用於光碟應用的流文件系統的製作方法

2023-08-06 05:30:16

專利名稱：用於光碟應用的流文件系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及向和從光學存儲器傳輸多媒體內容的領域。
技術背景US 2004/0013416示出 一種從光碟中再現MPEG/MPEG2格式的音 頻、視頻和應用數據的光碟播放器。在基於MPEG的系統中，驅動器 的光頭忙於從光碟中讀取MPEG數據而不能在操作期間自由移動。因 此，根據這一專利文獻來存取應用數據通常要求中斷用戶所體驗的音 頻/視頻呈現，或者要求非常大的數據緩衝器。所希望的是能夠與應用數據同時地從光碟中再現音頻與視頻數 據，用戶不必經受任何音頻/視頻呈現的中斷。優選地，使用了一種存儲與再現格式，將所有類型的數據交織成 包括音頻、視頻和應用數據的傳輸流。應用數據的重複是優選的。能 夠用於該應用數據的數據格式的一個例子是輪播(carousel)。


現在參考附圖，通過非限制性示例的方式來描述本發明，其中圖1示出了從光碟文件系統中讀取數據流以再現音頻、視頻、字 幕和應用數據。圖2示出了將數據流記錄到光碟中，該數據流包括音頻、視頻、 字幕和應用數據。圖3示出了將應用數據與音頻和視覺數據交織成傳輸流的更多細節。圖4示意性地示出了本發明如何工作的實施例。
具體實施方式
本發明最可能有用於光碟環境中，特別是用於諸如2004年8月的 《藍光光碟創始者(Blu-ray Disc Founders)》中記載的"藍光光碟格 式(The Blu-ray Disc Format)"的藍光光碟(BD )中。該文獻可以在"藍光光碟協會(Blu-ray Disc Association )，，的官方網站中找到--http:〃www.blu-raydisc.com/assets/downloadahlefile/2h—bdrom—audiovisualapplication-12841,pdf,在BD中，傳輸流可以包含多個基本流。該邏輯格式是文件系統， 換句話說是類似於DVD (數字視頻光碟)或者2.5版本的通用磁碟格 式(UDF)。在該文件系統內部為更多的數據留有空間，所以可以存 儲更大的文件。帶寬也會更高。數據速率可以高達25兆比特/秒。可以 讀取包含高清晰度("HD ")視頻的傳輸流。對於視頻流和交互性的BD格式標準化包括一種Java程序，其可 以在用戶觀看節目的同時進行工作。 一種可能的應用是提供關於電影 演員或者體育賽事參與者的額外文字和影像信息。該信息可以在顯示 視頻的同時在屏幕其它部分中以放縮形式(畫中畫)呈現在該屏幕的 一部分上。另一種可能的可選方案是可以將信息半透明地呈現在視頻 之上。當正在從光碟中讀取和解碼HD視頻流時，Java程序可能需要附 加的數據。在UDF格式中，典型地將應用數據和Java字節代碼存儲 在與用於音頻/視頻呈現的數據不同的位置中。對於來自音頻/視頻流的 數據而言，分配規則——即關於在光碟上何處放置音頻/視頻流數據的 規則——確保了不中斷地播放音頻與視頻。對於Java程序數據而言， 這種規則不適用。換言之，不能預測交互程序接下來需要什麼數據。 因此，如果主平臺需要應用數據或者用於應用程式的附加程序代碼， 則它不得不中斷該音頻/視頻呈現以得到該數據或者代碼。本文中，術 語"應用數據"將用於表示應用數據和/或代碼。圖1示出了根據本發明的數據再現系統的一個實施例。利用光碟 光頭110以傳輸文件112的形式從光碟文件系統113再現數據。傳輸文 件具有在lll處圖示的流格式。在該圖中，音頻信息以垂直影線示出； 字幕以水平影線示出；應用數據以從左至右向下傾斜的影線示出；視 頻數據以從左至右向上傾斜的影線示出。傳輸流111去往多路分離器105，其分離出音頻、視頻和字幕數據 114，這些數據分別在107、 108、和109處輸出給用戶。應用數據被多
