光碟、記錄和讀取盤上信息的方法及其所用裝置的製作方法

2023-05-29 09:58:21

專利名稱：光碟、記錄和讀取盤上信息的方法及其所用裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型光碟，特別是就該光碟，涉及一種記錄和讀取盤上信息的方法，以及執行該方法的裝置。
光碟已被大量地用作計算機應用的存儲器件，並將這種光碟稱作CD-ROM。用作CD-ROM的盤可仿造已開發用於音頻應用的標準小型盤(CD)，基本上它是一種進行了各種改善和改進的音頻CD，其特別適用於計算機的應用。採用這種CD作為一標準盤，CD-ROM具有大約600兆字節的數據存儲容量。由於採用了音頻CD技術作為它的基礎，CD-ROM和它的盤驅動器已相對地便宜並相當通用了。
然而，由於已適用於CD-ROM的通用音頻CD具有其特有格式和存儲容量，因此，難以改善數據的存儲容量。在典型的計算機應用中，已經發現600兆字節的容量是不夠的。
還有，可由音頻CD獲得的數據傳輸速率通常低於1.4MB/S(Mbps)，然而，計算機應用通常要求遠遠超1.4Mbps的傳送速率；而採用常用的CD-ROM難以獲得較快的傳送速率。
與通常CD-ROM有關的還有另一缺點，其由於這樣的事實，即音頻CD格式已適應於計算機的應用，它與存取在盤上的特殊位置有關具有相對長的存取時間。典型地，可由音頻CD讀取相對長的數據串，而對於計算機的應用通常要求訪問任意的存取位置以由此讀取相對少量的數據。例如，特定的存取區段對於CD控制器來說可能要花更多的時間用以識別由光拾取來讀取的區段。
關於CD-ROM還有進一步的難點(其同樣歸結於這樣的事實，即這樣的CD-ROM是基於音頻CD技術)是其糾錯能力。當音頻數據由音頻CD重放時，仍不能糾正的錯誤可基於重放的音頻資料的高一致性通過採用插入法來去除。然而，在計算機應用中，由於該數據的低一致性，因而通常不能使用插入法來去除錯誤。因此，必須對記錄在CD-ROM上的數據以顯示高糾錯能力的形式進行編碼和調製。至此，已記錄在CD-ROM上的數據是常規的交錯裡德-索羅門碼(CIRC)加上所謂的分組完成糾錯碼的形式。然而，分組完成碼通常要在相對大量的時間來對數據解碼，更重要的是，它的糾錯能力在一定情況下，被認為是不夠的，即在一個組中存在多個差錯。由於可將兩個糾錯碼(ECC)技術用於CD-ROM，(相反只將一個ECC技術用於音頻CD(即，CIRC技術))，因而必須將更大量的非數據信息記錄在CD-ROM上，以實現該差錯的校正，而該非數據信息的被稱作＂冗餘＂數據。為了改善CD-ROM的糾錯能力，實質上就是增加必須要記錄的冗餘信息的量。
因此，本發明的目的就是要提供一種改進的光碟，其特別適用作為CD-ROM，它可克服與CD-ROM有關的前述難點和缺點，以用於至今已實現的類似使用。
本發明的另一目的就是提供一種光碟，其顯示出較高的存取速度，由此允許任意位置的存取，諸如對區域的迅速存取。
本發明的再一目的就是提供一種改進的光碟，它具有比至今所用CD-ROM的傳送速率高的高傳送速率。
本發明的進一步目的就是改善光碟存取能力，由此使它更適於用作CD-ROM。
本發明的一附加目的就是提供一種改進的光碟，它只存取少量的冗餘數據。
本發明的還一目的就是提供一種改進的記錄格式用於光碟，其增強了光碟的糾錯能力。
本發明的另一目的就是提供一種光碟，它具有實質上改進了的記錄密度，由此，適合於將該盤用作CD-ROM。
本發明的進一步目的就是提供一種改進的光碟，它可把數據記錄在備區段中，其每個區段具有一容易和可迅速讀取的區段標題，特別是因為該區段標題在被成功地解碼和識別之前，其不以需要基本上長時間的形式進行編碼。
本發明的各個其它目的、優點和特徵將通過後面的詳細描述而會更為清楚，而新穎的特徵將在後續權利要求中特別地加以指出。
根據本發明，提供一種光碟、一種用於記錄於該盤的方法和裝置、以及用於由該盤讀取數據的方法和裝置。盤具有小於140mm的直徑，1.2mm±0.1mm的厚度和多個記錄軌跡，其顯示出軌跡的間距在0.646μm和1.05μm之間的範圍內，在其軌跡上記錄的數據作成壓刻的凹痕。可將軌跡分成引入區、節目區和引出區，其目錄(TOC)信息被記錄在引入區的至少一個TOC軌跡上，用戶信息記錄在節目區的多個用戶軌跡上。每條軌跡被分成多個區段，且TOC信息包括每個用戶軌跡的起始區段的地址。將數據(TOC和用戶信息)以具有至少八個奇偶校驗碼元的長距離糾錯碼進行編碼。已編碼的數據被調製和記錄在盤上。最好是，將數據調製成遊程長度受限(RLL)的數據。
在優選的實施例中，記錄的數據所具有的線密度在0.237μm/B和0.378μm/之間的範圍內。此外，節目區被設置在具有半徑為20mm至65mm的盤的一部分上。
數據的格式方便地允許迅速訪問所需的區段。獲得了在記錄數據中冗餘減少和高的存貯容量。有利地是，這種光碟可以記錄具有特定計算機應用的數據、涉及計算機數據、或視頻和音頻數據，後者通過所謂MPEG(運動圖象編碼專家組)技術被壓縮。也可能被記錄的音頻數據最好被壓縮，然後與MPEG壓縮視頻數據多路復用。本發明採用的糾錯碼最好是具有至少8個奇偶校驗碼元的長距離碼。迄今已使用的ECC技術已依靠所謂短距離碼，其中數據塊被分成兩個分塊，每個分塊均與奇偶校驗碼元的數量有關，如4個奇偶校驗碼元。然而，已公知，可使用4個奇偶校驗碼元來校正4個數據碼元，而如果每個分塊中4個數據碼元是錯誤的則可以校正總數為8的錯誤數據碼元。而如果一個分塊包含5個錯誤數據碼元，由此另一分塊包含3個錯誤數據碼元，使用短距離碼則只能有效地校正一個分塊中的4個數據碼元，由此允許總共7個數據碼元的錯誤糾正。而採用長距離碼，就不必將數據塊再分了，從而如果在長距離代碼數據中存在的所有8個錯誤數據碼元，其均可以被校正。
作為另一特徵，所使用的RLL碼最好是將8位輸入數據變換成16位數據，用以記錄(稱作16通道位)連續16位碼元之間提供的無空位的數據。在迄今所使用的RLL碼中，8個數據位被變換成14個通道位，並且3個備用位被插在後續14位碼元之間。由此，本發明獲得了冗餘位的減少。
下面將結合附圖詳細地描述以便更好地理解，其順便給出的實例不能試圖來限制本發明，其中

圖1是通過根據本發明製成的光碟的優選技術方框圖；圖2是本發明所包含的裝置方框圖，其用以從根據圖1所示技術製成的光碟上再現數據；圖3是用於由圖1所示技術製成的盤的記錄區域示意圖；圖4其更為詳細地示出了圖3的記錄區域；圖5是記錄區域另一格式的示意圖；圖6是記錄區域再一格式的示意圖；圖7是記錄區域又一格式的示意圖；圖8是記錄在盤的TOC區中的一部分信息的表列圖；圖9是記錄在TOC區中的另一部分數據的表列圖；圖10是記錄在盤上的數據區段的示意圖；圖11A-圖11E是可記錄在區段中的不同型式的子碼數據的表列圖；圖12是可記錄在區段中作為子碼信息的版權數據的表列圖；圖13是可記錄在區段中作為子碼信息的應用ID信息的表列圖；圖14是可記錄在區段中作為子碼信息的時間碼數據的表列圖；圖15是可記錄在區段中作為子碼信息的圖象型數據的表列圖；圖16是可包含在記錄於TOC區中的TOC信息中的ECC型數據的表列圖；圖17是可作為C1碼字識別的一幀糾錯編碼數據的示意圖；圖18是本發明所使用的長距離糾錯碼格式的示意圖；圖19是本發明可採用的短距離糾錯碼格式的示意圖；圖20是在由盤將其碼元重放以後重排數據碼元的順序的示意圖；圖21是已進行了糾錯編碼的數據區段的示意圖；圖22是以長距離格式的糾錯編碼數據的塊代碼示意圖；圖23是以短距離格式的糾錯編碼數據的塊代碼示意圖；圖24是表示EFM調製的數據碼元串的示意圖；圖25是一程序圖，其用以解釋在圖24中所示的EFM調製數據中空位是如何進行選擇的；圖26是能用來產生圖24所示數據串的EFM調製器的方框圖；圖27是一幀經EFM調製的數據示意圖；圖28是一個表，其用以解釋在形成圖24所示EFM數據串時，空位是如何進行選擇/禁止的；圖29A-29D是說明性波形圖，其可用來理解空位是如何進行選擇的；圖30是本發明可使用的調製器的方框圖；圖31是本發明可使用的解調器的方框圖；圖32是一裝置的方框圖，它可用來將數據提供給圖1所示的記錄技術；圖33是圖2所示重現裝置可使用的數據恢復裝置的方框圖。
本發明可在一光碟上記錄不同類型的數據，特別適用於作為CD-ROM，而且還適用作為數字視頻盤(DVD)。這些數據可以是計算機可使用的文件數據或應用數據，或它可包括視頻數據，其有時在這裡可稱作動畫數據，它包括圖象信息和音頻信息，並且它最好是根據各種常用視頻數據壓縮標準或格式如那些公知的MPEG-1，MPEG-2，或當還要記錄視頻圖象時的JPEG來進行壓縮。因此，可以意識到，盤上的信息容許＂多媒體＂的應用。
在描述用以將數據記錄在光碟上的技術以前，先對盤本身進行簡單的描述。本發明所使用的光碟的物理參數完全類似於常用的音頻CD；出於這個原因，沒有提供盤的附圖。然而，人們將會意識到盤的直徑為140mm或更小，最好是120mm或135mm。數據被記錄在軌跡中，而更詳細地來說，軌跡間距在0.646μm和1.05μm之間的範圍內，最好是在0.7至0.9μm的範圍內。象音頻CD數據一樣，記錄在光碟上的數據是以壓刻凹痕的形式，其線密度是在0.237μm/B和0.387μm/B之間的範圍內，儘管該範圍處於0.3μm/B至0.4μm/B範圍內。數據被記錄在盤的20mm至65mm半徑的那部分上。可將厚度為1.2mm±0.1mm的盤加以驅動以進行重放操作，使得它的線速度在3.3m/s至5.3m/s的範圍內。
