DE60116250T2

DE60116250T2 - Verfahren zur Datenkonversion

Info

Publication number: DE60116250T2
Application number: DE60116250T
Authority: DE
Inventors: Heui Gi Kangnam-ku Son; Bo Hyung Lee; Jae Jin Kwangjin-ku Lee; Joo Hyun Nowon-ku Lee
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2021-10-18
Also published as: EP1241792B1; JP3856700B2; EP1241792A1; KR20020072680A; KR100669623B1; JP2002269923A; US7379502B2; DE60116250D1; EP1531550A1; US20020126765A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der Modulation und Demodulation zur Aufzeichnung digitaler Daten auf ein Aufzeichnungs- oder Wiedergabemedium, das die digitalen Daten aufzeichnen bzw. wiedergeben kann. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren der Datenkonvertierung, das sich für die Aufzeichnung digitaler Daten auf ein optisches Aufzeichnungsmedium mit hoher oder niedriger Dichte eignet, ein Verfahren zur Wiedergabe von Aufzeichnungen damit und ein optisches Aufzeichnungsmedium, auf dem die modulierten Daten aufgezeichnet sind.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ein Verfahren der EFM-Kodierung (8/17-Modulation) wird als Verfahren zur Aufzeichnung digitaler Daten über Kodierung bereitgestellt. Ein Verfahren der digitalen Datenmodulation wie EFM oder EFM Plus wird zur Aufzeichnung von Daten angewandt, insbesondere auf ein optisches Aufzeichnungsmedium oder auf Datenträger wie CD, CD-R, CD-RW, DVD usw.
Bei der Aufzeichnung digitaler Daten auf ein Aufzeichnungsmedium wie ein optisches Aufzeichnungsmedium ist die Aufzeichnungskapazität ein wichtiges zu berücksichtigendes Merkmal. Das heißt, dass die Aufzeichnungsdichte digitaler Daten entsprechend dem Modulationsverfahren bestimmt wird, da der gleiche Datenträger mehr Informationen aufnehmen kann, wenn die Informationen mit hoher Dichte aufgezeichnet werden.
Der verwendete EFM-Code für die Aufzeichnung digitaler Daten auf einem optischen Aufzeichnungsmedium der CD-Art hat eine Lauflängenbegrenzung (RLL/Run Length Limited), wobei d = 2 und k = 10 ist und die Code-Rate R = 8/17 entspricht. In Bezug auf ein Kodierverfahren mit dem EFM-Code wird ein 8-Bit-Quellcode in ein Vierzehn-Bit-D-Restraint-Codewort konvertiert, das mit einem Drei-Bit-Merging-Wort beigefügt wird. Das Drei-Bit-Mergingwort wird von einem Kodierer ausgewählt, um den minimalen und maximalen Lauflängen zu genügen, wobei die inhärenten Codes für die Erfüllung der minimalen und maximalen Lauflänge nicht eindeutig bestimmt sind. Das Merging-Wort wird ferner so ausgewählt, dass die Leistungsdichte bei niederer Frequenz minimiert ist.
US-A-5 151 699 beschreibt eine Datenkonvertiervorrichtung, die DC-Steuerbits in eine Eingangsdatenserie einfügt, um eine redundante Datenserie zu erzeugen. Jedes DC-Steuerbit besteht aus 2 Bits. Die Vorrichtung bestimmt den Wert der DC-Steuerbits derart, dass die DC-Komponente einer Ausgabe-Codeserie minimiert wird, die erhalten wird, indem die redundante Datenserie einer Codekonvertierung unterzogen wird. Die Vorrichtung führt eine Codekonvertierung aus, nachdem die ermittelten DC-Steuerbits eingefügt wurden.
1 zeigt ein Beispiel eines Merging-Prozessors, in dem mit einer Suchtabelle acht Benutzerdatenbits in vierzehn Kanalbits konvertiert werden, und am Ende der vierzehn Bits wird ein Merging-Bit hinzugefügt, das drei Lauflängenbegrenzungen genügt.
