JP2004192770A - 符号化方法と装置および光学ディスク記録方法と装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】符号化効率を低下させずに、低周波成分を抑制する符号化方法と装置、および、光学ディスク記録方法と装置を提供する。
【解決手段】現在符号化データワードの符号化に際して、その後に符号化を行なうデータワードを参照して（ルックアヘッドして）、現在符号化データワードのための最良の冗長信号を生成し、その冗長信号を用いて現在符号化データワードを符号化する。また、規則的な代替コードと推計代替ルコードとの両者を用い、代替ワードの推計発生に依存してデータセグメントのワードの長さを変化させるルックアヘッド決定アルゴリズムを用いて、符号化効率を低下させることなく、符号化データに含まれる低周波成分をより効果的に抑制する。
【選択図】 図１
【解決手段】現在符号化データワードの符号化に際して、その後に符号化を行なうデータワードを参照して（ルックアヘッドして）、現在符号化データワードのための最良の冗長信号を生成し、その冗長信号を用いて現在符号化データワードを符号化する。また、規則的な代替コードと推計代替ルコードとの両者を用い、代替ワードの推計発生に依存してデータセグメントのワードの長さを変化させるルックアヘッド決定アルゴリズムを用いて、符号化効率を低下させることなく、符号化データに含まれる低周波成分をより効果的に抑制する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチャネルコーディング技術に関するものであり、特に、符号化データの低周波成分が抑制されるような２進数データを符号化する改良型符号化方法と装置、および、光学ディスク記録方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号化データ内の低周波成分を抑制することは、雑音の多い環境において元のデータを再生する場合における復号器を援助し、サーボシステムなどの他のシステム成分とのクロスカップリングを回避するために、多くのデータ伝送システムおよびデータ記憶システムにおいて重要である。
そのようなスペクトル拘束符号化を構築する共通の戦略は、データワードが２以上の代替情報に等価的に符号化されるように符号化に冗長情報（リダンダンシー）を付加することである。低ＤＣ成分を提供する代替情報を選択することにより、符号化データの低周波スペクトルが効果的に抑制できる。
しかしながら、周波数成分の抑制の品質はＤＣ成分の抑制のために設けた冗長ビットデータの量および複数の代替符号化マッピングの中から選択するための選択する戦略に大きく依存する。冗長ビットデータの量を増加させればＤＣ成分の抑制は良好になるが、符号化効率は低下する。それゆえ、効率よい選択戦略が、低価格で符号化効率を維持して符号化データのＤＣ成分を拘束するシステム設計を満足させるために重要である。
【０００３】
本発明の明細書において、符号化効率を低下させずにＤＣ成分の抑制を改善することを達成可能な、符号化装置に共通に使用できる選択戦略を改善する方法および装置について述べる。
【０００４】
ＤＣ成分を抑制するために符号化データに冗長ビットデータを付加するために用いられる複数の技法が知られている。
たとえば、コンパクトディスク装置に適用されている、８／１４変調（ＥＦＭ）符号化において、８ビットデータから１４ビットデータへの翻訳（translation 、変換）テーブルがバイトデータのシーケンスをコードワードにマッピングする。生成された翻訳テーブルは最小ランレングス拘束を満足し、符号化における２つの２進数“１“シンボルが少なくとも２つの２進数“０“に分離され、最大ランレングス拘束が符号化データ内に“０“が１０以上の連続する２進数のシーケンスが表れないことを確実化する。
最小ランレングス拘束はコンパクトディスク（ＣＤ）における物理的なピット構造の最小の特徴寸法に依存し、最大ランレングスが復号過程におけるクロック再生の信頼性のため必要である。
各コードワード対の間で、３個のマージング（merging 、吸収）ビットのシーケンスが挿入される。マージングビットの値は上記ランレングス拘束が満足されている限り自由に選択できる。
マージングビットの値を選択する自由度は、ＤＣ成分抑制のために限界がある。マージングビットを選択した後、マージングビットを含むランレングス符号化ディスクがＮＲＺＩ変調され、符号化データビットシーケンス内の各“１“が変調ビットシーケンスにおけるビット遷移（transition）にマッピングされる。
ＤＣ成分が小さくなるようにマージングビットを決定するため、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ：running digital sum ）値が、変調ビットシーケンスにわたって２進数“１“シンボルの数と２進数“０“シンボルの数との差として規定される。符号化すべきデータは８ビットワードの連続的な順序で符号化器に対して示される。符号化すべき各データワードのために、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）が０に最も近づき、２進数“１“シンボルの数と２進数“０“シンボルの数とが平衡するように、マージングビットが選択される。
【０００５】
ＤＣ成分を小さくする手段として冗長性（冗長情報）を用いる他の例は、ＤＶＤ装置のためのＥＦＭ+ 符号化方法である。ＥＦＭ符号化を改良したＥＦＭ+ 符号化方法において、８ビットのデータワードが８−１６ビット状態依存翻訳テーブルを用いてコードにマッピングされる。
ＥＦＭ符号化方法と異なり、ＥＦＭ+ 符号化方法においては、ＤＣ成分の制御およびコードワード連結（concatenation)に用いるマージングビットは存在せず、その代わり、各データワードが代替テーブルを用いて他の方法で符号化され得る。しかしながら、ＤＣ成分を抑制するＥＦＭ+ 符号化方法の選択戦略は本質的に各有効符号化代替情報のためのＥＦＭ符号化に用いるものと同じであり、０に最も近いラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を選択することが選択される。
【０００６】
ＤＣ成分に依存しないＤＣフリー符号化方法の第３の例はフィリップ株式会社により提案されているパリティ保存型ＥＦＭ（ＥＦＭＰＰ(Parity Preserving）符号化方法である。ＥＦＭＰＰ符号化方法においては、８ビットのデータワードがＥＦＭ+ 符号化と同様に、８−１５ビットマッピングテーブルを用いてコードにマッピングされる。しかしながら、ＥＦＭＰＰ符号化方法は独特（ユニーク）であって一般性に欠け、データワードのための代替コードを示すものが存在しない。ＤＣ成分の制御のために、実際の符号化処理の前に、データビットシーケンスがそれゆえＤＣ制御ビットシーケンスとともにインターリーブされる。ＥＦＭＰＰ符号化方法においては、そのように行なうことにより、ＤＣ成分を抑制するために必要な冗長性が提供される。
【０００７】
ＥＦＭ符号化方法とＥＦＭ+ 符号化方法との類似性において、ＤＣ制御ビットの値を選択するために、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を計算し、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）が０に最も接近する方向に向かって決定するという、同じ戦略が用いられる。
【０００８】
上述した例示から、本願発明の発明者は、符号化方法に冗長性を付加するための異なる技法が存在することを結論づけた。
（１）マージングビットまたは代替符号化マッピングの使用により冗長性を変調ビットシーケンスに付加すること。
（２）符号化前にビットデータシーケンスに制御ビットを挿入することにより冗長性を付加すること。
【０００９】
それにも係わらず、ＥＦＭのような特別の符号化方法においては、ＤＣ抑制アルゴリズムと符号化翻訳方法とが緊密かつ構造的に一体化され、ＤＣ成分の抑制と符号化翻訳方法とが概念的に全体として分離している。
それゆえ本発明は、たとえば、コンパクトディスクのようなＥＦＭ符号化方法またはＤＶＤ用のＥＦＭ+ 符号化方法等の特定の符号化方法に依存せず、むしろ、コードマッピングに対してデータの選択を符号化器に与えることによりＤＣ成分の抑制を達成する符号化方法を提案する。コードマッピングに対して代替データを選択する新規な戦略を導入することにより、符号化データにおける低周波成分の抑制が向上できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した符号化方法において、ＥＦＭ符号化方法からＥＦＭ+ 符号化方法への翻訳およびＥＦＭ+ 符号化方法からＥＦＭＰＰ符号化方法への翻訳の各々は高い符号化効率を提供するが、高い符号化率はＤＣ成分の抑制の品質との妥協によって達成される。それゆえ、符号化効率との妥協なしにより良いＤＣ成分抑制戦略の必要性が存在する。
【００１１】
ＤＣ成分フリー符号化方法の他の例は、フィリップ株式会社から提案されているＥＦＭＣＣ（ＥＦＭ Ｃｏｍｂｉ−Ｃｏｄｅ）符号化フォーマットである。ＥＦＭＣＣ符号化方法において、ＥＦＭ+ 符号化方法と類似の８−１５主コードマッピングを用いて尤も妥当な（mostly) コードにマッピングされる。しかしながら、事前に規定された間隔において、８−１７代替コードマッピングが用いられて、各々が、有限状態マシーン（ＦＳＭ）における同じ次の状態を持つがＤＣ成分の制御のために反対の極性（パリティ）を持つ、２つのコードワードとの間の選択が提供される。このように、ＤＣ成分の抑制に必要な冗長性が提供される。ＥＦＭ+ 符号化方法と同様に、各ケースにおいてラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）値を検索し、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を最小にする選別を選択することにより、代替コードの選別を選択するための戦略を用いることができる。ＥＦＭＣＣ符号化方法はまた少し修正されて、もしあるディジタルパターンが符号化コードシーケンスに表れるなら付加的な推計的代替情報の使用を可能にする。
【００１２】
最近、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の大きさではなくラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンス（variance、分散、偏差、または、平方偏差) を最小にするためコードワードを選択する、および、ルックアヘッド符号化を用いるなどの他の決定アルゴリズムの導入が試みられており、そこでは、直接包囲するコードワードに代替情報の選択の効果だけでなく将来的にあり得るある数の決定方法による累積効果を考慮されている。しかしながら、ルックアヘッドアルゴリズムは元々、たとえば、ＥＦＭＣＣ符号化方法において代替コードワードの挿入位置におけるように、決定点が予め決定されて固定の間隔に発生した場合のために設計されている。その結果として、そのアルゴリズムによってルックアヘッド符号化方法が遂行されるアルゴリズムが示唆されたＥＦＭＣＣ符号化方法においてありうる推計的な代替コードのその後への付加が、決定位置として規則的な代替コードのみを用い、ルックアヘッド決定トリーとして各ブランチ広がりが伝播される、部分的な利益のみに基づいて付加的な推計代替が遂行される。ある推計的な代替情報が前のワードにおける代替コードの選択に依存できるので、異なる分岐トリーの広がりが異なる代替パターンを受け入れることができる。特別の代替情報を導入するか否かの決定は現在のワードおよび次のワードのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンスの効果に依存される。このことはある程度の向上を提供するが、全体としてルックアヘッドトリーに関する効果よりもむしろそれらの局部的な利益のみを考慮しているから、最適な方法における推計的な代替情報には利益をもたらさない。
【００１３】
本発明の目的は、符号化効率を低下させずに良好なＤＣ成分の抑制を達成する符号化方法および装置を提供することにある。
また本発明の目的は、上記符号化方法および符号化装置を用いた、光学ディスク記録方法および光学ディスク記録装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、２進数データを符号化する方法であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング過程と、
ルックアヘッド決定基準方法に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択過程と
を有し、
前記ルックアヘッド決定基準方法は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶する段階と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された変調ワードの乗数によって間隔が広げられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する段階と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する段階と
を有し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトル零を生成する、
符号化方法が提供される。
【００１５】
本発明の第２の観点によれば、２進数データを符号化する装置であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング手段であって、同じデータワードが複数変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング手段と、
ルックアヘッド決定基準手段による基準に従って前記符号化マッピング手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記ルックアヘッド決定基準手段は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶するメモリと、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔が広げられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索手段と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する決定手段と
