CN1523766B

CN1523766B - 记录媒体的编码与解码方法

Info

Publication number: CN1523766B
Application number: CN 03104655
Authority: CN
Inventors: 刘碧海; 杨永吉
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: CN1523766A

Abstract

一种记录媒体的编码与解码方法，即调变/解调机制，同时包含有型态(Type)以及集合(Set)的编码概念，在编码程序上，除了能满足编码机制上最基本的数字组合限制(DK-Constraint)外，以下称为(d，k)限制，更利用对型态相依及数字累加值(Digital Sum Value，DSV)等辅助条件的判断，产生具有较佳编码效率(Coding Rate)以及较好直流成份控制能力(DC-Free)的编码方式，进而提高记录媒体的可记录容量；在解码程序上，同样透过型态相依、禁连型态集合等辅助条件，产生正确而快速的解码方式，进而减少解码程序中发生误判的几率。

Description

记录媒体的编码与解码方法

技术领域

本发明是一种有关于编码资料产生与转换的方法，特别是一种应用限制执行长度(Run Length Limit，RLL)方式的编码产生与解码转换的方法。

背景技术

记录媒体(如：Compact Disk、Digital Versatile Disk)的调变/解调机制，是用来将原始资料字透过特定规则的编码技术进行演算编码成为数码字的后，能够以较小储存空间的方式记录在记录媒体当中，并且可以透过一定的解码规则来还原出原始资料并加以使用，因此一般记录媒体调变/解调机制通常会包含两个部分：一是调变编码；另一是解调解码。目前来说，最被广为应用的记录媒体调变/解调技术应该要算是应用于CD记录媒体上的EFM(Eight-to-Fourteen Modulation)，以及被普遍应用于DVD记录媒体上的EFMPlus两种，两者都是属于限制执行长度(RunLength Limit，RLL)方式的调变技术。

由于记录媒体所采用的调变/解调机制，即编码与解码方式，其所具有的编码效率(Coding Rate)会直接影响到记录媒体所能够记录储存的资料容量，并且为了要方便、简化编解码程序的进行，且为了缩小原始资料字的范围，所以往往必须遵守一定的限制，即所谓的(d，k)限制，因此几乎所有的调变机制都会设法在满足(d，k)限制的情况下透过部分的辅助条件来设计出足够使用的资料字与数码字之间转换用的对照表格。就以EFM来说，主要是能够在(2，10)的(d，k)限制的下，以8/17的编码效率提供调变机制，但是由于此方法为了使任意两组数码字都能够相连又能够满足(d，k)限制，且为了提升对直流成份控制(DC-Free)的能力，因此在其原先的14个位的数码字上又加上了3个位的合并码(MergingCode)，不但使得编码效率变差，更使得演算计算过程变得更为复杂；至于另一种EFMPlus，则主要是以结合型态(Type)、状态(State)的方式，提供在(2，10)的(d，k)限制的下，以8/16的编码效率提供调变机制，但是此方式由于有许多数码字会重复使用，也就是不同的资料字可能会被调变成为相同的数码字，所以在解调时，会加入辅助条件以避免解码上错误的发生。

发明内容

有鉴于此，本发明的方法为了改善公知调变/解调机制的诸多缺点，达到提升编码效率(Coding Rate)、满足直流成份(DC-Free)控制以及解决解码误判等几个主要目的，于是结合型态(Type)以及集合(Set)的编码概念提出一种能够同时满足(d，k)限制，又能够具有完整辅助条件判断的记录媒体调变机制，此调变机制与状态(State)无关，其不但可简化编码程序的进行在编码效率上可达到8/15，更能够利用数字累加值(Digital Sum Value，DSV)的判断来充分控制直流成份，同时，透过如：型态相依及禁连型态集合…等辅助条件的判断，大幅提升解码程序的正确性及效率，事实上，本发明方法与前述的EFM及EFMPlus方法相比较，其复杂度较低，而编码效率上则相对较高。