Da zwischen zwei Einsen notwendigerweise zwei Nullen vorliegen, steht im vorstehenden Fall „0" notwendigerweise an der ersten Merging-Bitposition an. Die Merging-Bits können daher in drei Fällen wie 000, 020 und 001 vorliegen. In diesem Fall ist die Kodiervorrichtung so eingestellt, dass ein Merging-Bit mit dem niedrigsten absoluten Wert für eine laufende Summierung (RDS/Running Digital Sum) am Ende eines neuen Codeworts gewählt wird und dementsprechend 000 im obigen Fall. In einem Experiment mit CD bei Verwendung von nur zwei Merging-Bits ist die Kompression niederfrequenter Komponenten (DC-Kompression) nicht ausreichend effizient. Wird daher die Zahl der Merging-Bits auf drei erhöht, steigt die Marge der Übergangseinstellung oder Auslassung in den Merging-Bits stärker.
Allgemein ist ein gutes Kompressionsverfahren für die niederfrequenten Komponenten über ein kompensiertes Merging-Verfahren, ohne einen bestimmten Standard zu einem CD-System zu liefern. Die Kompression kann beispielsweise über ein Übertragsverfahren (Lookahead) ausgeführt werden, da die Minimierung an den niederfrequenten Komponenten kurzfristig nicht immer die längerfristige Minimierung beeinflusst. In diesem Fall wird berichtet, dass eine Leistungssteigerung von 6 dB bis 10 dB erzielt wird.
Dabei ist der in DVDs verwendete EFM-Plus-Code ein Sliding-Block-Code, der die niederfrequenten Komponenten, in denen die Code-Rate 8/16 und RLL (2, 10) ist, zurückhalten kann. Der EFM-Plus-Code, bei dem die Code-Rate im Vergleich zum bisherigen EFM-Code vorteilhaft um etwa 6% höher ist, ist aus dem EFM-Code weiterentwickelt, indem die 8/17-Code-Rate durch die 8/16-Code-Rate ersetzt wird und zwei Merging-Bits statt der Merging-Bits mit drei Bits verwendet werden.
Wie weiter oben beschrieben werden CD, CD-ROM, CD-V usw. als sehr erfolgreiche Medien für die Aufzeichnung von MPEG-Videodaten und verschiedenen anderen digitalen Informationen vorgeschlagen. Allerdings ist die Speicherkapazität von etwa 680 MB unzureichend für den Betrieb eines grafisch orientierten Computers oder für das Speichern hochauflösender digitaler Videoprogramme. Eine DVD, die eine Erweiterung der CDs sein kann, ist ein neuartiges optisches Aufzeichnungsmedium mit einer Speicherkapazität, die mindestens das 7-fache einer typischen CD beträgt. Die Erhöhung der Speicherkapazität erfolgt über die Qualitätssteigerung einer Lichtquelle und eines Objektivs. Weiter wird die Speicherkapazität der DVD durch eine komplette Weiterentwicklung des logischen Modus der Platte über die Verwendung weiter verbesserter RS-PC und einen als EFM-Plus bezeichneten Aufzeichnungscode erhöht, wobei der EFM-Plus-Code eine Code-Rate von 8/16 mit (d, k) = (2, 10) hat und aus Sliding-Block-Codes zum Zurückhalten niederfrequenter Komponenten besteht.
Wie oben beschrieben, sind die Code-Rate und die DC-Kompression sehr wichtige Faktoren bei der Datenaufzeichnung mit hoher Dichte und ihrer Zuverlässigkeit bei der Aufzeichnung der digitalen Daten auf das Aufzeichnungsmedium, z.B. das opti sche Aufzeichnungsmedium, und dementsprechend sind kontinuierlich mehrere unterschiedliche und verbesserte Verfahren erforderlich, um den Faktoren zu genügen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend wurde die Erfindung zur Lösung der geschilderten nach dem Stand der Technik vorliegenden Probleme gemacht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Objekte, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich. Es zeigen:
1 einen Merging-Prozess bei der EFM-Codierung;
2 ein Blockdiagramm zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens der digitalen Datenmodulation;
3 ein Diagramm zur Darstellung einer DC-Kompression, wenn die Einheit m eines Blocks erfindungsgemäß von 3 auf 7 abgeändert wird; und
4A bis 4F erfindungsgemäße Code-Tabellen zur digitalen Datenmodulation.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren zur erfindungsgemäßen Konvertierung digitaler Daten umfasst die in Anspruch 1 wiedergegebenen Schritte.
Bevorzugte Ausführungsformen sind als Gegenstand der nachfolgenden Ansprüche wiedergegeben.