を具備し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトル零を生成する、
符号化装置が提供される。
【００１６】
本発明の符号化方法および装置において、２進数のソースデータのシーケンスが処理されて２進数のＤＣフリーの変調データのシーケンスが生成される。
【００１７】
本発明の第３の観点によれば、情報信号を符号化した結果に基づいて連続的なレーザ光源を所定の周期でオン・オフ変調することにより光学ディスク記録媒体に記録する光学ディスク記録方法であって、
前記符号化方法において、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する符号化マッピングを行い、
ルックアヘッド決定基準方法に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択し、
前記ルックアヘッド決定基準方法は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶する段階と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔づけられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する段階と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する段階と
を有し、
前記決定段階は、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近し、かつ、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のラニング・サムの境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する段階を有し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する、
光学ディスク記録方法が提供される。
【００１８】
本発明の第４の観点によれば、連続的なレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を変調して光学ディスク記録媒体へ照射する変調手段と、前記光学ディスク記録媒体へ記録する情報をオン・オフ変調信号に符号化して前記変調手段に出力する符号化装置とを具備し、
前記符号化装置は、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング手段であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング手段と、
ルックアヘッド決定基準手段の基準に従って前記符号化マッピング手段によって提供された複数の変調ワードある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を有し、
前記選択手段における前記ルックアヘッド決定基準手段は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶するメモリ手段と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔付けられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する険路探索手段と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する決定手段と、
前記決定において、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近し、かつ、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のラニング・サムの境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する選択手段と
を具備し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する、
光学ディスク記録装置が提供される。
【００１９】
本発明の第５の観点によれば、２進数データを符号化する方法であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング過程と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出過程と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択過程と
を有し、
前記選択過程が、
符号化すべき長さが変化され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントをメモリに記憶する段階と、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する段階と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのための符号化マッピングを選択する段階と
を有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
符号化方法が提供される。
【００２０】
本発明の第６の観点によれば、２進数データを符号化する装置であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化手段であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化手段と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出手段と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記選択手段が、
符号化すべき長さが変化され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する手段と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのためのい符号化マッピングを選択する手段と
を有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
符号化装置が提供される。
【００２１】
本発明の第７の観点によれば、連続的なレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を変調して光学ディスク記録媒体へ照射する変調手段と、前記光学ディスク記録媒体へ記録する情報をオン・オフ変調信号に符号化して前記変調手段に出力する符号化装置とを具備し、
前記符号化装置は、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化手段であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化手段と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出手段と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記選択手段が、
符号化すべき長さが平方偏差され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する手段と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのための符号化マッピングを選択する手段と
を有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
光学ディスク記録装置が提供される。
【００２２】
本発明は下記の特徴を有する。
（１）本発明の符号化方法および符号化装置はそれ自身、２つの機能的な段階（過程）および手段を有する。符号化マッピング段階および手段は、ソースデータシーケンスを変調データシーケンスにマッピングする処理を行い、有効なソース・変調データマッピングの選択を提供する。
（２）本発明のルックアヘッドＤＣ制御方法および装置は最終的な変調データのＤＣ成分が低減されるような代替ソース・変調データマッピング間の適切な選択を行なう。
【００２３】
上述した関連技術よりも改良された本発明は、ＤＣ制御方法および装置の選択戦略により達成される良好なＤＣ成分抑制を実現する。
【００２４】
本発明の選択戦略を下記に示す。
（ａ）符号化対象のデータブロックと固定数の将来データワードとを決定に一体化させることにより代替符号化を選択する、ルックアヘッドＤＣ制御方法および装置。
（ｂ）ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）またはその変形形態、および、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の和またはその変形形態の境界に基づく決定基準。
【００２５】
本発明は符号化マッピングを修正せずに、本発明によって修正された符号化方法ＡのＤＣ選択戦略を改善し、改良された符号化方法Ａ+ をもたらし、復号器の側は修正する必要がなく、改良した符号化方法Ａ+ のデータを復号し、良好なＤＣ成分の抑制を行なうという利点がある。したがって、本発明は、ＣＤ装置など現存する記録技術に適用でき、顧客の再生装置を修正することなく符号化のＤＣ成分を低減させることによりデータ記録ディスクの品質と信頼性を向上させることができる。
【発明の実施の形態】
【００２６】
上記および他の本発明の目的および特徴は、添付図面に関連づけた下記の記述から一層明瞭になる。
【００２７】
第１実施の形態
本発明の第１実施の形態を図１〜図１１を参照して述べる。
本発明の第１実施の形態は、たとえば、ＥＦＭＰＰ符号化方法および８ビット／１５ビットに変換する符号化方法に関連づけて述べる。
【００２８】
図１に図解した本発明の第１実施の形態の符号化装置１００は、ＤＣフリー符号化器１と、レーザ光源５と、光変調器６とを具備し、光学ディスク７のマスタ処理装置に適用可能である。
【００２９】
ＤＣフリー符号化器
ＤＣフリー符号化器１は、ファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）メモリ２と、ルックアヘッド（Look-ahead）ＤＣ制御器３と、主符号化器としての符号化器マッピング部４を有する。
ＤＣフリー符号化とは、ＤＣ成分を含まない符号化を言う。
ルックアヘッド符号化方法とは、現在符号化すべきデータワードの他に、次に符号化すべきデータワード、さらに次に符号化すべきデータワードなど、これから到来し符号化すべきデータワードを、現在のデータワードの符号化に用いて符号化する方法を言う。現在符号化すべきデータワードの他に、１以上のこれから符号化すべきデータワードを用いることができる。いくつのデータワードを用いるかに応じて、後述するＦＩＦＯメモリ２のメモリ深さ（長さ）Ｍが規定される。
【００３０】
符号化装置１００は、入力ソースデータ（信号）ＳＤを受け入れて出力変調データ（信号）ＭＤを生成する。入力ソースデータＳＤは、音またはコンピュータ用データなどの光学ディスク７に記録すべき情報を含む。出力変調データＭＤは入力ソースデータＳＤと同じ情報であるが符号化された形態のデータを含む。
光学ディスク７に符号化データを記録するため、レーザ光源５は連続的なレーザ光Ｌ１を射出し、その光が光変調器６を通過する。光変調器６はＤＣフリー符号化器１からの出力変調データＭＤによって制御されてオン・オフ変調された光Ｌ２を生成する。変調された光Ｌ２は光感応マイクロフィルムが被覆された光学ディスク７のガラスマスタを照射する。現像および複製処理後、ピットとランドの構造の形態で元の情報データが記録されたディスクが得られる。
【００３１】
ＤＣフリー符号化器１の動作サイクルは、ＦＩＦＯメモリ２に新入力ソースデータＳＤを装荷（ロード）することにより開始する。同時に、ルックアヘッドＤＣ制御器３は、主符号化器４から出力される状態転送信号Ｒ１を介して符号化器マッピング部（主符号化器）４とルックアヘッドＤＣ制御器３の内部レジスタの同期をとる。それからルックアヘッドＤＣ制御器３はＦＩＦＯメモリ２に記録されているデータワードＳ２を受け入れて、結果としての冗長信号Ｓ３を出力する。符号化処理の最後の段階において、符号化器マッピング部４はＦＩＦＯメモリ２からの現在データワードＳ１および冗長信号Ｓ３を出力変調データＭＤに翻訳する（translate)。
【００３２】
ＦＩＦＯメモリ
図２はメモリ深さ（長さ）Ｍ＝２のＦＩＦＯメモリ２の例示的な構成を示す。ＦＩＦＯメモリ２は、２個のレジスタ２１および２２が連続して接続されて構成されており、現在符号化対象の現在データワードＳ１が後段のレジスタ２２に記憶され、次の符号化対象の次データワードＳ２が前段のレジスタ２１において待機されている。レジスタ２１および２２に保持されている現在符号化対象データワードと次に符号化対象の次データワードは信号Ｓ２１、Ｓ２２としてルックアヘッドＤＣ制御器３において利用可能である。現在符号化対象データワードＳ１（Ｓ２２）は符号化器マッピング部４に送出される。
【００３３】
ルックアヘッドＤＣ制御器
従来のＤＣ制御回路は現在符号化対象データワードのみを決定に考慮しているが、図３に図解した本発明の第１実施の形態のルックアヘッドＤＣ制御器３は、現在符号化対象データワードの他に少なくとも１個の次に符号化対象となるデータワードを用いており、本実施の形態では、メモリ深さ（長さ）Ｍ＝２のＦＩＦＯメモリ２に記憶されているＭ個の符号化対象データワードについて全てのあり得る冗長ビットの組み合わせにわたって完全な探索を行なう。
【００３４】
図３に図解したルックアヘッドＤＣ制御器３は、冗長データ生成部３１と、事前符号化ビットシーケンサ３２と、ディジタル積分器３３と、ピークホールド部３４と、最小値検出器３５とを有する。
【００３５】
冗長データ生成部３１はそれぞれ２進数の冗長データ“００“、“０１“、“１０“、“１１“を生成する独立した４個の冗長データ生成器３１ｎ（ｎ＝１〜４）を有する。
【００３６】
