專利名稱：存儲音頻數(shù)據(jù)的數(shù)字多用途盤音頻盤及再現(xiàn)設(shè)備的制作方法
本申請是申請日為1997年12月11日、申請?zhí)枮?7125477.X、題為“DVD音頻盤再現(xiàn)設(shè)備及其方法”的專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及一種音頻盤、一種再現(xiàn)記錄在該盤上的音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，尤其涉及一種記錄有高質(zhì)量音頻數(shù)據(jù)的盤及一種再現(xiàn)記錄在該盤上的音頻數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法。
一般說來，記錄在緊湊光盤(CD)上的音頻數(shù)據(jù)以44.1KHz取樣，音頻數(shù)據(jù)的每個樣本都按16位量化。與LP(密紋)相比，這種CD在使用和存儲方面是有利的，但是人們常說CD的音質(zhì)不如LP。例如，如果再現(xiàn)以44.1KHz取樣和按16位量化的音頻數(shù)據(jù)，就難以再現(xiàn)原來的聲音，與CD上一代的盤相比，音質(zhì)可能變壞。事實上，人的聽覺頻率范圍可在20KHz之上，而動態(tài)范圍應(yīng)是120dB。不可能用CD記錄或再現(xiàn)與人們?nèi)找娓信d趣的多聲道音樂有關(guān)的音頻數(shù)據(jù)，因為CD最多只能記錄兩個聲道的音頻信號。
為了解決這些問題，提出了通過提高音頻數(shù)據(jù)的取樣頻率及增加記錄聲道的數(shù)目來改進(jìn)再現(xiàn)的音質(zhì)的方法。
當(dāng)前，設(shè)計出了一種再現(xiàn)多種盤的盤再現(xiàn)設(shè)備。這多種盤之一是數(shù)字多用途盤(DVD)。在DVD上，視頻和音頻數(shù)據(jù)以高密度記錄。視頻數(shù)據(jù)以MPEG格式記錄。音頻數(shù)據(jù)以線性脈碼調(diào)制(PCM)、Dolby AC-3或MPEG格式記錄。再現(xiàn)DVD視頻盤的設(shè)備具有再現(xiàn)視頻/音頻數(shù)據(jù)的配置以便讀出記錄在該DVD視頻盤上的視頻/音頻數(shù)據(jù)。
在DVD視頻盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)中記錄視頻節(jié)目組(video title set)信息管理表(VTSI_MAT)，而在其后的數(shù)據(jù)區(qū)中記錄音頻/視頻數(shù)據(jù)。在DVD視頻盤的數(shù)據(jù)區(qū)中記錄的音頻數(shù)據(jù)具有音頻包(audio pack)的結(jié)構(gòu)。下面首先觀察VTSI_MAT然后觀察音頻包的結(jié)構(gòu)。
如上所述，DVD視頻盤具有包含再現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)的信息的VTSI_MAT。這在以下1a、1b、2a和2b各表中示出。[表1a]
在表1a、1b、2a和2b的VTSI_MAT中，RBP260-267的VTSM_AST_ATR表示

圖1的VTSM_VOBS的音頻流屬性。各字段的數(shù)值成為VTSM_VOBS的音頻流的內(nèi)部信息。參看圖1，記錄在b63-b61中的音頻編碼方式的信息的存儲如下表3。[表3]
在b55-b54中，量化/DRC信息的存儲如下。如果音頻編碼方式為“000b”(b＝二進(jìn)制數(shù))，則記錄11b。如果音頻編碼方式為010b或011b，則定義量化信息如下。
00b在MPEG音頻流中不存在動態(tài)范圍控制數(shù)據(jù)。
01b在MPEG音頻流中存在動態(tài)范圍控制數(shù)據(jù)。
10b保留11b保留如果音頻編碼方式為100b，則量化信息的存儲如表4所示。[表4]
在圖1中表示取樣頻率的b53-b52示于表5。[表5]
在圖1中表示聲道數(shù)目的b50-b28示于表6。[表6]
在表1a、1b、2a和2b的VTSI_MAT中，RBP516-579的VTS_AST_ATRT表示圖2的VTS的音頻流屬性。各字段的數(shù)值成為VTSM_VOBS的音頻流的內(nèi)部信息。參看圖2，記錄在b63-b31中的音頻編碼方式的信息的存儲如下表7。[表7]
b60的多聲道擴展是指示是否執(zhí)行多聲道擴展的信息存儲區(qū)。如果記錄0b，就表示不選擇多聲道擴展。如果記錄1b，就表示按照記錄在RBP792-983上的VTS_MU_AST_ATRT信息來執(zhí)行多聲道擴展。
b59-b58的音頻型式如下表8所示。[表8]
b57-b56的音頻應(yīng)用方式示于下表9。[表9]
量化/DRC、取樣頻率fs和聲道數(shù)目分別示于表4、5和6中。
在表1a、1b、2a和2b的VTSI_MAT中，R3P792-983表示圖3a和3b的VTS的多聲道音頻流屬性表。該VTS_MU_AST_ATRT有兩種型式，即圖3a所示的VTS_MU_AST_ATR(1)和圖3b所示的VTS_MU_AST_ATR(2)。如果在圖2的VTS_AST_ATRT的b60寫入0b，則存儲音頻流的所有位都存儲0b。
DVD再現(xiàn)設(shè)備分析記錄在DVD視頻盤上的寫入VTSI管理表中的信息，然后再現(xiàn)寫在盤上的視頻/音頻數(shù)據(jù)。這里，寫在DVD視頻盤上的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)以包為單位制作。圖4表示在DVD中無填充小包(paddingpacket)的包結(jié)構(gòu)。參看圖4，一個包的大小為2048字節(jié)，其中14字節(jié)為包頭，2034字節(jié)為視頻、音頻、子圖像、DSI或PCI用的小包。14字節(jié)的包頭包括4字節(jié)的包起始碼、6字節(jié)的SCR、3字節(jié)的program_mux_rate(節(jié)目復(fù)用率)和1字節(jié)的stuffing_length(填充長度)。
圖5a至5e表示DVD視頻中使用的音頻包的結(jié)構(gòu)。具體說，參考圖5a，該圖描述線性PCM音頻包的結(jié)構(gòu)，該包由14字節(jié)的包頭和2034字節(jié)的線性音頻小包組成。這里，音頻小包具有1字節(jié)的小包頭、1字節(jié)的sub_stream_id(子流標(biāo)識符)、3字節(jié)的音頻幀信息、3字節(jié)的音頻數(shù)據(jù)信息、和1字節(jié)至2013字節(jié)的線性PCM音頻數(shù)據(jù)。
圖5b表示Dolby AC-3音頻包的結(jié)構(gòu)。參照圖5b，該包具有14字節(jié)的包頭和2034字節(jié)的Dolby AC-3音頻小包。音頻小包有1字節(jié)的小包頭、1字節(jié)的sub_stream_id，3字節(jié)的音頻幀信息、1字節(jié)至2016字節(jié)的AC-3音頻數(shù)據(jù)。
圖5c表示沒有擴展位流的MPEG-1音頻或MPEG-2音頻包的結(jié)構(gòu)。圖5d和5e表示有擴展位流的MPEG-2音頻包。圖5a至5e所示的音頻包都分別具有表10a和10b的相同結(jié)構(gòu)，但是分別具有與各自格式相應(yīng)的專用數(shù)據(jù)區(qū)。[表10a]
表10a和10b中的注1和注2說明如下。
注1PTS[32..0]置入包含音頻幀第一個樣本的每一個音頻小包中。
注2此值只包括在每個VOB的第一個音頻小包中，但不包括在各后繼的音頻小包中。
