CN1267056A - 盘记录媒体和重放方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种盘记录媒体包括导入区、节目区和导出区。节目区包括载有多个数据信号且每个信号都有不同索引的第一轨道;载有多个节目且每个节目都有不同索引的第二轨道;载有包括各个数据信号和起始地址信息的索引的数据索引表的第三轨道;载有包括各个节目和起始地址信息的索引的节目索引表的第四轨道。导入区载有包括起始地址信息和多个指针的目录。这样,一张盘上可以容纳更多的节目,而无需操作程序或应用程序就能访问。

Description

盘记录媒体和重放方法及装置
本申请是1993年8月30日递交的第93117078.8号专利申请的分案申请。
本发明涉及盘记录媒体和重放方法及装置，特别是一种光盘(CD)系统。
CD是一种记录媒体，其中以光调制的大量的数字数据信号(最多800Mb)可以存储在直径约12cm的盘中。这种CD包括：音频专用CDDA，它存储数字音频数据；光盘图形(CDG)或光盘增强图形(CDEG)媒体，它通过存储数字音频数据、字符数据和图形数据，除了提供声音之外，还提供歌词和图形的背景画面；CDV用于存储数字音频数据以及视频数据；CD-ROM，通过存储各种数据和计算机程序数据可以用作数据库、电子出版物等；以及光盘交互(CDI)系统，它通过存储音频、视频、字符和计算机程序数据，可用于多媒体系统。这些CD的物理记录格式是建立在CDDA的记录格式的基础上的。CD的数据记录区主要分成导入区(LIA)、节目区(PMA)和导出区(LOA)。在CDDA中，数字音频数据信号记录在PMA中，节目的运行时间和内容信息(即“目录”)记录在LIA中。这样，CD重放器在重放之前从LIA中读出被记录的目录，并且查找所选的节目，以便重放相应的节目。LIA包括八个子代码通道P、Q、R、S、T、U、V和W。“目录”信息使用Q通道，并包括最多九十九个节目的节目序号和运行时间。CDG使用在CDDA中不被使用的R～W子代码通道，并包括一个图形功能，它用于视觉显示对应于卡拉OA装置播放的歌的歌词和图象。由于这种CDDA或CDG参照LIA的目录搜索PMA的节目，所以可以存储在PMA中的节目数是有限的。例如，由于一张CD的最大容量是800Mb，所以在它上面可以记录8，000幅静止图象，每幅占100Kb。然而，8,000组目录信息却不能全部存储在现有的LIA区域中。
CD-ROM和CDI将包括98帧的音频数据块(它是一个数据处理单元)重新编入一个扇区单元中的某块，以便记录或处理经重新编排的音频数据块(参见U.S.P.4,893,193)。CD-ROM驱动器与一台主机(个人计算机)相连，并通过CD-ROM操作程序进行相关的重放操作，该操作程序装在主机的硬盘或软盘中。这样，由于CD-ROM要用一台特定的主机，所以系统之间的兼容性便是至关重要的。因此，CD-ROM系统的家用配置就受到了限制。为了满足兼容性的要求，CDI系统在CDI重放装置中集中包括计算机的附加部件、字符重放电路、音频重放电路和计算机数据重放电路。这就是说，CDI系统是一台重放专用计算机，其中计算机的硬盘或软盘取代了CDI盘。这种CDI系统仅用包含在盘上的一个应用程序就能存取大量的数据，就操作系统而言，它非常类似于一台普通的个人计算机。因此，由于CDI系统需要一个特定的操作系统(OS)，例如CD-RTOS(OS-9/68,000)，以及应用程序，所以对特定软件的需要使得成本增加了。此外，计算机不能直接访问记录在盘上的数据存储单元，因此它必须通过OS或应用程序访问数据存储单元，这是很麻烦的。
另一方面，一种音乐视频伴奏装置(称为“卡拉OK”装置)在重放歌曲的音乐伴奏的同时，在监视器上显示歌词，这样用户就能通过阅读显示的歌词随着伴奏歌唱。近来这种音乐视频伴奏装置得到了广泛的应用，已经进入了音乐厅和家庭。到目前为止，已经出现了采用激光视盘(LD)的激光视盘卡拉OK装置，采用半导体存储器的计算机卡拉OK装置，以及利用光盘(CD)的图形能力的CDG或CDEG卡拉OK装置。
利用激光盘播放机，LD卡拉OK装置重放已经记录在LD上的视频信号、音频信号和字符信号，并且在视频显示单元的屏幕上显示重放的信号。此处音频信号经一个音频单元输出。因此，LD卡拉OK装置的优点包括高质量的画面和音响应，并且提供了可作为电影显示的符合歌曲情绪的背影画面和歌词。
然而，由于LD(直径30cm)包含大量的电影数据以及音频数据，所以LD的尺寸大于CD(直径12cm)的尺寸，并且一张激光视盘所能容纳的节目数量被限制在大约30首具有一般长度的带视频图象的歌曲。于是提供2,000首歌曲的节目就需要几乎70张激光视盘，由于一张LD的价格仍然很贵，所以购买这么多激光视盘是难以负担的。此外，由于根据所选音乐需要频繁更换激光视盘，所以音乐厅就需有一位服务员一直在值班，或安装一台十分昂贵的LD更换装置。此外，由于这种LD更换装置很大，所以要占据相当可观的设备空间。再者，搜索速度缓慢。
CDG卡拉OK装置是这样一种装置，它通过重放在CD的图形子代码通道中包含静止图象和字符数据的CDG盘，同时产生视频画面、歌词和音乐。目前这种装置已经在家用范围内流行，因为CD比LD小且便宜。然而，在显示电影画面方面，CDG系统的图象质量不及LD。此外，由于常规的CDG系统的一张盘仅能包含15首歌曲，所以要达到LD系统的能力，就需要大量的盘(大约翻一番)，这也增大了对上盘更换装置的需求。