由於有了盤的線密度和軌跡間距的結果，使得信息可通過拾取頭而由盤光學地讀出，其中拾取頭可通過具有數值孔徑NA的透鏡投射出波長λ的光束，使得投射的光束顯示出空間頻率為l，其中l＝λ/(2NA)。用於光拾取的光源最好是雷射束，它的波長為λ＝635nm，該雷射束通過數值孔徑為NA＝0.52的透鏡射出，結果得到空間頻率為l＝611nm。
與光碟相關的物理參數的典型例子如下光碟直徑＝120mm，節目區＝23mm至58mm，軌跡間距＝0.84μm，線密度＝0.307μm。
這使得數據存儲容量為4.4GB。
公知的用以將數據記錄在光碟上的一種建議結構稱作EFM加幀(EFM指的是8至14調製)。EFM加幀是由85個數據碼元(每個碼元是8位字節的16位表示)加兩個同步碼元構成，由此組成87個16位碼元。一個區段是由14×2EFM加幀組成的。但是，在一區段中所具有的用戶信息量，也就是說，包含有有用的數據並由此包括區段標題信息、錯誤檢測碼(EPC)信息等等的信息量，2048個碼元。因此，EFM加幀的效率可計算為(2048×16)/(87×16×14×2)＝0.8407也就是說，EFM加幀的效率大約為84％，這意味著記錄在一個區段上的所有數據的84％是有用的數據。因此，如果光碟的存儲容量為4.4BG，如上所述，則可存儲在盤上的用戶數據量為84％×4.4GB＝3.7GB。
當然，如果軌跡間距是變化的和/或如果壓刻的凹痕的線密度是變化的，那麼盤的存儲容量同樣是變化的。例如，如果軌跡間距約為0.646μm，那麼盤的存儲容量大約為6.8GB，然而，如果軌跡間距約為1.05μm，那麼存儲容量大約為4.2GB。然而，事實上，拾取光束的空間頻率決定最小的軌跡間距和最小的線密度，因為，最好是軌跡間距不小於拾取光束的空間頻率，並且線密度不小於拾取光束的密度頻率的一半。
當與音頻CD相比時，本發明所用光碟記錄數據的線密度大約是音頻CD線密度的1.7倍，而本發明所用光碟的記錄容量大約是音頻CD記錄容量的5.5倍，驅動本發明的光碟可顯示出其線速度大約是音頻CD線速度的4倍，本發明的光碟的數據傳送速率大約是9Mbps，其大約是音頻CD數據傳送速率的6倍。
考慮到上述內容，參照圖1，它正是所述型式光碟製造所用技術的方框圖。給輸入端121提供待記錄的用戶數據，該數據是由例如複合視頻和音頻信息、標題數據和子信息組成，如計算機文件、字符數據、圖形信息等等，但其不限於此。提供給輸入端121的數據是由圖32所示的裝置產生的，下面將對其加以描述。
將用戶數據與轉換開關124進行耦合，而它也適用於接收通過TOC編碼器而由輸入端122提供給開關的目錄(TOC)信息。TOC信息可識別用來精確地重現記錄於其上的用戶信息的盤的各種參數；並且TOC信息還包括涉及用戶信息本身的數據，如有助於迅速存取記錄於特定軌跡上的用戶信息的信息。下面描述TOC信息的結構。
開關124可選擇地將在輸入端121上提供的用戶數據和在輸入端122上提供的編碼TOC數據聯接到錯誤檢測碼(EDC)加法器127上。正如將要描述的那樣，可將TOC信息記錄在盤的一部分上，而將用戶數據記錄在其另一部分上；並且開關124可在適當的時間選擇或是TOC信息或是用戶數據。下面將連同如圖21來加以描述，可將錯誤檢測碼在用戶數據或TOC信息的區段端部上加入；並且加法器127用以在區段數據已被接收以後產生錯誤檢測碼，然後將錯誤檢測碼加到段數據的端部。在優選實施例中，區段是由2048比特有用的數據組成，加上奇偶字節，加上區段標題數據，加上許多＂預定＂字節，加上EDC碼。
區段標題加法器128適用於將區段標題加到通過EDC加法器127所提供的用戶信息的每個區段上。下面將結合圖10來加以描述，區段標題包括同步組合和信息，其可用以迅速地識別存取的區段。該信息，特別是在包含有用戶數據的區段中，包括子碼信息，它通過區段標題編碼器129而聯接到區段標題加法器上，而編碼器129工作用以將通過輸入端123所提供的子碼信息進行編碼。該子碼信息是由適合的源產生的，正如下面結合圖11將要進一步描述的那樣，它可用以提供有助於識別和控制涉及記錄於盤上的用戶數據的信息。例如，子碼信息可識別軌跡數，其中包含有該子碼信息的區段被記錄；版權管理信息，它確定由盤再現的數據，如視頻數據是否可被複製；應用ID信息，它是對於記錄於區段上數據指定特定的用戶應用；時間碼數據，其表示時間信息，按該時間信息記錄用戶數據；和涉及可將其記錄盤上的視頻圖象信息，如記錄於該區段上的視頻圖象與緊接其前後視頻圖象之間的距離或間距。系統控制器110對區段標題編碼器129進行一定的控制，使得原有的子碼信息和其它區段的標題信息(如圖10所示)被放置在適當的數據位置上用以完全地記錄在用戶軌跡中。
用戶數據，其包括由區段加法器128所加的區段標題，要經過糾錯編碼，它是通過ECC電路132連同存儲器131和存儲器控制部分133一同完成的，後者是通過系統控制器110來控制的。在美國再頒專利Re31,666中描述了一個本發明可採用的ECC編碼的例子，它要經過改進以便適用於記錄在光碟上的數據。在本發明的一個實施例中，對由電路132所產生的ECC編碼進行卷積編碼，下面將結合圖17對其進行更加詳細的描述。為足以理解圖1而簡單地指出，ECC編碼組裝一幀的數據字節或碼元，稱作C2碼字，它由如116位元組或碼元組成的，並且產生C2奇偶校驗字節，其隨各個數據字節或碼元以預定的C2碼字數而變化。例如，如果在每個C2碼字中的數據字節或碼元顯示出順序1，2，…116，那麼C2奇偶校驗字節或碼元可通過將來自C2碼字C21的字節1和來自C22的字節2進行組合來產生。另一C2奇偶校驗字節可通過將C2碼字C23的第三字節和C24的第四字節進行組合來產生。採用這種方法，C2奇偶校驗字節可通過交錯技術來產生；作為一個例子，可將12個這種C2奇偶字節加到C2碼字C21上，既使這種C2奇偶校驗字節涉及包含在其它C2字中的數據字節。然後，為用於已加入了C2奇偶校驗字節的C2字(如C21)產生C1奇偶校驗字節，結果形成了這裡指的C1碼字(如C11)。由116數據字節加上12個C2奇偶校驗字節，加上8個C1奇偶校驗字節組成的合成C1碼字被存儲在存儲器131中。
存儲在存儲器131中的C1碼字中的順序次序數據字節可通過例如延遲奇數字節來進行重排，便形成奇數組的數據字節和偶數組的數據字節。由於每組由包含在C1碼字中的僅一半的數據字節組成，因而可將一C1碼字的奇數組數據字節與緊接的C1碼字的偶數組數據字節組合，由此形成打亂次序的字節。這種打亂的次序改善了ECC編碼數據的突發差錯的抗擾性。打亂次序的ECC編碼字節由存儲器131提供給調製器140，其最好是執行8至16調製，如果需要的話，還可以使用8至14(EFM)調製。
存儲控制器133提供給存儲器131以必要的讀和寫地址，使得能夠產生交錯形式的C2奇偶校驗字節，並且還可將順序次序的數據字節重排成前述的打亂次序。
在ECC編碼技術優選的實施例中，使用長距離碼，也叫做L格式。L格式產生按圖18所示排列的C1碼字，下面進一步加以描述。如果需要的話，ECC編碼數據可顯示出短距離碼或S格式，如圖19所描繪的，描述如下。基於是否選擇L格式或S格式，系統控制器110控制存儲控制器113，使得存儲器131允許數據字節以L格式或S格式進行ECC編碼。
調製器140用來將由存儲器131所提供的8位字節變換成16位碼元，每個碼元均是遊程長度受限碼(RLL)，正如將要描述的。將會意識到，通過產生的16位碼元，是數字信息遊程長度函數的累加數字和值(DSV)，也就是連續的0數或連續的1數，其受限只允許按這種連續的0或1變化而產生的DC部分用以保持或限制為0。通過消去DC或所記錄的數位訊號較低頻部分，則在重現數字信息時將會同樣存在的錯誤會被減到最小。
調製器140由此產生一記錄信號，可將其聯接到剪輯裝置150上，該裝置可用於製作原始盤，由該盤可生產出一個或多個母盤，並且由該盤可以衝壓複製以分發給最終用戶。也就是說，該衝壓的盤構成CD-ROM。
在一個實施例中，剪輯裝置一電光調製器151，它依靠所謂的Pockels效應(Pockels effect)來調製用於＂剪輯＂原始盤的光束。該原始盤可由靠模裝置160使用以生產該原始盤的主盤。靠模裝置160依靠常用技術，如顯影和真空澱積，以生產出多個母盤。該母盤可用於衝壓機注模複製，接著可將其包裝和分發。圖1中的方框171和172試圖表示在製造該盤中的注模和包裝裝置。完成的盤描繪成盤100。
現將結合圖2的方框圖來描述用於重現記錄於光碟100上的信息的技術。這裡，盤可通過投射光束的光拾取器212來光學地讀取，如具有空間頻率為l＝λ/2na的雷射，該光束由盤反射並通過常規拾取檢測器來檢測。檢測器將反射的光束變換成相反的電信號，將該電信號由拾取器212提供給波形均衡器213，然後提供給鎖相環時鐘再生電路214和解調器215。以恢復的電信號的傳送可用於同步鎖相環路，以由其抽取時鐘信號，用以將數據記錄在盤上。將抽取的時鐘信號聯接到解調器215上，它可完成RLL解調，下面結合圖31來對其更詳細地加以描述。只要說如果數據按16位碼元記錄在盤100上時，解調器215可將每個16位碼元解調成8位碼元或字節就足夠了。
由盤100再生的解調數據提供給環形緩衝器217，也可將由鎖相環時鐘再生電路214抽取的時鐘信號提供給環形緩衝器，以容許解調數據的＂時鐘輸入＂。還可將解調的數據由解調器215提供給區段標題檢測器221，其可用以檢測，並可將區段標題與解調的數據分開。