在具有圖5a結(jié)構(gòu)的線性PCM數(shù)據(jù)的音頻小包中，表10a和10b所示的通用數(shù)據(jù)之外的寫入專用數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)示于表11。[表11]
在表11中，注1至注10如下。
注1***表示解碼音頻數(shù)據(jù)流數(shù)。
注2“number_of_frame_headers”表示在相應(yīng)的音頻小包中含有第一字節(jié)的音頻幀數(shù)。
注3訪問單元為音頻幀。first_access_unit(第一訪問單元)表示在相應(yīng)的音頻小包中含有第一字節(jié)的第一音頻幀。
注4“audio_emphasis_flag(音頻加重標(biāo)志)”表示加重的狀態(tài)。如果audio_sampling_frequency(音頻取樣頻率)為96KHz，就在該區(qū)中記錄“加重不起作用”。加重從第一訪問單元的樣本起實施。
0b加重不起作用1b加重起作用注5“audio_mute_flag(音頻靜音標(biāo)志)”表示如果音頻幀內(nèi)的所有數(shù)據(jù)全為零時的靜音狀態(tài)。靜音從第一訪問單元的第一樣本起實施。
0b靜音不起作用1b靜音起作用注6“audio_frame_number(音頻幀數(shù))”是音頻小包的第一訪問單元的音頻幀組(GOF)內(nèi)部的幀數(shù)。該數(shù)包括“0”至“19”。
注7“quantization_word_length(量化字長)”是在音頻樣本的量化中使用的位數(shù)。
00b16位01b20位10b24位11b保留注8“audio_sampling_frequency”是在音頻樣本的取樣中使用的取樣頻率。
00b48KHz01b96KHz其他保留注9“number_of_audio_channels(聲道數(shù))”表示聲道數(shù)。
000b1ch(單聲道)001b2ch(立體聲)010b3ch(多聲道)011b4ch(多聲道)100b5ch(多聲道)101b6ch(多聲道)110b7ch(多聲道)111b8ch(多聲道)注10“dynamic_range_control(動態(tài)范圍控制)”表示從第一訪問單元起壓縮動態(tài)范圍的動態(tài)范圍控制字。
在圖5a至5e的音頻小包中的流標(biāo)識符(stream id)確定如下。首先，線性PCM音頻包的流標(biāo)識符成為1011 1101b(private_stream_1)，其sub_stream_id為1010 0***b。其次AC-3音頻小包的流標(biāo)識符成為10111101b(private_stream_1)，其sub_stream_id為1000 0***b。第三，MPEG音頻小包的流標(biāo)識符成為1100 0***b或1101 0***b，而沒有sub_stream_id。在流標(biāo)識符或sub_stream_id中，“***”表示數(shù)值在0至7之間的解碼音頻流數(shù)。各解碼音頻流數(shù)不賦予同一數(shù)，這與音頻壓縮方式無關(guān)。
圖6是說明音頻包和音頻流結(jié)構(gòu)的圖。在DVD中使用的音頻數(shù)據(jù)可以是線性PCM數(shù)據(jù)、DolbyAC-3數(shù)據(jù)、或MPEG音頻數(shù)據(jù)。這樣的音頻流如圖6所示劃分成多個音頻包。以2048字節(jié)為單位控制這些音頻包。線性PCM音頻數(shù)據(jù)的編碼格式如表12所示。[表12]
在表12中，線性PCM音頻流數(shù)據(jù)由鄰接的多個GOF組成，除最后的GOF外每個GOF具有20個音頻幀。最后的GOF為等于或小于20個音頻幀。
圖7表示音頻幀的結(jié)構(gòu)。參照圖7，一個音頻幀具有與1/600秒相應(yīng)的樣本數(shù)據(jù)。如果取樣頻率fs＝48KHz，則一個音頻幀包含80個音頻樣本數(shù)據(jù)。如果取樣頻率fs＝96KHz，則一個音頻幀包含160個音頻樣本數(shù)據(jù)。一個GOF與1/30秒一致。
圖8a至8c表示線性PCM的樣本數(shù)據(jù)順序。該樣本數(shù)據(jù)由同時取樣的各聲道數(shù)據(jù)的片(pieces)組成。樣本數(shù)據(jù)的大小隨音頻流屬性而變化，各個樣本數(shù)據(jù)連續(xù)排列。圖8a、8b和8c表示兩種方式下樣本數(shù)據(jù)的兩種格式。圖8a表示16位方式的樣本數(shù)據(jù)的順序。圖8b表示20位方式的樣本數(shù)據(jù)的順序。圖8c表示24位方式的樣本數(shù)據(jù)的順序。
線性PCM音頻的小包數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)示于表13中。[表13]
如果樣本數(shù)小于表13中的數(shù)值，則增加填充小包的長度以便控制包的大小。樣本指定給小包的邊界。即，線性PCM音頻的所有音頻小包的樣本數(shù)據(jù)總是以S2n的第一字節(jié)開始，如表13所示。
根據(jù)對線性PCM聲道分配的說明，ACH0和ACH1分別對應(yīng)于立體聲方式的L聲道和R聲道。對于多聲道編碼，使其與立體聲方式兼容。
作為DVD的音頻選項，有一種數(shù)字影院系統(tǒng)(DTS)。該DTS的音頻包具有如圖9所示的包頭和音頻小包。該音頻包對準(zhǔn)音頻幀單元內(nèi)部的各LB之間的邊界。參看圖9，一個音頻包由14字節(jié)的包頭和2021字節(jié)的DTS音頻小包組成。DTS音頻小包具有1字節(jié)的小包頭、1字節(jié)的sub_stream_id、3字節(jié)的音頻幀信息和1字節(jié)至2016字節(jié)的DTS音頻數(shù)據(jù)。DTS音頻小包的流標(biāo)識符是1011 1101b(private_1)，其sub_stream_id是1000 1***b。這里，sub_stream_id的***表示具有數(shù)值0至7的解碼音頻流數(shù)。各解碼音頻流數(shù)不賦予同一數(shù)，這與音頻壓縮方式無關(guān)。
DTS音頻小包的結(jié)構(gòu)示于表10中，專用數(shù)據(jù)區(qū)則在表14中。[表14]
在表14中，注1至注3的內(nèi)容如下。
注1“***”表示解碼音頻流數(shù)。
注2“number_of_frame_headers”表示在DTS音頻小包中存在第一字節(jié)情況下的音頻幀數(shù)。
注3訪問單元是音頻幀。第一訪問單元是具有音頻幀第一字節(jié)、定義為音頻包的PTS的音頻幀?！癴irst_access_unit_pointer(第一訪問單元指針)”表示具有從信息區(qū)的最后字節(jié)起的RBN的第一訪問單元的第一字節(jié)地址。如果不存在第一訪問單元的第一字節(jié)，則記錄0000 0000h。
給DTS提供高質(zhì)量多聲道聲音的DTS標(biāo)準(zhǔn)。這些DTS標(biāo)準(zhǔn)示于表15中。[表15]
在表15中，對于在各個音頻方式中的低頻音效聲道來說，*1是有用的。具有這種小包結(jié)構(gòu)的DTS音頻可定義為高質(zhì)量多聲道聲音。
在DVD視頻中線性PCM可能得到的聲道數(shù)示于圖10中。在圖10中，最大的比特率是6.75Mbps，而聲道由表16決定。[表16]