计算机卡拉OK装置利用半导体存储器，并以乐器数字接口(MIDI)数据的形式存储歌曲伴奏数据和歌词数据。然后，根据所选歌曲，读出相应的MIDI数据，在视频显示单元的屏幕上显示字符数据。此处歌曲伴奏数据通过音频处理器输出。
这种计算机卡拉OK装置将歌曲伴奏数据作为MIDI数据进行记录，其方法不同于光盘卡拉OK装置的音频取样数据的记录方法。因此可以记录各种节目，数量达到大约1,000～1,500首歌。根据CPU直接选歌，而不必换盘，计算机卡拉OK装置可以进行高速搜索。然而，不像在光盘卡拉OK装置中那样，它不能提供与歌曲相应的图象显示。此外，音响质量下降，并且当增加用于选择的歌曲数目的时候，存储器的容量必须扩大，这进一步增加了消费者的开支。再者，存储器不能与其他媒体兼容，因此程序不能很容易地在各个形式的数据存储器之间传送，这不同于具有盘形状的媒体。
如上所述，常规的音乐视频伴奏装置不仅有其优点，而且还有其不足之处，此外价格仍然很高。因此，这些装置在家庭中还没有得到广泛的应用。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种盘记录媒体，它具有能够记录大量节目的新的光盘记录格式。
本发明的另一个目的是提供一种盘重放方法和装置，其中从盘媒体直接访问和重放节目数据。
本发明的第三个目的是提供一种视频歌曲伴奏专用盘记录媒体，能够在单一光盘上容纳几千首歌曲的歌曲伴奏数据、歌词和背景画面。
本发明的第四个目的是提供一种视频歌曲伴奏专用盘记录媒体的重放方法和装置，其中搜索速度快，无需更换盘。
本发明的第五个目的是提供一种视频歌曲伴奏装置，它价廉、形小、质轻。
本发明的最后一个目的是提供一种视频歌曲伴奏装置，它能与其他存储媒体兼容。
为了实现本发明的上述目的，这里提供了一种包括导入区、节目区和导出区的盘记录媒体，其中节目区包括：
数据信号轨道，其上记录多个数据信号，每个数据信号具有与其他数据信号不同的索引；
节目轨道，其上记录多个节目，所述多个节目包括多个数据信号中的至少一个数据信号的索引的组合，并且每个节目具有与其他节目不同的索引；
数据索引表轨道，其上记录包括多个数据信号之索引和起始地址信息的数据索引表；
节目索引表轨道，其上记录包括各个节目之索引和起始地址信息的节目索引表。
其中导入区载有目录，它包括起始地址信息和多个指针，每个指针都不相同，指明节目区的各个轨道以及导出区的起始位置。
根据本发明的一种包括导入区、节目区和导出区的盘记录媒体的重放方法，包括以下步骤：
从盘的导入区读出目录，以便在初始重放期间得到第一和第二地址信息；
根据第一和第二起始地址信息从节目区的第一轨道和第二轨道中读出数据索引表和节目索引表，并将读出的数据和节目索引表分别存储在第一存储区和第二存储区中；
根据所选节目的索引和起始地址信息从节目区的第四轨道中读出相应节目的数据索引顺序信号，并将读出的数据索引顺序信号存储在第三存储区中；
根据存储在第三存储区中的数据索引顺序信号从存储在第一存储区的数据索引表中顺序获得数据索引的起始地址信息；以及
根据各个数据信号的起始地址信息从节目区的第三轨道中读出相应的数据信号，并将读出的数据信号进行处理、重放和输出。
在一种从盘记录媒体中拾取和重放数据信号的盘重放装置中，根据本发明的盘记录媒体的重放装置包括：
光盘重放装置，用于在根据地址信息并针对一次拾取而对盘的跟踪进行伺服控制的同时，将拾取的信号译码，并输出经译码的光盘重放信号，以及根据一个键输入产生节目选择信号；
译码装置，用于接收光盘重放信号，并对该信号进行解码(de-scrambling)和误差校正处理，然后输出经译码的数据；
存储装置，用于将数据索引表、节目索引表和数据索引顺序信号分别存储在存储装置的第一、第二和第三存储区中；
控制处理器，用于从译码装置接收数据输出，根据光盘重放装置的节目选择信号并参照数据和节目索引表信号及数据索引顺序信号，向第一、第二和第三存储区提供数据和节目索引表信号以及数据索引顺序信号，输出重放数据据信号，并且向光盘重放装置提供相应的节目和数据轨道的起始地址信息；以及
信号转换装置，用于接收控制处理器的重放数据信号，并将接收的重放数据信号转换成预定的信号，以便产生重放输出信号。
此外，为了实现上述目的，这里还提供了一种带视频歌曲伴奏的专用盘记录媒体，该记录媒体包括导入区、节目区和导出区，其中节目区包括：
存储图象表的第一轨道，其上载有构成各个歌曲伴奏节目的各个背景画面的多个视频数据的索引信息；
存储音乐图象表的第二轨道，其上载有每个歌曲伴奏节目的歌曲索引信息；
存储视频数据的第三轨道，其上载有多个视频数据，这些视频数据都有视频索引信息，每个信息与其他信息不同；以及
存储音乐数据的第四轨道，其上载有歌曲伴奏节目，每个节目具有对应于各首伴奏歌曲的视频数据的MIDI数据、歌词数据和图象顺序数据，每个节目还具有各首歌曲的索引信息，并且
其中导入区载有目录，它包括起始地址信息和多个指针，每个指针都不相同，指明节目区的各个轨道以及导出区的起始位置。
根据本发明的一种专用于视频歌曲伴奏的盘记录媒体(该记录媒体包括导入区、节目区和导出区)的重放方法包括以下步骤：
从盘记录媒体的导入区读出目录，以便在起始重放期间得到第一和第二地址信息；
根据第一和第二起始地址信息从节目区的第一轨道和第二轨道中读出图象表和音乐表，并将读出的图象和音乐表分别存储在第一存储区和第二存储区中；