環形緩衝器217可聯接到糾錯電路216上，它可用以糾正可能存在於存儲在環形緩衝器中的數據。例如，當數據的長距離碼記錄時，其碼如可由C1碼字組成，每個碼字由126碼元組成，其包括表示數據(如C2數據)的116碼元，表示C2奇偶性的12碼元和表示C1奇偶性的8碼元，糾錯電路216首先使用C1奇偶校驗碼元來糾正可能存在於C1字中的錯誤。將經糾錯的C1字再寫入環形緩衝器217；然後糾錯電路使用C2奇偶校驗碼元用以進一步糾錯。那些經進一步糾錯的數據碼元被再寫入環形緩衝器作為經糾錯的數據。上述的再頒專利Re31,666用作糾錯的例子可以進行參考。
在檢測到區段標題中的錯誤情況下，糾錯電路216使用C1奇偶校驗碼元來糾正區段標題，並將經糾錯的區段標題再寫入區段標題檢測器221中。有益的是，不需要C2奇偶校驗元用於區段標題的糾錯。
如上所述，提供了四種糾錯編碼的輸入數據元表現出一給定順序，而糾錯編碼碼元為記錄可以以不同順序進行重新設置。在一種設置中，奇數和偶數碼元是分開的，並且C1碼字的奇數碼元以奇數組記錄，同時C1碼字的偶數碼元以偶數組記錄。另外，可將不同C1碼字的奇數和偶數碼元組合成一起用以記錄。再有，可以使用其它順序設置用以記錄數據。在重放過程中，糾錯電路216和環形緩衝器217可協同操作用以將恢復的數據碼元復原到其原有的給定順序。換句話說，數據碼元可被認為可以以打亂的次序來記錄，糾錯電路和環形緩衝器的結合操作可用以將C1碼字中碼元的順序重新設置成其適當的設置順序。
可將存儲在環形緩衝器217中的糾錯數據聯接到錯誤檢測電路222上，該電路使用通過EDC加法器127(圖1)加到記錄數據上的EDC位來檢測未改正的錯誤。在數據不能被校正的情況下，EDC檢測器222可提供一適當的指示，如在特定未改正的字節中的錯誤標誌或在未改正的C1碼字中的錯誤標誌，並且可將經糾錯的數據(其帶有或不帶有這種錯誤標誌)按具體情況，聯接到輸出端224上。
另外，從光碟100恢復的TOC信息由糾錯電路216糾錯並由EDC檢測器222檢錯之後耦合到TOC存儲器223，用來控制數據重放運作並允許迅速存取到用戶數據，存儲器223中存儲的TOC信息以及由區段標題檢測器221從重放數據中分離出來的區段信息被耦合到系統控制器230。系統控制器響應於由用戶接口231送來的用戶產生的指令來控制光碟驅動器225，以便存取所要求的軌跡以及那些軌跡中的區段，就這樣來重放用戶請求的用戶數據。例如TOC存儲器223存儲的TOC信息可以包括表示每條軌跡的起始位置的數據，系統控制器230響應於用戶產生的存取特定軌跡的請求來控制盤驅動器225以使被請求的軌跡定位並進行存取。存取軌跡中表示數據的特定識別信息可以被恢復並由區段標題檢測器221送到系統控制器230，這樣就實現對這種數據的快速存取。以下更詳細地進一步描述TOC信息和區段信息，這些信息對於用上述的方法控制盤驅動器是有用的。
從下面對圖10和圖21的討論可明白，用包含在同一個C1碼字中的C1奇偶校驗碼元作為區段標題可以對由光碟恢復的區段標題信息糾錯。僅用C1奇偶校驗碼元多半都能糾正區段標題中出現的任何錯誤。因為C1碼字包含由不同的C1碼字中包括的數據碼元產生的C2奇偶校驗碼元。所以不用等待糾正區段標題之前要被組裝的全部C2奇偶校驗碼元就能快速檢測區段信息。這樣，包括在區段標題中作為區段地址的區段位置信息被檢測出來，從而有助於地址的區段位置信息被檢測出來，從而有助於快速存取到要求的區段。這一點要和普通的CD-ROM相比較，普通CD-ROM中區段標題信息插入在幾個C1碼字之中，這就要求區段標題數據前的所有的那些C1碼字的恢復和糾錯能被彙編整理。
圖3是一幅示意圖，表示光碟100的表面被分成為分離的區域的方式，這些區域稱之為引入區、節目區和引出區，圖3還標明了節目區和引出區的引入區段地址。在說明的實施例中包含在引入區中的區段呈現為負區段地址，以區段地址-1結束，該地址按16進位表示為0×FFFFFF。節目區中的第一區段地址表示為地址0。如圖所示，節目區的長度或區間取決於其中所記錄的數據量，因此節目區記錄的最末區段的地址是可變的。所以可以清楚的是引出區段的第1區段地址是可變的，而且取決於節目區的長度。
圖4中原理性地說明了圖3所示的光碟構形的一個實施例，在此，由一條或多條TOC軌跡構成的TOC區設置在引入區中，TOC信息記錄在標識為-32到-1的區段中，這32條TOC信息的區段像單條TOC軌跡一樣佔據引入區中的一個固定位置。圖4中所示的節目區由N條軌跡構成，其中N是可變的。節目區的第1條軌跡的區段地址是地址0；節目中包含的軌跡的總數取決於光碟上存儲的信息量，而且每條軌跡中包含的區段數也是可變的，所以軌跡2、3、……N的引入區段的區段地址也是變化的。當然，引出區在第N條軌跡記錄之後才開始。
在一個實施例中，記錄在給定盤上的數據可以容許不同的應用，但是在各軌跡上記錄的全部數據最好容許同一種應用。
圖5表示的是另一種盤記錄格式，其中TOC信息和圖4中所示的情況相同被記錄在引入區，例如從區段-32到區段-1，而TOC信息的複製信息記錄在節目區中。在圖5所示的例子中，TOC信息的複製信息被記錄在至少一條軌跡上，該軌跡的引入區段例如是區段1024。如以下將描述的那樣，由於TOC區的大小是固定的32個區段，所以複製的TOC區的最後區段是區段1055；並且下一個用戶數據軌跡的引入區段標識為區段1056。在節目區中提供TOC信息的複製信息的一個原因是某些計算機應用不容易識別具有負地址的區段中記錄的數據(像記錄在引入區中的區段-32到-1的TOC信息)。
圖6中描繪了另外一種記錄在光碟上的數據格式的實施例，其中TOC區以區段0到區段31的地址記錄在節目區。在這裡，節目區中TOC信息的記錄不同於圖5的節目區中TOC信息的記錄，圖6的記錄方式不包括TOC信息的複製信息。然而，由於圖6中是以正區段地址來記錄TOC信息，所以避免了由於計算機識別負區段地址的困難而造成的錯誤理解的可能性。
在圖5和圖6所示的TOC信息被記錄在節目區中的實施例中，可以明白，TOC區是和與採用光碟的計算機特別有關的數據文件隔開的。圖7描繪了另外的記錄在光碟上的數據格式，並說明TOC區被定位於區段32到區段63。在這個方案中，區段0到31中記錄的信息是為計算機文件儲備的，這些信息對於使用光碟的計算機系統來說特別有用，因此，在圖5，6和7的實施例中，其中TOC信息被記錄在節目區中，這樣的TOC信息和文件系統數據是分離的，從而TOC信息不影響可能記錄在該光碟上的文件系統數據。這種文件系統數據可能佔據幾個區段或幾十個區段；而且由於TOC信息被記錄在固定數量的區段中，佔據固定的TOC區，因此就不存在TOC信息幹擾這種文件系統數據的問題。
如上所述，在優選實施例中，TOC信息被記錄在32個區段中，雖然不是必須的，但每個區段最好由2048位元組構成，記錄在TOC區中的TOC信息的一個例子列於如下的表1中。
表1目錄信息
從上表可知，TOC信息包括供光碟信息用的一個區段，對此，表2作了更詳細地前述，還包括到31個區段，這些區段中記錄軌跡信息(見表3)。TOC區還包括一個儲備區段，用來記錄以後可能有用的信息。按照本發明的光碟的實際應用，用戶信息可以記錄在N條軌跡上，例如N＝256。TOC區中記錄的軌跡信息只與記錄在相應軌跡中的數據有關，如將要結合表3所描述的那樣。
表2表示構成記錄在TOC區中的光碟信息的數據。
表2光碟信息
這些標識光碟信息的欄位更詳細描述如下
HD-CD ID該欄位由8位元組組成，包含識別盤上記錄的數據結構的一個字符串，其中包括用來表示TOC信息的數據結構、表示軌跡信息的數據結構和區段的數據結構。例如如果字符串是＂HD-CD001＂，那麼盤上記錄的數據結構是圖4所示的類型；用來表示TOC信息的數據結構如表1所示；用來表示軌跡信息的數據結構如表2和3所示；區段的數據結構如用戶數據軌跡表示如表4(將要描述)。不同的數據結構可以用字符串＂HD-CD002＂，＂HD-CD003＂，等來標識。記錄在這個欄位中的特定的字符串由重放設備來檢測，該設備能根據感知到的數據結構嚴格地譯出所重放的數據。
光碟類型該1位元組數據標識光碟的類型，如只讀光碟、一次寫入多次讀出光碟(WORM)或可抹除光碟(如稱之為＂小型＂盤的可寫入光碟)。
為光碟尺寸儲備該一字節欄位是用來標識光碟尺寸的，例如120mm直徑的光碟可以用數值＂1＂來標識；直徑80mm的盤可以用數值＂2＂標識，等等。另外，或可選擇地，該信息組也可以用來標識光碟的存儲容量。
引出區段地址該3位元組的欄位標識引出區的第1區段的地址。
為多節和可寫入參數的儲備該兩欄位都是由20位元組組成，存儲對可抹除光碟或WORM光碟特別有用信息，在此不予詳述。
容量數當為特殊應用而由幾個盤構成一個數據集合時使用該1位元組數據欄位，例如如果該數據集合包括2，3，4等張盤，該信息組標識其中之一是當前盤。
總容量數該一字節欄位標識包括當前盤在內的構成數據集合的盤的總數。
目錄號該16位元組欄位標識該盤上所記錄的信息或程序的類型，這種標識構成＂目錄號＂，現在被表示成標識不同物品的UPC/EAN/JAN碼。
為應用ID串的儲備該8位元組欄位要用來標識該光碟媒體的特殊用戶應用，現在不用這個欄位。
英語/ISO646光碟標題該16位元組欄位用英文按ISO646標準存儲光碟的標題，雖然光碟的實際標題可以用其他語言，但它的英譯文或該標題的相應的英文標識被記錄在該欄位中。按照另外的實施例，該欄位可以包含較少或較多的字節，以適應較短或較長的英文標題。