路分離到單元104。單元104處理基本流中的數據包，該基本流包含所 有文件系統數據。打包器208在記錄時生成這些數據包，這將在下面 參考圖2進一步進行討論。單元104在應用程式的請求下，通過過濾 出相關數據包並將它們組裝回其原始的文件，來再現該應用程式需要 的任何應用代碼或數據文件——也參考圖4示出。將解碼的文件103存儲在應用程式存儲器102中，在程序存儲器 102中將它們用於應用程式執行和在106處進行呈現。文件可以通過流 式數據包從該流中傳遞。優選地，將應用數據以重複的格式存儲並再 現，比如以前僅用在廣播中的DSM-CC格式。在廣播中使用 MHP/DSM-CC文件格式已經在Steven Morris的"互動電視網絡 (Interactive TV Web )" 中有所記栽 (http:〃ww.mhp國 interactive.org/tutorial/mhp/filesystems.shtml) (2002)-用於廣播內容的DSM-CC格式允許包含目錄樹的應用代碼和數據 以被稱為"輪播"的格式進行存儲。使用的術語"輪播，，類似於老式 的嘉年華轉盤(carnival ride)，就像接收方正在觀看旋轉的轉盤一樣， 表示以重複的方式呈現數據。這種格式的優點在於，所有必要的數據 以適當頻繁的頻率呈現，以便應用程式可以使用該數據而無需暫停以 等待新的數據。所期望的是，相對於光碟作為傳輸流的一部分來存儲 和再現應用數據，其中該應用程式在傳輸流內部以重複的格式組織起 來，諸如廣播DSM-CC的輪播。輪播使用完整傳輸流可用的帶寬的一小部分。作為示例，高清晰 度MPEG2音頻和視頻流的20°/ 可用帶寬可以用於輪播，而對視頻質 量只有最小的影響。這對於藍光將是5兆比特/秒。利用32秒的重複周 期，將允許32*5/8=20兆字節的數據可用於該應用程式，其包括針對所 使用的協議(諸如DSM-CC)的一些開銷。使用不具有輪播的20兆字 節數據，將要求在每個系統中附加20兆字節的高速緩存存儲器。高速緩存在本領域是已知的。將一個程序可能會需要的所有數據 進行高速緩存是一種替代的解決方案，但是它將數據的最大大小限制 為高速緩存的大小。對於使用DSM-CC的系統，還需要對再現的數據 段進行某種程度上的高速緩存。通常，該高速緩存的大小與輪播中的 文件大小以及系統可以同時從該流中再現的文件數目有關。利用上面 所使用的示例數量，如果數據由大小為IOO-IOOOK字節的100個文件
構成，則2兆字節的緩衝器將允許同時再現2-10個文件。緩衝器大小 的選擇影響了在輪播的等待時間方面的性能。
從輪播中檢索出的準確信息受到用戶通過應用程式，例如使用遙 控鍵的控制。
圖2示出了根據本發明的用於存儲數據的設備的實施例。用於向 用戶進行呈現的音頻、視頻和字幕內容在201、 202和203處的各自的 編碼器中被編碼。應用代碼文件可以在204處獲得。所有四種類型的 內容和/或數據在205、 206、 207和208處的各自的打包器中被打包。 所產生的數據包在212處被多路復用以生成傳輸流209。該傳輸流變為 傳輸流文件211，然後被存儲到光碟系統113中。如果不需要協調音頻、 視頻和/或字幕內容，則可以在210將應用代碼文件204直接提供給光 盤文件系統113。類似於傳輸流lll，優選地將流209組織成使得應用 數據例如像輪播一樣重複，類似於在廣播標準DSM-CC中所表現的那 樣。
儘管圖1和2示為獨立的設備，但也可以將它們共同容納在單一 設備中。然而，典型地，圖2所示出的是光碟的製作過程的一部分， 而圖1所示出的是光碟播放器的一部分。但是這兩者都能夠包含在可 以播放光碟以及可以在光碟上記錄數據的光碟系統中。
圖3示出了根據本發明可以如何存儲應用數據和代碼的示例的更 多細節。
在301處是對於一些應用數據和代碼的文件結構的示例。該文件 結構包括目錄dl中的文件aaa和bbb;目錄d2中的文件ccc和eee; 並且目錄d2在目錄dl中。這僅僅是文件結構的示例。可以使用更多 或更少的文件。可以使用更多或更少的目錄。可以不同地嵌套這些目 錄。本領域普通技術人員知道如何根據特定應用需要來設計文件結 構。