根据歌曲伴奏节目的选择并参照第二存储区中的音乐表得到所选歌曲伴奏节目的地址信息，根据所得到的地址信息从盘记录媒体的第四轨道中读出相应的歌曲伴奏节目数据，并将读出的数据存储在第三存储区中；以及
参照存储在第三存储区中的歌曲伴奏节目数据之中的视频数据顺序表，从盘记录媒体的第三轨道中顺序读出相应的视频数据，并将从第三存储区读出的MIDI数据恢复的音频信号，以便输出恢复的音频信号，同时将读出的视频数据与从第三存储区读出的歌词数据混合，以便在显示器上将混合数据作为视频信号进行显示。
用于与歌曲伴奏一起，在屏幕上显示歌词和背景画面的一种视频歌曲伴奏装置中的重放装置，包括：
输入装置，用于产生选择歌曲的键信号；
光盘重放装置，它根据输入装置的键输入对音乐视频伴奏专用的盘记录媒体上的光盘信号进行重放；
译码装置，用于接收光盘信号和产生经译码的信号；
存储装置，用于分别存储经译码的信号之中的歌曲伴奏节目数据、背影画面的视频数据表以及歌曲伴奏节目表；
视频处理装置，用于接收歌词和背景画面数据数据，并输出视频信号；
音频处理装置，用于接收伴奏用的MIDI数据并输出混合的模拟音频信号；以及
控制处理器，用于接收经译码的信号，以便将接收的经译码的信号存储在存储装置中，根据歌曲选择并参照歌曲节目表，向光盘重放装置提供相应的歌曲节目的地址信号，根据相应的歌曲节目数据的视频数据顺序表并参照视频数据表，向光盘重放装置提供各个数据地址信号，根据视频数据地址信号，向视频处理装置提供从盘记录媒体上重放并被译码的视频数据，并且形成MIDI数据格式的歌曲节目数据，以便输送给音频处理装置。
图1表示光盘中Q子代码通道的数据结构。
图2表示根据本发明的一个实施例的Q子代码通道的目录。
图3概念性地画出了本发明的光盘中的节目区的轨道结构。
图4表示图3的数据索引表的一个例子。
图5表示图3的节目索引表的一个例子。
图6是根据本发明的一个实施例的盘重放方法的流程图。
图7是根据本发明的一种盘重放装置的框图。
图8表示根据本发明的Q子代码通道的目录的一个例子。
图9表示根据本发明的光盘中节目区的轨道结构的一个实施例。
图10表示图9的图象或音乐表的一个例子。
图11表示图9的图象数据。
图12表示MODE2 FORM2的扇区结构。
图13表示乐器数字接口数据的琴键接通/断开信息结构。
图14表示根据本发明的歌曲节目的数据结构的一个例子。
图15表示根据本发明的歌曲节目的数据结构的另一个例子。
图16表示伴奏数据、字符数据和视频数据的时间同步的专用信息。
图17和18表示MODE1和MODE2的FORM1的扇区结构。
图19是根据本发明的一种视频歌曲伴奏装置的框图。
图20和21是用于说明本发明的一种视频歌曲伴奏装置的工作过程的流程图。
下面参照附图更详细地描述本发明。
本发明的盘记录媒体如同常规CDDA盘一样，主要包括导入区(LIA)、节目区(PMA)和导出区(LOA)。图1表示LIA的Q通道数据结构。在每个都具有98帧的八个通道P、Q、R、S、T、U、V和W中，具有98个第二通道位的Q通道数据结构由96位加两个同步位构成。此处4个控制位和4个地址位之后是72个数据位，72个数据位包括一个8位轨道号代码(TNR)，一个8位指针，一个24位地址(分、秒和帧)，8位间隔位(零)和一个24位指针地址(P分，P秒和P帧)。数据位之后是一个16位循环冗余校验(CRC)代码。在LIA中，通道的TNR是十进制数“00”。LIA包括被记录盘的内容信息，即目录(TOC)。TOC包括Q通道指针和指针地址，指出具有预定轨道数的PMA的每个节目的起始点的分、秒和帧的值。
图2表示本发明的TOC的一个实施例。当指针的值是“01”时，分数据(P分)表示数据索引表轨道的起始地址。当指针的值是“02”时，P分数据表示节目索引表轨道的起始地址。当指针的值是“03”时，P分数据表示数据信号轨道的起始地址。当指针的值是“04”时，P分数据表示节目轨道的起始地址。当指针的值是“05”时，P分数据表示警告轨道的起始地址。当指针的值是“A0”时，P分数据表示节目区的第一轨道的起始地址，而当指针的值是“A1”时，P分数据表示节目的最后轨道的起始地址。当指针的值是“A0”或“A1”时，P秒和P帧数据表示数据信号轨道的数据信号编码方法，而当指针的值变为“A2”时，P分数据表示LOA的起始地址。因此，本发明的TOC结构的构成不同于传统的CD型TOC结构。
参照图3，本发明的一个实施例的节目区(PMA)主要包括数据索引表轨道，节目索引表轨道，数据信号轨道，节目轨道和警告信息轨道。如前所述，每条轨道的起始位置由TOC指针指出。在数据信号轨道上，记录具有构成一个节目的基本单元的预定数据信号D1至Dn。例如，如果数据信号是一个n页的静止图象数据信号，那么该信号可以分为页单元，并且每页的静止图象数据信号具有一个预定的索引和起始地址信息。对δYUV(DYUV)编码方法来说，一页静止图象数据占到384×240字节，因此如果数据由一个MODE2FORM2扇区构成，那么数据的量对应大约40个扇区。在RGB 555编码方法的情况下，字节数为384×240×2(184,320字节)，因此MODE2 FORM2扇区的数据对应大约79个扇区。因此，根据数据、编码方法和构成方式的种类的不同，每条数据轨道的单位尺寸也是不同的。此处，数据信号不仅包括静止图象数据，面且也包括声源数据、字形数据等；并且将它们组合在一起也是可能的。数据信号的TOC信号被记录在数据索引表轨道上，它集中了上述数据信号的索引和起始地址信息。