指定語言國家代碼這3位元組欄位用來標識光碟標題的實際語言。例如如果光碟標題的實際語言是日語，該欄位把＂指定語言國家＂記錄為日本如果標題是用法語，該欄位就把＂指定語言國家＂記錄為法國。在該欄位中記錄的代碼可以表現為與特定國家相對應的數值，或者該欄位也可以用ISO3166標準來規定。如果不要用該欄位，其中所記錄的字符串可以是0×FFFFFF。
用指定語言的光碟標題長度該1位元組欄位標識的是在＂用指定語言的光碟標題＂欄位(被描述的)中用指定語言表現光碟標題的字節數。如果不按英語以外的其他語言記錄，那麼＂用指定語言的光碟標題＂欄位留空，並且該欄位的值是0。
用指定語言的光碟標題該N字節欄位代表用指定語言的光碟標題。這就要求不同的語種不同的標準來表示光碟標題，並且希望把這種指定語種標準被用作該欄位中所記錄的數據。由此而知，構成該欄位的字節數是變化的。
第1軌跡數該1位元組欄位標識構成包含用戶信息的第1軌跡的軌跡數，例如如果TOC信息被記錄在單條軌跡上，而且該單條軌跡被標識為程序區中的軌跡0，那麼構成＂第1軌跡數＂的軌跡數就是1。
軌跡總數該1位元組欄位標識被記錄的用戶軌跡的總數，由此可知，如果這個欄位包含單個字節，那麼最大可以記錄256條用戶數據軌跡，即包含用戶信息的軌跡。
現在結合表3來描述表1中所示的TOC數據的軌跡欄位中記錄的數據表3軌跡信息
現在更詳細說明表3中的構成軌跡信息的每個欄位所記錄的信息。
軌跡號該1位元組欄位標識這個軌跡信息所代表的軌跡的號碼。因為用1位元組來標識軌跡號，所以最大可記錄256條用戶數據軌跡，當然，單個軌跡號標識各軌跡，而不用同一軌跡號標識該光碟上的兩條軌跡。雖然連續的軌跡最好順序編號，顯然，如果必要的話每條軌跡可以安排一個隨機碼號並且該隨機號碼用＂軌跡號＂欄位來標識。
ECC類型該1位元組欄位標識糾錯碼，該糾錯碼用來對該盤上記錄的用戶數據進行編碼。例如ECC類型即可以是稱之為L格式的長距糾錯碼也可以是稱之為S格式的短距糾錯碼，後面要說明L格式和S格式之間的差別。
速度設定該1位元組欄位標識從該光碟上恢復數據所執行的數據傳送速率，例如基準數據傳送速率是1.4Mbps，那麼該＂速度設定＂可以呈現的代表值為1×基準速率或2×基準速率或4×基準速率或6×基準速率。圖8是表格方式表示＂速率設定＂欄位；顯然，數據傳送速率不必是基準速率的整數倍，如用數值＂FF＂表示的那樣。如圖8所示，這個欄位中的字節值0代表不要求實時讀出數據，很明顯，與視頻數據相反，計算機數據不要求實時讀出。因此，如果用表3中的＂軌跡號＂信息組標識的軌跡內記錄計算機數據的話，＂速度設定＂信息組的值就被設定為0。
起始和結束區段地址(SA)這些3位元組欄位標識＂軌跡號＂欄位中標識的軌跡的起始區段的地址和該軌跡結束區段的地址。由於包括在軌跡中的區段數是變化的，所以給定的軌跡的起始區段和結束區段的地址都不固定。因此，在執行所要求的光碟的高速存取動作時這些欄位是有用的。
起始點時間代碼該4位元組欄位標識由＂軌跡號＂欄位標識的軌跡中的起始區段的時間代碼，由此可知，如果用戶信息代表視頻數據，那麼這種視頻數據可以用普通時間代碼來記錄，並且包含這種視頻數據的軌跡的起媽區段被記錄在這個＂起始點時間代碼＂欄位中。如果不用用戶信息記錄時間代碼，可以把該欄位留空或者可以提供一個像字符代碼0那樣的無數據。
播放時間該4位元組欄位標識用＂軌跡號＂欄位標識的軌跡中所記錄的節目信息的整個播放時間，例如如果這個軌跡中的用戶信息是音頻節目，對該軌跡的播放時間大約可以是10分鐘；如果用戶信息構成壓縮的視頻數據，那麼播放時間可以是2分鐘或3分鐘或者甚至到15分鐘。
母盤日期和時間這個7位元組的欄位標識製造這種光碟的母盤的開發日期和時間，圖9是列表表示的該欄位。如果需要的話，該欄位可以用字符代碼0表示的無效數據來替代。
為應用ID串的儲備這個8位元組欄位用來存儲代表特殊應用的信息，對於這個特殊應用要使用由＂軌跡號＂標識的軌跡中記錄的數據。這與表2中的＂應用ID＂欄位稍有區別，因為表2信息組要標識針對整個盤的應用或使用的類型，而表3的＂應用ID＂欄位簡要地標識那張盤上所特定的軌跡中記錄的數據的類型或使用。
參照圖10，來說明用戶信息區段的數據結構的優選實施例。TOC信息也被記錄在區段中，這樣的TOC區段的結構是類似的。如下的表4就列出了圖10中所示區段的欄位。
表4區段結構
如圖10所示，一個區段構成一個包含實施例中安排的24個字節的區段標題，其後是2048位元組的用戶數據、4位元組檢錯碼(EDC)和12位元組的儲備。多個區段最好構成一個＂群集＂，例如一個群集包括8個或16個區段，可以把它作為優選格式確定下來。
下面對構成圖10所示的區段的不同信息組予以更詳細的說明。
區段同步該4位元組欄位由予定的位組合構成，該位組合容易檢測而且是唯一的，同時它又有別於區段的任何其他欄位中所包含的數據組合。同步組合的精確檢測可以通過檢測從該區段重放的信息所產生的差錯來確定。如果連續地檢測出大量的差錯，就一定要認為未精確地檢測到同步組合。另外，用來把16比特碼元變換為8比特字節(或者進一步泛指把m比特碼元變換為n比特字節)的解調器最好可以包括合適的非操作性變換表來把同步組合變換成字節。假定在解調器找不到相應於接收的m比特碼元的n比特碼元時就會出現同步組合。
周期性冗餘碼(CRC)該2位元組欄位是從區段標題中包含的子碼數據、群集位置數據、區段地址以及模式數據導出的，這種CRC數據被用來糾正這些欄位中出現的差錯。
子碼該5位元組欄位下面來描述。
群集位置該1位元組欄位標識的是該群集中特定次序，這個區段就按該次序定位。例如如果該群集由8個區段形成，這個欄位就把特定區段標識為該群集中的第1、第2、第3等區段。
地址該3位元組欄位構成這個區段的唯一地址，由於地址用3個字節表示，所以從理論上講最大可以記錄64K區段。圖4-7表示不同用戶數據軌跡的區段地址。
模式和子標題這些欄位通常被用於CD-ROM，在此所表示的數據與通常用於這種CD-ROM的數據相同。
用戶數據在用戶數據欄位中記錄2048位元組的信息，例如可以記錄計算機數據、壓縮的視頻數據、音頻數據等等。如果記錄視頻數據，則如標準ISO1381-1中所述的那樣，可以用MPEG標準來壓縮這些數據。
檢錯碼該4位元組數據是用EDC加法器127(圖1)疊加的循環碼，它用來檢測區段中不能糾正的差錯。
現在結合圖11A-11E詳細討論子碼欄位，子碼欄位由兩部分構成1位元組的地址和4位元組的數據，地址部分的值用來識別記錄在數據部分的數據類型。例如如圖11A所示，如果地址部分的值是0，則數據部分中未記錄數據或0數據。
如果地址部分的值是1，如圖11B所示，數據部分就提供如下1位元組的信息軌跡號這個數據標識記錄包含這個子碼的區段的軌跡的號碼。
版權這個字節呈現圖12所示的結構，其中＂1＂代表禁止複製有關的用戶數據，＂0＂表示允許複製有關的用戶數據。版權欄位的比特的位置表示禁止或允許的複製的用戶數據的類型。如圖12所示，被識別的用戶數據有模擬視頻數據、模擬音頻數據、數字視頻數據、數字音頻數據等等。例如如果這個區段中的用戶數據是數字視頻數據，並且禁止複製那個數字視頻數據，那麼版權字節出現為＂00100000＂。
應用ID它表示在這個區段內記錄的用戶數據要特殊應用，典型的應用實例示於圖13，如計算機文本、視頻、視頻/音頻等。如果該區段未記錄數據，應用ID字節可以被表示為0字符。
ECC類型這個數據表示用戶數據是否按照L格式或S格式進行ECC編碼，如圖16所示。可以用這個ECC類型字節的其他值表示ECC代的其他類型。
如圖11C所示，如果子碼地址值是2，那麼該數據部分代表時間代碼，也就是說，如果該區段中記錄的用戶數據是時間可變的，例如如果這種數據是視頻數據，那麼被記錄在子碼欄位中的時間代碼數據代表時間數據，按該時間數據記錄用戶數據。這種時間代碼的一個例子示於圖14中。其中2個數字的BCD位用來表示時、分、秒和幀，用戶數據按照這個時間被記錄在這個區段中。
如圖11D所示，如果地址部分的這個值是3，那麼該子碼欄位的數據部分表示從該子碼欄位所記錄的區段到剛好超前的壓縮視頻圖像I所記錄的第1區段的距離；以及從該區段到隨後的壓縮視頻圖像I所記錄的第1區段的距離。本領域普通技術人員會理解當視頻數據按照MPEG標準編碼壓縮時可以構成稱之為I圖像的幀內編碼圖像、稱之為P圖像的超前編碼視頻圖像和稱之為B圖像的雙向超前編碼視頻圖像。其地址部分為3的子碼欄位的數據部分指示出該區段與下一個超前I圖像及下一個隨後I圖像的開端之間的距離。
如圖11E所示，如果地址部分的值是4，則數據部分包括1位元組圖像類型和2位元組瞬時參考數據，圖像類型指出記錄在這個區段的視頻圖象是否是I、P或B圖像(見圖15)，瞬時參考數據指示記錄在這個區段的特定圖像的在原始圖像顯示順序中的位置。本領域的普通人員都知道，在重放運行期間這個瞬時參考數據是很有用的，因為當B圖像最好顯示時，按MPEG碼順序的壓縮的B圖像數據的位置很不同於該圖像的實際位置。
本發明中優選的ECC格式是L格式，圖17中原理性地表示出了被編碼的＂數據幀＂。該ECC＂幀＂在此稱之為C1碼字，該碼字在記錄時由跟隨有136個數據碼元的同步組合構成。如下所述使用術語＂碼元＂而不用＂字節＂是因為被記錄的＂碼元＂由16比特(稱為通道比特)組成，而字節則僅由8比特構成。然而，可以知道在8比特轉換為16比特之前，即C1碼字調製之前，該C1碼字仍然是由圖17所示的結構構成，其中將會理解所說明的碼元實際上是字節。