附图说明

图1-a、图1-b是本发明所提的记录媒体的编码与解码方法的编码主要运作流程图；

图2是本发明所提的记录媒体的编码与解码方法的解码主要运作流程图；

图3-a至图3-h是本发明所提的记录媒体的编码与解码方法的数码表格示意图；

图4是本发明所提的记录媒体的编码与解码方法的数字累加值变化示意图；

图5是本发明所提的记录媒体的编码与解码方法的编码程序实施例示意图；及

图6是本发明所提的记录媒体的编码与解码方法的解码程序实施例示意图。

附图符号说明

步骤100设定一初始型态

步骤150读取该m位资料字

步骤200转换该m位资料字为该集合数值，搜寻该数码表格中对应该数码集合

步骤300进行各该数码向量的筛选

步骤305逐一读取各该数码向量的该n位数码字加以验证

步骤310满足一组合限制

步骤315删除不满足该组合限制的该数码向量

步骤320仅剩单一该数码向量

步骤325逐一读取各该数码向量的一禁连型态集合加以验证

步骤330满足一相依关系

步骤335删除不满足该相依关系的该数码向量

步骤340根据一数字累加值设定分别计算各该数码向量的该数字累加值大小

步骤345决定该数码向量

步骤350撷取对应的该n位数码字

步骤400输出该n位数码字

步骤450产生一写入讯号

步骤500无其它该m位资料字

步骤550完成该编码程序

步骤600读取该n位数码字

步骤605搜寻该数码表格中所有相同的该n位数码字

步骤610具多组相同的该数码向量

步骤615读取各该数码向量的一型态

步骤620读取下个该n位数码字并决定该集合数值

步骤625读取该集合数值的一禁连型态集合与各该数码向量的该型态进行比对

步骤630决定该数码向量

步骤635执行该数码向量的该解码程序

步骤640转换撷取对应的一集合数值

步骤645输出该集合数值

步骤650无其它该n位数码字

步骤655完成该解码程序

具体实施方式

有关本发明具体可行的实施方式，兹配合附图说明如下：

本发明是为一种记录媒体的编码与解码方法，是运用到型态(Type)以及集合(Set)的概念，设计数码表格(请参阅图3-a至图3-h，来进行编码以及解码程序。本发明方法在编码程序上，除了能满足编码机制上最基本的(d，k)限制的外，更利用对型态相依及数字累加值(Digital SumValue，DSV)等辅助条件的判断，产生具有较佳编码效率(Coding Rate)以及较好直流成份控制能力(DC-Free)的编码方式，进而提高记录媒体的可记录容量；至于在解码程序上，也是同样透过型态相依、禁连型态集合等辅助条件，可以正确而快速的完成解码减少解码程序中发生误判的机率。

而透过本发明编码方法所完成的编码效率可达到8/15；在解码程序时，由于可透过如：型态相依及禁连型态集合…等辅助条件的判断，便可以大幅提升解码程序的正确性及效率，与前述的公知技术相较起来其在复杂度及错误率上亦较低。

以下分别透过图1-a及图1-b来说明本发明的编码方法，说明如后。本发明编码方法可用以将一连串系列的资料字(每个资料字都具有m位)经过调变转换成为一连串系列的数码字(每个数码字都具有n位)，此系列连串的数码字将可被烧录储存于记录媒体之中。编码程序的流程大致如下：首先设定初始型态后，便开始逐一读取每个资料字，然后将每个资料字经过转换后找到对应的集合数值(i)，并搜寻上述数码表格，找到对应的数码集合(Si)，然后经过设定的筛选验证程序找出数码集合中唯一符合条件的数码向量(Vj)，并撷取数码向量中所具有的数码字作为最后编码结果加以输出，并可将产生的数码字可输出至记录媒体中储存。事实上，当设定完初始型态(步骤100)时，本发明编码方法对每个资料字转换为数码字的过程，又可用下列步骤来进一步说明：首先开始读取资料字(步骤150)；转换资料字为集合数值，搜寻数码表格中对应数码集合(步骤200)，其中集合数值可以用资料字的十进制表示法来与数码集合对应(即：0对应S0、1对应S1、2对应S2…以此类推)表示或者以其它任意表示法来进行对应(如：0对应S255、1对应S254、2对应S253…以此类推)；然后开始进行各数码向量的筛选(步骤300)，筛选这部分主要是透过组合限制、相依关系以及数字累加值判断来加以进行，细部的步骤将透过图1-b来说明；最后输出数码字(步骤400)；然后产生写入讯号(步骤450)，将数码字写入到记录媒体中。当仍有资料字可供读取时(步骤500)，本编码方法会持续执行上述步骤150至步骤450的编码程序步骤；当读取数据字不成功时(步骤500)，本编码方法才算是完成编码程序(步骤550)。