事前符号化ビットシーケンサ３２は独立した４個の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）を有する。並列符号化マッピング部３２ｎの回路構成を図５に図示する。ルックアヘッドＤＣ制御器３内の並列符号化マッピング部３２ｎは、図４を参照して述べる主符号化器４と同様の回路構成をしており、主符号化器４における符号化に先立って後述する符号化処理を行なう。
【００３７】
ディジタル積分部３３は、独立した４個のディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）を有する。ディジタル積分器３３ｎの回路構成を図８に示す。
【００３８】
ピークホールド部３４は独立した４個のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）を有する。ピークホールド器３４ｎの回路構成を図９に示す。
【００３９】
ルックアヘッドＤＣ制御器３は、現在符号化対象データワードの符号化に際して、現在符号化対象データワードの他、少なくとも１つの次の符号化対象データワードをも参照して、各々のあり得る符号化方法をスコアリングすることにより、現在符号化対象データワードＳ２２のための最良の冗長ビットを決定する。
ルックアヘッドＤＣ制御器３における探索は、図４に図解する符号化器マッピング部（主符号化器）４から提供される、信号Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３からなる状態転送信号Ｒ１の値で、事前符号化ビットシーケンサ３２内の４個の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）のレジスタ、ディジタル積分器３３内の４個のディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）のレジスタが同期化されて、初期化される。
【００４０】
初期化の後、事前符号化ビットシーケンサ３２の各並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）により探索が行なわれ、冗長データ生成部３１の冗長データ生成器３１ｎ（ｎ＝１〜４）からのあり得る冗長データ“００“、“０１“、“１０“、“１１“の各々について、ＦＩＦＯメモリ２から出力される現在符号化データワード）信号Ｓ２２および次の符号化データワード信号Ｓ２２を、主符号化器４の符号化に先立って、事前符号処理する。“００“、“０１“、“１０“、“１１“である、冗長データＸＹについて、下位の桁Ｙが現在符号化データワードＳ２２に関連しており、上位の桁Ｘは次の符号化データワードＳ２１に関連している。
【００４１】
ディジタル積分器３３において、事前符号化ビットシーケンサ３２において得られた信号Ｓ３２についてラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ：Running Digital Sum ）信号Ｓ３３が演算される。演算されたラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）信号Ｓ３３はピークホールド部３４のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）によって保持され、最小値検出器３５において監視されて、最大絶対値ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）信号Ｓ３４が見いだされる。すなわち、事前符号化ビットシーケンスサ３２において一旦、現在符号化データワードＳ２２および次の符号化データワードＳ２１についての事前符号化処理が終了すると、最小値検出器３５が４個のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）に保持されているラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のうち、最大絶対値ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ：Running Digital Sum ）信号Ｓ３４ｎに接近する最も小さな境界を持つ経路を見いだし、現在符号化データワードＳ２２についての冗長ビットデータＳ３を決定する。冗長データ“００“または“０１“についての経路が最小境界の場合、最小値検出器３５は冗長値“０“を出力し、冗長データ“１０“または“１１“についての経路が最小境界の場合、最小値検出器３５は冗長値“１“を出力する。
【００４２】
ルックアヘッドＤＣ制御器３によって一旦冗長値Ｓ３が決定されると、主符号化器としての符号化器マッピング部４がその冗長値Ｓ３を用いて現在符号化データワードＳ２２を符号化できる。
【００４３】
主符号化器
図４は図１に図解した符号化器マッピング部４の詳細回路図である。
主符号化器としての符号化器マッピング部４は、シフトレジスタ４１と、有限状態マシン（ＦＳＭ：finite State Machine) 符号化器４２と、ノン・リターン・ツウ・ゼロ・反転（ＮＲＺＩ）変換器４３と、ディジタル積分器４４と、タイミング制御器４５とを有する。
【００４４】
冗長ビット信号Ｓ３と現在符号化データワードＳ１（Ｓ２２）がシフトレジスタ４１に記憶される。シフトレジスタ４１は記憶したコンテンツ（データ）を８ビットワードＳ４３のシーケンスとしてＦＳＭ符号化器４２に出力する。ＦＳＭ符号化器４２は図６に図解した回路構成をしており、ルックアップテーブル６２において状態依存８ビットデータを１５ビットデータに状態依存翻訳処理を行う。状態依存翻訳処理とは、ルックアップテーブル６２において、図６に図解した状態レジスタ６１に格納されているデータの値に応じてシフトレジスタ４１から出力された符号化データについて翻訳処理を行なうことを意味する。
【００４５】
ＦＳＭ符号化器４２において得られた１５ビットコードワードが光学ディスクのマスタリングに要求されるランレングス拘束条件を満足する。
１５ビットコードワードはそれからＮＲＺＩ変換器４３において光学ディスクのマスタリングのための最終的な符号化変調ビットシーケンス信号ＭＤに変換されて、光変調器６に印加される。ＮＲＺＩ変換器４３の回路構成を図７に示す。
【００４６】
タイミング制御器４５は後述するモード信号ＭＯＤＥ、リセット／ホールド信号ＲＥＳＥＴ／ＨＯＬＤを出力する。
【００４７】
ルックアヘッドＤＣ制御器３と符号化器マッピング部４とを同期させるために、符号化器マッピング部４において、ＦＳＭ符号化器４２から事前符号化ビットシーケンサ３２への第１状態信号Ｒ１１、ＮＲＺＩ変換器４３から事前符号化ビットシーケンサ３２への第２状態信号Ｒ１２およびディジタル積分器４４からディジタル積分器３３への第３状態信号Ｒ１３が共通の状態転送信号Ｒ１として纏められてルックアヘッドＤＣ制御器３に提供される。
【００４８】
事前符号化ビットシーケンサ
図５にルックアヘッドＤＣ制御器３に用いられる事前符号化ビットシーケンサ３２の４個の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）の１個の回路構成が図解されており、並列符号化マッピング部３２ｎの回路構成は図４に図解した符号化器マッピング部４の回路構成に類似している。
並列符号化マッピング部３２ｎは、シフトレジスタ５１と、有限状態マシン（ＦＳＭ：finite State Machine) 符号化器５２と、ノン・リターン・ツウ・ゼロ・反転（ＮＲＺＩ）変換器５３とを有する。
【００４９】
シフトレジスタ５１は、現在符号化データワードＳ２２および次の符号化データワードＳ２１、および、並列符号化マッピング部３２ｎに対応する冗長データ生成器３１ｎから出力された下位のビット３１ｎL と上位のビット３１ｎU からなる冗長ビット信号Ｓ３１ｎを入力し、８ビットワードシーケンスデータＳ５５に変換する。
図６に図解した回路構成を持つＦＳＭ符号化器５２における状態レジスタ６１およびルックアップテーブル６２による状態依存翻訳処理により、８ビットワードシーケンスデータＳ５５が１５ビットコードワードＳ５６に翻訳される。
【００５０】
ＮＲＺＩ変換器５３は、図７に図解する回路構成により、１５ビットコードワードをシリアルＮＲＺＩビットストリームＳ３２に翻訳する。
ＮＲＺＩ変換器５３において翻訳されたビットストリームＳ３２は、図３に示したディジタル積分器３３およびピークホールド部３４における処理に用いられる。
【００５１】
図５に図解した並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）は初期化のために主符号化器４から状態転送信号Ｒ１を受け入れる。この状態転送信号Ｒ１は各符号化サイクルにおいて、状態信号Ｒ１１を用いてＦＳＭ符号化器５２の状態、および、状態信号Ｒ１２を用いてＮＲＺＩ変換器５３の状態を主符号化器４と同期させる。
【００５２】
ＦＳＭ符号化器
ＦＳＭ符号化器４２および５２の回路構成は図６に図解されており、これらＦＳＭ符号化器４２および５２は主符号化器４および並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）の最も重要な部分である。
ＦＳＭ符号化器４２／５２の主目的は、シフトレジスタ４１、５１から出力される８ビット入力ワードシーケンスＳ６１（Ｓ４３およびＳ５５）を１５ビット出力ワードシーケンスＳ６２（Ｓ４４およびＳ５６）に、状態依存方式で翻訳することにある。その翻訳処理はルックアップテーブル６２によって行なわれ、ルックアップテーブル６２は状態レジスタ６１からのデータＳ６３に依存してデータワードＳ６１をコードワードＳ６２および次に続く状態信号Ｓ６４にマッピングする。各翻訳処理の後、次に続く状態信号Ｓ６４は状態レジスタ６１に転送され、次の翻訳に使用される。ルックアヘッドＤＣ制御器３は状態信号Ｒ１１を介して状態レジスタ６１の内容はアクセス可能であり、主符号化器４内のＦＳＭ符号化器４２とルックアヘッドＤＣ制御器３内の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）とを同期させる。
【００５３】
ＦＳＭ符号化器５２によって生成された出力コードワードＳ６２は、光学ディスクのマスタリングによって制限される、最小および最大ランレングス拘束および制約条件を満足させなけさればならない。
【００５４】
本発明では直接関係しないので、ここではルックアップテーブル６２の詳細な設計手法および内容についての図解および記述は省略する。そのような状態マシン生成ランレングス拘束コードの設計のためのアルゴリズムについての詳細な記述は、たとえば、下記の文献に記載されている。
（ａ）Immink,Patrovies,“Performance Assessment of DC-free Multimode Codes.“ ,IEEE Transactions on Communications,Vol.45,No.3,March 1997
（ｂ）Immink,Siegel,Wolf,“Codes for Digital Recorders“ ,IEEE Transactions on Information Theory,Vol.44,No.6,March 1998
（ｃ）Marcus,Siegel,Wolf,“Finite-state Modulation Codes for Data Storage“ ,IEEE Journal on Selected Areaa in Communications,Vol.10,No.1,January 1992
上記文献における方法で設計される有限状態マシンは代表的には、変調ビットシーケンスを形成するＮＲＺコードシーケンスを生成するが、このコードは図４に図解したＮＲＺＩ変換器４３および図５に図解したＮＲＺＩ変換器５３においてＮＲＺＩビットシーケンスに変換されなければならない。
【００５５】
ＮＲＺＩ変換器
図７に図解したＮＲＺＩ変換器４３／５３は、１５ビットデータを１ビットデータに変換する１５ビット／１ビット変換器７１と、排他的論理和ゲート７２と、レジスタ７３とを有する。ＮＲＺＩ変換器４３とＮＲＺＩ変換器５３とは同じ回路構成を持つ。
ＮＲＺＩ変換器４３／５３はＦＳＭ符号化器４２／５２から１５ビットコードワードＳ７１を受け入れて、そのワードを変調ビットシーケンスＳ７４に変換する（transform ）。すなわち、１５ビットコードワードは１５ビット／１ビット変換器７１によってプレイン（平坦な）ビットシーケンスＳ７２に変換される。排他的論理和ゲート７２は１５ビット／１ビット変換器７１からの出力信号Ｓ７２とレジスタ７３に保持されている前回得られた結果Ｓ７４との排他的論理和を演算する。すなわち、信号Ｓ７２と結果Ｓ７４とが同じときは排他的論理和ゲート７２の出力は０となり、異なるときは出力は１となり、その結果がレジスタ７３に保持される。レジスタ７３の出力がＮＲＺＩ変換結果であり、主符号化器４内のＮＲＺＩ変換器４３の場合は光変調器６に出力変調データ（信号）ＭＤとして出力され、並列符号化マッピング部３２ｎ内のＮＲＺＩ変換器５３の場合はディジタル積分器３３ｎに出力される。
【００５６】
状態信号Ｒ１２が、主符号化器４と、ＮＲＺＩ変換器４３および５３またはルックアヘッドＤＣ制御器３内の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）とを同期させるために、ＮＲＺＩ変換器４３／５３の状態を読み・書き可能にする。
【００５７】
ディジタル積分器
図４および図５に図解のごとく、ＮＲＺＩ変換器４３／５３は変調ビットシーケンス全体にわたってラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を演算するディジタル積分器３３の前に位置している。図８は使用しているディジタル積分器３３の１個のディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）を図解している。ディジタル積分器部３３ｎは直列接続された２個の積分ループを有する。第１の積分ループ（積分回路）は第１加算器８１と第１レジスタ８２で構成されており、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１を演算する。第２の積分ループ（積分回路）は第２加算器８３と第２レジスタ８４で構成され、第１ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）について累積した第２ラニング・ディジタル・サムＲＤＳ２を演算する。
