专利名称：记录和再现多通道数据的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种记录和再现多通道数据的方法，尤其是涉及一种在需要高速记录的记录介质上同时地实时记录和再现多通道数据的方法。
图1示出在圆盘状介质上记录和再现实时音频和/或视频数据的传统技术中的机械动态关系。硬盘驱动器(hard disk drive，HDD)10有用于记录的唱盘(platter)11、记录/再现磁头12、用于移动记录/再现磁头12的磁头臂13、用于存储读取或记录的数据的轨迹缓冲器14、和用于旋转唱盘11的主轴电机15。
通道A数据是用于记录处理的信号，存储在编码器缓冲器20中，然后送到HDD 10的轨迹缓冲器中。记录在唱盘11上的通道B数据，在从唱盘11中读取以后，存储在轨迹缓冲器14中。存储在轨迹缓冲器14中的数据送给解码器缓冲器30并再现。
在图1的HDD 10中实现的两通道记录/再现在图2示出。通道A是其中音频/视频(audio/video，A/V)数据记录在规则连续的空闲空间上的通道，通道B是其中再现记录在一规则连续的空间上的数据的通道。
重复执行顺序过程以如下实现同时完成两通道记录/再现步骤1对于通道A，从轨迹缓冲器中读取将要记录的数据和在一个连续的空闲空间中记录该数据。
步骤2对于通道B，通过移动记录/再现磁头，读取通道B数据，将通道B数据写到轨迹缓冲器中。
步骤3又对于通道A，从轨迹缓冲器读取将要记录的数据和在一个连续的空闲空间中记录该数据。
步骤4又对于通道B，通过移动记录/再现磁头，读取通道B数据，将通道B数据写到轨迹缓冲器中。
这里，为了实时记录/再现数据，必须处理A/V数据，以便记录/再现通道的编码器缓冲器不会上溢和记录/再现通道的解码器缓冲器不会下溢。
在传统的技术中，缓冲器的大小和保证一个单通道(一个通道)的A/V数据的比特率的连续空间的大小是预定的，然而，当记录/再现两个或多个通道即，多通道时，因为缓冲器的大小和连续空间的大小不是预定的，会发生编码器缓冲器的上溢或解码缓冲器下溢，此外，频繁的A/V数据记录和A/V数据删除导致空闲模块碎片化(fragmentation)，结果因为存在着连续空间的不足，A/V数据不能记录，即使有充足的用于记录的空间，它也阻止编码器缓冲器上溢或解码器缓冲器下溢。
与此同时，当两个或多个通道记录/再现时，也就是进行多通道记录/再现时，为了有效地记录/再现多通道数据，必须考虑缓冲器的大小和连续空间的大小。此外，对于记录介质，例如通过恒定角速度(constant angular velocity，CAV)技术以均匀密度高速进行记录的硬盘，必须考虑记录介质由于在内和外圆周之间的写/读速度不同这一特点。
为了解决上面的问题，本发明的第一个目的是提供一种在需要高速记录的记录介质上实时并且在无缓冲器上溢或下溢的情况下同时记录/再现多个音频/视频(A/V)数据流的方法。
第二个目的是提供一种用于在需要高速记录的记录介质上实时并且在无缓冲器上溢或下溢的情况下同时记录/再现多个A/V数据流的装置。
因此，为完成上面的目的，本发明提供了一种在记录介质上同时记录/再现多个通道数据的方法，该方法包括步骤根据记录/再现的请求基于需要记录/再现的通道中的记录/再现速度信息，在记录介质上分配连续空间的大小、用于记录的通道缓冲器的大小、和分配用于再现的通道缓冲器的大小；如果在分配的用于记录的通道缓冲器中有充填了待记录数据的缓冲器，则从缓冲器中读取数据，并在分配的连续空间上记录该数据，并且，在分配的用于再现的通道缓冲器之中，如果有一个空闲的缓冲器，则将从记录介质中读取的数据写到空闲缓冲器中。
本发明也提供了一种盘记录/再现装置，用于在一个记录介质上同时记录/再现多通道数据，该装置包括用于相应于多通道进行记录/再现的多个通道缓冲器；和记录/再现控制器，如果在分配的用于记录的通道缓冲器中有填充了待记录数据的缓冲器时，从缓冲器中读取数据，并在分配的连续空间上记录该数据，并且，在分配的用于再现的通道缓冲器之中，如果有一个空闲的缓冲器，则将从记录介质中读取的数据写到空闲的缓冲器中。在该装置中，在记录介质上的连续空间的大小、用于记录的通道缓冲器大小、和用于再现的通道缓冲器大小，是按照记录/再现请求，基于需要记录/再现的一个通道的记录/再现速度信息分配的。