由于步骤200中所对应的数码集合中至少会有一个以上的数码向量，因此必须透过上述的组合限制、相依关系及数字累加值等条件来执行筛选的动作，请参阅图1-b，惟各个筛选条件的执行先后顺序并不以附图中所表示者为限.首先，逐一读取各数码向量的数码字加以验证(步骤305)；判断是否符合组合限制？(步骤310)，所谓的组合限制是为一种数字组合限制，即(d，k)限制，表示任意两个“1”之间的“0”的个数必须介于d个与k个之间，而d为不小于0的整数，k为不小于d的整数，如果不符合，则删除不满足组合限制的数码向量(步骤315)；接着判断是否仅剩单一数码向量？(步骤320)如果不是，则逐一读取各数码向量的禁连型态集合加以验证(步骤325)，判断是否满足相依关系？(步骤330)如果没有，则删除不满足相依关系的数码向量(步骤335)，所谓的相依关系指前一个数码向量的型态与接续的数码向量的禁连型态集合之间的交集必须为空集合，也就是前一个数码向量的型态不能出现在接续的数码向量的禁连型态集合当中，以确保前一个数码向量能够与后来接续的数码向量相连；接着同样判断是否仅剩单一数码向量？(步骤320)，如果不是，则根据数字累加值设定分别计算各数码向量的数字累加值大小(步骤340)，其中数字累加值设定的值是表示计算数字累加值所需撷取的数码向量个数，也就是设定要用连续几个数码向量的计算值来作为其数字累加值；最后决定数码向量(步骤345)，也就是根据数字累加值中绝对值的后最小者(请参阅图4)；然后撷取该数码向量对应的n位数码字(步骤350)，然后回到前述的步骤400中继续后续的流程步骤.在上述过程中，只要任何一次筛选过后仅剩下唯一的数码向量时，此时即可决定出最后的数码字，则无须再进行后续的筛选条件流程，可以直接进入到步骤345.

接着透过图2来说明本发明的解码方法，说明如后。本发明编码方法是可用以将一连串系列的数码字(每个数码字都具有n位)经过解调转换成为一连串系列的资料字(每个资料字都具有m位)。解码程序的流程大致如下：首先以数码字搜寻数码表格中所对应的数码向量(Vj)，经过比对筛选程序的后找到唯一符合的数码向量，同时决定数码向量所对应的数码集合(Si)，并以其所对应的集合数值(i)作为最后解码结果加以输出。

事实上，本发明解码方法对每个数码字转换为资料字的过程，又可用下列步骤来进一步说明：首先，读取数码字(步骤600)；然后搜寻数码表格中所有相同的数码字(步骤605)；判断是否有多组相同的数码向量可能符合？(步骤610)倘若有则更包含执行下列步骤：

先读取各数码向量的型态(步骤615)；再读取下个数码字并决定集合数值(步骤620)；然后读取集合数值的禁连型态集合与各数码向量的型态进行比对(步骤625)；最后决定数码向量(步骤630)，也就是选取型态与禁连型态集合的交集为空集合，也就是可与下个数码字相连。

当决定出最后的数码向量时，或者原先仅有一组数码向量符合时，执行数码向量的解码程序(步骤635)；然后转换撷取对应的集合数值(步骤640)；最后输出集合数值(步骤645)。当仍有数码字可供读取时(步骤650)，本解码方法会持续执行上述步骤600至步骤645的解码程序步骤；当读取数码字不成功时(步骤650)，本解码方法才算是完成解码程序(步骤655)。