第１加算器８１と第１レジスタ８２とで構成される第１の積分回路は、アップ／ダウンカウンタとして動作する。各変調ビットシーケンスＳ８１が２進数“０“の場合は第１レジスタ８２の内容が１だけ減少され、２進数“１“の場合は第１レジスタ８２の内容が１だけ増加される。第２加算器８３と第２レジスタ８４とで構成される第２積分回路は、第１積分ループ（積分回路）の出力信号Ｓ８２を累積し、２次ディジタルサム値Ｓ８３を生成する。
読み出し／書き込み状態信号Ｒ１３は、初期段階において、主符号化器４のディジタル積分器４４の内容をルックアヘッドＤＣ制御器３の事前符号化ビットシーケンサ３２（並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４））への転送を許可する。
【００５８】
ピークホールド器
図９は図３に図解したピークホールド部３４の１個のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）の回路図である。ピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）は、絶対値演算および選択回路９１と、比較器９２と、レジスタ９３とを有する。
ピークホールド器３４ｎには主符号化器４のタイミング制御器４５からモード信号ＭＯＤＥ、リセット／ホールド信号ＲＥＳＥＴ／ＨＯＬＤが印加されている。
絶対値演算および選択回路９１は、ピークホールド器３４ｎに対応する図３および図８に図解したディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）から出力される第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１および第２のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ２を受け入れて、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１の絶対値／ＲＤＳ１／である１次ＤＣ制御値ＤＣ１、および、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１の絶対値／ＲＤＳ１／と第２のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ２の絶対値／ＲＤＳ２／に重み付け係数αを乗じた値、α×／ＲＤＳ２／との和を計算し、主符号化器４のタイミング制御器４５から出力されるモード信号ＭＯＤＥの値に応じて１次ＤＣ制御値ＤＣ１または２次ＤＣ制御値ＤＣ２のいずれかを出力する。具体的には、モード信号ＭＯＤＥが０のとき（ＭＯＤＥ＝０）、絶対値演算および選択回路９１から１次ＤＣ制御値ＤＣ１が出力され、モード信号ＭＯＤＥが１のとき（ＭＯＤＥ＝１）、絶対値演算および選択回路９１から２次ＤＣ制御値ＤＣ２が出力される。
比較器９２は絶対値演算および選択回路９１から出力される選択信号Ｓ９１およびレジスタ９３から出力される信号Ｓ９３を受け入れて両者の信号Ｓ９１、Ｓ９３とを比較し、大きな値の信号をレジスタ９３に出力する。
レジスタ９３は比較器９２から出力された大きな値の信号を保持し、次の最大値を検出するために保持した値を比較器９２に出力する。
すなわち、ピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）は、ディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）から出力される第１および第２のディジタルサムを監視して１次ＤＣ制御値ＤＣ１および２次ＤＣ制御値ＤＣ２を算出し、モード信号ＭＯＤＥに応じて、１次ＤＣ制御値ＤＣ１または２次ＤＣ制御値ＤＣ２の最大値を検出して保持する。ピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）は２つのモード（形態）で動作しうる。モード信号ＭＯＤＥ＝１において、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１の絶対値（１次ＤＣ制御値ＤＣ１）がピークホールドの対象になり、モード信号ＭＯＤＥ＝２において、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１の絶対値と、第２のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ２の絶対値に係数を乗じた値との和（２次ＤＣ制御値ＤＣ２）がピークホールドの対象になる。この動作モードは主符号化器４からのモード信号ＭＯＤＥによって制御される。
【００５９】
符号化サイクルの初期段階において、レジスタ９３が主符号化器４からのリセット信号ＲＥＳＥＴによってクリアされる。符号化処理過程において、比較器９２が絶対値演算および選択回路９１からモード信号ＭＯＤＥに応じて出力される選択信号Ｓ９１とレジスタ９３から出力される出力信号（前回までの最大値）Ｓ９３とを比較し、より大きな値の信号をレジスタ９３に出力する。符号化サイクルの終了段階において、レジスタ９３は、主符号化器４から出力されるホールド信号ＨＯＬＤに応じて、得られたピーク値（最大値）を保持し、ルックアヘッドＤＣ制御器３の最小値検出器３５に送出する。
【００６０】
ルックアヘッドＤＣ制御器３内の最小値検出器３５は、複数のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）が検出した１次ＤＣ制御値ＤＣ１または２次ＤＣ制御値ＤＣ２の最大値のうちで最小のものを検出し、冗長信号Ｓ３として主符号化器４に出力する。
【００６１】
主符号化器４は、ルックアヘッドＤＣ制御器３において得られた冗長信号Ｓ３を用いてＦＩＦＯメモリ２から主力された現在符号化データワードＳ１（Ｓ２２）を符号化して、出力変調データ（信号）ＭＤとして光変調器６に出力する。
現在符号化データワードおよびそれ以降の符号化データワードを参照してルックアヘッドＤＣ制御器３において求めた冗長信号Ｓ３が現在符号化データワードを符号化する最適な判断基準となる。最適な判断基準とは、その判断基準を用いて主符号化器４が、最良のＤＣ成分抑制を提供しうる符号化経路（トリー）を判断するのに使用するためのものである。
【００６２】
性能評価
上述した第１実施の形態の性能評価が図１０および図１１に図解したパワースペクトル密度測定値として示されている。この測定のために、長いコードシーケンスが上述した実施の形態によって乱数データから発生された。このコードシーケンスから、パワースペクトルが、たとえば、文献、Oppenheim,Schafer,“Discrete-Time Signal Processing“,Prentice Hall,1989に記載されているフーリエ解析技法を用いて測定された。図１０および図１１に図解したグラフにおいて、横軸は変調コードのクロック周波数によって正規化された周波数を示し、縦軸はｄＢ（デシベル）として特定化された振幅の測定値を示している。
【００６３】
図１０はピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）がモード信号ＭＯＤＥ＝１で動作したときに、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトルが零（null) になる第１実施の形態の第１の性能を示す。すなわち、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトル零を生成する。
曲線Ｇ１は図１に図解したルックアヘッドＤＣ制御器３を用いないＥＦＭＰＰ符号化によるパワースペクトルを示す。
曲線Ｇ２はＤＶＤに使用するＥＦＭ+ 符号化フォーマットによるパワースペクトルを示す。ＥＦＭＰＰ符号化フォーマットはＥＦＭ+ 符号化より高い符号化率を示すが、大きな低周波成分を持つ。
曲線Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５はそれぞれ、ＦＩＦＯメモリ２のメモリ長さ（深さ）であるルックアヘッド長さ（深さ）Ｍを長さ２、３、４に異ならせたデータワードである場合に、ＥＦＭＰＰ符号化器に本実施の形態のルックアヘッドＤＣ制御器３を適用したときのパワースペクトルを示す。ルックアヘッドＤＣ制御器３のルックアヘッド長さＭが長いと良好なＤＣ成分抑制を示す。ルックアヘッド長さＭ＝４のデータワードについて、ＥＦＭ+ 符号化と同じＤＣ成分抑制の品質が得られた。ここで述べたＤＣ制御技法を用いると、良好なＤＣ成分抑制を維持したまま符号化率を向上できるという利点がある。
【００６４】
図１１に図解した測定結果は、ピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）がモード信号ＭＯＤＥ＝１で動作して周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトルが零が得られたときの第１実施の形態の第２の性能を示す。
曲線Ｇ１とＧ２はＥＦＭＰＰ符号化およびＥＦＭ+ 符号化の符号化器のスペクトルを示す。
曲線Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８はそれぞれルックアヘッド長さＭ＝２、３、４の場合のパワースペクトルを示す。低周波数における利得が、明らかにＥＦＭ+ 符号化器より優れている図１０における対応する曲線と比較すると、この性能結果はより迅速な比率で低下している。その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する。
【００６５】
図１０および図１１に図解した測定結果のグラフは本発明の第１実施の形態によって達成されたＤＣ成分抑制の改善を示している。
光学ディスク記録媒体へのデータ記憶において、本発明は、ＤＣ成分抑制の品質を維持しながら、現在使用されているＤＶＤ用のＥＦＭ+ 符号化方法以上のＥＦＭＰＰ符号化方法などの高い符号化率を持つ符号化方法の使用を可能にしている。
【００６６】
上述した第１実施の形態はＥＦＭＰＰ符号化方法または８／１５変換符号化器に特定づけて記述され、光学ディスクのマスタリングに特定づけて記述したが、本発明はそのような例示には限定されない。
本発明による種々の符号化方法は、データワードの符号化の選択手段を提供することにより、ＥＦＭＰＰ符号化方法に類似する方法論を使用し、本発明を使用すると改善されたＤＣ成分抑制が得られる。本発明の適用は光学ディスク記録媒体のマスタリングに限定されない。たとえば、本発明は、コード構成の設計パラメータは異なるが、ランレングス制限コードが用いられるハードディスクまたは磁気テーブル記録媒体などにも適用できる。
【００６７】
第２実施の形態
図１２〜図２０を参照して本発明の第２実施の形態について述べる。
本発明の第２実施の形態はＥＦＭＣＣ符号化方法に関連づけて述べる。
図１２は本発明の第２実施の形態として、光学ディスク記録媒体のマスタリングに適用する適応型ルックアヘッド符号化器１０１を含む符号化装置２００の構成を示す。
【００６８】
符号化装置２００は、適応型ルックアヘッド符号化器１０１と、連続的なレーザ光を射出するレーザ光源５と、適応型ルックアヘッド符号化器１０１からオン・オフ変調信号に基づいてレーザ光源５からのレーザ光を変調して光学ディスク７のガラスマスタに照射する光変調器６と、適応型ルックアヘッド符号化器１０１とを具備し、光学ディスク７のマスタリング装置に適用される。
【００６９】
適応型ルックアヘッド符号化器１０１は、有限状態マシン（ＦＳＭ：finite State Machine) 符号化器１０２と、ルックアヘッドバッファ１０３と、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４と、主符号化器１０５とを具備する。
適応型ルックアヘッド符号化器１０１は、入力ソースデータ（信号）ＳＤを受け入れて出力変調データ（信号）ＭＤを生成する。入力ソースデータＳＤは、音またはコンピュータ用データなどの光学ディスク７に記録すべき情報を含む。出力変調データＭＤは入力ソースデータＳＤと同じ情報であるが符号化された形態のデータを含む。
【００７０】
光学ディスク７に符号化データを記録するため、レーザ光源５は連続的なレーザ光Ｌ１を射出し、その光が光変調器６を通過する。光変調器６は適応型ルックアヘッド符号化器１０１からの出力変調データＭＤによって制御されてオン・オフ変調された光Ｌ１０２を生成する。変調された光Ｌ１０２は光感応マイクロフィルムが被覆された光学ディスク７のガラスマスタを照射する。現像および複製処理後、ピットとランドの構造の形態で元の情報データ（入力ソースデータＳＤ）が記録された光ディスク７が得られる。
適応型ルックアヘッド符号化器１０１の動作サイクルは、ＦＳＭ符号化器１０２によって、入力ソースデータＳＤの新しいデータセグメントが２個のあり得る符号化セグメントＳ１０１に符号化されることによって開始する。
データセグメントとは、１以上のありうる符号化のワードで開始し、複数の符号化による次のワードの前のワードで終了するワードシーケンスとして規定される。
【００７１】
図１３に示すＦＳＭ符号化器１０２において符号化されたセグメントＳ１０１は図１４に示すルックアヘッドバッファ１０３に装荷（ロード）される。
図１５に示すルックアヘッドＤＣ制御器１０４は、ルックアヘッドバッファ１０３に記憶されたデータセグメントＳ１０２を処理して決定信号Ｓ１０３を出力する。決定信号Ｓ１０３は符号化すべき最良の現在符号化データセグメントＳ１０４を選択するのに使用される。
図１６に示す主符号化器１０５は、ルックアヘッドバッファ１０３から出力される現在符号化データセグメントＳ１０４を出力変調データＭＤに変換する。
【００７２】
ＦＳＭ符号化器
図１３に図解したＦＳＭ符号化器１０２は、主コードルックアップテーブル１２２と、規則的（regular)代替コード（置き換え、substitutions)ルックアップテーブル１２３と、状態レジスタ１２４と、カウンタ１２７と、論理決定回路１２８と、推計代替ルックアップテーブル１２９とを有する。
ＦＳＭ符号化器１０２は、入力ソースデータＳＤを２つのありうる出力コード選択信号Ａ、Ｂ（Ｓ１３０Ａ、Ｓ１３０Ｂ）に符号化する。その翻訳（符号化）処理は通常、入力ソースデータＳＤおよび状態レジスタ１２４に保持されている現在状態値Ｓ１２４を主コードワードＳ１２２および次の状態値Ｓ１２５にマッピングする主コードルックアップテーブル１２２によって行なわれる。