参考附图，通过详细描述本发明的一个优选实施例，本发明上述的目的和优点将变得更清楚，附图中图1示出涉及现有技术中通道数据记录/再现的结构；图2示出图1所示的通过硬磁盘驱动器(HDD)实现的两通道记录/再现；图3示出涉及按照本发明多通道数据记录/再现的结构；图4示出通过图3所示HDD实现的两通道记录/再现；图5示出图3所示的第一通道缓冲器的状态和第二通道缓冲器的状态；图6A示出用于存储盘介质的速度信息的一个列表结构的例子，并且，图6B示出记录图6所示关于区信息的盘的截面部分；图7A和7B示出按照本发明的一个实施例表示多通道记录/再现方法的流程图；和图8A和8B示出用于分配两通道记录和再现所需的连续空间的方法的例子。
本发明的一个实施例适用于一般硬盘驱动器(HDD)装置，以便多通道数据能同时记录和再现，参考图3示出涉及按照本发明的实时记录/再现音频/视频(A/V)数据的结构，HDD 110与图1的传统HDD 10是一样的，包括用于记录/再现多通道的通道缓冲器120、140和160(以3通道为例)。各个通道缓冲器120、140和160包括第一缓冲器和第二缓冲器，用于在写和读操作之间交替。在记录期间，通道缓冲器120和140从A/V编码器130和150中读待记录的数据和发送该数据到轨迹缓冲器114，此外，通道缓冲器160从轨迹缓冲器114中读A/V数据，并发送该A/V数据到A/V解码器170，以便再现数据。
这里，通道缓冲器120、140和160可物理地包括对应于多通道的多个缓冲区，或能实现逻辑上有对应于多通道的多个通道缓冲区。此外，在用于记录的通道缓冲器中，如果有一个缓冲器充满了待记录的数据，在唱盘111的一个连续的空间上，HDD 110从缓冲器读数据和记录该数据到磁盘片上，在用于再现的通道缓冲器中，如果有一个空的通道缓冲器，HDD 110从记录介质读取数据，并将该数据写到空的缓冲器中。因此，HDD 110可称为记录/再现控制器，Vr表示记录介质写/读的比特率，而Vo表示需要记录/再现的通道的记录/读取比特率。
为了在一个记录介质上记录通道数据，从通道缓冲器120和140读取待记录的通道数据以便发送通道数据给轨迹缓冲器120，为了从记录介质再现通道数据，读取存储在轨迹缓冲器114中的通道数据以便将通道数据写到通道缓冲器160，称之为通道缓冲。因此，为了实现多通道记录/再现，必须进行通道缓冲以便在用于记录的通道缓冲器120和140中不会发生缓冲器上溢，在用于再现的通道缓冲器160中不会发生缓冲器下溢。至此，使用需要记录/再现的通道的A/V数据的记录/再现比特率(也称作“记录/再现信息”)，在记录介质上分配一个连续空间并且针对分配的连续空间对每个处理数据的单元进行记录和再现。
通过图3的HDD 110实现的一个两通道记录/再现操作与传统的方法是一样的，区别在于为多通道记录/再现分配一个连续空间，并且针对分配的连续空间按数据处理单元进行记录/再现，如图4所示的。通道A是其中音频/视频(A/V)数据是记录在记录介质中的有规则的连续空间上的通道，通道B是其中数据记录在记录介质中的有规则的连续空间上的通道。
重复执行如下顺序程序以实现同时的两通道记录/再现步骤1对于通道A，从A/V通道缓冲器120或140读取按记录介质中的连续空间上的数据处理单元记录的数据，并记录在一个分配的连续空闲空间上。
步骤2对于通道B，通过移动记录/再现磁头，从记录介质按连续空间的数据处理单元读取通道B的数据，然后写到A/V通道缓冲器160。
步骤3再对于通道A，从A/V通道缓冲器120或140读取按记录介质中的连续空间上的数据处理单元记录的数据，并记录在一个分配的连续空闲空间上。
步骤4再对于通道B，通过移动记录/再现磁头，从记录介质按连续空间的数据处理单元读取通道B的数据，然后写到A/V通道缓冲器160。
在本发明中，多通道数据记录/再现是同时实时进行的，按照在图7所示的多通道数据记录/再现方法流程图中的程序，使用等式(1)到(5)，在允许的比特率约束、通道处理时间限制、到下一个连续空间的最大跳动时间条件下、和所有需要记录/再现的通道的A/V数据的记录/再现比特率的相加条件下，没有一个缓冲器上溢或缓冲器下溢。