在DVD視頻盤上記錄的音頻數(shù)據(jù)的音質(zhì)遠(yuǎn)比在CD音頻盤上的音頻數(shù)據(jù)的好。與CD音頻盤上記錄的音頻數(shù)據(jù)相比，DVD盤上記錄的音頻數(shù)據(jù)有較高的取樣頻率、較多的量化位數(shù)和較多的聲道數(shù)。因此，DVD再現(xiàn)設(shè)備可以用多聲道再現(xiàn)高音質(zhì)的音頻數(shù)據(jù)。
DVD視頻盤允許最大為10.08Mbps的數(shù)據(jù)傳送。以此為準(zhǔn)，以192KHz取樣的數(shù)據(jù)可以用兩個聲道再現(xiàn)。這些數(shù)值接近在日本于1996年4月召開的先進(jìn)數(shù)字音頻會議上作為下一代音頻必要要求而指定的最大取樣頻率。
如果在DVD盤上記錄純粹的音頻數(shù)據(jù)，并且DVD再現(xiàn)設(shè)備播放該DVD音頻盤，就獲得音質(zhì)好得多的音頻信號。
本發(fā)明的一個目的是提供一種DVD音頻盤，該DVD音頻盤通過使用最大為192KHz的取樣頻率和24位量化位數(shù)能以線性PCM方式用最多到由數(shù)據(jù)傳送速度限制的聲道數(shù)目記錄取樣的數(shù)字音頻信號。
本發(fā)明的另一目的是提供一種DVD音頻盤，該DVD音頻盤通過使用最大為192KHz的取樣頻率和最大為24位的量化位數(shù)能以所設(shè)置的方式進(jìn)行已取樣數(shù)字音頻信號的編碼，然后以最多到由數(shù)據(jù)傳送速度及編碼方式限制的聲道數(shù)記錄該已編碼信號。
本發(fā)明的又一目的是提供用于再現(xiàn)以線性PCM方式記錄的DVD音頻盤的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的再一目的是提供用于再現(xiàn)存儲壓縮的音頻數(shù)據(jù)的DVD音頻盤的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的又另一目的是提供用于鑒別DVD是視頻還是音頻盤、然后根據(jù)鑒別結(jié)果再現(xiàn)該盤的設(shè)備和方法。
為了達(dá)到本發(fā)明的這些目的，提供一種DVD視頻/音頻盤，該盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)上存儲音頻節(jié)目信息管理表，該盤的數(shù)據(jù)區(qū)上存儲線性PCM方式的音頻包，其中第一、第二和第三量化位數(shù)，第一、第二和第三取樣頻率，及與聲道數(shù)有關(guān)的信息全都記錄在節(jié)目信息管理表上，音頻包設(shè)有由全都記錄在節(jié)目管理表上的各量化位數(shù)、各取樣頻率及與聲道數(shù)有關(guān)的信息組成的音頻小包，各小包還包括音頻數(shù)據(jù)。
為了達(dá)到以上各目的，還提供一種DVD音頻盤再現(xiàn)設(shè)備，包括數(shù)據(jù)接收機，用于接收從盤再現(xiàn)的音頻數(shù)據(jù)；控制器，用于分析從盤再現(xiàn)的音頻數(shù)據(jù)，以從而產(chǎn)生包含音頻編碼方式、取樣頻率、聲道數(shù)和量化信息的音頻控制信號；具有多個解碼器的音頻解碼器，用于在選擇與音頻數(shù)據(jù)編碼方式對應(yīng)的解碼器之后對接收的音頻數(shù)據(jù)解碼，及用于按照音頻控制信號進(jìn)行多聲道混合、取樣頻率變換及已解碼音頻數(shù)據(jù)的再量化；以及音頻輸出器，用于把已解碼音頻數(shù)據(jù)變換成模擬音頻信號。
通過參考結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明，本發(fā)明變得更好理解，因此對本發(fā)明的更全面評價及其伴隨的許多優(yōu)點將變得顯而易見。在附圖中，相同的參考符號表示相同或相似的部件，其中，圖1表示DVD視頻盤中VTSM的音頻流屬性的結(jié)構(gòu)；圖2表示DVD視頻盤中VTS的音頻流屬性表的結(jié)構(gòu)；圖3a和3b表示DVD視頻盤中VTS的多聲道音頻流屬性的結(jié)構(gòu)；
圖4表示DVD視頻盤中不具有填充小包的音頻包的結(jié)構(gòu)；圖5a至5e表示DVD視頻盤中的圖4音頻包的結(jié)構(gòu)；圖6表示DVD視頻盤中音頻流和音頻包的結(jié)構(gòu)；圖7表示DVD視頻盤中的圖6音頻流的結(jié)構(gòu)；圖8a、8b和8c表示DVD視頻盤中線性PCM音頻的樣本數(shù)據(jù)的排列；圖9表示DVD視頻盤中編碼的音頻包的結(jié)構(gòu)；圖10表示DVD視頻盤中線性PCM音頻數(shù)據(jù)的可獲得的聲道數(shù)；圖11表示按照本發(fā)明實施例的DVD音頻盤中VTSM的音頻流屬性的結(jié)構(gòu)；圖12表示按照本發(fā)明實施例的DVD音頻盤中VTS的音頻流屬性的結(jié)構(gòu)；圖13a和13b表示按照本發(fā)明實施例的DVD音頻盤中多聲道音頻流屬性表的結(jié)構(gòu)；圖14表示按照本發(fā)明實施例的DVD音頻盤中線性PCM音頻數(shù)據(jù)的音頻包的結(jié)構(gòu)；圖15表示按照本發(fā)明實施例的DVD音頻盤中已編碼音頻數(shù)據(jù)的音頻包的結(jié)構(gòu)；圖16表示再現(xiàn)按照本發(fā)明實施例的DVD音頻盤用的設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖17表示圖16中的音頻解碼器的結(jié)構(gòu)；圖18表示再現(xiàn)按照本發(fā)明實施例的DVD視頻盤和DVD音頻盤用的設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖19表示圖18中的視頻/音頻解碼器的結(jié)構(gòu)；圖20是通過分析記錄在本發(fā)明的DVD音頻盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)上的節(jié)目組信息管理表來確認(rèn)已記錄音頻數(shù)據(jù)的控制信息的流程圖；圖21是說明圖20的音頻解碼器設(shè)置過程的流程圖；圖22表示初始化圖1b的音頻輸出的過程；圖23是說明控制音頻解碼器操作的過程的流程圖；以及圖24是說明控制音頻輸出操作的過程的流程圖。
本發(fā)明提出一種DVD音頻盤和再現(xiàn)該盤的設(shè)備和方法。按照本發(fā)明的DVD音頻盤的VTSI_MAT，改變表1中的DVD視頻盤的VTSI_MAT中的音頻信息。用本發(fā)明的DVD音頻盤，改變在表1a和1b的VTSI_MAT中的RBP260-267的VTSM_AST_ATR、RBP516-579的VTS_AST_ATRT、和RBP984-2047的保留區(qū)的信息。
VTSM_AST_ATR和VTS_AST_ATRT的音頻編碼方式存儲記錄在盤上的音頻數(shù)據(jù)的編碼信息。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，示出了以線性PCM方式或偽無耗(pseudo-lossless)音質(zhì)編碼方式在DVD音頻盤上記錄音頻數(shù)據(jù)的例子。在本實施例中，假設(shè)音質(zhì)編碼方式使用DTS編碼方式。這里，DTS編碼方式可以任選地使用。如果b63-b61為“110b”，則是DTS音頻編碼方式。
現(xiàn)在說明VTSM_AST_ATR的變化，如圖11所示，改變了b55-b48的數(shù)據(jù)模式和定義。在圖2的VTSM_AST_ATR的b55-b48中，保留位b51被吞并到表示聲道數(shù)的聲道位中。
按照在圖11中改變的定義，音頻取樣頻率fs的改變?nèi)绫?7所示。[表17]
聲道數(shù)的改變?nèi)绫?8a和18b。[表18a]