图4表示数据索引表的一个例子，当数据索引是“0001”时，就一个起始地址而言，分、秒和帧数据表示从PMA的起始点到数据信号D1的起始点所经过的绝对时间。多个节目被记录在节目轨道上，并且包括至少一个或多个数据信号的索引顺序组合。节目PM1至PMm由构成节目的每个数据信号的索引数据构成。例如，如果一个节目是由三页静止图象数据信号组成的，那么该节目可以通过在一个序列中顺序记录静止图象的索引信息来表示，在这个序列中这些静止的图象构成节目。节目的TOC信号记录在节目索引表轨道上，该轨道中集中了上述节目的索引和起地址信息。图5表示节目索引表的一个实施例。当节目索引是“0001”时，就一个起始地址而言，分、秒和帧数据表示从PMA的起始点到节目PM1的起始点所经过的绝对时间。在警告信息轨道上，为了当由传统的CDDA重放装置重放本发明的盘记录媒体时传送一个警告信息，可以记录一个信息；例如，“该盘是Samsung CDK盘，需要一台Sam-sung CDK播放机进行重放。”记录在本发明的盘上的数据可以这样来记录，使其符合CD-ROM的MODE0、MODE1和MODE2格式，以及CDI的MODE1 & MOFE2 FORM1及MODE2 FORM2格式。
如上所述，本发明的盘记录媒体不是记录构成节目的全部数据信号，而是在分开的轨道上记录构成所有节目的基本数据信号分量，并用符合这些数据信号分量的顺序组合的索引构造每个节目，这样就可以去除重叠的数据，于是便可以将更多的数据包含在一张盘中。因此，在PMA中可以记录节目和数据表，允许更多的节目TOC被记录。
参照图6，说明本发明的从盘记录媒体重放数据的方法。
首先，在重放过程的开始阶段，从LIA读出TOC(步骤100)，然后检验盘，确认其是否是本发明的CDK盘(步骤101)，如果不是，则进行相应的盘重放处理。对CDK盘来说(步骤101)，从TOC得到数据索引表轨道的起始地址值和节目索引表的起始地址值，并从PMA中读出数据索引表(步骤103)。之后，读出节目索引表(步骤104)。如果用户选择了所要的节目(步骤105和106)，那么通过参照节目索引表搜索所选节目的索引，以便得到相应的节目索引的起始地址值。根据所得到的节目的起始地址值，相应的节目从PMA中读出(步骤108)。接下来，根据装在读出的相应节目中的数据索引序列，从数据索引表中搜索到数据信号的起始地址值，并根据所得到的数据信号的起始地址值，从PMA的数据信号轨道中顺序读出相应的数据信号(步骤109)。读出的数据信号经转换，并处理成预定的输出信号，以便重放和输出(步骤110)。重复步骤110，直到相应节目的最后一个数据信号被重放和输出。当完成对最后一个数据信号的重放输出时，流程返回步骤105，并等待，直到选择下一个节目(步骤111)。
根据上述本发明的重放方法，可以知道节目的数据信号在盘上的位置，因比预先读出下一个数据信号，并且当当前数据信号正在输出的时候，下一个数据信号处于等待状态。这样就可以以非常高的速度从盘中输出和重放重放信号，并且微型计算机或微处理器可以通过阅读表来检测数据位置，这不需要额外的专用OS或应用程序。
参照图7，构造本发明的重放盘记录媒体的重放装置，使之与传统的CD盘兼容。本发明的盘重放装置主要包括光盘重放装置200，译码装置600，控制处理器300，缓冲存储器400，以及信号转换装置500。光盘重放装置200通过拾取装置210从盘10中拾取经光调制的数据信号，通过数据信号处理装置231对拾取的数据译码，输出经译码的光盘数据信号，这样便根据通过键输入装置240得到的键输入从微机233中产生节目选择信号。光盘重放装置的结构与常规光盘重放机相同。伺服装置232根据心轴电动机220和拾取装置210进行跟踪伺服控制。译码装置600接收光盘重放信号，并对其进行解码处理，以及针对所得到的信号进行预定的误差检测和误差校正，以便输出数据。译码装置600用于对数据信号进行译码，该信号来自光盘重放信号，具有本发明的数据记录格式。控制处理器300输出来自输入数据的数据和节目索引表信号，根据来自微机233的节目选择信号将数据和节目轨道的起始地址信息传送给微机233，并输出选定的节目轨道的数据信号。存储装置400将数据索引表信号、节目索引表信号，以及所选择的节目的数据索引顺序信号分别存入第一、第二和第三区。信号转换装置500将根据数据索引顺序信号读出的数据信号转换成预定的重放输出信号，以便将数据信号送至输出设备，并输出经转换的数据信号。信号转换装置500可以根据数据类型，包括视频重放装置、音频重放装置以及字形重放装置中的一个或多个重放装置。
如上所述，当本发明的重放装置重放CDK盘时，光盘重放装置200首先从盘10的LIA读出TOC，以便得到预定的地址信息，并且根据所得到的地址信息顺序读数据索引表轨道和节目索引表轨道，以便向译码装置600提供光盘重放信号。译码装置600接收光盘重放信号，并对其进行解码处理，进行误差检测和误差校正，最后向控制处理器300输出经译码的数据。控制处理器300得到数据索引表信号和节目索引表信号，并将它们分配到存储装置400的第一区和第二区。当用户通过键输入装置240选择了一个预定的节目时，微机233在显示装置250上显示这个节目，并向控制处理器300提供节目选择信号。控制处理器300接收节目选择信号，并且通过参照位于存储装置400的第二区中的节目索引表获得相应节目的起始地址信息。所获得的地址信息送给微机233，在此根据送来的地址信息查找相应的节目轨道，以便读出节目。读出的节目信号经过数字信号处理器231和译码装置600传送到控制处理器300，并且控制处理器300按照节目的数据索引顺序信号将这个节目信号存入存储装置400的第三区。之后，控制处理器300根据存于第三存储区中的数据索引顺序信号，参看第一存储区中的数据索引表，以便获得将要传送至微机233的序列中的数据信号的起始地址。微机233控制拾取装置210和伺服装置232，并且从数据信号轨道拾取相应的数据信号，并通过数字信号处理装置231和译码装置600将得到的数据信号传送到控制处理器300。控制处理300处理传送来的数据信号，以便将其输送给信号转换装置500，并且信号转换装置500将输入的信号转换成输出的重放输出信号。