在302，所示的來自文件結構301的數據切割成片段。所示的目錄 dl切割成2段，均標記為dl。所示的文件aaa切割成四段，每段均標 記為a。所示的文件bbb切割成四段，每段均標記為b。所示的目錄d2 切割成2段，每段標記為d2。所示的文件ccc切割成3段，每段均標 記為c。所示的文件eee切割成四段，每段均標記為e。這些片段的數 目也僅僅是示例。根據已知的DSM-CC技術，可以將這些文件或目錄
切割為更多或更少的片段。來自302的每個片段被連接成在303處示出的輪播周期。在304， 所示的輪播周期重複三次，從而形成基本流。三次也僅僅是示例。根 據應用的需要可以期望有更多或更少的重複。基本流被打包成以生成包305。同樣，所示的包的數目僅僅是示 例。可以使用更多或更少的包。本領域普通技術人員知道如何確定多 少個包和多大的包是必要的，以便使該應用程式工作。在306，使應用數據和代碼(D)的包與視頻數據(V)、音頻數 據(A)和字幕數據(S)的包交織，以形成傳輸流。然後將該傳輸流 製作為傳輸文件307，它將成為文件結構308的一部分309。然後將該 文件結構308存儲到光碟文件系統113中。圖4示出了根據本發明的使用數據流的應用程式的示例。在401 處示出了顯示屏。其可以是電視上的顯示屏，或其他類似的消費電子 設備，如PC上的顯示屏。該屏401正在顯示兩個窗口，或者進行畫中 畫顯示。第一個窗口是視頻窗口 402，其中可以顯示標準電視節目。第 二個窗口是應用區域403，其中可以顯示來自應用程式的圖像和/或文 字數據。例如，關於電影明星的生平信息可以出現在他的照片下方。應用程式406駐留在光碟播放器405中。用戶404典型地通過遙控 器或其他類似的機制與應用程式406交互，但也可以使用其他用戶輸 入設備。應用程式也可以與區域403相通信。為了支持應用程式406，從光碟文件系統113中再現傳輸文件流 307。由該傳輸流307來重構文件結構301，以支持應用程式4。6。音頻、視頻和/或字幕數據還在408處傳送給電視或其他類似的消 費電子設備。本發明的應用領域的一個示例是高清晰度數字視頻光碟(HD-DVD)。通過閱讀本發明披露的內容，其他的修改對於本領域技術人員來 說也是明顯的。這種修改可以涉及在設計中已知的其他特徵以及光學 記錄技術的使用，其可以用來代替或附加於本文中已經描述的特徵。 儘管在本申請中將權利要求構造為特徵的特定組合，但可以理解的 是，本申請公開的範圍還包括在本文中明確或不明確地披露的任何新 穎的特徵、或新穎的特徵組合、或者其任意概括，無論它是否解決了
如本發明所解決的任意或全部技術問題。因此申請人提請注意在本申 請的審查進程中，可能以這些特徵構造新的權利要求，或者從中派生 出任何進一步的申請。這裡使用的術語"包括"、"包含"或"含有"不應被視為排除 其它的元素。這裡使用的單數冠詞"一"或"一個"不應被視為排除 多個元素。術語"或"應被解釋為包含的，換言之即為"和/或"。
權利要求
1、一種系統，包括·至少一個用戶界面(401)，用於將音頻和視頻數據呈現給用戶(404)並用於從用戶接收交互式命令；·至少一個驅動器(110)，用於讀取包含有數據結構的數據存儲介質(113)，該數據結構包含了包括交織的音頻、視頻以及應用數據包的傳輸流文件結構(111，203，306)；·至少一個處理器(104)，用於執行下列操作·使用來自傳輸流的音頻和視頻數據來為用戶創建呈現(402)；以及·使用來自傳輸流的應用數據來為用戶運行應用程式(403)，而不中斷該呈現。
2、 根據權利要求1所述的系統，其中該應用數據設置為作為傳 輸流的一部分與音頻和視頻數據一起以其整體形式重複出現(304)。
3、 根據權利要求1所述的系統，其中該應用程式和該呈現同時在 顯示屏上呈現各自的窗口。