Ein Verfahren zur erfindungsgemäßen Aufzeichnung und Wiedergabe digitaler Daten umfasst die in Anspruch 5 wiedergegebenen Schritte.
Im Folgenden erfolgt eine ausführlichere Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens der digitalen Datenmodulation.
Zunächst werden Merging-Bits in Blockeinheiten erfindungsgemäß hinzugefügt, wobei die Blöcke wie folgt definiert sind.
Bei der Definition eines Eingangsdatenblocks 201 sind m Bytes als ein Einheitenblock verbunden.
Hierbei steht m für ein Eingangsdatenbündel aus mindestens 2 Bytes und vorzugsweise 3 bis 7 Bytes.
Jedes Byte des Eingangsdatenblocks wird in eine Modulationskodiervorrichtung 202 eingegeben und über eine 8/15-Konvertiertabelle in ein Codewort mit 15 Bit Länge kodiert (siehe 4). Das Ergebnis der Kodierung bildet einen Datenblock der Länge m × 15 Bits (k-ter Block).
Die 8/15-Konvertiertabelle wird verwendet, um die Eingangsdaten zu konvertieren, wobei die 8/15-Konvertiertabelle so beschaffen ist, dass sie den kleinstmöglichen Wert der RDS-Variation hat.
Wie weiter oben beschrieben, wird die laufende Summe 1 (RDS1/Running Digital Sum 1) des k-ten Blocks gleichzeitig mit der Kodierung jedes Bytes des Eingangsdatenblocks erzeugt. Ein Merging-Bit-Selektor 203 vergleicht so RDS1 des k-ten Blocks mit RDS0 des (k – 1)-ten Blocks, um das Merging-Bit auszuwählen.
Das heißt, dass beim Erzeugen des k-ten Blocks durch den Vergleich von RDS1 des k-ten Blocks mit RDS0 des (k – 1)-ten Blocks das Merging-Bit aus 000, 001, 010 und 100 so gewählt wird, dass RDS den Mindestwert hat, wobei die RLL keine Lauflängenbegrenzungen verletzt.
In diesem Fall wird ein Merging-Bit aus drei Bits verwendet, das unter Berücksichtigung der RDS-Werte des anstehenden Blocks und des folgenden Blocks ausgewählt wird.
Der kodierte k-te Block wird ausgegeben (204), nachdem zuvor das so ausgewählte Merging-Bit ausgegeben und gleichzeitig RDS0 bis zum k-ten Block aktualisiert worden ist, um die Auswahl des Merging-Bits des (k + 1)-ten Blocks vorzubereiten.
Eine Reihe solcher Prozesse wird wiederholt, um die modulierten digitalen Daten zu erhalten.
Die modulierten digitalen Daten werden in Blöcken verbunden mit einer Mindesteinheit von zwei Bytes, und ein Merging-Bit wird zu einer Kanaldaten-Blockeinheit hinzugefügt, die jedem der Eingabeblöcke entspricht.
In diesem Fall können die Eingangsdaten zur Ausführung eines Merging-Prozesses in Blockeinheiten in Einheiten mit drei bis sieben Bytes verbunden werden. Ein Modulationscode mit einer Code-Rate von 0,5 bis 0,5185 kann dann entsprechend der Blockgröße (drei bis sieben Bytes) der Eingangsdaten erhalten werden.
3 zeigt eine DC-Steuermöglichkeit bei der Variation der Einheit m eines Blocks von drei auf sieben. Dies zeigt ein Ergebnis (45:3-Merging), wobei die Drei-Bit-Eingabe (24 Bits) mit 8/15-Modulation kodiert wird (45 Bits) und dann das Merging-Bit hinzugefügt wird, und die Modulationsfähigkeit beträgt –32 dB bei der Frequenz von 0,0001 f_c.
4A bis 4F zeigen ein Beispiel der 8/15(2, 15)-Modulationstabelle, die im erfindungsgemäßen Verfahren der digitalen Datenmodulation eingesetzt wird, wobei ei ne Konvertiertabelle für 256 Eingaben (1 Byte) mit einer Statuszahl von vier verwendet wird.
Wie oben beschrieben, wird das Merging-Bit als Blockeinheit beider Modulation der digitalen Daten hinzugefügt, sodass sich eine Verbesserung der DC-Kompresionsfähigkeit und der Code-Rate ergibt.
