得的LPCM_audio_data_header的字段“channel_assigment”来识别。例如，如果字段“channel_assigment”的值是4，那么这表明相关音频数据的通道配置是L，C，R(3/0)，如图13所示。在该情况下，将通道数目n识别为3。如上所述，根据本发明，通道的数目必须为偶数。更具体地说，作为最初具有三个(奇数)通道的通道配置的L，C，R(3/0)数据被转换为具有四个(偶数)通道的数据，这是通过将其值全部是0的数据指定为第四通道的数据来实现的。然而，这里识别的通道数目n是基于所述通道配置的通道的原始数目。
在步骤S174，所述LPCM解码器367根据LPCM_audio_frame获得GOLS。
在步骤S175，所述LPCM解码器367确定通道数目n是否是奇数。如果做出n是奇数的确定，那么丢弃第n+1个采样。如上所述，如果通道数目n是3，那么将其值全部是0的数据(X)指定为第四通道的数据。因此，所述数据(采样)被丢弃(忽略不计)。
另一方面，如果在步骤S175做出通道数目n不是奇数的确定(即，是偶数)，那么跳过在步骤S176的处理。
在步骤S177，所述LPCM解码器367确定采样位数是否等于20。在该情况下，采样位数可以根据在步骤S171获得的LPCM_audio_data_header的字段“bits_per_sample”的值来确定。如图16所示，如果字段“bits_per_sample”的值是2，那么是每个采样的位数识别为20。
如果确定在步骤S177做出采样位数等于20的确定，那么所述流程进行到步骤S178，其中所述LPCM解码器367丢弃采样的低(LSB-末尾)4位。如图8所示，根据本发明，将4位0添加到20位采样的LSB-末尾，由此这4位被丢弃(忽略不计)。
另一方面，如果在步骤S177做出采样位数不等于20的确定，那么所述处理跳过在步骤S178的处理。
在步骤S179，所述LPCM解码器367输出将播放的LPCM采样。
以这样的方式，提取LPCM采样并从PES分组输出。
上述处理是要依照硬件还是软件来实现是无关紧要的。如果上述系列处理将要依照软件执行，那么将构成所述软件的程序经由网络或者从记录介质安装到计算机嵌入的专用硬件中，或者例如安装到如图30所示的通用个人计算机中，通过安装各种形式的程序，所述个人计算机可以执行各种形式的功能。
在图30中，CPU(中央处理单元)391依照存储在ROM(只读存储器)392或者从存储部件398载入RAM(随机存取存储器)393中的程序来执行各种形式的处理。此外，CPU 391执行各种形式处理所需的数据根据需要被存储在RAM 393中。
所述CPU 391、ROM 392以及RAM 393经由总线394互联。此外，输入/输出接口395与此总线394相连。
例如包括键盘以及鼠标的输入部件396；例如包括CRT(阴极射线管)以及LCD(液晶显示器)的显示部件；例如包括扬声器的输出部件397；例如包括硬盘的存储部件398；以及例如包括调制解调器以及终端适配器的通信部件399与所述输入/输出接口395相连。所述通信部件399经由诸如互联网的网络执行通信处理。
此外，驱动器400根据需要与所述输入/输出接口395相连，将其上记录了根据本发明的程序的记录介质置于驱动器200中，将从它们中读出的计算机程序根据需要安装到存储部件398中。
所述记录介质例如通过磁盘421、光盘422、磁光盘423或者半导体存储器424来实现。
用于执行所描述的一系列处理的步骤可以或者不必依照如上所述的步骤的顺序并按照时间顺序地进行。相反，所述步骤可以并行进行或者彼此独立地进行。
工业实用性
如上所述，根据本发明，可以更加容易地记录或者播放音频数据。具体来讲，通过实现具有与录制以及播放设备有较高相似性的数据结构的记录介质，能够以很低的成本来提供具有简单结构的记录以及播放设备。

Claims (8)

1.一种数据记录设备，用于将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上，包括：
数据分析装置，用于分析输入的音频数据；
系列采样生成装置，用于通过设置音频数据采样来生成一系列采样，其中所述音频数据采样是根据所述数据分析装置的分析结果、并依照预定顺序对多个通道同时采样得到的，如果所述数据分析装置确定通道的数目是奇数，那么系列采样生成装置包括的采样插入装置在对多个通道的最后通道进行采样而得到的采样之后，插入具有与那些采样相同的位数以及预定模式的位的伪采样；
元素分组生成装置，用于通过组合由所述系列采样生成装置生成的偶数个系列采样来生成音频帧、并且通过将表明通道配置、采样位数以及采样周期的头部信息添加到音频帧来生成元素分组；以及
发送分组生成装置，用于通过将元素分组生成装置生成的元素分组分离为由预定数量的位组成的发送分组来生成发送分组。
2.如权利要求1所述的数据记录设备，其中所述数据分析装置包括采样转换装置，用于如果采样的位数是20，向采样添加4个预定模式位。
3.如权利要求1所述的数据记录设备，
其中所述采样是通过线性PCM方法采样的音频数据采样。
4.如权利要求1所述的数据记录设备，
其中所述元素分组生成装置通过在元素分组的头部信息中存储音轨头信息来生成所述元素分组。
5.一种数据记录方法，通过一种数据记录设备来实现，所述数据记录设备用于将采样的音频数据或者视频数据记录到可由信息处理设备读取的记录介质上，所述方法包括以下步骤：
数据分析步骤，用于分析输入的音频数据；
系列采样生成步骤，用于通过设置音频数据的采样来生成一系列采样，其中所述音频数据的采样是根据所述数据分析步骤的分析结果依照预定顺序对多个通道同时采样得到的，如果所述数据分析步骤确定通道的数目是奇数，那么系列采样生成步骤包括的采样插入步骤在对多个通道的最后通道进行采样而得到的采样之后，插入具有与那些采样相同的位数以及预定模式的位的伪采样；
元素分组生成步骤，用于通过组合由系列采样生成步骤生成的偶数个系列采样来生成音频帧、并且通过将表明通道配置、采样位数以及采样周期的头部信息添加到音频帧来生成元素分组；以及
发送分组生成步骤，用于通过将由元素分组生成步骤生成的元素分组分离为由预定位数组成的发送分组来生成所述发送分组。
6.一种用于从可由信息处理设备读取的记录介质中读取并且播放采样音频数据或者视频数据的数据播放设备，包括：
源分组输出装置，用于从所述记录介质输出源分组；
元素分组生成装置，用于根据从所述源分组输出装置输出的源分组来生成元素分组；以及
解码装置，用于解码通过所述元素分组生成装置生成的元素分组，以便输出音频数据的一系列采样，
其中如果音频数据的通道数目是奇数，那么所述解码装置丢弃作为音频数据系列采样的虚拟通道而添加的采样。
7.如权利要求6所述的数据播放设备，
其中如果音频数据的采样的位数是20，那么所述解码装置丢弃构成采样的位的预定4位。
8.一种通过数据播放设备实现的数据播放方法，所述数据播放设备用于从可由信息处理设备读取的记录介质中读取和播放采样的音频数据或者视频数据，所述方法包括以下步骤：
源分组输出步骤，用于从所述记录介质中输出源分组；
元素分组生成步骤，用于根据源分组输出步骤输出的源分组来生成元素分组；
解码步骤，用于解码在元素分组生成步骤中生成的元素分组，以便输出音频数据的一系列采样；以及
丢弃步骤，用于当音频数据的通道数目是奇数时丢弃作为音频数据系列采样的虚拟通道而添加的采样。
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