S＝(Vo_max×Tp)×C (1)这里，S表示分配在盘介质上，需要记录/再现的通道k的A/V数据连续空间的大小，和Vo_max表示通道k的A/V数据记录/再现比特率Vo_req的最大值( Vo_req的最大允许值例如是，22Mbps)，Tp表示通道处理时间的预定限制值(例如，1000ms)，和C表示一个最佳常数，例如可以计算作为Vo_max和Vo_min的最小公倍数，Vo_min是Vo_req的最小值(Vo_req的最小允许值，例如6Mbps)。
Dp_k＝Vo_req×Tp(2)这里，Dp_k表示能够连续处理通道k的A/V数据的数据量，和Vo_req_k是通道k的A/V数据记录/再现比特率(例如，6Mbps或22Mbps)，Tp表示通道处理时间的预定极限值(例如，1000ms)。
B_k＝Vo_req_k×Tp(3)这里，B_k表示通道k的A/V通道缓冲器大小(在图3中，B_k×2等于第一缓冲器大小和第二缓冲器大小的和)。Vo_req_k是通道k的A/V数据记录/再现比特率(例如，6Mbps或22Mbps)，和Tp是通道处理时间的预定极限值(例如1000ms)。
如图5所示，当在通道处理时间的极限值Tp期间从第一缓冲器中读出A/V数据时，在经过Tp之前，另一个A/V数据写入第二缓冲器中。另一方面，当在Tp期间从第二缓冲器中读出A/V数据时，在经过Tp之前，另一个A/V数据写入第一缓冲器中。如果以在第一和第二缓冲器中交替进行的方式控制写和读，各自的A/V通道缓冲器不会遇到上溢或下溢的情况。
Tp_k＝Dp_k/Vrt_min+Tj(4)这里，Tp_k是与处理A/V数据所需的时间和Tj的总和相同的时间，该A/V数据等同于当记录和再现通道k的A/V数据的记录介质区的写/读速度Vrt是Vrt_min时的数据量Dp_k。Vrt_min是Vr表中的最小写/读速度，并且，Tj是一个连续空间和一个不同的连续空间之间所需的最大寻道时间(例如，20ms)。此外，如果对于记录/再现的处理比等于Tp_k的时间快，则剩余的时间内可进行缺陷管理。
与此同时，如图6A所示，当一个盘介质初始化时，写/读速度信息(盘介质的写/读比特率信息)和关于优化的模块数据处理单元的信息制成表格(在下文中称作“Vr表”)。此外，图6B示出图6A所示的Vr表和唱片之间的关系，在这种情况下，为了方便的缘故，基于不同的写/读速度，将内和外圆周之间的区域化分成六个区，A、B、C、D、E和F。Tp>Σk=1nTp_k---(5)]]>这里，n表示通道数，方程式(5)表明所有Tp_k值的和小于通道处理时间的极限值。例如，假定允许的比特率限制在6-22Mbps的范围，到下一个连续空间的最大跳动时间是20ms，所有通道的Vo_req值的和(Vch)是66Mbps，并且通道处理时间是1000ms，按表1所示，计算每个区的连续数据处理量Dp_k和用于记录具有6Mbps的Vo_req的A/V数据的连续空间S，其中优化常数C是1。
表1
在表1中可以发现，对于6Mbps的A/V数据的记录/再现，每区分配2623KB的连续空间和一次以32KB的单元处理733KB数据，以便可满足对允许的比特率的限制。
作为另一个例子，假定允许的比特率限制在6-22Mbps的范围内，到下一个连续空间的最大跳动时间是20ms，所有通道的Vo_req的和Vch是66Mbps，并且通道处理时间是1000ms，按表2所示，计算每个区的连续数据处理量Dp_k和用于记录具有22Mbps的Vo_req的A/V数据的连续空间S，其中优化常数C是1。
表2
表2证明，对于6Mbps A/V数据的记录/再现，每区分配2623KB的连续空间和一次以32KB的单元处理733KB数据，以便可满足所需的比特率条件。
图7A和7B示出按照本发明一个实施例的多通道数据记录/再现方法的流程图。该方法包括准备一个Vr表(步骤S101和步骤S102)；分配一个连续空间和一个通道缓冲器(步骤S103-S109)；和在分配的连续空间上记录数据和再现存储在其中的数据(S110-S114)。