其中，本发明编码、解码方法中所使用的m、n、i、j均为整数值；且数码表格必须符合具有2^m个数码集合的条件；每个数码集合至少包含一个数码向量，且任意两个数码集合的交集必定为空集合；每个数码向量则包含数码字、型态及禁连型态集合三部份(或者也可以仅包含前两者)，当数码向量中的数码字相同时必定会有不同的型态，但是必定会具有相同的禁连型态集合；型态是根据数码字中最后一个“1”的后的一末尾“0”个数所决定，当末尾“0”个数为0、1、7、8、9、10及11个的归类为型态A，当末尾“0”个数为2、3、4、5及6个的归类为型态B，同时也归类为型态C；禁连型态集合是由至少一个型态中的元素所构成的集合，而禁连型态集合的定义是以数码字中第一个“1”的前的一领前“0”个数所决定，当领前“0”个数为0、3及5个的定义为{B}，领前“0”个数为1、2、4及6个的定义为{C}，或者当领前“0”个数为0及2个的定义为{B}，领前“0”个数为1、3、4、5及6个的定义为{C}亦可.一般来说，数码集合可用Si＝{[数码向量(Vj)]，[数码向量(Vj+1)]，…}来表示；而数码向量则可以用Vj＝[n位数码字，型态，禁连型态集合]或者Vj＝[n位数码字，型态]来表示，其中于“型态”中至少存在有一个或一个以上的元素.

以下以一个具体实施例来分别说明本发明编码、解码方法的可行性，于本实施例中将以m＝8，n＝15，(d，k)＝(2，12)，初始型态为A，数字累加值设定为3，及「第3-a图」至「第3-h图」的数码表格为前提，进行说明如下。

假设输入的资料字分别为“1”、“6”及“227”欲进行编码程序(请参阅「第5图」)，读取“1”的后在数码表格中找到对应数码集合S1，因初始型态为A，因此可以确定在S1中的第一个数码向量中的数码字为最后的数码字(即[001001000000000，A，{C}]的“001001000000000”)；接着读取“6”，找到S6的数码集合，因为其中第二个数码向量中的数码字不符合组合限制的条件，因此选择第一个数码向量为最后的数码字(即[001000000000100，C，{C}]的“001000000000100”)；最后再读取到“227”时，则因为第二个数码向量不符合相依关系条件而放弃，另外的第一数码向量与第三数码向量则因为前者第一数码向量的数字累加值的绝对值(如：图4中的C1＝5)小于第三数码向量(如：图4中的C2＝017)，因此最后选定第一个数码向量中的数码字作为最后的数码字(即[010000000001000，C，{B}]的“010000000001000”)，最后的系列数码字为{001001000000000，001000000000100，010000000001000}。假设输入的内容为前述已经经过编码程序后最后所产生出来的数码字{001001000000000，001000000000100，010000000001000}，欲进行解码程序时(请参阅图6)，此时经由对数码表格的查找便可以确定第一个数码字仅存在于数码集合S1中的第一个数码向量，因此可以转换撷取出第一个资料字为“1”；第二个数码字经查表发现同时分别存在于数码集合S5以及数码集合S6中的第一个数码向量之中，分别为[001000000000100，B，{C}]以及[001000000000100，C，{C}]，此时必须藉由下一个数码字所具有的数码向量来判定，由于读取的第三个数码字经查表后发现亦仅存在于数码集合S227中的第一个数码向量，因此同样可以转换撷取出第三个资料字为“227”，并且由于此数码向量的禁连型态集合为{B}，因此此时可以反推出第二个资料字为“6”，最后输出的系列资料字为“1”、“6”及“227”，与编码前完全一致。