就VTS_AST_ATRT而言，b55-b48的數(shù)據(jù)模式和定義的改變?nèi)鐖D12。在圖3VTS_AST_ATRT中，保留位b51被吞并到聲道數(shù)中。按照圖11中改變的定義，音頻取樣頻率fs的改變?nèi)绫?7，聲道數(shù)的改變?nèi)绫?8a和18b。
給VTS_MU_AST_ATR加上了圖13a和13b的信息。VTS_MU_AST_ATR給線性PCM音頻提供的信息只到但是不多于8個聲道。如果寫入線性PCM數(shù)據(jù)，最多可得到13個聲道，因此，在VTS_MU_AST_ATR之后的保留區(qū)中寫入第9至13聲道的信息。如同VTS_MU_AST_ATR，VTS_MU_AST_ATR_EXT由圖13a的VTS_MU_AST_EXT(1)和圖13b的VTS_MU_AST_ATR_EXT(2)組成。
具有如上改變的VTSI_MAT的DVD音頻盤的格式分為線性PCM區(qū)和偽無耗音質(zhì)已編碼數(shù)據(jù)。
首先，在線性PCM區(qū)的DVD音頻盤中，數(shù)據(jù)以線性PCM方式記錄。取樣頻率為48、96和192KHz。量化位數(shù)為16、20和24位。記錄聲道數(shù)為1個至比特率允許的最大數(shù)目。該記錄聲道數(shù)用下列公式1確定。N=MbrFs*Qb]]>Fs取樣頻率(Hz)；48，96，192KHzQb量化位數(shù)；16，20，24位MbrDVD盤的最大數(shù)據(jù)傳送率(Mbps)；10.08MbpsN由DVD盤的數(shù)據(jù)傳送率、取樣頻率和量化位數(shù)確定的可記錄聲道數(shù)。
由公式1確定的聲道數(shù)示于表19中。[表19]
本發(fā)明的DVD音頻盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以MPEG2系統(tǒng)層為基礎(chǔ)。如果是本發(fā)明的線性PCM，則音頻包的制作如圖14。圖14的線性PCM音頻包具有與圖5a相同的結(jié)構(gòu)。該音頻包具有14字節(jié)的包頭和最大2021字節(jié)的線性PCM小包。圖14的包頭符合MPEG2系統(tǒng)層的標(biāo)準(zhǔn)。
線性PCM音頻小包的結(jié)構(gòu)以MPEG2系統(tǒng)層的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。線性PCM的音頻小包的結(jié)構(gòu)示于表10和20。[表20]
在表20中，注1至注10的內(nèi)容如下。
注1***表示解碼音頻數(shù)據(jù)流數(shù)。
注2“number_of_frame_headers”表示在相應(yīng)的音頻小包內(nèi)含有第一字節(jié)的音頻幀數(shù)。
注3訪問單元為音頻幀。first_access_unit表示在相應(yīng)的音頻小包內(nèi)含有第一字節(jié)的第一音頻幀。
注4“audio_emphasis_flag”表示加重的狀態(tài)。如果音頻取樣頻率為96、192KHz，則該狀態(tài)應(yīng)表示為“加重不起作用”。加重從第一訪問單元的樣本起實施。
0b加重不起作用1b加重起作用注5“audio_mute_flag”表示如果音頻幀內(nèi)的所有數(shù)據(jù)全為零時的靜音狀態(tài)。靜音從第一訪問單元的第一樣本起實施。
0b靜音不起作用1b靜音起作用注6“audio_frame_number”是音頻小包的第一訪問單元的音頻幀組GOF內(nèi)部的號數(shù)。該數(shù)的覆蓋范圍是自0至19。
注7“quantization_word_length”是在音頻樣本的量化中使用的位數(shù)。
00b16位01b20位10b24位11b保留注8“audio_sampling_frequency”是在音頻樣本的取樣中使用的取樣頻率。
00b48KHz01b96KHz10b192KHz11b保留注9“number_of_audio_channels”表示聲道數(shù)。
0000b1ch(單聲道)0001b2ch(立體聲)0010b3ch(多聲道)0011b4ch(多聲道)0100b5ch(多聲道)0101b6ch(多聲道)0110b7ch(多聲道)0111b8ch(多聲道)1000b9ch(多聲道)1001b10ch(多聲道)1010b11ch(多聲道)1011b12ch(多聲道)1100b13ch(多聲道)注10“dynamic_range_control”表示從第一訪問單元起壓縮動態(tài)范圍的動態(tài)范圍控制字。
線性PCM音頻小包的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的幀長度示于表21a和21b中。[表21a]
如果樣本數(shù)小于表21a和21b中的數(shù)值，則增加填充小包的長度以適配包的長度。樣本與小包邊界一致。即，所有音頻小包都從S2n的第一字節(jié)開始。在一個小包內(nèi)，音頻樣本數(shù)總是偶數(shù)。
下面描述記錄音質(zhì)已編碼音頻數(shù)據(jù)的DVD音頻盤。
如果記錄線性PCM的音頻數(shù)據(jù)并且如果使用表19中的48KHz的取樣頻率和16位的量化器，則可獲得13個通道，使得音頻數(shù)據(jù)可以寫入多聲道音樂所需要的多達(dá)10個聲道中。然而，如果是192KHz的取樣頻率和24位的量化器，則如表19所示最多寫入2個聲道的音頻數(shù)據(jù)，這不能滿足多聲道音頻的需要。如果以高取樣頻率用很多位進(jìn)行取樣，就難以實現(xiàn)多聲道音頻的功能。為此，使用了無耗編碼或偽無耗音質(zhì)編碼。但是由于在大多數(shù)場合無耗編碼的壓縮率是2∶1，難于期望在實現(xiàn)多聲道方面有明顯效果。
在本實施例中，假定偽無耗音質(zhì)編碼方法使用具有4∶1壓縮率的DTS編碼方式。DTS編碼方式能含有足夠的聲道數(shù)而不使音質(zhì)變壞。例如，不象其他當(dāng)前存在的編碼算法，DTS使編碼能以192KHz和14位的高技術(shù)規(guī)格實施，并且能在不減低比特率的情況下盡量減少音質(zhì)的變壞。取樣頻率為48、96和192KHz，量化位數(shù)為16、20和24位，記錄的聲道數(shù)是從1個到由編碼方式和比特率允許的最大數(shù)目。記錄通道數(shù)由下列公式2確定。N=Mbr*CcrFs*Qb]]>Fs取樣頻率(Hz)；48KHz，96KHz，192KHzQb量化位數(shù)；16位，20位，24位MbsDVD盤的最大數(shù)據(jù)傳送率(10.08Mbps)Ccr由壓縮編碼方式?jīng)Q定的壓縮比N由DVD盤的數(shù)據(jù)傳送率、取樣頻率、量化位數(shù)和壓縮比確定的最大可記錄聲道數(shù)。這里，假設(shè)編碼方式使用具有4∶1壓縮比的DTS。在此情況下由公式2確定的聲道數(shù)示于表22中。[表22]
如上所述，本發(fā)明的DVD音頻盤的結(jié)構(gòu)以MPEG2系統(tǒng)層為基礎(chǔ)，因此壓縮的音頻包的制作如圖15。制成的壓縮音頻包具有14字節(jié)的包頭和最大為2021字節(jié)的壓縮音頻小包。在圖14中，包頭符合MPEG2系統(tǒng)層的標(biāo)準(zhǔn)。
壓縮的音頻小包的結(jié)構(gòu)也以MPEG2系統(tǒng)層的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。編碼后的音頻小包的結(jié)構(gòu)如表10和23。[表23]
在上表23中，注1至注3的內(nèi)容如下。