如上所述，本发明的重放装置能通过微机和控制处理器预先检测盘中数据信号的位置，并能在输出当前信号的同时拾取下一个信号并暂时保留拾取的信号，这使得在一个输出存取时间内能进行高速操作。此外，重放系统不需要要额外的操作系统，这可以降低生产成本，并能用常规的CDDA盘重放。
如上所述，本发明的装置能在一张盘上存储更多的信息，这能最大限度地提高盘的记录效率。此外，微型计算机(或微处理器)不需要额外的操作系统环境，并能直接对盘的数据地址进行检测。它能进行高速访问，并降低了生产成本，提供了经济的产品。
根据本发明，数据信号分为三个子组：静止图象组、声源组和字形组。节目可以由从这三组中读出的数据信号的顺序组合构成，因此不同的节目可满足任何应用领域。这就是说，本发明可应用于娱乐领域(如游戏节目、卡拉OK节目和音乐节目)，教育领域(交互式教育节目和动画节目)以及电子出版领域(电子字典、书籍、杂志和广告目录、旅游指南节目和便携式电子地图节目)。换言之，常规CD-ROM和CDI的不足之处得到了弥补，能够在一张盘中存储更多、更广泛的信息的同时，提供较低的价格。
下面参照视频音乐伴奏系统的一个最佳实施例来解释本发明，它适用于卡拉OK系统。
本发明的专门用于视频音乐伴奏的盘记录媒体如同常规的CD-DA系统一样，主要包括导入区(LIA)、节目区(PMA)和导出区(LOA)。
如上所述，LIA具有如图1所示的Q通道数据。
参照图8，为了搜索成千的音乐伴奏节目和屏幕结构，本发明在PMA上设置各个表轨道，并将轨道的地址信息记录到TOC上。当TOC的指针值是“01”时，P分表示图象表轨道的起始地址。当TOC指针值是“02”时，P分表示音乐表轨道的起始地址，是“03”时，P分表示图象数据轨道的起始地址，是“04”时，P分表示音乐数据轨道的起始地址。当TOC指针值是“05”时，P分表示警告信息轨道的起始地址，是“A0”时，P分表示在节目区中首先重放的第一轨道的起始地址，是“A1”时，P分表示在节目区中最后重放的最后轨道的起始地址，而当“A2”时，P分表示LOA的起始地址。当TOC指针值是“A0”或“A1”时，P秒和P帧表示对视频数据进行编码的一种方法。对本发明的上述TOC而言，除非指针是A0、A1或A2，否则根据PMA的轨道分配都能改变内容顺序。为了改善重放装置的搜索速度和伺服操作，最好靠近LIA分配轨道。
参照图9，本发明的CDK盘的PMA主要包括五条轨道。
第一轨道包括图10的表，该表由图象表、屏幕数和地址信息组成。此处N是屏幕数，例如5,000页。
第二轨道包括音乐表，即图10的表，该表由伴奏音乐节目的数目和地址信息组成。此处N是歌曲数，例如2,000首歌。
这就是说，图象和音乐表轨道包括一个四字节的首部标识符(“CDK”)，第一至第四四字节指针No.0至No.3，以及具有保留的十二字节的首部。此外，主体具有N组四字节的表信息，分别表示序列的起始地址和P分、P秒和P帧数据。主体下面是一个四字节的尾部标识符“END-K”，它表示表的末尾。此处，第一、第二和第三指针No.1、No.2和No.3表示相同的值，并指向尾部标识符的起始地址。
在第三轨道，记录图象数据，即各个画面的数据，其格式与图11所示相同。对一种360×240字节的图象尺寸和8位彩色查寻表编码方法而言，每一屏幕的图象数据是360×240字节，则其彩色查寻表是256×3字节。因此，信息量用节的数目来表示是 360 ( 240 ) + 256 ( 3 ) + 4 ( 9 ) 2048 = 42.6 这样所得结果为43节。换言之，每一画面的图象数据连续地占据43个扇区。
在第四轨道，记录音乐数据如MIDI那样的声源数据、歌词数据和图象顺序数据，如图14和图15所示。
一张光盘可以容纳大约800Mb的信息，重放时间最长是75分钟。在本发明的一个实施例中，在一张光盘上记录2,000或多于2,000个音乐伴奏节目，以及5,000或多于5,000幅静止图象(每幅一页)。在使用DYUV编码方法的情况下，一页静止图象的信息量是92.16Kb(384×240)。因此，5,000页静止图象所占的信息量为460.8Mb(5,000×92.16Kb)。音乐伴奏节目每首歌曲用去50Kb，这样，就需要100Mb的存储器(2,000×50Kb)。视频数据表占20Kb(5,000×4字节)，音乐表占8Kb(2,000×4字节)。这样，第一至第四轨道的全部信息量是8Kb+20Kb+100Mb+460.8Mb，总和为560.828Mb。