現在簡述產生C1碼字結構的方法，稱為C2碼字的116數據字節或碼元提供到圖1的由存儲器131和ECC電路132構成的ECC編碼器。C2保持部被加到C2碼字上，最好是插入在兩組58碼元之間，而C1保持部則加在總共128碼元的末端。保持部僅僅是在以後要插入奇偶校驗數據的數據流中留出位置。因此，初始C1碼字可以被認為是這樣構成的，即一組58個數據碼元之後是C2保持部，再後是一組58個數據碼元，最好是C1保持部。然後，用例如2元加法產生C2奇偶校驗碼元，最好是一個初始C1字中的一個數據碼元與下一個(或第2個)初始C1字中包括的數據元2元組合。如果需要的話，進一步與第3跟隨初始C1字等相組合也是有效的，以便產生一個C2奇偶校驗碼元。第1初始C1字中的下一個數據碼元與下一個跟隨的初始C1字中的各數據碼元相組合的類似的方法產生下一個C2奇偶校驗碼元。按照這種方式，通過用予定量的數據碼元與同樣予定數量的連續初始C1字組合來產生C2奇偶校驗碼元。也就是說，如果用2元組合2個數據字來產生C2奇偶校驗碼，那麼第1初始C1字的一個數據字就與下一個跟隨的初始C1字的下一個碼元位置上的一個數據碼元相組合。如果組合3個數據碼元產生C2奇偶校驗碼元，那麼連續碼元位置上的一個數據碼元與3個連續的初始C1位元組每一個相組合而產生C2奇偶校驗碼元。如果組合4個數據碼元產生C2奇偶校驗碼元，那麼連續的碼元位置上的一個數據碼元就要和4個連續的初始C1字的每一個相組合。
作為這種ECC編碼的理想的一面，該被組合的數據碼元在各自的初始的C1字中的佔據連續的位置。這就是說，如果在第一初始C1字中的數據碼元是第n個數據碼元，則第二初始C1字中的數據碼元是第n+1個數據碼元，第三初始C1字中的數據碼元是第n+2個數據碼元，等等。
當12個C2奇偶校驗碼元按剛才描述的方式產生時，這12個C2奇偶校驗碼元被播入到第一初始C1字的C2保持部分，於是構成一個初級C1字。然後，由普通的奇偶校驗碼元發生器產生8個C1奇偶校驗碼元，以響應包含在該初級C1字中的數據和奇偶校驗碼元。產生的C1奇偶校驗碼元被插入到C1保持部分中，於是構成C1碼字。
在圖17所示的C1碼字中，C2奇偶校驗碼元被插入在兩組數據符之間。可替換地，該C2奇偶校驗碼元可被設置在116個數據碼元的末尾，即在C2字的末尾。預定數量的具有圖17所示結構的C1碼字構成了長距糾錯編碼數據。即預定數量的C1碼字被用作具有圖18所示結構的L格式ECC編碼數據。正如該圖所示，使用了128個C1碼字，即i＝0，1，…127。每個C1碼字包括一個同步碼(即圖型)，其後跟有136個碼元S0，S1，…，Sj…S135，這裡j＝0，1…135。圖18中所示的圓表示產生C2奇偶校驗碼元的方式。如上面已描述的，為C10碼字產生C2奇偶校驗碼元，以響應包含在碼字C10，C11，…C1r中的數據碼元(這裡r表示數據碼元的號數)，並將其組合產生該奇偶校驗碼元。從圖17和18中可以看到，碼元S0-S127構成數據和C2奇偶校驗碼元，而碼元S128-SP135構成C1奇偶校驗碼元。可以理解，圖為12個C2奇偶校驗碼元被記錄在一個C1碼字中，所以能夠校正多至12個數據碼元。由於這12個數據碼元包括在12個連續C1碼字中，所以能夠校正12個C1碼字的突發差錯，其可校正差錯的數量為12×136＝1,632個碼元。
圖19中簡要地示出了S格式ECC編碼的例子。在該S格式中，12個C2奇偶校驗碼元被分成兩組，每6個C2奇偶校驗碼元一組，一組6個C2校驗碼元被加到58個數據碼元上，而另一組6個C2奇偶校驗碼元被加到下一個58個數據碼元上。這樣，不同於從包括在128個C1碼字中的數據碼元中產生C2奇偶校驗碼元，S格式中的C2奇偶校驗碼元從包含在具有圖19中所示的示意表示的64個C1碼字中的連續數據碼元中產生。相反，該L格式允許C2奇偶校驗碼元的使用，以校正12個C1碼字中的差錯，S格式支持多至6個C1碼字的奇偶校驗校正。這裡，S格式允許校正6×136＝816個碼元的突發差錯。
當與在例如前面已建議類型的CD-ROM中使用的ECC格式相比時，按照本發明的L格式或S格式的使用使得冗餘度從現有技術CD-ROM的大約25％的降低到本發明的大約15％。
圖21示出了一個由L格式或S格式中的ECC編碼數據形成的區段，其中該區段包括一個由24個碼元構成的區段標題，還包括18個C1碼字，每個C1碼字具有圖17中所示的結構。包括在該扇區中最後的C1碼字包括四個差錯檢測碼碼元和12個留作以後使用的碼元。該區段標題展示了圖10中所示的結構。不過，可能出現在該區段標題中的差錯通常可僅通過使用為C1碼字產生的C1奇偶校驗碼元進行校正。
作為本發明的一個方案，包括在一個C1碼字中被記錄在軌跡中的碼元序列不同於被提供用於記錄的碼元序列。即(並參考圖1)提供給調製器140的碼元序列不同於提供給開關124的碼元序列。通過以(這裡被稱作)一種打亂的次序記錄數據碼元，則減小了突發差錯的可能性，而這種突發差錯會使數據在重放時達到不可解釋的程度。特別地，如果該數據表示視頻信息，則數據碼元以打亂的次序進行記錄將提高能恢復精確視頻圖象的可能性，即使是在突發差錯存在的情況下。圖20是數據碼元被打亂以便記錄的方法的示意性表示。
假設數據碼元以次序DK被記錄在記錄盤上，並且進一步假設每個C1碼字由m個碼元構成，這些碼元中的n個構成一個C2碼字(即116個數據碼元和12個C2奇偶校驗碼元)，而這些碼元中的m-n個構成C1奇偶校驗碼元。用於記錄的i，j，k，m和n之間的關係如下K＝m×i+2×j-m(j＜m/2)K＝m×i+2×j-(m-1)(j≥m/2)如果數據碼元在該盤上以記錄的次序D0，D1，D2…出現，則這些數據碼元被分組成一個奇數組和跟在其後的一個偶數組。例如，假設136個碼元，數據碼元D0-D67構成一奇數組的奇數編號數據碼元，和數據碼元D68-D135構成一偶數組的偶數編號數據碼元。將會明白，「奇數」和「偶數」指的是用於記錄其中數據碼元所呈現的原始次序。在上面的公式中，i是C1碼字所呈現用於記錄的連續次序，j是每個所提供用於記錄的C1碼字中m個碼元的的連續次序，而k是m個碼元被記錄在盤上的次序。也就是說Dj≠Dk。
當具有以順序D0，Dn…D135的數據碼元的C1碼字從光碟上重放時，存貯在圖2的環形緩衝器217的數據碼元被重新排列成圖20中所示的次序。圖20的這種次序被算作排列次序，並且由連續交替的奇數和偶數數據碼元所組成，該次序是與原始出現到圖1的開關124用於記錄的碼元相同。可以理解，包含在記錄的C11碼字中的數據碼元實際上部分地屬於C10碼字和C11碼字。就是說，如果記錄的C11碼字由碼元D0，D1，…D135構成，則重放在C10碼字包括碼元D1，D3…D133，D135，和重放的C11碼字包括碼元D0，D2…，D132，D134。從光碟上重放的碼元Dk在圖2的環形緩衝器217中的連續存貯位置可由下式表示i＝(k/m)-(Kmod2)+1j＝(m/2)×(Kmod2)+(Kmodm)/2其中i是自環形緩衝器讀出的C1碼字的連續次序，j是自環形緩衝器讀出的每個C1碼字中m個碼元的次序的連續次序，K是m個碼元以其記錄在光碟上的打亂的次序。
雖然本發明最好以ECC編碼的L格式記錄數據，但可以使用這裡教導的ECC編碼的S格式。L格式與S格式之間的鑑別可通過檢測TOC數據的軌跡信息欄位中的ECC字節，例如表3中所示的ECC字節，或通過檢測包括在圖11B中所示的子碼欄位中的ECC字節來進行，其中該子碼欄位的ECC字節可以具有圖16所示的結構。能夠用於ECC格式鑑別的另一種技術是，當使用L格式ECC編碼時，考慮使用一個字節的區段同步組合，而當使用S格式ECC編碼時，考慮使用另一字節的區段同步組合。這樣，不僅檢測了區段同步，而且同時檢測了ECC格式的類型。
而用於L格式與S格式ECC編碼之間鑑別的另一種技術使用了緊跟在區段同步組合之後的一個附加的鑑別比特。
用於L和S ECC格式之間鑑別的再一種技術是建立在圖2的ECC校正電路226滿意工作的能力基礎上。例如，如果糾錯假設ECC編碼數據是以L格式，並且不可能進行差錯校正，則很可能該數據實際是以S格式。相反，如果糾錯假設ECC編碼數據是以S格式，但不可能進行差錯校正，則很可能該數據已按L格式編碼。這樣，格式之間的鑑別取決於糾錯的成功或失敗。
無論是以L格式或是S格式的ECC編碼數據都構成卷積碼。一組C1碼字可被認為是一個塊，這種C1碼字可以按圖22中示意性示出的方式編碼的塊。這裡，除了L格式ECC編碼外，C1碼字是如將要簡要描述的編碼塊。假設在一初始C1字中的數據碼元構成一個C2字(如上所述)。假設該C2字以C21，C22，C23，等等的順序展現。在圖22中，由空心圓表示的碼元是包括在C20字中的數據碼元，由充填了的圓表示的碼元是包括在C216字中的數據碼元，由三角表示的碼元是包括在C217字中的數據碼元，由方塊表示的碼元是包括在C218字中的數據碼元，而由X表示的碼元是包括在C219字中的數據碼元。因為一個編碼塊由144個C1碼字組成，而每個C1碼字包括僅128個數據碼元(包括C2奇偶碼元)，由此得出，C117碼字中的一個數據碼元不能包括在所示的塊中，而預料包括在下一個隨後的塊中。然而，塊編碼要求在碼字C10-C1143的一個塊中的所有數據碼元以該塊的形式保持，因而，C117碼字的最後數據碼元被「折回」到該塊，作為C10碼字的最後數據碼元。類似地，C118字的最後兩個數據碼元預計將落入下一個隨後的塊中，但由於塊編碼，被標識為數據碼元126和127的這兩個碼元被分別折回到C10和C11碼字。一般地說，否則將包括在下一隨後塊中的一個C2字的那些數據碼元被折回到所示塊的開始，以便包括在一個144個C1碼字的塊中的每個C1碼字包括來自該144個C1碼字的128個的交錯數據碼元，如圖所示。