注1“sub_stream_id”因編碼方式而不同。如果編碼方式為DTS，則該字段成為“1000 1***b”。在sub_stream_id中，***是解碼音頻流數(shù)。
注2“number_of_frame_headers”表示在相應(yīng)的音頻小包內(nèi)含有第一字節(jié)的音頻幀數(shù)。
注3訪問單元為音頻幀。first_access_unit表示在相應(yīng)的音頻小包內(nèi)含有第一字節(jié)的第一音頻幀。
壓縮編碼方式的DVD音頻盤具有以下的技術(shù)規(guī)格。允許壓縮的聲道數(shù)大于8個聲道。取樣頻率為48、96或192KHz。量化位數(shù)為16、20或24位。可得到的壓縮率為1∶1至5∶1?？s混(down mixing)、動態(tài)范圍和時戳(timestamp)被使能。最后，優(yōu)良的音質(zhì)是實際公認(rèn)的。
可以獨立地形成再現(xiàn)DVD音頻盤的設(shè)備。也可以將該設(shè)備連接到DVD視頻再現(xiàn)設(shè)備。在本實施例中，首先說明DVD音頻盤再現(xiàn)設(shè)備，然后說明該DVD音頻盤再現(xiàn)設(shè)備附加的再現(xiàn)設(shè)備。
DVD音頻盤再現(xiàn)設(shè)備示于圖16中。與用戶接口的系統(tǒng)控制器111控制DVD音頻盤再現(xiàn)設(shè)備的全部操作。系統(tǒng)控制器111分析記錄在DVD音頻盤上的VTSI_MAT、音頻包頭和小包頭，以便執(zhí)行再現(xiàn)音頻信號的全部操作。拾取器112執(zhí)行讀出記錄在DVD音頻盤上的數(shù)據(jù)的功能。在系統(tǒng)控制器111的控制下，伺服控制器113控制拾取器112的驅(qū)動，從而執(zhí)行各種伺服功能。數(shù)據(jù)接收器114對從拾取器112輸出的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯分析和糾錯。數(shù)據(jù)接收器114包含糾錯電路(ECC)。音頻解碼器115把從數(shù)據(jù)接收器114輸出的音頻信息送到系統(tǒng)控制器111，以及在系統(tǒng)控制器111的控制下對接收的音頻數(shù)據(jù)解碼。
音頻解碼器115具有對線性PCM音頻數(shù)據(jù)和壓縮的音頻數(shù)據(jù)解碼的結(jié)構(gòu)，以便對本發(fā)明實施例的音頻數(shù)據(jù)解碼。該結(jié)構(gòu)示于圖17。
參照圖17，輸入數(shù)據(jù)緩沖器211接收和存儲從數(shù)據(jù)接收器114輸出的音頻數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)控制器111的控制下，流選擇器212有選擇地輸出從輸入數(shù)據(jù)緩沖器211輸出的音頻數(shù)據(jù)流。線性PCM解碼器213接收從流選擇器212輸出的線性音頻數(shù)據(jù)，然后將其解碼和作為原始音頻數(shù)據(jù)輸出。偽無耗音質(zhì)解碼器214接收從流選擇器212輸出的壓縮數(shù)據(jù)，然后將其解碼和作為原始音頻數(shù)據(jù)輸出。輸出數(shù)據(jù)緩沖器215存儲和輸出從解碼器213和214輸出的音頻數(shù)據(jù)。數(shù)字音頻格式化器216將從解碼器213和214輸出的音頻數(shù)據(jù)改變?yōu)橄到y(tǒng)控制器111指定的格式。定時控制器210控制系統(tǒng)控制器111以便產(chǎn)生控制音頻解碼器115中各部件操作的定時控制信號。
高比特高取樣數(shù)字濾波器116接收從音頻解碼器115輸出的音頻數(shù)據(jù)，以及按照系統(tǒng)控制器111的控制信號對音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波。高性能數(shù)模變換器及模擬音頻電路117把從高比特高取樣數(shù)字濾波器116輸出的音頻數(shù)據(jù)變換成模擬信號。
參照圖16和17，數(shù)據(jù)接收器114經(jīng)過拾取器112把從DVD音頻盤再現(xiàn)的音頻數(shù)據(jù)送至音頻解碼器115。再現(xiàn)的音頻數(shù)據(jù)順序地存儲到音頻解碼器115的輸入數(shù)據(jù)緩沖器211。流選擇器212有選擇地把存儲在輸入數(shù)據(jù)緩沖器211中的數(shù)據(jù)輸出到相應(yīng)的解碼器213或214。當(dāng)系統(tǒng)控制器111請求對線性PCM的音頻數(shù)據(jù)解碼時，流選擇器212把存儲在輸入數(shù)據(jù)緩沖器211中的音頻數(shù)據(jù)傳送給線性PCM解碼器213。如果系統(tǒng)控制器111請求對壓縮數(shù)據(jù)解碼，則流選擇器212把存儲在輸入數(shù)據(jù)緩沖器211中的音頻數(shù)據(jù)傳送給解碼器214。
現(xiàn)在說明線性PCM音頻數(shù)據(jù)的解碼。線性PCM解碼器213進(jìn)行輸入信號的多聲道縮混、取樣頻率變換和再量化。例如，如果從流選擇器212輸出的數(shù)據(jù)是8聲道數(shù)據(jù)，而要求在其輸出把該數(shù)據(jù)變換成雙聲道數(shù)據(jù)，線性PCM解碼器213就通過進(jìn)行多聲道縮混來制造所需的聲道數(shù)。如果輸入數(shù)據(jù)以192KHz取樣，但是系統(tǒng)控制器111要求96KHz的取樣數(shù)據(jù)輸出，則線性PCM解碼器213進(jìn)行取樣頻率變換，將輸入數(shù)據(jù)變換成具有所需取樣頻率的音頻數(shù)據(jù)。如果音頻數(shù)據(jù)輸入是24位量化數(shù)據(jù)但是系統(tǒng)控制器111要求16位量化數(shù)據(jù)輸出，則線性PCM解碼器213進(jìn)行再量化，于是產(chǎn)生所需位數(shù)的輸出音頻數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在說明壓縮音頻數(shù)據(jù)的解碼。在系統(tǒng)控制器111的控制下，解碼器214通過使用相應(yīng)的算法對壓縮音頻數(shù)據(jù)解碼。從解碼器214輸出的音頻數(shù)據(jù)的形式由系統(tǒng)控制器111指定。在本發(fā)明的實施例中，解碼器214可以成為DTS解碼器。解碼器214進(jìn)行輸入信號的多聲道縮混、取樣頻率變換和再量化、以及指定算法的解碼。
從解碼器213或214解碼和輸出的音頻數(shù)據(jù)傳送到輸出數(shù)據(jù)緩沖器215和數(shù)字音頻格式化器216。然后，輸出數(shù)據(jù)緩沖器215存儲輸入的已解碼音頻數(shù)據(jù)，與從定時控制器210輸出的控制信號同步地將該存儲的數(shù)據(jù)輸出。數(shù)字音頻格式化器216根據(jù)數(shù)字設(shè)備之間的傳送格式進(jìn)行已解碼音頻數(shù)據(jù)的格式化，然后與從定時控制器210輸出的控制信號同步地輸出已格式化的數(shù)據(jù)。這里，向外輸出的音頻數(shù)據(jù)可以輸出到音頻/視頻設(shè)備或具有相同傳送格式的計算機。