【００７３】
代替コード方式のもとでは、符号化信号のＤＣ成分を周期的に制御するために使用する規則的代替コードルックアップテーブル１２３が設けられている。規則的代替コードルックアップテーブル１２３は、入力ソースデータＳＤおよび現在状態値Ｓ１２４を２つのありうる出力コード選択信号Ａ、Ｂ（Ｓ１２３Ａ、Ｓ１２３Ｂ）および次の状態値Ｓ１２６にマッピングする。
【００７４】
規則的代替コードルックアップテーブル１２３における規則的な代替コードは、符号化の間任意の周波数で周期的に適用されうる代替コードである。そのような代替コードとしては、たとえば、８ビットのソースワードを１７ビットのコードワードに符号化するのに用いられるコードである。
また、推計代替ルックアップテーブル１２９における推計的な代替コードは予め規定されたビットパターンが前記符号化されたビットストリーム内に起こる位置にのみ適用され得る代替コードである。
【００７５】
カウンタ１２７は、主コードルックアップテーブル１２２の結果を使用するか規則的代替コードルックアップテーブル１２３の結果を使用するかのスケジュールを決定し、そのスケジュールによって各テーブルの結果が符号化に使用される。
【００７６】
状態レジスタ１２４はカウンタ状態信号Ｓ１２７を用いて、次のワードの翻訳処理のために、主コードルックアップテーブル１２２からの信号Ｓ１２２または規則的代替コードルックアップテーブル１２３からの次の状態値Ｓ１２５またはＳ１２６にその内容を更新するか否かを決定する。
【００７７】
論理決定回路１２８もカウンタ状態信号Ｓ１２７に基づいてどの出力コード方式が妥当であるか（ありうるものか）を決定する。
【００７８】
規則的代替コードルックアップテーブル１２３が使用されたとき、出力コード選択結果ＡおよびＢ（Ｓ１３０ＡおよびＳ１３０Ｂ）として代替コードワードＡおよびＢ（Ｓ１２３ＡおよびＳ１２３Ｂ）が論理決定回路１２８を通過する。他方、主コードルックアップテーブル１２２が使用されたとき、任意の推計代替コードが適用できるかを見るために、論理決定回路１２８はまず推計代替ルックアップテーブル１２９を用いて現在コードワードおよび状態情報Ｓ１２２をチェックする。もしそうであれば、推計代替ルックアップテーブル１２９から推計代替代替パターン信号Ｓ１２９が論理決定回路１２８に戻され、出力コード選択結果Ａ（Ｓ１３０Ａ）として通過された元の非代替主コードワードＳ１２２と共に、出力コード選択結果Ｂ（Ｓ１３０Ｂ）として主コードワードＳ１２２を代替したものが推計代替ルックアップテーブル１２９を通過する。そうでない場合には、推計代替コードが適用されず、元の非代替主コードワード（入力ソースデータＳＤ）が出力システム選択結果Ａ、Ｂ（Ｓ１３０Ａ、Ｓ１３０Ｂ）の両者として通過される。任意の代替コードの使用が可能ならば、論理決定回路１２８は現在符号化対象のワードについて複数の符号化処理が存在することを示すノードフラグ信号Ｓ１２０を有効化する（セットする）。
【００７９】
ＦＳＭ符号化器１０２によって生成される出力コードワードは光学ディスク７のマスタリング処理によって要求される最小および最大ランレングス拘束、制約条件を満足させなければならない。それ自体については本発明は直接関与しないから、ここで、ルックアップテーブルの内容、設計方法などについては記述しない。そのようなランレングス拘束コードを生成するＦＳＭ符号化処理の設計の関するアルゴリズムの詳細は上述した文献に記載されている。
【００８０】
ルックアヘッドバッファ
図１４はメモリ深さ（長さ）Ｍ＝２の場合のルックアヘッドバッファ１０３の詳細回路を示す。ルックアヘッドバッファ１０３は２つの並列しているレジスタ組１３１、１３２と、スイッチ回路１３３とで構成されており、符号化すべき現在データセグメントについての２つのありうる選択値がレジスタ１３２Ａと１３２Ｂとからなる第２レジスタ組に記憶され、符号化すべき次のデータセグメントについての２つのバージョンがレジスタ１３１Ａと１３１Ｂとからなる第１レジスタ組に記憶される。
各レジスタ１３１Ａ、１３１Ｂおよび１３２Ａ、１３２Ｂは、所内の符号化アルゴリズムに従って起こりうる最も長いありうる（possible) データセグメントを収容するように充分な長さを持つべきである。
レジスタ１３１Ａ、１３１Ｂへの入力は、ＦＳＭ符号化器１０２からのコード選択値ＡおよびＢ（Ｓ１３０Ａ、Ｓ１３０Ｂ）である。レジスタ１３１ＡとＳ１３１Ｂおよびレジスタ１３２ＡとＳ１３２Ｂの内容は、次の符号化信号Ｓ１３１Ａ／Ｓ１３１Ｂおよび現在符号化信号Ｓ１３２Ａ／Ｓ１３２ＢとしてルックアヘッドＤＣ制御器１０４で利用可能である。
【００８１】
符号化すべき２個のありうる（possible) 現在符号化データセグメントがスイッチ回路１３３に送出され、スイッチ回路１３３は、主符号化器１０５から出力される決定信号Ｓ１３４に基づいて最終コードシーケンスＳ１３３として信号の１つを選択する。
レジスタ１３２Ａ、１３２Ｂからデータセグメントが出力されると、レジスタ１３１Ａ、１３１Ｂの内容がレジスタ１３２Ａ、１３２Ｂに移動され、新しいデータシーケンスがレジスタ１３１Ａ、１３１Ｂに装荷される。論理決定回路１２８から出力されるノードフラグ信号Ｓ１２０が各入力データセグメントの終わりを示すために用いられている。
【００８２】
ルックアヘッドＤＣ制御器
図１５に図解したルックアヘッドＤＣ制御器１０４は、ルックアヘッドバッファ１０３に格納されているＭ個のデータセグメントの全てのありうるシーケンスの組み合わせについて完全な探索を行なう。あり得る各符号化結果を点数づけすることにより、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４は現在符号化データセグメントに使用する最良の代替コードを決定する。このルックアヘッドＤＣ制御器１０４は、規則的代替コードルックアップテーブル１２３および推計代替ルックアップテーブル１２９によって決定されるものとしてのデータセグメントの長さを変化させることを可能にすること（適応型であること）が、上述したルックアヘッド回路と異なる。
【００８３】
ルックアヘッドＤＣ制御器１０４は、各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）からなる並列符号化アレー回路１４２と最小値検出器１４４とを有する。
【００８４】
各探索処理は信号Ｒ１０１を用いて主符号化器１０５によって提供された値に並列符号化アレー回路１４２のレジスタの状態を同期させることによって開始する。初期化の後、探索処理が並列符号化アレー回路１４２によって行なわれるが、並列符号化アレー回路１４２の各並列符号化器がデータセグメントのありうる各シーケンスについて符号化処理する。たとえば、ルックアヘッド経路“００“についての並列符号化器１４２1 がデータセグメントＳ１３２ＡおよびＳ１３１Ａに対応するシーケンスを分析し、ルックアヘッド経路“０１“についての並列符号化器１４２2 がデータセグメントＳ１３２ＡおよびＳ１３１Ｂに対応するシーケンスを分析し、以下、同様である。
【００８５】
並列符号化アレー回路１４２の各並列符号化器１４２ｎは、ルックアヘッド経路の長さの全てにわたってディジタルサムのバリアンス（variance、偏差または分散（または平方偏差または平方分散）を累積し、その結果を最小値検出器１４４に出力する。
【００８６】
最小値検出器１４４は、各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）で算出したディジタルサムのうちが参照値のものを検出し、現在符号化データセグメントに用いる最小のデータサムのバリアンスを持つルックアヘッド経路が信号Ｓ１３２ＡかＳ１３２Ｂかを示す検出信号Ｓ１０３を出力する。
【００８７】
主符号化器
ルックアヘッドＤＣ制御器１０４によって一旦ルックアヘッド経路が決定されたら、図１６に図解する主符号化器１０５が入力された最良の現在データセグメントを出力コードシーケンスＳ１３３として符号化する。
主符号化器１０５は、シフトレジスタ１５１と、ＮＲＺＩ変換器１５２と、ディジタル積分器１５３とを有する。
主符号化器１０５に入力されたディジタルセグメントはまずシフトレジスタ１５１に格納される。シフトレジスタ１５１はその内容をＮＲＺＩワードＳ１５１のシーケンスとしてＮＲＺＩ変換器１５２に出力する。
ＮＲＺＩ変換器１５２はＮＲＺＩワードＳ１５１のシーケンスを、光学ディスク記録媒体のマスタリング用の出力変調データＭＤとして、最終のＮＲＺＩ符号化変調ビットシーケンス信号Ｓ１５２に翻訳する。
ディジタル積分器１５３は最終のＮＲＺＩ符号化変調ビットシーケンス信号Ｓ１５２を積分して最終のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）値Ｒ１１２を求める。現在符号化データセグメントの符号化処理の終了時点における最終のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）値Ｒ１１２と、ＮＲＺＩ変換器１５２の最終ＮＲＺＩ状態信号Ｒ１１１とが共通状態信号Ｒ１０１としてグループ化されて、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４に提供される。
【００８８】
並列符号化器１４２ｎ
図１７はルックアヘッドＤＣ制御器１０４において用いられる並列符号化アレー回路１４２の各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）の回路構成を示す。各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）は主符号化器１０５の回路構成に類似しており、シフトレジスタ１６１と、ＮＲＺＩ変換器１６２と、ディジタル積分器１６３とを有する。
シフトレジスタ１６１は、解析すべきデータセグメントシーケンスＳ１６５およびＳ１６６を保持する。
ＮＲＺＩ変換器１６２はシフトレジスタ１６１に保持されたデータセグメントシーケンスＳ１６５およびＳ１６６をシリアルビットストリームＳ１６２に翻訳する。しかしながら、各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）は主符号化器１０５とは異なり、出力として変調されたデータ信号は必要とされない。その代わり、ディジタル積分器１６３においてラニング・ディジタル・サムの変形態様（バリアンス）（ＲＤＳＶ）Ｓ１６３が演算されて出力として送出される。各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）はまた初期化のために主符号化器１０５からＮＲＺＩ状態信号Ｒ１１１およびＲＤＳ値Ｒ１１２を受け入れる。これらの信号Ｒ１１１およびＲ１１２は各符号化サイクルの開始時点において、主符号化器１０５の最終状態をルックアヘッド演算の初期状態に同期させる。
【００８９】
上述した文献に記述された方法で設計される有限状態マシン符号化装置は代表的にはＮＲＺＩコードシーケンスを生成する。変調ビットシーケンスを生成するため、コードは、たとえば、図１８に図解した構成を持つＮＲＺＩ変換器１５２および１６２によってＮＲＺビットシーケンスに変換されなければならない。
【００９０】
ＮＲＺＩ変換器
図１８に図解したＮＲＺＩ変換器１５２およびＮＲＺＩ変換器１６２は同じ回路構成を持ち、並列ビットシーケンスをシリアルビットシーケンスに変換するパラレル／シリアル変換器１７２と、排他的論理和ゲート１７３と、レジスタ１７４とを有する。
ＮＲＺＩ変換器１５２／１６２は、ＮＲＺＩコードワードＳ１７１を受け入れて対応するＮＲＺＩ変調ビットシーケンスＳ１７４に翻訳する。そのため、コードワードがまずパラレル／シリアル変換器１７２においてシリアルビットシーケンスに変換される。
排他的論理和ゲート１７３は、変換されたビットシーケンスＳ１７２とレジスタ１７４に保持されている帰還信号Ｓ１７４との排他的論理和を演算して、その結果をレジスタ１７４に出力する。
状態信号Ｒ１１１は、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４内の各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）のＮＲＺＩ変換器１６２を、主符号化器１０５のＮＲＺＩ変換器１５２に同期させるために、パラレル／シリアル変換器１７２の状態を読み出しまたは書き込みにすることを可能にする。
ＮＲＺＩ変換器１５２／１６２は、変調ビットシーケンスにわたってラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）およびラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンス（ＲＤＳＶ）値の両者を演算するディジタル積分器１５３〜１６３の前に位置している。
【００９１】
データ積分器
図１９は使用しているディジタル積分器１５３／１６３の回路構成図である。ディジタル積分器１５３とディジタル積分器１６３とは同じ回路構成をしている。ディジタル積分器１５３／１６３は、加算器１８１とレジスタ１８２とで構成され、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を演算する第１積分ループ（積分回路）と、第１積分回路の後段に位置する乗算器１８３と、加算器１８４とレジスタ１８５とで構成されラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンスＲＶＳＶを演算する第２積分ループ（積分回路）とを有する。
第１積分回路はアップ／ダウンカウンタとして動作する。レジスタ１８２に保持されているデータが、変調ビット信号Ｓ１８１が２進数“０“のときは１だけ減少され、変調ビット信号Ｓ１８１が２進数“１“のときは１だけ増加される。乗算器１８３は第１積分回路の演算結果、すなわち、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を２乗する。
第２積分回路は、乗算器１８３の結果をレジスタ１８５において累積したラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンスＲＤＳＶを生成する。
読み出し／書き込み状態信号Ｒ１１２はルックアヘッドＤＣ制御器１０４内の各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）のディジタル積分器１５３のレジスタの内容を初期化することを可能にする。