每個塊由8個區段組成，因此，一個塊包括多於16K字節。糾錯可以在逐塊的基礎上執行。
圖23是S格式ECC編碼數據的塊編碼的示意性表示。如連同圖22一起所討論的，用於L格式ECC編碼數據的塊編碼的相同原理適用於S格式ECC編碼數據的塊編碼。然而，在這裡，每個塊由4個區段組成；結果，每個塊包括8K多個字節。
現在將描述用於調製C1碼字以便在光碟100上記錄的調製技術(例如由圖1的調製器140使用的調製技術)。
一種類型的調製是8至14調製(EFM)，這種調製在CD盤中被作為標準，這種EFM處理的一個例子在日本專利申請6-2655中進行了描述。在正常的EFM中，一個8比特字節被轉換成一個14比特碼元(這些碼元的比特稱作「信道」比特，因為它們被提供給記錄信道)，並且連續的碼元被邊緣比特分開。至此，使用了三個邊緣比特，選擇這3個比特以假設自連續碼元累加的數字的值(DSV)被減小。EFM是一種遊程長度受限(RLL)碼，並且最好在EFM中允許的最短的遊程長度包括兩個連續的0，它們被分隔在1之間，而最長的遊程長度被限制到10，其中10個連續的0可以出現在1之間。
如果使用兩個邊緣比特而不是3個，這種邊緣比特的可能組合是00，01，10和11。在EFM中，邊緣比特狀態11被禁止。因此，只有3種不同的邊緣比特組合能夠使用，以連結(或分隔)連續的碼元00，01和10。但是，取決於一個或其它由邊緣比特連結的碼元的比特流，這些可能狀態的一個或多個可以被消除，因為，使用被消除的狀態可能導致一種不需要的DSV。
圖24是由邊緣比特分開的「一串」數據碼元的示意性表示。每個數據碼元由14個信道比特組成，邊緣比特由2個信道比特組成。這樣，邊緣比特M1把數據碼元D1和D2分開；邊緣比特M2把數據碼元D2幫D3分開；邊緣比特M3把數據碼元D3和D4分開，等等，邊緣經特Mm把數據碼元Dm和Dm+1分開。儘管如此，假設包括在一數據碼元中的14個信道比特被提供在14個連續的比特單元中，並且進一步假設邊緣比特包括在2個連續的比特單元中，圖24中描述的在信道比特串中的連續數據轉換被不少於2個數據比特單元和不多於10個數據比特單元所分開。
一串數據碼元可包括奇偶校驗碼元。圖27示出了一幀這樣的碼元，它由一個24比特單元的同步組合開始，後跟12個數據碼元(如所示的由2個信道比特分開的14比特碼元)，後跟4個奇偶校驗碼元，再跟有12個數據碼元以及由4個奇偶校驗碼元結束。同步組合如所示一個延續11比特單元的高信號電平，後跟一個延續11比特單元的低信號電平，再跟一個延續2比特單元的高信號電平。也可使用相反的這種組合。圖27也描述了把連續數據碼元分開的2比特邊緣比特；和如上提及，在某些實例中，不能使用三個允許的邊緣比特組合中的某一種。圖28圖解地示出了不能使用邊緣比特組合00或01或10的情況。正如將要描述的，一個被稱作禁止邊緣比特信號M的信號標識不能被使用的邊緣比特組合。例如，當Minh＝00時，邊緣比特組合00不能使用。類似地，當Minh＝01時，邊緣比特組合01不能使用。而當Minh＝10時，邊緣比特組合10不能使用。
讓我們假設邊緣比特把數據碼元D1和D2分開。並進一步假設在數據碼元D2的前端連續0的數量用A表示，在數據碼元D1的尾端0的數據是B。如果A+B等於或超過8個連續0(A+B≥8)，則邊緣比特組合00被禁止(Minh＝00)
如果數據碼元D2的最高有效位C1是「1」(A＝0)，或如果次最高有效位C2是「1」(A＝1)，或如果數據碼元D1的最低有效位C14是「1」，則邊緣比特組合01被禁止(Minh＝01)。
如果數據碼元D1的最低有效位C14是「1」(B＝0)或如果次最低有效位C13是「1」(B＝1)，或如果數據碼元D1的最高有效位C1是「1」，則邊緣比特組合10被禁止(Minh＝10)。
上述3種情況並不相互排除；從圖28可以看出可能存在的情況，這些情況排除了邊緣比特組合01和10(如果數據碼元D2的最高有效位C1是「1」，或如果數據碼元D1的最低有效位C14是「1」，則這兩種邊緣比特情況被排除)。禁止邊緣比特組合的數量用NI表示。如果NI＝0，所有3個邊緣比特組合都可使用。如果NI＝1，這3個邊緣比特組合中的一個被排除，而另兩種可以使用。如果NI＝2，該邊緣比特組合中的2個被排除，但第三個可允許使用。可以理解NI決不會是3。
現在回到圖25，它示出了一個流程圖，表示選擇一種邊緣比特組合的方法，用於通過一個邊緣比特發生器插入在兩個數據碼元之間。在步驟S1，為每組邊緣比特M1，M2…Mm確定被禁止的邊緣比特組合，和同樣地確定被禁止的邊緣比特組合NI1，NI2…，NIm的數值。可以理解，對於將要插在數據碼元之間的每組邊緣比特的Minh和NI，可以根據圖28中描述的情況確定。
然後，流程圖進到詢問S2，它確定邊緣比特組合M1的被禁止組合的數量是否為2。如果是，流程圖進到步驟3，只有一個單獨的邊緣比特組合能被選擇。例如，如果數據碼元D2的最高有效位是「1」，則NI1＝2和Minh＝01，10。這樣，步驟S3僅允許邊緣比特組合00被選作邊緣比特組合M1。
然而，如果對詢問S2的回答為否，則2或3種不同的邊緣比特組合能被選取。流程圖進到步驟S4，在該步驟確定第n個邊緣比特組合(n＞2)的被禁止邊緣比特組合Minh。但是，如果第二邊緣比特組合的被禁止組合的數值是2，即如果NI2＝2，則第n個邊緣比特組合按第m＝1個邊緣比特組合構造。也就是說，如果NI2＝2，對於剩下的邊緣比特組合Mn僅一個邊緣比特組合能被選取。該流程圖然後進到步驟S5，其中通過各自的未被禁止的邊緣比特組合數據碼元D2被連結到數據碼元D3，數據碼元D3被連結到數據碼元D4…到數據碼元Dn。
之後，在步驟S6，由於邊緣比特組合直至Mn已被選擇，和由於數據碼元直至Dn為已知，則計算累加DSV到Dn。為這個數據碼元確定的DSV僅加到已從在前的數據碼元累加的DSV上。然後，在步驟S7，邊緣比特組合M1被選作特定的邊緣比特組合，它使預計要累加到數據碼元Dn的DSV最小化。
將會理解，步驟S4-S7取決於預計的DSV，和雖然所考慮的邊緣比特組合是邊緣比特M1，但是用於選擇組合M1的合適邊緣比特組合的技術是以前向數據碼元D2，D3，…Dn為基礎。圖29是根據「前向」數據碼元累加預計DSV的方法的圖形表示。為了簡化，假設m＝3，數據碼元D1，D2和D3已知，直到數據碼元D1的累加DSV已知，且邊緣比特組合M1將被選取。圖29A示出了14比特數據碼元，其中「1」和「0」分別由數據信號中的轉換和不轉換表示。圖29A中所示的數據碼元與圖29B和29C中所用的數據信號相同。圖29A表示作為組合10的邊緣比特組合M1；圖29B表示作為組合01的邊緣比特組合M1；和圖29C表示作為組合00的邊緣比特組合M1。假設NI1＝0，這意味著對於邊緣比特組合M，沒有被禁止的邊緣比特組合。進一步假設數據碼元的最低有效位被表示為「CWLL」，且在每個數據碼元D1，D2和D3中CWLL＝0。此外，根據數據D3的最高有效位，邊緣比特組合01和10被禁止(見圖28)，並且NI2＝2。最後，根據數據碼元D3的串尾的比特流和在數據碼元D4的前端的比特流，對於M3的邊緣比特組合00被禁止(見圖28)，且NI3＝1。
圖29D示出了，如果M1＝0，如果M1＝01和如果M1＝00所獲得的直至數據碼元D3的末端的累加DSV。具體地說，圖29D的曲線a示出了與M1＝10時的累加DSV；曲線b示出了當M1＝01時的累加DSV；而曲線c示出了當M1＝00時的累加DSV。可以看到，在數據碼元D2的末尾，如果M1＝10，DSV＝3，如果M1＝01，DSV＝1；和如果M1＝00，DSV＝-5。於是，為了使累加SDV最小化，應該為邊緣比特組合M1選擇邊緣比特組合01。但是，如果選擇邊緣比特組合01，則在數據碼元D3末尾的所看到的累加DSV將是DSV＝-5。在另一方面，如果已為邊緣比特組合M1選擇了邊緣比特組合00，則在數據碼元D3末尾的累加DSV是DSV＝1。那麼可以理解，如果對預計的DSV進行檢查，為邊緣比特組合M1選擇的特定邊緣比特組合不同於如果不對預計的DSV檢查所選擇的邊緣比特組合。
圖26是邊緣比特選擇裝置的方框圖，其中通過超前直至m個數據碼元(m＝4)為邊緣比特組合M1確定邊緣比特組合。於是，計算直至數據碼元D5的末端的累加DSV。圖26中的輸入端10被提供有已被ECC編碼的32個連續字節，這些字節被用於從作為ROM存貯一個轉換表11中讀出14比特碼元。連續的14比特碼元被耦合到一個加法器13，它把一個偽幀同步信號加到該連續數據碼元上，偽幀同步信號S1f(「1XXXXXXXXXXX10」)加在每個同步幀的引導部分。偽幀同步信號用於「保留」一個位置，正如所要描述的，在該位置將插入實際的幀組合。