第五轨道包括一个警告信息，为常规的CD型进行数字取样。(此处例如一个语音信息或CDG型字符信息可以用来通知用户：“该盘是Samsung CDK盘，需要一台Samsung CDK播放机进行重放。”)在本发明的一个实施例中，视频数据采用CDI盘格式的MODE2 FORM2扇区结构，如图12所示。因此，由于一屏幕的信息是92.16Kb/2336字节(39.4)，所以每屏幕需要大约40个扇区。因此，一秒读出75个扇区(或块)，这样一屏幕用0.53秒就可读出。音乐伴奏节目由乐器数字接口(MIDI)数据组成。MIDI信号具有下面的表1所示的格式。
                      表1
 状态字节  数据字节
通道信息 琴键断开琴键接通多声键强度控制变化节目强度通道强度音高陪衬变化     8X9XAXBXCXDXEX     2222112
系统信息 特有变化剪辑器帧变化歌曲位置指针歌曲选择器变调请求特有变化结束时钟开始继续停止     F0F1F2F3F6F7F8FAFBFC     不固定121无无无无无无
动态感应系统复位     FE    无FF    无
MIDI信号由一个“状态”字节和至少一个数据字节组成。根据状态字节，MIDI信息主要分成通道信息和系统信息部分。同时，通道信息分成语音信息和方式信息部分，而系统信息成分专有信息部分、公共信息部分和实时信息部分。图13的琴键接通/断开信息表示重放的音调，它分为128个音调等级，并且表示重放的强度，它分为128个强度等级。
本发明的音乐伴奏数据和歌词数据可以用常规的计算机卡拉OK型MIDI格式，并且通过使用系统专用信息为各个音乐节目存储构成每首歌曲的背景画面的图象顺序数据。因此，音乐伴奏节目可以如图14和15那样构成。
首先参照图14，一首歌曲的节目首部包括关于首部ID代码、指针0、指针1、指针2、指针3和保留字节的信息。主体主要包括声源即音乐伴奏数据、歌词数据和图象顺序数据，这是按照MIDI格式构成。因此，首部的指针0表示主体的起始地址，指针1表示歌词数据的起始地址，指针2表示图象顺序数据的起始地址，以及指针3表示尾部ID的起始地址。音乐伴奏数据、歌词数据和图象顺序数据的同步可以通过采用MIDI时间代码来实现，该代码包括首部帧信息、全时间代码信息、用户位信息和建立信息。此处，字形和屏幕的同步可以通过在音乐伴奏数据中插入控制数据来实现。例如，可以采用如图16所示的专用信息，这样，上面就能记载厂商ID代码和标记码。
标记码0X(十六进制)是一种数据字节，标记码的低四位中，最低有效位用于音乐伴奏数据的有效标记，第二位用于歌词数据的输出标记，第三位用于图象顺序数据的输出标记。
接下来参照图15，歌曲节目首部包括有关主体起始地址指针和尾部指针的信息。主体具有图16所示的各个音乐伴奏数据的标记信息，接下来是相应的歌词数据和图象顺序数据，即屏幕数。
图象顺序数据表示预先编辑的屏幕顺序，以便在每个预定的时间输送。从5,000或多于5,000页的视频数据中将屏幕编制成具有预定数目的屏幕。例如，如果三分钟的音乐伴奏节目每两秒就要有不同的屏幕显示，那么就需要九十页屏幕。这样，为了播放2,000首三分钟的歌曲，就需要180,000(90×2,000)屏幕(或页)，但是由于某一画面可以用于与歌词数据意义相符合的其他音乐数据，所以大约5,000页的画面屏幕(作为基本数)的适当组合可以得到大约九十个屏幕。此外，屏幕也能按每一小节及时改变。音乐伴奏轨道的MIDI数据具有图17的MODE1扇区结构或图18的MODE2FORM1扇区结构，这种结构比视频数据的MODE2 FORM2扇区表现出更高的误差校正能力。因此，如果每个音乐伴奏节目是50Kb，刚要占大约25个扇区，并且如果视频数据节目是92Kb，则要占大约40个扇区。
如上所述，本发明的专门用于视频音乐伴奏的盘记录媒体不是通过参照常规CD盘的TOC直接访问节目的，而是首先访问表，然后参照下一张表，以便访问每个节目，这使得能够访问成千的节目。此外，音频信号记录在PMA上，不是通过需要大量信息的取样方法，而是通过将音频信号变成MIDI数据的方法，因此在一张盘上就可以记录更多的歌曲节目。所以虽然音质有所下降，但都能同时提供音乐伴奏、歌词和背景画面。
上述实施例的记录格式只是为了说明本发明，可以对本发明做各种修改。例如，对视频数据的编码不仅可以通过DYUV编码方法，而且也可以通过RGBnnn编码方法(其中n是每个彩色信息的位数)，彩色查寻表方法，运行长度编码方法或数据压缩编码方法。当采用数据压缩编码方法时，可以存储更多的视频数据，并显示动画或电影。
参照图19，本发明的视频音乐伴奏装置包括光盘重放装置100，译码装置200，控制处理器300，存储装置400，视频处理装置500，音频处理装置600，以入输入和显示装置700。光盘重放装置100通过拾取装置130从盘110中拾取经光调制的数据信号，通过数字信号处理器装置150对拾取的信号译码，并输出经译码的光盘数据信号。伺服装置140根据心轴电动机120和拾取装置130进行跟踪伺服控制。微机160根据键输入信号控制光盘重放装置100的每一部分，以便产生一个显示信号，并由此起到控制处理器300的子处理器的作用。