【００９２】
性能評価
図２０は第２実施の形態の性能評価としてパワースペクトル密度測定結果を示すグラフである。図２０に図解したグラフにおいて、横軸は変調コードのクロック周波数によって正規化された周波数を示し、縦軸はｄＢ（デシベル）として特定化された振幅の測定値を示している。
この測定のために、長いコードシーケンスが本実施の形態によって乱数データから発生された。このコードシーケンスから、パワースペクトルが、たとえば、文献、Oppenheim,Schafer,“Discrete-Time Signal Processing“,Prentice Hall,1989に記載されているフーリエ解析技法を用いて測定された。
曲線Ｇ１０１は、適応型ルックアヘッド制御および推計代替コードなしでＥＦＭＣＣ符号化処理をした場合のパワースペクトルを示しており、８セグメントのルックアヘッドが規則的代替コードルックアップテーブル１２３の周期的な使用のみに基づいた結果である。
曲線Ｇ１０２は、ＥＦＭＣＣ符号化を変形した処理結果のパワースペクトルを示しており、ここでは推計代替コードを用いているが、ルックアヘッド構成において決定ポイントとして推計代替ワードは使用せず、８セグメントのルックアヘッドか規則的代替コードルックアップテーブル１２３の周期的な使用のみに基づいている。
曲線Ｇ１０３は、本実施の形態に基づく結果のパワースペクトルを示しており、ルックアヘッド構成において推計代替コードを使用して可変長の適応型８セグメントのルックアヘッドを用いている。その結果、本実施の形態の適応型ルックアヘッド符号化処理は、上記両者の符号化処理より良好なＤＣ成分抑制を示している。
図２０に図解した曲線Ｇ１０３は本発明の第２実施の形態によってＤＣ成分の抑制が改善されていることを示している。
【００９３】
光学ディスク記録媒体へのディスク記録において、本発明は、規則的代替コードルックアップテーブルおよび推計代替ルックアップテーブルの両者を用いて、ＥＦＭＣＣ符号化方法のような符号化方法の性能を向上させ、ＤＣ成分の抑制の品質を維持しながら、現在ＤＶＤに用いるＥＦＭ+ 符号化方法による符号化率より高い符号化率を達成できる。
【００９４】
上述した第２実施の形態は、推計代替コードを用いるＥＦＭＣＣ符号化に特定づけて記述され、光学ディスクのマスタリングに特定づけて記述したが、本発明はそのような例示には限定されない。
本発明による種々の符号化方法は、データワードの符号化における選択手段を提供することにより、ＥＦＭＣＣ符号化方法に類似する方法論を使用し、本発明を使用すると改良されたＤＣ成分抑制が得られる。本発明の適用は光学ディスク記録媒体のマスタリングに限定されない。たとえば、本発明は、コード構成の設計パラメータは異なるが、ランレングス限定コードが用いられるハードディスクまたは磁気テーブル記録媒体などにも適用できる。
【００９５】
本発明の実施に際しては上述した実施の形態には限定されず、種々の変形態様をとることができる。たとえば、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４における並列符号化アレー回路１４２内の並列処理は、演算時間とのトレードオフを考慮してシリアル形式の処理に置き換えることができる。
したがって、本発明の範囲は図面を参照して述べた上記記述には限定されず、請求項に記載の範囲と等価な範囲に及ぶものである。
【００９６】
【発明の効果】
本発明は符号化マッピングを修正せずに、本発明によって修正された符号化方法ＡのＤＣ選択戦略を改善し、改良された符号化方法Ａ+ をもたらし、復号器の側は修正する必要がなく、改良した符号化方法Ａ+ のデータを復号し、良好なＤＣ成分の抑制を行なうという利点がある。したがって、本発明は、ＣＤ装置など現存する記録技術に適用でき、顧客の再生装置を修正することなく符号化のＤＣ成分を低減させることによりデータ記録ディスクの品質と信頼性を向上させることができる。
【００９７】
本発明の符号化方法および符号化装置はそれ自身、２つの機能的な段階（過程）および手段を有する。符号化マッピング段階および手段は、ソースデータシーケンスを変調データシーケンスにマッピングする処理を行い、有効なソース・変調データマッピングの選択を提供する。
【００９８】
本発明のルックアヘッドＤＣ制御方法および装置は最終的な変調データのＤＣ成分が低減されるような代替ソース・変調データマッピング間の適切な選択を行なう。
【００９９】
改良された本発明は、ＤＣ制御方法および装置の選択戦略により達成される良好なＤＣ成分抑制を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施の形態としてのＤＣフリー符号化装置のブロック図である。
【図２】図２は図１に図解したＦＩＦＯメモリの詳細回路図である。
【図３】図３は図１に図解したＤＣ制御回路の詳細回路図である。
【図４】図４は図１に図解した符号化マッピング回路の詳細回路図である。
【図５】図５は図３に図解した並列符号化マッピング回路の詳細回路図である。
【図６】図６は図４に図解したＦＳＭ符号化器の詳細回路図である。
【図７】図７は図４に図解したＮＲＺＩ変換器の詳細回路図である。
【図８】図８はディジタル積分器の詳細回路図である。
【図９】図９はピークホルダ回路の詳細回路図である。
【図１０】図１０はＤＣ制御のための第１のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）１のみが用いられた場合のランダム符号化シーケンスのパワースペクトル密度を示すグラフである。
【図１１】図１１はＤＣ制御のために第１ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）１および第２のＲＤＳ２のみが用いられた場合のランダム符号化シーケンスのパワースペクトル密度を示すグラフである。
【図１２】図１２は本発明の第２実施の形態としての適応型ルックアヘッド符号化装置のブロック図である。
【図１３】図１３は図１２に図解したＦＳＭ符号化器の詳細回路である。
【図１４】図１４は図１２に図解したルックアヘッドバッファの詳細回路図である。
【図１５】図１５は図１２に図解したルックアヘッドＤＣ制御回路の詳細回路図である。
【図１６】図１６は図１２に図解した主符号化器の詳細回路図である。
【図１７】図１７は図１５に図解した並列符号化器の詳細回路図である。
【図１８】図１８は図１６に図解したＮＲＺＩ変換器の詳細回路図である。
【図１９】図１９は図１６に図解したディジタル積分器の詳細回路図である。
【図２０】図２０は適応型ルックアヘッドＤＣ制御を行なった場合と行なわなかった場合における、ＥＦＭＣＣ符号化の性能比較を行なった、ランダム符号化のパワースペクトル密度を図解したグラフである。
【符号の説明】
100 ・・符号化装置
１・・ＤＣフリー符号化器
２・・ＦＩＦＯメモリ
21,22 ・・レジスタ
３・・ルックアヘッドＤＣ制御器
31・・冗長データ生成部
32・・事前符号化ビットシーケンスサ
（並列符号化マッピング部）
51・・シフトレジスタ
52・・ＦＳＭ符号化器
53・・ＮＲＺＩ変換器
33・・ディジタル積分部
34・・ピークホールド部
35・・最小値検出器
４・・主符号化器
41・・シフトレジスタ
42・・有限状態マシン（ＦＳＭ) 符号化器
43・・ＮＲＺＩ変換器
44・・ディジタル積分器
45・・タイミング制御器
５・・レーザ光源
６・・光変調器
７・・光学ディスク
200 ・・符号化装置
101 ・・適応型ルックアヘッド符号化器
102 ・・有限状態マシン（ＦＳＭ) 符号化器
122・・主コードルックアップテーブル
123・・規則的代替コードルックアップテーブル
124・・状態レジスタ
127・・カウンタ
128・・論理決定回路
129・・推計代替ルックアップテーブル
103 ・・ルックアヘッドバッファ
131・・第１レジスタ組
132・・第２レジスタ組
133・・スイッチ回路
104 ・・ルックアヘッドＤＣ制御器
142・・並列符号化アレー回路
各並列符号化器
144・・最小値検出器
105 ・・主符号化器
151・・シフトレジスタ
152・・ＮＲＺＩ変換器
153・・ディジタル積分器
154・・タイミング制御器
５・・レーザ光源
６・・光変調器
７・・光学ディスク記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明はチャネルコーディング技術に関するものであり、特に、符号化データの低周波成分が抑制されるような２進数データを符号化する改良型符号化方法と装置、および、光学ディスク記録方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号化データ内の低周波成分を抑制することは、雑音の多い環境において元のデータを再生する場合における復号器を援助し、サーボシステムなどの他のシステム成分とのクロスカップリングを回避するために、多くのデータ伝送システムおよびデータ記憶システムにおいて重要である。
そのようなスペクトル拘束符号化を構築する共通の戦略は、データワードが２以上の代替情報に等価的に符号化されるように符号化に冗長情報（リダンダンシー）を付加することである。低ＤＣ成分を提供する代替情報を選択することにより、符号化データの低周波スペクトルが効果的に抑制できる。
しかしながら、周波数成分の抑制の品質はＤＣ成分の抑制のために設けた冗長ビットデータの量および複数の代替符号化マッピングの中から選択するための選択する戦略に大きく依存する。冗長ビットデータの量を増加させればＤＣ成分の抑制は良好になるが、符号化効率は低下する。それゆえ、効率よい選択戦略が、低価格で符号化効率を維持して符号化データのＤＣ成分を拘束するシステム設計を満足させるために重要である。
【０００３】
本発明の明細書において、符号化効率を低下させずにＤＣ成分の抑制を改善することを達成可能な、符号化装置に共通に使用できる選択戦略を改善する方法および装置について述べる。
【０００４】
ＤＣ成分を抑制するために符号化データに冗長ビットデータを付加するために用いられる複数の技法が知られている。
たとえば、コンパクトディスク装置に適用されている、８／１４変調（ＥＦＭ）符号化において、８ビットデータから１４ビットデータへの翻訳（translation 、変換）テーブルがバイトデータのシーケンスをコードワードにマッピングする。生成された翻訳テーブルは最小ランレングス拘束を満足し、符号化における２つの２進数“１“シンボルが少なくとも２つの２進数“０“に分離され、最大ランレングス拘束が符号化データ内に“０“が１０以上の連続する２進数のシーケンスが表れないことを確実化する。
最小ランレングス拘束はコンパクトディスク（ＣＤ）における物理的なピット構造の最小の特徴寸法に依存し、最大ランレングスが復号過程におけるクロック再生の信頼性のため必要である。
各コードワード対の間で、３個のマージング（merging 、吸収）ビットのシーケンスが挿入される。マージングビットの値は上記ランレングス拘束が満足されている限り自由に選択できる。
マージングビットの値を選択する自由度は、ＤＣ成分抑制のために限界がある。マージングビットを選択した後、マージングビットを含むランレングス符号化ディスクがＮＲＺＩ変調され、符号化データビットシーケンス内の各“１“が変調ビットシーケンスにおけるビット遷移（transition）にマッピングされる。
ＤＣ成分が小さくなるようにマージングビットを決定するため、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ：running digital sum ）値が、変調ビットシーケンスにわたって２進数“１“シンボルの数と２進数“０“シンボルの数との差として規定される。符号化すべきデータは８ビットワードの連続的な順序で符号化器に対して示される。符号化すべき各データワードのために、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）が０に最も近づき、２進数“１“シンボルの数と２進数“０“シンボルの数とが平衡するように、マージングビットが選択される。
【０００５】
ＤＣ成分を小さくする手段として冗長性（冗長情報）を用いる他の例は、ＤＶＤ装置のためのＥＦＭ+ 符号化方法である。ＥＦＭ符号化を改良したＥＦＭ+ 符号化方法において、８ビットのデータワードが８−１６ビット状態依存翻訳テーブルを用いてコードにマッピングされる。
ＥＦＭ符号化方法と異なり、ＥＦＭ+ 符号化方法においては、ＤＣ成分の制御およびコードワード連結（concatenation)に用いるマージングビットは存在せず、その代わり、各データワードが代替テーブルを用いて他の方法で符号化され得る。しかしながら、ＤＣ成分を抑制するＥＦＭ+ 符号化方法の選択戦略は本質的に各有効符号化代替情報のためのＥＦＭ符号化に用いるものと同じであり、０に最も近いラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を選択することが選択される。
【０００６】
ＤＣ成分に依存しないＤＣフリー符号化方法の第３の例はフィリップ株式会社により提案されているパリティ保存型ＥＦＭ（ＥＦＭＰＰ(Parity Preserving）符号化方法である。ＥＦＭＰＰ符号化方法においては、８ビットのデータワードがＥＦＭ+ 符号化と同様に、８−１５ビットマッピングテーブルを用いてコードにマッピングされる。しかしながら、ＥＦＭＰＰ符号化方法は独特（ユニーク）であって一般性に欠け、データワードのための代替コードを示すものが存在しない。ＤＣ成分の制御のために、実際の符号化処理の前に、データビットシーケンスがそれゆえＤＣ制御ビットシーケンスとともにインターリーブされる。ＥＦＭＰＰ符号化方法においては、そのように行なうことにより、ＤＣ成分を抑制するために必要な冗長性が提供される。
【０００７】
ＥＦＭ符号化方法とＥＦＭ+ 符号化方法との類似性において、ＤＣ制御ビットの値を選択するために、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を計算し、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）が０に最も接近する方向に向かって決定するという、同じ戦略が用いられる。
【０００８】
上述した例示から、本願発明の発明者は、符号化方法に冗長性を付加するための異なる技法が存在することを結論づけた。
（１）マージングビットまたは代替符号化マッピングの使用により冗長性を変調ビットシーケンスに付加すること。