從音頻解碼器115輸出的已解碼數(shù)據(jù)由高比特高取樣數(shù)字濾波器116進(jìn)行數(shù)字濾波和輸出，高性能數(shù)模變換器和模擬音頻電路117變換從高比特高取樣數(shù)字濾波器116輸出的音頻數(shù)據(jù)。這里，濾波器116用一些數(shù)字濾波器組成，用于排除音頻信號頻帶之外的噪聲分量。為了處理以192KHz取樣和以24位量化的音頻數(shù)據(jù)，高比特高取樣數(shù)字濾波器116要求其濾波器系數(shù)的分辨率和抽頭數(shù)遠(yuǎn)大于DVD或CD中采用的數(shù)字濾波器的系數(shù)分辨率和抽頭數(shù)。如果普遍采用96或192KHz的D/A變換器，則可以把高比特高取樣數(shù)字濾波器116包含在D/A變換器中。高性能數(shù)模變換器和模擬音頻電路117由D/A變換器組成，它將高比特高取樣數(shù)字濾波器116排除噪聲后的音頻數(shù)據(jù)變換成模擬音頻信號。
用于再現(xiàn)DVD視頻盤和音頻盤二者的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示于圖18中。與用戶接口的系統(tǒng)控制器111控制該再現(xiàn)設(shè)備的全部操作。系統(tǒng)控制器111分析記錄在DVD視頻盤和DVD音頻盤上的VTSI_MAT、音頻包頭和小包頭，鑒別盤的種類，并按照鑒別結(jié)果進(jìn)行再現(xiàn)視頻信號或音頻信號的全部控制。拾取器312執(zhí)行讀出記錄在DVD盤上的數(shù)據(jù)的功能。在系統(tǒng)控制器311的控制下，伺服控制器313控制拾取器312的驅(qū)動，從而執(zhí)行各種伺服功能。數(shù)據(jù)接收器314進(jìn)行差錯分析和對從拾取器312輸出的音頻數(shù)據(jù)的糾錯。數(shù)據(jù)接收器314含有ECC。在系統(tǒng)控制器311的控制下，音頻/視頻解碼器315把從數(shù)據(jù)接收器314輸出的信息傳送給系統(tǒng)控制器311，并對接收的音頻/視頻數(shù)據(jù)解碼。
音頻/視頻解碼器315具有對視頻/音頻數(shù)據(jù)解碼的結(jié)構(gòu)，如圖19所示。參看圖19，輸入數(shù)據(jù)緩沖器411接收和存儲從數(shù)據(jù)接收器314輸出的音頻/視頻數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)控制器311的控制下，流分析器(stream parser)412有選擇地輸出從輸入數(shù)據(jù)緩沖器411輸出的音頻/視頻數(shù)據(jù)流。音頻解碼器413接收從流分析器412有選擇地輸出的音頻數(shù)據(jù)，并以由系統(tǒng)控制器311輸出的控制數(shù)據(jù)選擇的方式對音頻數(shù)據(jù)解碼。解碼音頻輸出器414輸出從音頻解碼器413解碼并輸出的音頻數(shù)據(jù)。視頻解碼器415接收從流分析器412有選擇地輸出的視頻數(shù)據(jù)，并以由系統(tǒng)控制器311的輸出控制數(shù)據(jù)選擇的方式對視頻數(shù)據(jù)解碼。解碼視頻輸出器416輸出從視頻解碼器415解碼并輸出的視頻數(shù)據(jù)。定時控制器410產(chǎn)生用于控制音頻/視頻解碼器315的各部件操作的定時控制信號。
在圖19中，音頻解碼器413應(yīng)有分別對應(yīng)于線性PCM、MPEG、AC-3和壓縮編碼方式的各個解碼設(shè)備。其中，線性PCM和壓縮編碼方式還必須具有再現(xiàn)記錄在本發(fā)明的盤中的音頻數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明具有按照本實施例的取樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)再現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)的多個解碼器，及具有分配對應(yīng)于多個解碼器的音頻數(shù)據(jù)的流選擇器。
根據(jù)系統(tǒng)控制器311的控制信號，高比特高取樣數(shù)字濾波器316接收從音頻/視頻解碼器315輸出的音頻信號，并對音頻輸入進(jìn)行數(shù)字濾波。高性能數(shù)模變換器和模擬音頻電路317對從高比特高取樣數(shù)字濾波器316輸出的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬變換。NTSC編碼器視頻數(shù)模變換器的模擬視頻電路318對從視頻解碼器315輸出的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行NTSC編碼，并將其變換成模擬信號。
參看圖18和19，從拾取器312輸出的盤的再現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)接收器314，數(shù)據(jù)接收器314對接收的數(shù)據(jù)先糾錯后分析，然后將其傳送給音頻/視頻解碼器315。從數(shù)據(jù)接收器314輸出的數(shù)據(jù)加到和存入音頻/視頻解碼器315的輸入數(shù)據(jù)緩沖器411。流分析器412根據(jù)系統(tǒng)控制器311的控制數(shù)據(jù)選擇所需的流，分析輸入數(shù)據(jù)，將視頻數(shù)據(jù)傳送給視頻解碼器415，及將音頻數(shù)據(jù)傳送給音頻解碼器413。
音頻解碼器413按照系統(tǒng)控制器311的控制把從流分析器412輸出的音頻數(shù)據(jù)先變形后輸出。音頻解碼器413必須包括DVD視頻盤的音頻解碼和DVD音頻盤的音頻解碼。
視頻解碼器415按照系統(tǒng)控制器311的控制進(jìn)行輸入視頻數(shù)據(jù)的解碼、變形和輸出。視頻解碼器415的視頻數(shù)據(jù)變形是指視頻信號處理，如sub_title(字幕)處理或pan_scan(掃視)。
從音頻解碼器413和視頻解碼器415輸出的已解碼音頻/視頻數(shù)據(jù)被輸出到解碼音頻輸出器414和解碼視頻輸出器416。然后，輸出器414和416存儲已解碼數(shù)據(jù)輸入，及與從定時控制器410輸出的定時控制信號同步地輸出該已解碼數(shù)據(jù)輸入。解碼音頻輸出器414向外傳送按照數(shù)字設(shè)備之間的傳送格式格式化的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)。從解碼音頻輸出器414輸出的音頻數(shù)據(jù)傳送到其他音頻/視頻設(shè)備或計算機。
圖18所示的再現(xiàn)設(shè)備的音頻/視頻解碼器315在處理視頻信號方面符合DVD視頻標(biāo)準(zhǔn)，而在處理音頻信號方面既執(zhí)行本發(fā)明的算法也執(zhí)行DVD視頻標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的算法。音頻解碼器413包括DVD視頻盤的音頻標(biāo)準(zhǔn)中的線性PCM和DTS算法，所以即使在插入DVD視頻盤或插入本發(fā)明的DVD音頻盤時也必須使該盤能夠播放。
這里，在對DVD視頻盤的解碼中所需的音頻算法是線性PCM解碼(1)+AC-3解碼+MPEG解碼。在對本發(fā)明的DVD音頻盤的解碼中所需的音頻算法是線性PCM解碼(2)+偽無耗音質(zhì)解碼。因此，DVD視頻盤的線性PCM算法包含在本發(fā)明的線性PCM算法中。在DVD視頻/音頻盤再現(xiàn)設(shè)備中使用的音頻數(shù)據(jù)解碼算法必須包含公式3的功能，該算法在音頻解碼器413中進(jìn)行。