4、 根據權利要求l所示的系統，其中該傳輸流還包括字幕數據。
5、 一種包含可通過數據處理設備讀取的數據結構的數據載體 (113)，該數據結構包含傳輸流文件結構(111， 203， 306)，該傳輸流文件結構(111， 203， 306)包括交織的音頻、視頻以及應用數據包，使用該光學載體的設備能夠-使用音頻和視頻數據來為用戶創建呈現(402);以及 -使用應用數據來為用戶運行應用程式(406),而不中斷該呈現。
6、 根據權利要求5所述的載體，其中該應用數據設置為作為傳 輸流的一部分與音頻和視頻數據一起以其整體形式重複出現(304)。
7、 根據權利要求5所述的載體，其中該傳輸文件流結構符合 DSM-CC標準，並才艮據UDF標準進4亍存儲。
8、 根據權利要求5所述的載體，其中該應用數據設置在至少一個 輪播中。
9、 根據權利要求5所述的載體，其中該載體是光碟(113)。
10、 根據權利要求9所述的載體，其中該光碟是藍光光碟。
11、 根據權利要求9所述的載體，其中該光碟是DVD光碟。
12、 根據權利要求ll所述的載體，其中該光碟是HD-DVD。
13、 一種用於存儲多媒體數據的方法，包括 將包含呈現內容和應用數據的多媒體數據組織成傳輸流(111， 203， 306)，將音頻、視頻和應用數據包交織在該傳輸流(111， 203， 306)中，以便使利用該光學載體的設備可以使用該呈現內容來為用戶 創建呈現；並使用該應用數據來為用戶運行應用程式，而不中斷該呈 現；以及 將傳輸流作為傳輸文件存儲到存儲介質上。
14、 根據權利要求10所述的方法，其中該應用數據被設置為作 為傳輸流的一部分與呈現內容一起以其整體形式重複出現(306)。
15、 根據權利要求ll所述的方法，其中將該應用數據組織成傳輸 流內的輪播。
16、 一種用於再現多媒體數據的方法，包括 從存儲介質(113)中再現傳輸文件(112)，該傳輸文件包括 其中交織了音頻、視頻和應用數據包的傳輸流文件結構(111)，以便 使利用該存儲介質(113)的設備可以使用呈現內容來為用戶創建呈現 (402 );並使用應用數據來為用戶運行應用程式(406)，而不中斷 該呈現；-從該呈現內容中多路分離(105)該應用數據； -將該呈現內容作為呈現(402)提供給用戶；以及 .將應用數據提供給應用程式，並使用該應用程式內的數據，而 不中斷該呈現。
17、 根據權利要求13所述的方法，其中應用數據設置為作為傳輸 流的一部分以其整體形式重複地出現(306)。
18、 根據權利要求14所述的方法，其中將應用數據組織成傳輸流 內的輪播。
19、 一種包含可通過數據處理設備讀取的數據結構的數據載體 (113)，該數據結構包含傳輸流(111， 203, 306)，該傳輸流(lll，203， 306)包括呈現內容和應用數據，該應用數據以足夠的頻率重複 (306)，使得解釋該載體(113)的播放器設備(405)可以使用該應 用數據來運行應用程式(406)並同時播放該呈現(402 )，而不中斷該呈現。
全文摘要
一種光碟播放器(101，405)可以運行應用程式(406)，同時還為用戶展示音頻/視頻呈現(402)。為了確保用戶不中斷地觀看該呈現，應用程式必須在再現音頻/視頻數據的同時保護應用數據免受光碟(113)的影響。一種促使上述保護形成的方式是將音頻和視頻數據與應用數據交織存儲在傳輸流(111，203，306)中。優選地，應用數據採用頻繁重複的格式(306)，以便應用程式(406)可以在音頻/視頻呈現(402)的多個不同部分中拾取該應用數據而不中斷音頻/視頻呈現(402)。頻繁重複的格式的例子是輪播。
文檔編號G11B19/02GK101133646SQ200680006826
公開日2008年2月27日 申請日期2006年3月2日 優先權日2005年3月3日
發明者H·F·莫爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司