（２）符号化前にビットデータシーケンスに制御ビットを挿入することにより冗長性を付加すること。
【０００９】
それにも係わらず、ＥＦＭのような特別の符号化方法においては、ＤＣ抑制アルゴリズムと符号化翻訳方法とが緊密かつ構造的に一体化され、ＤＣ成分の抑制と符号化翻訳方法とが概念的に全体として分離している。
それゆえ本発明は、たとえば、コンパクトディスクのようなＥＦＭ符号化方法またはＤＶＤ用のＥＦＭ+ 符号化方法等の特定の符号化方法に依存せず、むしろ、コードマッピングに対してデータの選択を符号化器に与えることによりＤＣ成分の抑制を達成する符号化方法を提案する。コードマッピングに対して代替データを選択する新規な戦略を導入することにより、符号化データにおける低周波成分の抑制が向上できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した符号化方法において、ＥＦＭ符号化方法からＥＦＭ+ 符号化方法への翻訳およびＥＦＭ+ 符号化方法からＥＦＭＰＰ符号化方法への翻訳の各々は高い符号化効率を提供するが、高い符号化率はＤＣ成分の抑制の品質との妥協によって達成される。それゆえ、符号化効率との妥協なしにより良いＤＣ成分抑制戦略の必要性が存在する。
【００１１】
ＤＣ成分フリー符号化方法の他の例は、フィリップ株式会社から提案されているＥＦＭＣＣ（ＥＦＭ Ｃｏｍｂｉ−Ｃｏｄｅ）符号化フォーマットである。ＥＦＭＣＣ符号化方法において、ＥＦＭ+ 符号化方法と類似の８−１５主コードマッピングを用いて尤も妥当な（mostly) コードにマッピングされる。しかしながら、事前に規定された間隔において、８−１７代替コードマッピングが用いられて、各々が、有限状態マシーン（ＦＳＭ）における同じ次の状態を持つがＤＣ成分の制御のために反対の極性（パリティ）を持つ、２つのコードワードとの間の選択が提供される。このように、ＤＣ成分の抑制に必要な冗長性が提供される。ＥＦＭ+ 符号化方法と同様に、各ケースにおいてラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）値を検索し、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を最小にする選別を選択することにより、代替コードの選別を選択するための戦略を用いることができる。ＥＦＭＣＣ符号化方法はまた少し修正されて、もしあるディジタルパターンが符号化コードシーケンスに表れるなら付加的な推計的代替情報の使用を可能にする。
【００１２】
最近、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の大きさではなくラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンス（variance、分散、偏差、または、平方偏差) を最小にするためコードワードを選択する、および、ルックアヘッド符号化を用いるなどの他の決定アルゴリズムの導入が試みられており、そこでは、直接包囲するコードワードに代替情報の選択の効果だけでなく将来的にあり得るある数の決定方法による累積効果を考慮されている。しかしながら、ルックアヘッドアルゴリズムは元々、たとえば、ＥＦＭＣＣ符号化方法において代替コードワードの挿入位置におけるように、決定点が予め決定されて固定の間隔に発生した場合のために設計されている。その結果として、そのアルゴリズムによってルックアヘッド符号化方法が遂行されるアルゴリズムが示唆されたＥＦＭＣＣ符号化方法においてありうる推計的な代替コードのその後への付加が、決定位置として規則的な代替コードのみを用い、ルックアヘッド決定トリーとして各ブランチ広がりが伝播される、部分的な利益のみに基づいて付加的な推計代替が遂行される。ある推計的な代替情報が前のワードにおける代替コードの選択に依存できるので、異なる分岐トリーの広がりが異なる代替パターンを受け入れることができる。特別の代替情報を導入するか否かの決定は現在のワードおよび次のワードのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンスの効果に依存される。このことはある程度の向上を提供するが、全体としてルックアヘッドトリーに関する効果よりもむしろそれらの局部的な利益のみを考慮しているから、最適な方法における推計的な代替情報には利益をもたらさない。
【００１３】
本発明の目的は、符号化効率を低下させずに良好なＤＣ成分の抑制を達成する符号化方法および装置を提供することにある。
また本発明の目的は、上記符号化方法および符号化装置を用いた、光学ディスク記録方法および光学ディスク記録装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、２進数データを符号化する方法であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング過程と、
ルックアヘッド決定基準方法に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択過程と
を有し、
前記ルックアヘッド決定基準方法は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶する段階と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された変調ワードの乗数によって間隔が広げられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する段階と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する段階と
を有し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトル零を生成する、
符号化方法が提供される。
【００１５】
本発明の第２の観点によれば、２進数データを符号化する装置であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング手段であって、同じデータワードが複数変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング手段と、
ルックアヘッド決定基準手段による基準に従って前記符号化マッピング手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記ルックアヘッド決定基準手段は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶するメモリと、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔が広げられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索手段と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する決定手段と
を具備し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトル零を生成する、
符号化装置が提供される。
【００１６】
本発明の符号化方法および装置において、２進数のソースデータのシーケンスが処理されて２進数のＤＣフリーの変調データのシーケンスが生成される。
【００１７】
本発明の第３の観点によれば、情報信号を符号化した結果に基づいて連続的なレーザ光源を所定の周期でオン・オフ変調することにより光学ディスク記録媒体に記録する光学ディスク記録方法であって、
前記符号化方法において、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する符号化マッピングを行い、
ルックアヘッド決定基準方法に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択し、
前記ルックアヘッド決定基準方法は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶する段階と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔づけられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する段階と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する段階と
を有し、
前記決定段階は、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近し、かつ、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のラニング・サムの境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する段階を有し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する、
光学ディスク記録方法が提供される。
【００１８】
本発明の第４の観点によれば、連続的なレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を変調して光学ディスク記録媒体へ照射する変調手段と、前記光学ディスク記録媒体へ記録する情報をオン・オフ変調信号に符号化して前記変調手段に出力する符号化装置とを具備し、
前記符号化装置は、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング手段であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング手段と、
ルックアヘッド決定基準手段の基準に従って前記符号化マッピング手段によって提供された複数の変調ワードある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を有し、
前記選択手段における前記ルックアヘッド決定基準手段は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶するメモリ手段と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔付けられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する険路探索手段と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する決定手段と、
前記決定において、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近し、かつ、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のラニング・サムの境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する選択手段と
を具備し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する、
光学ディスク記録装置が提供される。
【００１９】
本発明の第５の観点によれば、２進数データを符号化する方法であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング過程と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出過程と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択過程と
を有し、
前記選択過程が、
符号化すべき長さが変化され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントをメモリに記憶する段階と、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する段階と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのための符号化マッピングを選択する段階と
を有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
符号化方法が提供される。
【００２０】
本発明の第６の観点によれば、２進数データを符号化する装置であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化手段であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化手段と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出手段と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記選択手段が、
符号化すべき長さが変化され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する手段と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのためのい符号化マッピングを選択する手段と
を有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
符号化装置が提供される。
【００２１】
本発明の第７の観点によれば、連続的なレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を変調して光学ディスク記録媒体へ照射する変調手段と、前記光学ディスク記録媒体へ記録する情報をオン・オフ変調信号に符号化して前記変調手段に出力する符号化装置とを具備し、
前記符号化装置は、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化手段であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化手段と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出手段と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記選択手段が、