連續數據碼元被耦合到寄存器14-17，用於存貯每個數據碼元。於是，寄存器17存貯數據碼元D1，寄存器16存貯數據碼元D2，寄存器15存貯數據碼元D3，寄存器14存貯數據碼元D4，並且加法器13這時將數據碼元D5提供給寄存器14的輸入端。數據碼元D4和D5被耦合到鑑別器30，鑑別器30檢查這些數據碼元，以確定其中的任何比特組合是否與圖28中所示的那些相對應。取決於被讀出的比特組合，鑑別器30產生禁止邊緣比特信號Minh，它從邊緣比特組合M4中消除某些邊緣比特組合。由該鑑別器產生的禁止邊緣比特信號包括3個比特，並被標識為邊緣比特禁止信號Sinh4。在Sinh4的第一比特位置中的「1」禁止邊緣比特組合10，Sinh4的第二比特位置中的「1」禁止邊緣比特組合01，而Sinh4的第三比特位置禁止邊緣比特組合00。作為一個例子，如果僅邊緣比特組合00是一個所允許的邊緣比特組合，則邊緣比特禁止信號Sinh4被表示為「110」。
寄存器17的輸出被耦合到一個幀同步轉換器18，該轉換器18將14比特偽幀同步信號S1f轉換成一個24比特幀同步信號Sf。該24比特幀同步信號被耦合到並行/串行寄存器19。這些被連續提供給幀同步轉換器18的數據碼元D1，D2，……並不被修改，即是以它們的14比特結構被提供給並行/串行寄存器。寄存器19把施加給它的這些比特從並行方式轉換成串行輸出形式。此外，在一個14比特碼元被從該寄存器串行讀出以後，一個邊緣比特發生器50產生的2比特邊緣組合從該寄存器串行讀出。利用一個具有24.4314MHz頻率的通道比特時鐘對並行/串行寄存器19定時，以便該寄存器19的串行比特輸出速度為24.4314MbPs。這些串行比特被NRZI調製器20調製並被耦合到一個輸出21用於記錄。
已調NRZI串行比特也被反饋到DSV積分器40，積分器40對這種串行比特的直流成份進行積分。於是，該DSV積分器累加數據碼元和邊緣比特組合的DSV。
按照圖25中所示的流程圖，邊緣比特發生器50用於實現由圖29A-29D的波形所示的操作。那麼，可以理解，該邊緣比特發生器50可以是一個數位訊號處理器，一個算術邏輯單元或一個按照圖25的流程圖編程的微處理器。這樣，選擇合適的邊緣比特組合，以便使作為m個後續數據碼元結果獲得的累加DSV最小化。
上面已描述了一種EFM技術，其中邊緣比特組合被插入在各連續的14比特數據碼元之間。結果，每8比特字節被轉換成一個14比特數據碼元加一個2比特邊緣組合。下面將討論一種8至16調製器的最佳實施例，該調製器排除了邊緣比特組合的產生，使得累加DSV最小化，和對遊程長度受限(2，10)碼加以限制。參考圖30，提供有多個「基本」轉換表，例如四個轉換是T1，T2，T3和T4。每個基本表由兩個分開的表組成，用下標a和b標記，其中一個轉換一8比特字節成為具有正DSV的16比特碼元，而另一個轉換該同一8比特字節成為一個有負DSV的16比特碼元。
上述各表按如下分類如果緊接著在前的16比特碼元的最後比特為「1」結尾，或如果該16比特碼元的最後兩個比特以「1」結尾，則取決於是否最好的該下一個所選16比特碼元呈現正DSV(於是訪問表T1a)或負DSV(於是訪問表T1b)，從該表T1a或表T1b中選擇該下一個16比特碼元。
如果緊接著在前的16比特碼元以兩個、三個或四個連接的0結尾，下一個跟在後面的16比特碼元或者從表T2(即或者從表T2a，或者從表T2b)或者從表T3(即從表T3a或表T3b)中選擇。
如果緊接著在前的16比特碼元以6、7或8個連續0結尾，則下一個跟在後面的16比特碼元從表T4中選取。
緊接著幀同步組合產生的第一個16比特碼元從表T1中選取。
從表T2和T3中產生的16比特碼元在以下幾個重要方面彼此不同自表T2讀出的所有16比特碼元包括一個作為第一位的「0」和作為第13位的「0」。
從表T3中讀取的有16比特碼元包括一個作為第一或第13位的「1」或一個作為第一和第13位的「1」。
在由本發明使用的8至16轉換器方案中，響應兩個不同的8比特字節，產生完全相同的16比特碼元是可能的。然而，當表示這些字節之一的16比特碼元產生時，下一個後跟的16比特碼元從表T2中產生；相反，當產生表示其它字節的16比特碼元時，下一個後跟的16比特碼元從表T3中產生。可以理解，通過確認產生下一個後跟的16比特碼元的表，兩個字節(儘管它們被轉換成相同的16比特碼元)之間的鑑別可容易地實現。
例如，假設一個具有值10的8比特字節和一個具有值20的8比特字節根據表T2被轉換成相同的16比特碼元0010000100100100。但是，當該16比特碼元表示具有值10的字節時，下一個後跟的16比特碼元從表T2中產生，相反，當前述的16比特碼元表示具有值20的字節時，下一個後跟的16比特碼元從表T3中產生。當對碼元0010000100100100解調時，不能立即確定該碼元是否代表具有值10的字節還是具有值20的字節。但是，當檢查下一個後跟16比特碼元時，如果該下一個後跟碼元來自表T2，則可以斷定該在前碼元0010000100100100代表字節10，如果該下一個後跟碼元來自表T3，則斷定該在前碼元代表具有值20的字節。為了確定下一個後跟16比特碼元是否來自表T2或T3，該鑑別器只需檢查該下一個後跟碼元的第一和第13比特，正如上所討論的。
表Ta(例如，T1a)包括具有一在正方向增加的DSV的16比特碼元。相反地，存貯在表Tb中的16比特碼元具有一在負方向增加的DSV。作為一個例子，如果一個8比特字節的值小於64，則該字節被轉換成一個具有相對較大DSV的16比特碼元。相反地，如果該8比特字節的值等於或大於64，則該字節被轉換成一個具有小DSV的16比特碼元。那些存貯在表Ta中的16比特碼元具有正DSV，而那些存貯在表Tb中的16比特碼元具有負DSV。這樣，取決於選擇那個表用於轉換，一個輸入字節被轉換成一個有正或負DSV的16比特碼元，並且取決於該被轉換的輸入字節的值，該DSV的值是大或小。
圖30中的表T1a，T1b，…T4a，T4b可被構造成ROM 62-69。要被轉換的輸入從一輸入端61共同提供給這些ROM中的每一個。基本表的一對表Ta、Tb被送到一個選擇器開關，該選擇器開關選擇一個或另一個表，以便由此讀出16比特碼元，該16比特碼元與由此讀出的輸入字節相對應。正如所示，選擇器開關71有選擇地把來自表T1a或表T1b的輸出耦合到一輸出開關75的輸入端X1。類似地，開關72有選擇地把表T2a或表T2b耦合到開關75的輸入端X2。開關73有選擇地把表T3a或表T3b耦合到開關75的輸入端X3。開關74有選擇地把表T4a或表T4b耦合到開關75的輸入端X4。在一個表選擇器76的控制下，輸出開關15有選擇地把其輸入端X1-X4之一耦合到一個輸出端78。在一DSV計算器77的控制下，選擇器開關71-74既可選擇表Ta也可選擇表Tb。如圖所示，最終提供到輸出端78的16比特碼元，也耦合到表選擇器和DSV計算器。
按照選擇上述條件的表，表選擇器76讀出從開關75提供給輸出端78的16比特碼元的結束比特，以確定是否應該選擇基本表T1，T2，T3或T4。可以理解，於是，該表選擇器控制開關75，以選擇從適當的基本表中讀出的16比特碼元。例如，如果假設施加到輸出端78的16比特碼元以6，7或8個連接0結尾，則開關75由表選擇器控制將其輸入端X4連接到輸出端，以便下一個後跟16比特碼元自基本表T4讀出。DSV計算器77計算累加DSV，該DSV響應施加到輸出端78的每個16比特碼元而被更新。如果該DSV在正方向增加，DSV計算器77控制選擇器開關71-74連接來自各個表Tb的輸出。相反地，如果計算累加DSV在負方向上增加，則DSV計算器控制選擇器開關71-74連接來自各個表Ta的輸出。因而，可以預料，如果在前16比特碼元呈現一個大的負DSV，則開關71-74被控制選擇下一個具有正DSV的16比特碼元；由表選擇器76確定從中讀出下一16比特碼元的特定表。這樣，該累加DSV被看作接近和在0附近擺動。
圖31中說明3和圖30的8至16位的調製器相匹配的解調器，作為16至8位轉換器的一個例子。這裡使用表進行從16位碼元到8位字節的反向轉換，並把這種表標記為IT1、IT2、IT3和IT4。這些表可以存儲在ROM84、85、86和87中。期望從表讀出的每個8位字節相當於兩個16位碼元，一個具有正DSV，另一個具有負DSV。此外，如果16位碼元用作讀出地址，則存儲在表中的每個8位字節可以有兩個讀出地址。換句話說，每8位字節可被存儲在兩個單獨的讀出地址位置中。
16位碼元送到輸入端81，並且這一碼元被暫時存儲在寄存器82中，然後共同連接到轉換表IT1-IT2。此外，表選擇器83與輸入端81相連，並且連接到寄存器82的輸出端，從而同時被供給當前接收到的16位碼元和前一個16位碼元。此外，表選擇器83可被認為被提供當前收到的16位碼元(從寄存器82輸出)和緊跟著的下一16位碼元。該表選擇器連接於輸出選擇器開關88，輸出選擇器開關88把轉換表IT1或IT2或IT3或IT4連接於輸出端89。
現在說明表選擇器83的操作方式。如上所述，接著幀同步圖形產生的第一碼元從圖30中的轉換表T1讀出。這樣，表選擇器83檢測幀同步組合，從而控制輸出開關88，使表IT1和輸出端89相連。
如上所述，如果16位碼元可以代表兩個不同8位字節中的一個或另一個，表選擇器83則檢測下一個從輸入端81送來的16位碼元是來自轉換表T2或轉換表T3。藉助於檢查這個下一16位碼元的第一位和第十三位來作出這一決定。如果表選擇器檢查下一個16位碼元來自表T2，則輸出開關88就被進行適當的控制，從而選擇把在寄存器82的輸出端當前提供的16位碼元轉換為其相應的8位字節的反向轉換表。當表選擇器83檢測到下一個16位碼元已從圖30中的轉換表T3中讀出時，則進行類似的操作。