公式3音頻解碼器＝線性PCM解碼器(2)+偽無耗音質(zhì)解碼器+AC-3解碼器+MPEG解碼器具有圖16或18結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)設(shè)備分析存儲在盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)中的VTSI_MAT的信息，以從而再現(xiàn)對應(yīng)于VTSI_MAT的節(jié)目的音頻。在本發(fā)明的本實施例中，假設(shè)使用DVD音頻盤。
圖20表示在系統(tǒng)控制器111中分析和設(shè)置VTSI_MAT信息的流程圖。參照圖20，系統(tǒng)控制器111在盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)讀出如表1和2的待再現(xiàn)節(jié)目的VTSI_MAT。在步驟513中，系統(tǒng)控制器111分析讀出的VTSI_MAT，并檢查是否有菜單和加載到盤中的命令或用戶是否需要播放。
如果需要播放菜單，系統(tǒng)控制器111就在步驟515從VSTI_MAT的信息中讀出圖11所示的VTSM_AST_ATR，并確認(rèn)需要的算法。在步驟517，系統(tǒng)控制器111讀出VTSM_AST_ATR的音頻編碼方式，確認(rèn)相應(yīng)的音頻編碼方式，以及設(shè)置音頻解碼器115以便執(zhí)行相應(yīng)音頻編碼方式的算法。這里，必須在音頻解碼器115中設(shè)定的功能是量化/DRC信息、取樣頻率fs、和聲道數(shù)。在設(shè)置音頻解碼器115之后，系統(tǒng)控制器111在執(zhí)行步驟519和521時再現(xiàn)相應(yīng)節(jié)目的菜單。此過程是再現(xiàn)節(jié)目菜單的過程。
如果在步驟513不需要播放菜單或者在步驟521結(jié)束了播放節(jié)目菜單，則系統(tǒng)控制器111前進(jìn)到步驟523，以便根據(jù)VTSI_MAT的信息確認(rèn)圖12的VTSM_AST_ATR信息。這里，系統(tǒng)控制器111確認(rèn)圖12所示的VTSM_AST_ATR中的音頻編碼方式，從而確認(rèn)相應(yīng)音頻數(shù)據(jù)的算法。在步驟525，系統(tǒng)控制器111確認(rèn)VTS_AST_ATR中的量化信息、取樣頻率和聲道數(shù)，以從而設(shè)置音頻解碼器115。在步驟527，音頻解碼器115接受控制，以便將相應(yīng)節(jié)目的音頻小包解碼。
圖21表示在圖20的步驟517和525中設(shè)置音頻解碼器115的流程圖。參照圖21來描述系統(tǒng)控制器111按照VTS_AST_ATR和VTSM_AST_ATR設(shè)置音頻解碼器115的操作。這里假設(shè)音頻編碼方式是線性PCM音頻和DTS編碼音頻。
首先，在步驟611，系統(tǒng)控制器111分析VTS_AST_ATR和VTSM_AST_ATR的音頻編碼方式，以從而檢查存儲在DVD音頻盤中的音頻數(shù)據(jù)的編碼方式。這里，如果音頻算法是線性PCM，系統(tǒng)控制器111就在步驟611中獲悉這一點，然后檢查線性PCM音頻數(shù)據(jù)的聲道數(shù)是否大于8或取樣頻率是否為192KHz。如果是這種情況，該盤就是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有新格式的DVD音頻盤，因此在步驟621設(shè)置音頻解碼器115以執(zhí)行相應(yīng)的算法和設(shè)置輸出數(shù)據(jù)緩沖器215到相應(yīng)的取樣頻率。
如果在步驟613中聲道數(shù)小于8并且取樣頻率低于96KHz，則音頻具有與DVD視頻盤相同的格式，因此在步驟619系統(tǒng)控制器111按照該取樣頻率設(shè)置音頻解碼器115和輸出數(shù)據(jù)緩沖器215以便執(zhí)行相應(yīng)的算法。
如果在步驟611中音頻算法不是線性PCM，則步驟615檢查VTS_AST_ATR和VTSM_AST_ATR的音頻算法是否為DTS。這里，如果盤中是DTS音頻，則在步驟617檢查聲道數(shù)是否大于6或者取樣頻率是否為96或192KHz。如果是，就執(zhí)行步驟621，因為該盤為新格式的DVD音頻盤。然而，如果DTS數(shù)據(jù)的聲道數(shù)低于6并且取樣頻率為48KHz，則前進(jìn)到步驟619，因為該盤具有與DVD視頻盤相同的音頻格式。
在設(shè)置音頻解碼器115之后，系統(tǒng)控制器111執(zhí)行圖22的過程，即初始化高比特高取樣數(shù)字濾波器116及高性能數(shù)模變換器和模擬音頻電路117。在步驟711，系統(tǒng)控制器111控制高性能數(shù)模變換器和模擬音頻電路117以使模擬音頻輸出為靜音。在步驟713，控制高比特高取樣數(shù)字濾波器116以按照取樣頻率選擇數(shù)字濾波器程序，然后在步驟715，確定待濾波的輸入塊的長度。在步驟717，系統(tǒng)控制器111初始化去加重標(biāo)志，然后在步驟719運行程序以起動中斷。接著，在步驟721，系統(tǒng)控制器111控制音頻輸出117以解除模擬音頻輸出的靜音。
在按照VTSI_MAT信息通過圖20、21和22的步驟設(shè)置音頻解碼器之后，系統(tǒng)控制器111分析存儲在盤的數(shù)據(jù)區(qū)中的音頻包，并再現(xiàn)存儲在盤中的音頻數(shù)據(jù)，如圖23。
在步驟811系統(tǒng)控制器111控制已設(shè)置的音頻解碼器115去指示解碼的開始。在步驟813，控制流選擇器212把接收的音頻數(shù)據(jù)傳送給具有相應(yīng)音頻算法的解碼器213或214。然后，相應(yīng)的解碼器213或214對相應(yīng)算法的音頻數(shù)據(jù)解碼。這里，在步驟815，系統(tǒng)控制器111檢查解碼器213或214的操作狀態(tài)。如果出現(xiàn)解碼故障，步驟821進(jìn)而控制當(dāng)前正在操作的解碼器中斷解碼操作。然后控制流選擇器212去中斷數(shù)據(jù)的傳送，根據(jù)故障情況驅(qū)動一處治算法，然后返回步驟811。
如果在步驟815當(dāng)前正在操作的解碼器運行正常，則在步驟817通過輸出數(shù)據(jù)緩沖器215或數(shù)字音頻格式化器216向外輸出已解碼音頻數(shù)據(jù)。在步驟819，檢查音頻解碼器115的操作狀態(tài)。如果出現(xiàn)解碼故障則進(jìn)入步驟821，否則步驟返回到對下一音頻數(shù)據(jù)解碼。
如果在音頻解碼器115中結(jié)束了對音頻流的解碼，系統(tǒng)控制器111通過圖24的步驟控制高比特高取樣數(shù)字濾波器116及高性能數(shù)模變換器和模擬音頻電路117，將已解碼的音頻數(shù)據(jù)變換成模擬音頻信號。如果從音頻解碼器115輸出已解碼音頻數(shù)據(jù)，則通過步驟911至917系統(tǒng)控制器111控制高比特高取樣數(shù)字濾波器116按照取樣頻率執(zhí)行數(shù)字濾波。首先，系統(tǒng)控制器111檢查取樣頻率，按照48、96或192KHz執(zhí)行過取樣(oversampling)數(shù)字濾波。這里，如果取樣頻率為48KHz，則進(jìn)行32倍過取樣數(shù)字濾波。如果頻率為96KHz，則進(jìn)行16倍過取樣數(shù)字濾波。如果為192KHz，則進(jìn)行8倍過取樣數(shù)字濾波。
在按照取樣頻率進(jìn)行過取樣數(shù)字濾波之后，在步驟919系統(tǒng)控制器111控制高性能數(shù)模變換器和模擬音頻電路117將已數(shù)字濾波的音頻信號變換成模擬音頻信號，然后在步驟921在音頻頻帶中低通濾波和緩存已變換的模擬音頻信號。