译码装置200接收光盘重放信号，并对其进行解码处理，以及针对所得到的信号进行预定的误差检测和误差校正，从而输出CDK信号。控制处理器300接收CDK信号，并将它存在存储装置400中，由此起到光盘重放装置100的微机160的主处理器的作用。以及还具有处理CDK信号中的MIDI数据的MIDI信号的处理能力。控制处理器300以每秒3.125Kb的速率、每字节10位MIDI信号的格式向音频处理装置600提供经处理的MIDI数据中的伴奏数据，并向视频处理装置500提供视频数据和字符数据。存储装置400包括用于存储节目表的第一存储区410，用于存储视频数据表的第二存储区420，以及用于存储歌曲节目数据的第三存储区430。视频处理装置500包括视频处理器510，字符处理器520和混合器530。视频处理器510包括至少一个场(或帧)存储装置，并由此根据输入视频数据形成电视信号，以便向视频显示设备即CRT或监视器输出电视信号。字符处理器520根据输入字形数据输出字符视频信号。混合器530将视频处理器510输出的电视信号与字符视频信号混合，以便向电视接收机(图中未示出)输出经混合的电视信号。音频处理装置600包括声源处理器610，选择器620和数/模转换器630。例如，声源处理器610(即数字声音发生器，如Yamaha的YM-2163、YM-3812或YMF-262型)根据施加的MIDI信号重放和输出伴奏信号。在对光盘重放装置100的盘判定操作作出响应的同时，选择器620向电视音响电路或类似电路有选择地输出在光盘重放期间经数/模转换器630的光盘重放信号，和从上述声源处理器610得到的伴奏信号。输入和显示装置700包括用于根据键输入(例如从遥控器)产生键信号的输入装置710，以及用于显示系统的工作状态的显示装置720。
本发明的音乐视频伴奏装置(图19)的工作过程将参照图20和21加以说明。
一旦该设备装上一张盘，光盘重放装置100就从盘110的LIA读出TOC，如图20所示(步骤10)。通过参照TOC格式，微机160确定装入的盘的类型，并判定盘110是否是一张CDK盘(步骤12)，如果不是，就对相应的光盘如CDDA盘等进行处理(步骤14)。这里，如果系统额外地装配了CDG译码器、CDI译码器等，相应的CDG盘或CDI盘也能处理。例如，在用CDDA盘的情况下，控制处理器300产生一个音频输出选择信号(如图19中虚线所示的信号通路)，这样选择器620输出CDDA音频信号。如果在步骤12判定是CDK盘，则微机160通过参照TOC搜寻PMA节目表轨道和视频数据表轨道，经过拾取装置130和数字信号处理器150读表信号，并且输出所读的表信号(步骤16和18)。确定经输入装置710输入的键信号(步骤20)，如果存在键输入信号，则对其译码。之后，如果未选择一首歌曲(步骤22)，则进行相应的键处理(步骤24)，否则产生歌曲节目选择信号(步骤26)。如果在对音乐选择信号的产生作出响应的同时从控制处理器300输入相应歌曲节目的地址(步骤28)，则微机160控制伺服装置140，并将拾取装置130移到节目轨道上，以便搜索相应的歌曲节目。然后，读相应的歌曲节目，以供输出(步骤30)。当从控制处理器300输入视频数据地址信号时(步骤32)，微机160搜索盘的视频数据轨道，并读相应的视频数据，据此输出数据(步骤34)。重量步骤32和34，直到完成相应的音乐重放操作(步骤36)，随后流程返回步骤20。
参照图21，对CDK盘而言，从光盘重放装置100提供的光盘信号通过译码装置200进行解码处理，进行误差校正并输入至控制处理器300。控制处理器300接收CDK信号，以便将音乐表存入存储装置400的第一存储区410(步骤50)以及将图象表存入第二存储区420(步骤52)。当从微机160提供节目选择信号时(步骤54)，控制处理器300通过参照存储在第一存储区中的音乐表产生相应歌曲节目的地址信号(步骤56)。当对地址信号作出响应，从译码装置200输入歌曲数据时，该数据被存入存储装置400的第三存储区430(步骤58)。控制处理器300从第三存储区430中读出歌曲数据，用MIDI数据格式对数据解码，并根据解码结果对光盘重放装置100和视频、音频处理装置500、600进行控制(步骤60)。在存在字形数据输出的情况下(步骤62)，经译码的字形数据被输送至字符处理器520。字符处理器520根据输入字形数据产生一个字符视频信号(步骤64)。为了输出图象顺序数据(步骤66)，参照第三存储区中的图象顺序数据读出相应的图象数据号，并通过检验预先通过参照第二存储区420的图象表读出的图象数据号的地址，输出视频数据地址信号(步骤68)。通过对视频数据地址信号作出响应，控制处理器300接收由光盘重放装置100提供的并经过译码装置200的视频数据信号，并将接收到的视频数据信号送到视频处理器510。视频处理器510将输入的视频数据存储到第二场存储器中，并将存在第二场存储器中的视频数据转换成模拟电视信号，以便输出转换的信号(步骤70)。电视信号和在步骤64产生的字符视频信号由混合器530混合，并将视频信号输出至电视接收机(步骤72)。在步骤62和66，MIDI数据(但不是字形的数据和视频数据输出)被转换成10位的MIDI信号，以便输送给声源处理器610(步骤74)，声源处理器610接收MIDI信号，并将组合的模拟音频信号输出至音响装置(步骤76)。重复步骤60至76，直至在步骤78完成音乐重放。当完成音乐重放时，流程返回步骤54。
如上所述，根据本发明用一张CDK盘能为2,000首或更多的歌曲伴奏。背景屏幕可以用一个编辑序列中的5,000或更多页的视频屏幕数据构成，并与各首歌曲的歌词内容相符，由此可以得到价格大幅度下降的紧凑、轻巧的装置。本发明的装置非常经济，因为它保留了与常规光盘的兼容性。此外，还不必像常规CDG或激光视盘机那样更换盘，因此在使用计算机卡拉OK装置的情况下能实现高速搜索。这样，本发明的装置能根据歌词显示高质量的背影屏幕图象，而这是常规计算机卡拉OK装置或CDG卡拉OK装置所没有的。