本發明把8位字節轉換成16位碼元，而現有技術把8位字節轉換成14位碼元，並把三個邊緣比特插入連續碼元之間。因而，因為本發明在其比特流中僅使用16位，和現有技術中使用17位相比，本發明的調製技術有效地減少數據16/17或大約6％。
雖然本發明尤其適用於CD-ROM，其上可以記錄計算機數據、視頻數據、視頻音頻數據的組合，或計算機文件，但本發明還尤其適用於記錄和複製數字視盤(DVD)，其上記錄著視頻數據和與其有關的音頻數據。這種數據按照MPEG標準被壓縮；當被壓縮的視頻數據在盤上記錄時，包括在每個區段標題(圖10)中的子碼信息則包含具有值3或值4的子碼地址，該地址帶有結果子碼欄位，其形式如圖11D或11E所示。如果子碼地址值為3，則在區段中記錄的用戶數據與ISO 11172-2(MPEG1)或ISO 13818-2(MPEG2)標準一致。如圖11D所示，被記錄在子碼欄位內的數據代表含有這一子碼的區段的地址和記錄有前一I圖象或下一I圖象有前一區段之間的差。希望I圖象(即幀內編碼圖象，如上所述)被記錄在兩個或更多個區段內。當然，每個區段包括標題。然而，記錄在圖11D所示的子碼欄位中的距離數據表示開頭的或第一個區段的距離，其中記錄有先一個I圖象和下一個I圖象。如果I圖象部分地記錄在一個區段並且部分地記錄在另一個區段，則「另一」區段的區段標題包括0數據，從而表示圖11D中的前一個I距離和下一個I距離。即表示前一I距離和下一個I距離是0。
如果子碼地址值是4，則子碼欄位的形式如圖11E所示，如上所述，圖象類型數據指示以壓縮形式記錄在這一區段中的視頻數據是否是I、P或B圖象數據，並且暫時參考數據指示在圖象序列中的位置，在這位置中放置有這一特定的電視圖象。首先記錄I、P或B圖象的區段分別叫做I、P或B區段，即使這種I、P或B圖象數據被記錄在這一區段的尾部，而其它圖象數據被記錄在其開頭部分也是如此。
圖32是一種壓縮裝置的方塊圖，該壓縮裝置用來對圖1的輸入端121提供MPEG壓縮視頻數據。作為模擬亮度(Y)和彩色差(R-Y和B-Y)信號提供的視頻信息由模數轉換器101數位化，並由視頻壓縮電路102根據MPEG壓縮系統壓縮。壓縮系統可以符合MPEG-1標準(ISO 11172-2)或MPEG-2標準(ISO 13818-2)。壓縮的視頻數據被存儲在緩衝存儲器103中，從緩衝存儲器103，壓縮的視頻數據被送入多路復用器107，以便和然後輸入到輸入端121(圖1)的其它數據(馬上就要說明)進行多路傳送。和存儲在緩衝存儲器103中的壓縮數據有關的信息被供到系統控制器110，這信息表示壓縮視頻數據是否相應於I、P或B圖象，並且還表示這一壓縮視頻圖象所處的顯示圖象的暫時順序，以及代表視頻數據接收時間或記錄時間的時間碼。來自存儲的、壓縮的視頻數據的信息以及供給系統控制器的信息被用來產生在區段標題中記錄的子碼信。重新參見圖1可見，這一信息從系統控制器110供給區段標題編碼器129，以便插入用戶數據的區段標題中。
音頻信號，例如左通道和右通道模擬信號L和R由模數據轉換器104數位化，並在模擬數據壓縮電路105中被壓縮。這壓縮電路可以按照自適應傳輸聲學編碼技術(稱為ATRAC)進行操作，這種技術和MPEG-音頻壓縮標準或MPEG-2音頻壓縮標準一致。這一技術當前用於在由Sony公司研製的稱為「小型盤」的記錄介質中進行壓縮信息，效果不錯。壓縮的音頻數據從壓縮電路105供給音頻緩衝存儲器106，接著從存儲器106被連接到多路復用器107，以便和壓縮的視頻數據進行多路傳輸。另外，壓縮電路105可以被省略，並且數位化的音頻數據可以被直接供給緩衝器106，例如可作為16位PCM編碼的信號。存儲在音頻存儲器中的選擇的信息被連接於系統控制器，用來產生在區段標題中記錄的子碼信息。
和多路復用器107相連的還有在圖3 2中示出的附加信息，作為子信息，其中包括用於數字接口數據(MIDI)的字符、計算機、圖形和樂器的信息。
標題數據由字符發生器111產生，它可以是一般的結構的那種。標題數據作為填充數據和關鍵數據被識別，並被以可變的長度對標題數據編碼的壓縮電路112壓縮。壓縮的標題數據和多路復用器107相連，以便接著施加於圖1所示的輸入端121。
最好如同所希望的那樣，多路復用107使壓縮的視頻、音頻以及標題數據和子信息一塊按照MPEG-1或MPEG-2標準進行多路傳輸。多路復用器的輸出被連到圖1中的輸入端121，在那裡多路傳輸的數據被ECC編碼、調製或在盤100中進行記錄。
圖33是用來恢復記錄在盤100上並已被圖2所示的播放設備再現的視頻、音頻、標題和子信息數據的電路的方塊圖。對圖33所示的數據恢復電路的輸入端是圖2的輸出端224。這一端被連接到去多路傳輸器248，它對前述的多路傳輸的視頻、音頻和標題數據以及子信息進行去多路復用。如同所希望的那樣，去多路復用器根據MPEG-或MPEG-2標準工作，以便分離壓縮的視頻數據、音頻數據、標題數據和子信息，壓縮的視頻數據被存儲在緩衝存儲器249中，然後根據需要在擴展電路250中擴展，在後處理器256中進行處理，從而消除誤差，並且由數模轉換器251再轉換回模擬形式。擴展電路250根據MPEG-1或PMEG-2標準進行工作，從而恢復原始的視頻信息。
後處理器256也適用於把圖示的標題信息迭加在恢復的視頻數據上，如下所述，從而使恢復的標題數據合適地顯示出來迭加在視頻圖象上。
被分離在音頻數據從去多路復用器248供給音頻緩衝器存儲器252，然後在擴展電路253中進行擴展，並由數模轉換器254轉換回模擬形式。擴展電路253根據MPEG-1或MPEG-2或小型盤標準進行操作。如果記錄在盤100上的音頻數據還沒有被壓縮，擴展電路253就可以省略或被旁路。
如圖33所示，由去多路復用器248分離出的子信息作為直接輸出信息提供，這和圖32表示的情況一致，其中這種子信息在供到多路復用器107之前不被處理，因而沒有說明去多路復用器248以後的處理。
分離開的標題數據從去多路復用器輸入到標題緩衝存儲器233，然後由以和壓縮電路112(圖32)的操作相反的方式操作的標題解碼器260對標題數據進行解碼。這就是說，解碼器260相反的可變長度解碼操作。被解碼的標題數據被送到後處理器256，以便迭加在已從光碟上播放的視頻信息上。
去多路復用器248監視緩衝存儲器249、250和253的容量，檢測這些存儲器相對空或滿的時間。這一監視的目的在於確保其中不發生數據過流。
圖33所示的系統控制器230和用戶接口231和圖2中的系統控制器230及用戶接口231相同。
雖然本發明參照最佳實施例進行了說明，但是對本領域普通技術人員顯然可以作出各種各種改變和改型而不脫離本發明的構思。所附的權利要求中包括了所有這些改變和改型以及已經披露的這些特徵的所有等同物。
權利要求
1.一種從軌跡的間距在0.646μm至1.05μm之間範圍內的光碟再現由連續區段串組成的數據的裝置，其中，所述區段包括同步信號、標題和用戶數據，該裝置包括再現設備，至少包括透鏡和具有1＝λ/2NA空間頻率的光源，其中λ為拾取光束的波長，NA為透鏡的數值孔徑，用於從所述光碟再現數據；解調設備，用於把由再現設備再現的所述數據從16比特碼元串解調成8比特數據串；ECC解碼設備，用於根據具有至少8個奇偶校驗的碼元解碼所述解調的數據。控制設備，對所述控制所述裝置的標題做出響應。
2.根據權利要求1所述的再現數據的裝置，其特徵在於所述標題包括複製控制信息。
3.根據權利要求1所述的再現數據的裝置，其特徵在於所述標題包括層信息。
4.根據權利要求1所述的再現數據的裝置，其特徵在於所述用戶數據包括壓縮的視頻數據和音頻數據。
5.根據權利要求4所述的再現數據的裝置，其特徵在於所述用戶數據包括子畫面數據。
6.一種用於在具有軌跡的間距在0.646μm至1.05μm之間的範圍內的光碟上記錄數據的裝置，該裝置包括格式化設備，用於形成由連續區段串組成的數據，其中，所述區段包括同步信號、標題和用戶數據；ECC編碼設備，用於根據具有至少8個奇偶校驗的碼元編碼所述格式化的數據；調製設備，用於把所述編碼的數據從8比特數據串調製成16比特碼元串；和記錄設備，至少包括透鏡和具有1＝λ/2NA的空間頻率的光源，其中λ為拾取光束的波長，NA為透鏡的數值孔徑，該設備用於在光碟上記錄所述數據。
7.根據權利要求6所述的記錄數據的裝置，其特徵在於，所述標題包括複製控制信息。
8.根據權利要求6所述的記錄數據的裝置，其特徵在於，所述標題包括層信息。
9.根據權利要求6所述的記錄數據的裝置，其特徵在於，所述用戶數據包括壓縮的視頻數據和音頻數據。
10.根據權利要求9所述的記錄數據的裝置，其特徵在於，所述用戶數據包括子畫面數據。
全文摘要
一種直徑至少140mm厚度1.2mm±0.1mm的光碟，有多條記錄軌跡，其上記錄有代表信息的壓刻凹痕的數據，其軌距在0.646μm至1.05μm範圍；軌跡分為引入區、節目區和引出區。數據包括記錄在至少一條目錄(TOC)軌跡內多個區段上的TOC信息表和用戶軌跡內多個區段上的用戶信息；TOC信息包括記錄在用戶軌跡中起始區段的地址。數據(用戶信息和TOC信息)按照有至少8個奇偶校驗碼元的長距糾錯碼編碼，且被遊程有限(RLL)方式調製。
文檔編號G11B20/10GK1516129SQ03120300
公開日2004年7月28日 申請日期1995年3月19日 優先權日1994年3月19日
發明者米滿潤, 巖村隆一, 吉村俊司, 河村真, 一, 司 申請人:索尼公司