如上所述，本發(fā)明的DVD音頻盤能記錄最大為192KHz的取樣頻率和24位的量化音頻數(shù)據(jù)，還能大大擴展聲道數(shù)。因此，如果精確地再現(xiàn)記錄在DVD音頻盤上的音頻數(shù)據(jù)，就再現(xiàn)了對應(yīng)于多聲道音樂的優(yōu)良品質(zhì)的音頻信號。由于音頻信號通過使用編碼算法以高取樣頻率和許多量化位記錄，所以可以使受所用盤的數(shù)據(jù)傳輸速度限制的可記錄聲道數(shù)、信號的取樣頻率和樣本的量化位數(shù)倍增。
一般的DVD視頻再現(xiàn)設(shè)備的技術(shù)規(guī)格趕不上DVD音頻盤的技術(shù)規(guī)格，可以根據(jù)其性能給DVD視頻再現(xiàn)設(shè)備配置能再現(xiàn)192KHz和24位數(shù)據(jù)的DVD音頻再現(xiàn)設(shè)備。這里，DVD音頻再現(xiàn)設(shè)備包括進(jìn)行抽取和再量化的音頻解碼器，通過使用與記錄在DVD音頻盤上的編碼方式一致的解碼算法，DVD音頻再現(xiàn)設(shè)備可以再現(xiàn)多聲道音樂。
因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于作為實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式而公開的特定實施例，也不局限于在本說明書中描述的各具體實施例，本發(fā)明只受所附的權(quán)利要求書的限定。
權(quán)利要求
1.一種存儲音頻數(shù)據(jù)的DVD音頻盤，包括信息區(qū)，每一信息區(qū)存儲音頻節(jié)目信息管理表；以及各數(shù)據(jù)區(qū)，每一數(shù)據(jù)區(qū)存儲線性脈沖碼調(diào)制(PCM)方式的音頻包；其中，音頻節(jié)目信息管理表包括相應(yīng)于音頻數(shù)據(jù)的第一、第二或第三量化位數(shù)、相應(yīng)于音頻數(shù)據(jù)的第一、第二或第三取樣頻率以及與音頻數(shù)據(jù)的聲道數(shù)有關(guān)的信息，并且每一音頻包包括具有全部都記錄在所述音頻節(jié)目信息管理表上的所述第一、第二或第三量化位數(shù)、所述第一、第二或第三取樣頻率以及與聲道數(shù)有關(guān)的信息的音頻小包(audio packet)，并且所述多個小包還包括音頻數(shù)據(jù)的相應(yīng)部分。
2.如權(quán)利要求1所述的DVD音頻盤，其中，所述的第一、第二和第三量化位數(shù)分別為16、20和24位，所述第一、第二和第三取樣頻率分別為48、96和192KHz，最大聲道數(shù)為13，所述聲道數(shù)由下列公式1確定N=MbrFs*Qb]]>其中，F(xiàn)s是音頻數(shù)據(jù)的取樣頻率(Hz)，Qb是音頻數(shù)據(jù)的量化位數(shù)，Mbr是DVD音頻盤的最大數(shù)據(jù)傳送率(Mbps)，N是由所述DVD盤的最大數(shù)據(jù)傳送率、取樣頻率和量化位數(shù)確定的最大可記錄聲道數(shù)。
3.如權(quán)利要求1的DVD音頻盤，其中如果音頻編碼方式是一種壓縮編碼系統(tǒng)，則所述聲道的最大數(shù)由下列公式2確定N=Mbr*CcrFs*Qb]]>其中，F(xiàn)s是取樣頻率(Hz)，Qb是量化位數(shù)，Mbr是DVD音頻盤的最大數(shù)據(jù)傳送率(Mbps)，Ccr是根據(jù)DTS壓縮編碼系統(tǒng)的壓縮比，N是由所述DVD音頻盤的數(shù)據(jù)傳送率、取樣頻率和量化位數(shù)確定的所述聲道的最大數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的DVD音頻盤，其中偽無耗音質(zhì)編碼方式使用數(shù)字影院系統(tǒng)(DTS)壓縮編碼方式，壓縮前，音頻數(shù)據(jù)的第一、第二和第三量化位數(shù)分別是16、20和24位，第一、第二和第三取樣頻率分別為48、96和192KHz，最大聲道數(shù)為16，所述聲道數(shù)由下列公式2確定N=Mbr*CcrFs*Qb]]>其中，F(xiàn)s是音頻數(shù)據(jù)的取樣頻率(Hz)，Qb是音頻數(shù)據(jù)的量化位數(shù)，Mbr是DVD音頻盤的最大數(shù)據(jù)傳送率(Mbps)，Ccr是根據(jù)DTS壓縮編碼方式的壓縮比，N是由所述DVD音頻盤的數(shù)據(jù)傳送率、取樣頻率和量化位數(shù)和壓縮比確定的最大可記錄聲道數(shù)。
5.一種DVD音頻盤再現(xiàn)設(shè)備，包括數(shù)據(jù)接收器，用于從所述盤再現(xiàn)的音頻數(shù)據(jù)；控制器，用于分析從所述盤再現(xiàn)的所述音頻數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生含有音頻編碼方式、取樣頻率、聲道數(shù)和量化信息的音頻控制信號；具有多個解碼器的音頻解碼器，所述多個解碼器之一在根據(jù)所述音頻數(shù)據(jù)的音頻編碼方式被選擇之后，對接收的所述音頻數(shù)據(jù)解碼，包括根據(jù)所述音頻控制信號對所述已解碼的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行多聲道混合、取樣頻率變換和再量化；以及音頻輸出器，用于將音頻數(shù)據(jù)變換成模擬音頻信號。
6.如權(quán)利要求5所述的DVD音頻盤再現(xiàn)設(shè)備，其中所述音頻解碼器包括流選擇器，用于根據(jù)音頻編碼方式選擇形成音頻數(shù)據(jù)的多個音頻流之一；線性PCM解碼器，用于如果所選擇的音頻流是從所述流選擇器輸出的線性PCM音頻流時，解碼所選擇的音頻流，所述解碼器按照所述音頻控制信號進(jìn)行對已解碼音頻數(shù)據(jù)的取樣頻率變換、多聲道縮混和再量化；以及數(shù)據(jù)解碼器，用于如果所選擇的音頻流是從所述流選擇器輸出的壓縮音頻流時，解碼所選擇的音頻流，所述解碼器按照所述音頻控制信號進(jìn)行對已解碼音頻數(shù)據(jù)的取樣頻率變換、多聲道縮混和再量化。
全文摘要
一種存儲音頻數(shù)據(jù)的數(shù)字DVD音頻盤及再現(xiàn)設(shè)備。該數(shù)字DVD音頻盤包括:信息區(qū),每一信息區(qū)存儲音頻節(jié)目信息管理表;以及各數(shù)據(jù)區(qū),每一數(shù)據(jù)區(qū)存儲線性脈沖碼調(diào)制(PCM)方式的音頻包;其中,音頻節(jié)目信息管理表包括相應(yīng)于音頻數(shù)據(jù)的第一、第二或第三量化位數(shù)、相應(yīng)于音頻數(shù)據(jù)的第一、第二或第三取樣頻率以及與音頻數(shù)據(jù)的聲道數(shù)有關(guān)的信息,并且每一音頻包包括具有全部都記錄在所述音頻節(jié)目信息管理表上的所述第一、第二或第三量化位數(shù)、所述第一、第二或第三取樣頻率以及與聲道數(shù)有關(guān)的信息的音頻小包(audiopacket),并且所述多個小包還包括音頻數(shù)據(jù)的相應(yīng)部分。
文檔編號G11B27/10GK1365109SQ01138408
公開日2002年8月21日 申請日期2001年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月28日
發(fā)明者許丁權(quán), 許在薰 申請人:三星電子株式會社