以上所述，仅为本发明其中的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims

1.一种记录媒体的编码方法，将系列的m位资料字调变成为系列的n位数码字，该方法包括下列步骤：

设定一初始型态，并读取该m位资料字；

转换每个该m位资料字并找到对应的集合数值i，并搜寻数码表格中对应的数码集合Si：

通过组合限制、相依关系来进行数码集合中各数码向量的筛选验证，找到唯一符合的数码向量Vj；

撷取该数码向量Vj的n位数码字作为最后编码结果输出；及

产生一写入讯号，将输出的n位数码字储存至记录媒体中，

其中，当读取该m位资料字步骤的条件满足时，持续执行上述编码方法步骤；当读取该m位资料字步骤的条件无法满足时，则结束编码方法步骤，其中该m，n，i，j为整数值。

2.如权利要求1所述的记录媒体的编码方法，其中该m＝8，n＝15。

3.如权利要求1所述的记录媒体的编码方法，其中该数码表格必须满足具有2^m个该数码集合Si的条件。

4.如权利要求3所述的记录媒体的编码方法，其中任意两个该数码集合Si的交集必须为空集合。

5.如权利要求1所述的记录媒体的编码方法，其中该数码集合Si至少包含一个该数码向量Vj，该数码集合可用下式来表示：

Si＝{[数码向量(Vj)]，[数码向量(Vj+1)]，…}。

6.如权利要求1所述的记录媒体的编码方法，其中该数码向量Vj包含该n位数码字、一型态及一禁连型态集合三部份，且可用下式来表示：

Vj＝[n位数码字，型态，禁连型态集合]。

7.如权利要求6所述的记录媒体的编码方法，其中两个数码向量Vj的该n位数码字相同者，该型态必定不同。

8.如权利要求6所述的记录媒体的编码方法，其中两个数码向量Vj的该n位数码字相同者，该禁连型态集合必定相同。

9.如权利要求1所述的记录媒体的编码方法，其中该数码向量Vj包含该n位数码字及该型态两部份，且可用下式来表示：

Vj＝[n位数码字，型态]。

10.如权利要求6所述的记录媒体的编码方法，其中该型态是根据该n位数码字中最后一个“1”之后的末尾“0”个数所决定。

11.如权利要求10所述的记录媒体的编码方法，其中该型态中当该末尾“0”个数为0、1、7、8、9、10及11个的归类为型态A；该末尾“0”个数为2、3、4、5及6个的归类为型态B，同时归类为型态C。

12.如权利要求6所述的记录媒体的编码方法，其中该禁连型态集合是由一个或一个以上的该型态中的元素所构成的集合。

13.如权利要求6所述的记录媒体的编码方法，其中该禁连型态集合的定义是以该n位数码字中第一个“1”的前的一领前“0”个数所决定。

14.如权利要求13所述的记录媒体的编码方法，其中该禁连型态集合定义中当该领前“0”个数为0、3及5个的定义为{B}；该领前“0”个数为1、2、4及6个的定义为{C}.

15.如权利要求13所述的记录媒体的编码方法，其中该禁连型态集合定义中当该领前“0”个数为0及2个的定义为{B}；该领前“0”个数为1、3、4、5及6个的定义为{C}。

16.如权利要求1所述的记录媒体的编码方法，其中该进行各该数码向量的筛选验证的步骤，更包含下列步骤：

逐一读取各该数码向量的该n位数码字加以验证；

保留满足一组合限制的该数码向量；

逐一读取各该数码向量的一禁连型态集合加以验证；

保留满足一相依关系的该数码向量；

根据一数字累加值设定分别计算各该数码向量的该数字累加值大小；决定该数码向量；及撷取对应的该n位数码字。

17.如权利要求16所述的记录媒体的编码方法，其中该组合限制是为数字组合限制，即(d，k)限制，表示任意两个“1”之间的“0”的个数必须介于d个与k个之间，而d为不小于0的整数，k为不小于d的整数。