更具体讲，确定是否需要初始化在盘介质上存储每一个区的写/读速度信息的Vr表(步骤S101)。如果在步骤S101中确定需要初始化Vr表，重新存储记录/再现比特率信息和记录介质的每一个区的优化模块处理单元信息(步骤S102)，因此，当Vr表初始化时，执行步骤S101和S102。
另一方面，如果在步骤S101不需要初始化Vr表，则确定是否有对A/V数据通道的新记录/再现的请求(步骤S103)。如果在步骤S103有对A/V数据通道的新记录/再现请求，考虑A/V数据记录/再现系统的信号处理能力，使用者经由使用者接口获得需要记录/再现的相应区的A/V数据记录/再现比特率(步骤S104)。
接下来，确定是否有记录通道的请求(步骤S105)，如果确定有记录通道的请求，通过等式(1)，利用步骤S104获得的需要在其中进行记录/再现的通道的A/V数据记录/再现比特率，计算所需的连续空间S(步骤S106)。根据由等式(2)计算的连续空间内的连续数据处理量Dp_k，分配通道的第一和第二缓冲器，并准备写缓冲器(步骤S107)。此后，处理回到步骤S103，确定是否有对A/V数据通道的新记录/再现的请求。
如果确定没有对通道记录的请求(步骤S108)，确定是否有对通道再现的请求(步骤S108)。如果有对再现的请求，根据由等式(2)计算的连续空间内的连续数据处理量Dp_k分配通道的第一和第二缓冲器大小，并准备读缓冲(步骤S109)。此后，处理回到步骤S103，如果在步骤S108确定没有对再现的请求，处理回到步骤S103。
同时，如果没有对A/V数据通道的新记录/再现的请求，确定在用于记录的A/V通道缓冲器之中是否有第一或第二缓冲器充满数据的A/V通道缓冲器(步骤S110)。如果有，将第一或第二缓冲器内充满的A/V数据写到记录介质的相应连续空间(步骤S111)，如果没有下一个将要记录数据的连续空间，则分配一个新的连续空间(步骤S112)，和执行确定是否有充满数据的通道缓冲器的步骤S110。
如果在步骤S110确定用于再现的A/V通道缓冲器之中没有第一和第二缓冲器充满数据的通道缓冲器，则确定是否有第一或者第二缓冲器空闲的通道缓冲器(步骤S113)。如果有，将再现的A/V数据写到空的第一缓冲器或第二缓冲器(步骤S114)，和如果没有空的通道缓冲器，那么处理回到步骤S103。
图8A示出按照图7A和7B示出的多通道数据记录/再现方法，分配6Mbps双通道记录和再现所需的连续空间的方法的顺序过程。其中的细节如下步骤1在通道A中分配连续空间和记录对应于空间1的数据。
步骤2再现对应于通道B的空间2的数据。
步骤3记录对应于通道A的空间3的数据。
步骤4再现对应于通道B的空间4的数据。
步骤5记录对应于通道A的空间5的数据。
步骤6再现对应于通道B的空间6的数据。
步骤7记录对应于通道A的空间7的数据。
步骤8再现对应于通道B的空间8的数据。
图8B示出按照示于图7A和图7B的多通道数据记录/再现的方法，分配6Mbps通道A记录和22Mbps通道B再现的所需的连续空间的方法，其中的细节如下步骤1在通道A中分配连续空间和记录对应于空间1的数据。
步骤2再现对应于通道B的空间2的数据。
步骤3记录对应于通道A的空间3的数据。
本发明所提议的通道缓冲方法可以包括一个HDD中的通道缓冲器以代替HDD中的轨迹缓冲器。
如果本发明应用于使用盘进行视频记录的家用电器时，可在观看记录的电影的同时记录另一个电影。尤其是，本发明能够在如HDD之类的装置中记录和再现多个通道，和能在如数字多用盘(digital versatile disc，DVD)之类的装置中应用如时播放(time shift play)之类的特技播放特性。
当本发明应用于高速盘介质时，多通道A/V数据流可以被同时记录和再现，因此，本发明允许实时记录/再现多通道数据，该数据不能用使用传统的磁带记录介质的单通道A/V数据记录装置的盒式磁带录象机(video cassetterecorder，VCR)来实现。
权利要求
1.一种在记录介质上同时记录/再现多通道数据的方法，该方法包括步骤(a)根据对记录/再现的请求，基于其中需要记录/再现的通道的记录/再现速度信息，在记录介质上分配连续空间的大小、分配用于记录的通道缓冲器的大小、和分配用于再现的通道缓冲器的大小；和(b)如果在为记录分配的通道缓冲器之中有一个缓冲器充满将要记录的数据，则从该缓冲器中读取数据，以便在分配的连续空间上记录该数据，同时如果在为再现分配的通道缓冲器中有一个空缓冲器，从记录介质中读取的数据写到该空缓冲器中。