Wenn das Merging-Bit als Blockeinheit bei der Modulation der digitalen Daten hinzugefügt wird, wird ein Block vorzugsweise durch die Bindung von drei bis sieben Bytes gebildet. Der Block ist daher notwendigerweise mit einer für die Datenverarbeitungsumgebung geeigneten Bytezahl definiert. Wenn Informationen, die die Bytezahl, aus denen ein Block besteht, ausdrücken bzw. die Anzahl von Daten, die einen Einheitenblock der hinzugefügten Merging-Bits bilden, bei der Aufzeichnung der Modulationsdaten zusammen aufgezeichnet werden, können für einen entsprechenden Block beim Dekodieren ein Merging-Prozess und eine Datendekodierung korrekt ausgeführt werden, indem diese aufgezeichneten Informationen verwendet werden.
Das heißt, dass bei der Aufzeichnung digitaler Daten über die Modulationskodierung Einheiten von Prozessdaten oder Information mit n Bytes (n ist eine Ganzzahl von mindestens 2, zum Beispiel 3 bis 7) zusammen aufgezeichnet werden, und eine Dekodiervorrichtung kann über die Verwendung der Informationen in Blockeinheiten beurteilen, wie viel Bytes einen entsprechenden Block bilden, und dementsprechend die Datendekodierung und die dafür geeignete Wiedergabe ausführen.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung sind mehrere Eingangsdaten verbunden, um die Blockeinheit zu definieren, und das Verfahren des Hinzufügens von Merging-Bits in Blockeinheiten wird bei der Modulation der digitalen Daten eingesetzt, wodurch die Code-Rate und die DC-Kompressionsfähigkeit verbessert wird.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Datenmodulationsverfahren kann der modulierte Code der Code-Rate von 0,5 bis 0,5185 anhand der Blockgröße (3 bis 7 Bytes) der Eingangsdaten erhalten werden.
Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass dabei verschiedene Abänderungen der Form und der Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Konvertierung digitaler Daten bestehend aus den folgenden Schritten: Verbinden eingegebener digitaler Daten zu Einheitsblöcken, die aus einer Vielzahl von Bytes bestehen; Modulationskodierung jedes Bytes der Eingangsdaten über die Verwendung einer Code-Konvertiertabelle; gekennzeichnet durch die weiteren Schritte der Erzeugung einer laufenden Summierung RDS (RDS1) für jeden kodierten Block, die Zuordnung von drei Merging-Bits für einen anstehenden Block über die Bewertung der RDS (RDS1) des anstehenden Blocks und der RDS (RDS0) des vorangegangenen Blocks zur Auswahl der Merging-Bits, wobei die RDS (RDS1) des anstehenden Blocks für die Auswahl der Merging-Bits mit der RDS (RDS0) des vorangegangenen Blocks verglichen wird, so dass die RDS des anstehenden Blocks den Mindestwert hat, ohne Lauflängenbegrenzungen (RLL) zu verletzen, wenn der anstehende Eingangsdatenblock erzeugt wird, und Ausgabe zuerst der Merging-Bits und dann des anstehenden Blocks.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Eingangsdatenblöcke durch die Verbindung von drei bis sieben Bytes gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine 8/15-Modulationskodierung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Ausgabe der Merging-Bits und des anstehenden Blocks die laufende Summierung (RDS) aktualisiert wird, um die Auswahl des Merging-Bits für den nächsten Block vorzubereiten.
Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe digitaler Daten unter Verwendung des Verfahrens zum Konvertieren digitaler Daten nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte der Aufzeichnung von Byte-Einheiten-Informationen mit der Angabe der Anzahl von Bytes, die jeden der Datenblöcke bilden, zusammen mit den Merging-Bits nach der Modulationskodierung hinzugefügten Daten; und Ausführung der Datendekodierung für den entsprechenden Block über die Verwendung der aufgezeichneten Byte-Einheiten-Informationen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Eingangsdatenblöcke in der Einheit von drei bis sieben Bytes modulationskodiert und dekodiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Merging-Bits aus den Merging-Bits von drei Bits ausgewählt werden, sodass der RDS-Wert der Mindestwert sein kann, der die Lauflängenbegrenzungen (RLL) nicht verletzt.