18.如权利要求17所述的记录媒体的编码方法，其中d＝2，k＝12。

19.如权利要求16所述的记录媒体的编码方法，其中该相依关系是指前一个该数码向量Vj-1的该型态与该数码向量Vj的该禁连型态集合的交集必须为空集合。

20.如权利要求16所述的记录媒体的编码方法，其中该数字累加值设定的值是用以表示计算该数字累加值所需撷取的该数码向量Vj个数。

21.如权利要求16所述的记录媒体的编码方法，其中该决定该数码向量的方式是指选取各该数字累加值的绝对值中最小者。

22.如权利要求1所述的记录媒体的编码方法，其中该产生该写入讯号的步骤是透过转换不归零调变所产生的。

23.一种记录媒体的解码方法，将系列的n位数码字解调成为系列的m位资料字，该方法包含下列步骤：

读取该n位数码字；

搜寻数码表格中所有相同的该n位数码字；

判断数码表格中是否有多组相同的数码向量Vj与该n位数码字对应，当具有多组相同的数码向量Vj时，更包含下列步骤：

读取各该数码向量Vj的型态；

读取下个该n位数码字并决定对应的集合数值i；

读取该集合数值i的禁连型态集合与各该数码向量Vj的型态进行比对；及决定在比对中型态与禁连型态集合的交集为空集合的数码向量Vj；

执行所决定的数码向量Vj的解码程序；

转换撷取所决定的数码向量Vj对应的集合数值i；及输出该集合数值i；

其中，当读取该n位数码字步骤的条件满足时，持续执行上述解码方法步骤：当读取该n位数码字步骤的条件无法满足时，则结束解码方法步骤，其中该m，n，i，j必须为整数值。

24.如权利要求23所述的记录媒体的解码方法，其中该m＝8，n＝15。

25.如权利要求23所述的记录媒体的解码方法，其中该数码表格必须满足具有2^m个该数码集合Si的条件.

26.如权利要求25所述的记录媒体的解码方法，其中任意两个该数码集合Si的交集必须为空集合。

27.如权利要求23所述的记录媒体的解码方法，其中该数码集合(Si)至少包含一个该数码向量Vj，该数码集合可用下式来表示：

Si＝{[数码向量(Vj)]，[数码向量(Vj+1)]，…}。

28.如权利要求23所述的记录媒体的解码方法，其中数码向量Vj包含n位数码字、型态及禁连型态集合三部份，且可用下式来表示：

Vj＝[n位数码字，型态，禁连型态集合]。

29.如权利要求28所述的记录媒体的解码方法，其中两个数码向量Vj的n位数码字相同者，该型态必定不同。

30.如权利要求28所述的记录媒体的解码方法，其中两个数码向量Vj的n位数码字相同者，该禁连型态集合必定相同。

31.如权利要求23所述的记录媒体的解码方法，其中数码向量Vj包含n位数码字及型态两部份，且可用下式来表示：

Vj＝[n位数码字，型态]。

32.如权利要求28所述的记录媒体的解码方法，其中型态是根据该n位数码字中最后一个“1”之后的一末尾“0”个数所决定。

33.如权利要求32所述的记录媒体的解码方法，其中型态中当末尾“0”个数为0、1、7、8、9、10及11个的归类为型态A；末尾“0”个数为2、3、4、5及6个的归类为型态B，同时归类为型态C。

34.如权利要求28所述的记录媒体的解码方法，其中该禁连型态集合是由一个或一个以上的该型态中的元素所构成的集合。

35.如权利要求34所述的记录媒体的解码方法，其中该禁连型态集合的定义是以该n位数码字中第一个“1”的前的一领前“0”个数所决定。

36.如权利要求34所述的记录媒体的解码方法，其中该禁连型态集合定义中当该领前“0”个数为0、3及5个的定义为{B}；该领前“0”个数为1、2、4及6个的定义为{C}。

37.如权利要求34所述的记录媒体的解码方法，其中该禁连型态集合定义中当该领前“0”个数为0及2个的定义为{B}；该领前“0”个数为1、3、4、5及6个的定义为{C}。

38.如权利要求23所述的记录媒体的解码方法，其中该决定该数码向量的方式是指选取该型态与该禁连型态集合的交集为空集合者。