2.如权利要求1所述的方法，还包括步骤(c)在记录介质上存储相应记录介质的记录/再现速度信息。
3.如权利要求2所述的方法，其中，记录/再现速度信息包括记录介质的每一个区的写/读比特率信息。
4.如权利要求3所述的方法，其中，记录/再现速度信息还包括优化模块处理单元信息。
5.如权利要求1所述的方法，其中，连续空间的大小是通过其中需要记录/再现的通道的记录/再现比特率的最大值、通道处理时间的极限值、和一个优化常数的乘积确定的。
6.如权利要求5所述的方法，其中，优化常数是作为其中需要记录/再现的通道的可允许的记录/再现比特率的最小公倍数来获得的。
7.如权利要求1所述的方法，其中，分配用于记录的通道缓冲器大小和用于再现的通道缓冲器大小，这是通过其中需要记录/再现的通道的记录/再现速度信息与通道处理时间极限值的乘积来确定的。
8.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(a)中，利用其中需要记录/再现的通道的记录/再现比特率信息，计算连续空间的大小和用于分配的连续空间的连续数据处理单元。其中，在步骤(b)中，按连续的数据处理单元记录和再现信道数据。
9.如权利要求1所述的方法，还包括步骤(c)如果对于记录/再现的处理比用需要记录/再现的通道的记录/再现比特率的最小值Vrt_min处理连续数据量Dp_k的时间与连续空间和步骤(b)中的不同连续空间之间的最大寻道时间Tj的和值快，则在剩余的时间量内进行缺陷管理。
10.如权利要求1所述的方法，还包括步骤(c)每个分配的连续空间已记录了待记录的数据以后，如果没有另一个用于待记录数据的连续空间，则分配一个新的连续空间。
11.一种同时在记录介质上记录/再现多通道数据的盘记录/再现装置，该装置包括多个通道缓冲器，用于对应于多通道进行记录/再现；和一个记录/再现控制器，如果在分配的用于记录的通道缓冲器之中有一个缓冲器充满了待记录的数据，则从该缓冲器中读取数据，并在分配的连续空间上记录该数据，如果在分配的用于再现的通道缓冲器中有一个空缓冲器，则把从记录介质中读取的数据写到空缓冲器中，其中按照记录/再现请求，基于其中需要记录/再现的通道的记录/再现速度信息，在记录介质上分配连续空间的大小、分配用于记录的通道缓冲器的大小、和分配用于再现的通道缓冲器的大小。
12.如权利要求11所述的装置，其中，每一个通道缓冲器包括第一和第二缓冲器并操作，以便在通道处理时间的极限值(Tp)期间从第一缓冲器中读取数据时，在经过等于Tp的时间之前将数据写入第二缓冲器，和另一方面，当在Tp期间从第二缓冲器读出数据时，在经过Tp之前将数据写入第一缓冲器。
13.如权利要求11所述的装置，其中，将多个通道缓冲器逻辑上分成一个存储器中的两个或多个缓冲器，其对应于多个通道，例如两个或多个需要记录/再现的通道。
14.如权利要求11所述的装置，其中，连续空间的大小是通过其中需要记录/再现的通道的记录/再现比特率的最大值、通道处理时间极限值和一个优化常数的乘积来确定的。
15.如权利要求14所述的装置，其中，优化常数是作为其中需要记录/再现的通道的记录/再现比特率的最大和最小值的最小公倍数来获得的。
16.如权利要求11所述的装置，其中，用于记录的通道缓冲器的大小和用于再现的通道缓冲器的大小的分配是通过其中需要记录/再现的通道的记录/再现速度信息与通道处理时间的极限值的乘积来确定的。
全文摘要
提供了一种记录/再现多通道数据的方法和装置。该多通道数据记录/再现装置包括对应于多通道进行记录/再现的多个通道缓冲器和一个记录/再现控制器。基于其中需要记录/再现的通道的记录/再现速度信息来分配记录介质上的连续空间的大小、分配用于记录的通道缓冲器的大小、和分配用于再现的通道缓冲器的大小。据此,可以实时地同时记录和再现多通道数据。
文档编号H04N5/781GK1289121SQ00132399
公开日2001年3月28日 申请日期2000年9月16日 优先权日1999年9月16日
发明者郑铉权, 金荣润, 金秉俊, 李胤雨 申请人:三星电子株式会社