本发明的上述实施说明了光盘的一个例子，但是本发明也可以用可记录和可重放的盘(如CD-ROM和MOD盘)。在这种情况下，用户不仅能够直接插入新的音乐节目，而且还能在参照视频数据的表索引的同时决定背景屏幕的编辑顺序，使视频音乐伴奏变得更有趣。

Claims (18)

1.一种带音乐视频伴奏的专用盘记录媒体，该记录媒体包括导入区、节目区和导出区，其中节目区包括：
用于存储图象表的第一轨道，其上载有构成各个歌曲伴奏节目的各个背景画面的多个视频数据的索引信息；
用于存储音乐图象表的第二轨道，其上载有每个歌曲伴奏节目的歌曲索引信息；
用于存储视频数据的第三轨道，其上载有多个视频数据，这些视频数据都有视频索引信息，每个信息与其信息不同；以及
用于存储音乐数据的第四轨道，其上载有歌曲伴奏节目，每个节目具有对应于各首伴奏歌曲的视频数据的MIDI数据、歌词数据和顺序数据，每个节目还具有各首歌曲的索引信息，并且
其中导入区载有目录，它包括起始地址信息和多个指针，每个指针都不相同，指明节目区的各个轨道以及导出区的起始位置。
2.根据权利要求1的盘记录媒体，其中所述多个视频数据的单位是页。
3.根据权利要求2的盘记录媒体，其中所述歌曲伴奏节目的所述背景画面是根据所述多个视频数据的组合由所述视频索引顺序数据构成的。
4.根据权利要求3的盘记录媒体，其中所述各个视频数据是按照相应歌曲和歌词的情绪组合的。
5.根据权利要求2的盘记录媒体，其中每个所述背影画面是根据相应的歌曲伴奏节目的同步单位改变的。
6.根据权利要求2的盘记录媒体，其中每幅所述背景画面随着相应歌曲伴奏节目的一小节及时改变。
7.根据权利要求1的盘记录媒体，其中所述多个视频数据的每一个是通过CDI系统的MODE2 FORM2方法记录的。
8.根据权利要求1的盘记录媒体，其中每个所述歌曲伴奏节目是通过CDI系统的MODE1 FORM1或MODE2 FORM1方法记录的。
9.根据权利要求1的盘记录媒体，其中所述多个视频数据的每一个是通过从由DYUV编码方法、RGBnnn(其中n是每个彩色信号的编码位数)编码方法、彩色查寻表编码方法和运行长度编码方法构成的组中选出的一种编码方法进行记录的。
10.根据权利要求1的盘记录媒体，其中每个所述歌曲伴奏节目的所述歌词数据和视频数据是预先作为一种数据格式构成的。
11.根据权利要求1的盘记录媒体，其中所述歌曲伴奏MI-DI数据包括用于使歌词和视频输出同步的定时码。
12.根据权利要求1的盘记录媒体，其中所述节目区还包括跟在所述第四轨道之后的第五轨道，其上载有通过CDDA方法记录的信息。
13.根据权利要求12的盘记录媒体，其中所述第五轨道包括图形数据，该数据在图形子代码通过道中以光盘图形(CDG)方法与可重放的信息一起使用。
14.一种专用于音乐视频伴奏的盘记录媒体的重放方法，该记录媒体包括导入区、节目区和导出区，所述重放方法包括以下步骤：
从盘记录媒体的导入区读出目录，以便在初始重放期间得到第一和第二地址信息；
根据第一和第二起始地址信息从节目区的第一轨道和第二轨道中读出图象表和音乐表，并将读出的图象和音乐表分别存储在第一存储区和第二存储区中；
根据歌曲伴奏节目选择并参照第二存储区中的音乐表得到所选歌曲伴奏节目的地址信息，根据所得到的地址信息从盘记录媒体的第四轨道中读出相应的歌曲伴奏节目数据，并将读出的数据存储在第三存储区中；以及
参照存储在第三存储区中的歌曲伴奏节目数据之中的视频数据顺序表，从盘记录媒体的第三轨道中顺序读出相应的视频数据，并将从第三存储区读出的MIDI数据恢复成音频信号，以便输出经恢复的音频信号，同时将读出的视频数据与从第三存储区读出的歌词数据混合，以便在显示器上显示作为视频信号的混合数据。
15.根据权利要求14的专用于音乐视频伴奏的盘记录媒体的重放方法，其中先与音频输出一致读出所述视频数据，然后再将所述视频数据与所述相应的音频输出同步输出。
16.一种用于在屏幕上与歌曲伴奏一起显示歌词和背景画面的音乐视频伴奏装置，所述装置包括：
输入装置，用于输入选择歌曲的键信号；
CD重放装置，它根据输入装置的键输入对音乐视频伴奏专用的盘记录媒体上的CD信号进行重放；
译码装置，用于接收CD信号和产生经译码的信号；
存储装置，用于分别存储经译码的信号之中的歌曲伴奏音乐表、背景画面的图象表以及歌曲伴奏节目数据；
视频处理装置，用于接收歌词和背景画面数据，并输出视频信号；
音频处理装置，用于接收歌曲伴奏用的MIDI数据并输出混合的模拟音频信号；以及
控制处理器，用于接收经译码的信号，以便将接收的并经译码的信号存储在存储装置中，根据歌曲选择并参照歌曲节目表，向CD重放装置提供相应的歌曲节目的地址信号，根据相应的歌曲节目数据的视频数据顺序表并参照视频数据表，向CD重放装置提供各个数据地址信号，根据视频数据地址信号，向视频处理装置提供从盘记录媒体上重放并被译码的视频数据，以及形成MIDI数据格式的歌曲节目数据，以便输送到音频处理装置。
17.根据权利要求16的音乐视频伴奏装置，其中所述音频处理装置包括选择装置，选择装置用于根据所述CD重放装置的一种盘判别情况有选择地输出CDDA信号和MIDI信号。
18.根据权利要求16的音乐视频伴奏装置，还包括CDG译码器，用于接收所述CD信号，并通过CDG方法处理信号。
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