符号化すべき長さが平方偏差され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する手段と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのための符号化マッピングを選択する手段と
を有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
光学ディスク記録装置が提供される。
【００２２】
本発明は下記の特徴を有する。
（１）本発明の符号化方法および符号化装置はそれ自身、２つの機能的な段階（過程）および手段を有する。符号化マッピング段階および手段は、ソースデータシーケンスを変調データシーケンスにマッピングする処理を行い、有効なソース・変調データマッピングの選択を提供する。
（２）本発明のルックアヘッドＤＣ制御方法および装置は最終的な変調データのＤＣ成分が低減されるような代替ソース・変調データマッピング間の適切な選択を行なう。
【００２３】
上述した関連技術よりも改良された本発明は、ＤＣ制御方法および装置の選択戦略により達成される良好なＤＣ成分抑制を実現する。
【００２４】
本発明の選択戦略を下記に示す。
（ａ）符号化対象のデータブロックと固定数の将来データワードとを決定に一体化させることにより代替符号化を選択する、ルックアヘッドＤＣ制御方法および装置。
（ｂ）ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）またはその変形形態、および、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の和またはその変形形態の境界に基づく決定基準。
【００２５】
本発明は符号化マッピングを修正せずに、本発明によって修正された符号化方法ＡのＤＣ選択戦略を改善し、改良された符号化方法Ａ+ をもたらし、復号器の側は修正する必要がなく、改良した符号化方法Ａ+ のデータを復号し、良好なＤＣ成分の抑制を行なうという利点がある。したがって、本発明は、ＣＤ装置など現存する記録技術に適用でき、顧客の再生装置を修正することなく符号化のＤＣ成分を低減させることによりデータ記録ディスクの品質と信頼性を向上させることができる。
【発明の実施の形態】
【００２６】
上記および他の本発明の目的および特徴は、添付図面に関連づけた下記の記述から一層明瞭になる。
【００２７】
第１実施の形態
本発明の第１実施の形態を図１〜図１１を参照して述べる。
本発明の第１実施の形態は、たとえば、ＥＦＭＰＰ符号化方法および８ビット／１５ビットに変換する符号化方法に関連づけて述べる。
【００２８】
図１に図解した本発明の第１実施の形態の符号化装置１００は、ＤＣフリー符号化器１と、レーザ光源５と、光変調器６とを具備し、光学ディスク７のマスタ処理装置に適用可能である。
【００２９】
ＤＣフリー符号化器
ＤＣフリー符号化器１は、ファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）メモリ２と、ルックアヘッド（Look-ahead）ＤＣ制御器３と、主符号化器としての符号化器マッピング部４を有する。
ＤＣフリー符号化とは、ＤＣ成分を含まない符号化を言う。
ルックアヘッド符号化方法とは、現在符号化すべきデータワードの他に、次に符号化すべきデータワード、さらに次に符号化すべきデータワードなど、これから到来し符号化すべきデータワードを、現在のデータワードの符号化に用いて符号化する方法を言う。現在符号化すべきデータワードの他に、１以上のこれから符号化すべきデータワードを用いることができる。いくつのデータワードを用いるかに応じて、後述するＦＩＦＯメモリ２のメモリ深さ（長さ）Ｍが規定される。
【００３０】
符号化装置１００は、入力ソースデータ（信号）ＳＤを受け入れて出力変調データ（信号）ＭＤを生成する。入力ソースデータＳＤは、音またはコンピュータ用データなどの光学ディスク７に記録すべき情報を含む。出力変調データＭＤは入力ソースデータＳＤと同じ情報であるが符号化された形態のデータを含む。
光学ディスク７に符号化データを記録するため、レーザ光源５は連続的なレーザ光Ｌ１を射出し、その光が光変調器６を通過する。光変調器６はＤＣフリー符号化器１からの出力変調データＭＤによって制御されてオン・オフ変調された光Ｌ２を生成する。変調された光Ｌ２は光感応マイクロフィルムが被覆された光学ディスク７のガラスマスタを照射する。現像および複製処理後、ピットとランドの構造の形態で元の情報データが記録されたディスクが得られる。
【００３１】
ＤＣフリー符号化器１の動作サイクルは、ＦＩＦＯメモリ２に新入力ソースデータＳＤを装荷（ロード）することにより開始する。同時に、ルックアヘッドＤＣ制御器３は、主符号化器４から出力される状態転送信号Ｒ１を介して符号化器マッピング部（主符号化器）４とルックアヘッドＤＣ制御器３の内部レジスタの同期をとる。それからルックアヘッドＤＣ制御器３はＦＩＦＯメモリ２に記録されているデータワードＳ２を受け入れて、結果としての冗長信号Ｓ３を出力する。符号化処理の最後の段階において、符号化器マッピング部４はＦＩＦＯメモリ２からの現在データワードＳ１および冗長信号Ｓ３を出力変調データＭＤに翻訳する（translate)。
【００３２】
ＦＩＦＯメモリ
図２はメモリ深さ（長さ）Ｍ＝２のＦＩＦＯメモリ２の例示的な構成を示す。ＦＩＦＯメモリ２は、２個のレジスタ２１および２２が連続して接続されて構成されており、現在符号化対象の現在データワードＳ１が後段のレジスタ２２に記憶され、次の符号化対象の次データワードＳ２が前段のレジスタ２１において待機されている。レジスタ２１および２２に保持されている現在符号化対象データワードと次に符号化対象の次データワードは信号Ｓ２１、Ｓ２２としてルックアヘッドＤＣ制御器３において利用可能である。現在符号化対象データワードＳ１（Ｓ２２）は符号化器マッピング部４に送出される。
【００３３】
ルックアヘッドＤＣ制御器
従来のＤＣ制御回路は現在符号化対象データワードのみを決定に考慮しているが、図３に図解した本発明の第１実施の形態のルックアヘッドＤＣ制御器３は、現在符号化対象データワードの他に少なくとも１個の次に符号化対象となるデータワードを用いており、本実施の形態では、メモリ深さ（長さ）Ｍ＝２のＦＩＦＯメモリ２に記憶されているＭ個の符号化対象データワードについて全てのあり得る冗長ビットの組み合わせにわたって完全な探索を行なう。
【００３４】
図３に図解したルックアヘッドＤＣ制御器３は、冗長データ生成部３１と、事前符号化ビットシーケンサ３２と、ディジタル積分器３３と、ピークホールド部３４と、最小値検出器３５とを有する。
【００３５】
冗長データ生成部３１はそれぞれ２進数の冗長データ“００“、“０１“、“１０“、“１１“を生成する独立した４個の冗長データ生成器３１ｎ（ｎ＝１〜４）を有する。
【００３６】
事前符号化ビットシーケンサ３２は独立した４個の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）を有する。並列符号化マッピング部３２ｎの回路構成を図５に図示する。ルックアヘッドＤＣ制御器３内の並列符号化マッピング部３２ｎは、図４を参照して述べる主符号化器４と同様の回路構成をしており、主符号化器４における符号化に先立って後述する符号化処理を行なう。
【００３７】
ディジタル積分部３３は、独立した４個のディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）を有する。ディジタル積分器３３ｎの回路構成を図８に示す。
【００３８】
ピークホールド部３４は独立した４個のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）を有する。ピークホールド器３４ｎの回路構成を図９に示す。
【００３９】
ルックアヘッドＤＣ制御器３は、現在符号化対象データワードの符号化に際して、現在符号化対象データワードの他、少なくとも１つの次の符号化対象データワードをも参照して、各々のあり得る符号化方法をスコアリングすることにより、現在符号化対象データワードＳ２２のための最良の冗長ビットを決定する。
ルックアヘッドＤＣ制御器３における探索は、図４に図解する符号化器マッピング部（主符号化器）４から提供される、信号Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３からなる状態転送信号Ｒ１の値で、事前符号化ビットシーケンサ３２内の４個の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）のレジスタ、ディジタル積分器３３内の４個のディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）のレジスタが同期化されて、初期化される。
【００４０】
初期化の後、事前符号化ビットシーケンサ３２の各並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）により探索が行なわれ、冗長データ生成部３１の冗長データ生成器３１ｎ（ｎ＝１〜４）からのあり得る冗長データ“００“、“０１“、“１０“、“１１“の各々について、ＦＩＦＯメモリ２から出力される現在符号化データワード）信号Ｓ２２および次の符号化データワード信号Ｓ２２を、主符号化器４の符号化に先立って、事前符号処理する。“００“、“０１“、“１０“、“１１“である、冗長データＸＹについて、下位の桁Ｙが現在符号化データワードＳ２２に関連しており、上位の桁Ｘは次の符号化データワードＳ２１に関連している。
【００４１】
ディジタル積分器３３において、事前符号化ビットシーケンサ３２において得られた信号Ｓ３２についてラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ：Running Digital Sum ）信号Ｓ３３が演算される。演算されたラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）信号Ｓ３３はピークホールド部３４のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）によって保持され、最小値検出器３５において監視されて、最大絶対値ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）信号Ｓ３４が見いだされる。すなわち、事前符号化ビットシーケンスサ３２において一旦、現在符号化データワードＳ２２および次の符号化データワードＳ２１についての事前符号化処理が終了すると、最小値検出器３５が４個のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）に保持されているラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のうち、最大絶対値ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ：Running Digital Sum ）信号Ｓ３４ｎに接近する最も小さな境界を持つ経路を見いだし、現在符号化データワードＳ２２についての冗長ビットデータＳ３を決定する。冗長データ“００“または“０１“についての経路が最小境界の場合、最小値検出器３５は冗長値“０“を出力し、冗長データ“１０“または“１１“についての経路が最小境界の場合、最小値検出器３５は冗長値“１“を出力する。
【００４２】
ルックアヘッドＤＣ制御器３によって一旦冗長値Ｓ３が決定されると、主符号化器としての符号化器マッピング部４がその冗長値Ｓ３を用いて現在符号化データワードＳ２２を符号化できる。
【００４３】
主符号化器
図４は図１に図解した符号化器マッピング部４の詳細回路図である。
主符号化器としての符号化器マッピング部４は、シフトレジスタ４１と、有限状態マシン（ＦＳＭ：finite State Machine) 符号化器４２と、ノン・リターン・ツウ・ゼロ・反転（ＮＲＺＩ）変換器４３と、ディジタル積分器４４と、タイミング制御器４５とを有する。
【００４４】
冗長ビット信号Ｓ３と現在符号化データワードＳ１（Ｓ２２）がシフトレジスタ４１に記憶される。シフトレジスタ４１は記憶したコンテンツ（データ）を８ビットワードＳ４３のシーケンスとしてＦＳＭ符号化器４２に出力する。ＦＳＭ符号化器４２は図６に図解した回路構成をしており、ルックアップテーブル６２において状態依存８ビットデータを１５ビットデータに状態依存翻訳処理を行う。状態依存翻訳処理とは、ルックアップテーブル６２において、図６に図解した状態レジスタ６１に格納されているデータの値に応じてシフトレジスタ４１から出力された符号化データについて翻訳処理を行なうことを意味する。
【００４５】
ＦＳＭ符号化器４２において得られた１５ビットコードワードが光学ディスクのマスタリングに要求されるランレングス拘束条件を満足する。
１５ビットコードワードはそれからＮＲＺＩ変換器４３において光学ディスクのマスタリングのための最終的な符号化変調ビットシーケンス信号ＭＤに変換されて、光変調器６に印加される。ＮＲＺＩ変換器４３の回路構成を図７に示す。
【００４６】
タイミング制御器４５は後述するモード信号ＭＯＤＥ、リセット／ホールド信号ＲＥＳＥＴ／ＨＯＬＤを出力する。
【００４７】
ルックアヘッドＤＣ制御器３と符号化器マッピング部４とを同期させるために、符号化器マッピング部４において、ＦＳＭ符号化器４２から事前符号化ビットシーケンサ３２への第１状態信号Ｒ１１、ＮＲＺＩ変換器４３から事前符号化ビットシーケンサ３２への第２状態信号Ｒ１２およびディジタル積分器４４からディジタル積分器３３への第３状態信号Ｒ１３が共通の状態転送信号Ｒ１として纏められてルックアヘッドＤＣ制御器３に提供される。
【００４８】
事前符号化ビットシーケンサ
図５にルックアヘッドＤＣ制御器３に用いられる事前符号化ビットシーケンサ３２の４個の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）の１個の回路構成が図解されており、並列符号化マッピング部３２ｎの回路構成は図４に図解した符号化器マッピング部４の回路構成に類似している。
並列符号化マッピング部３２ｎは、シフトレジスタ５１と、有限状態マシン（ＦＳＭ：finite State Machine) 符号化器５２と、ノン・リターン・ツウ・ゼロ・反転（ＮＲＺＩ）変換器５３とを有する。
【００４９】
シフトレジスタ５１は、現在符号化データワードＳ２２および次の符号化データワードＳ２１、および、並列符号化マッピング部３２ｎに対応する冗長データ生成器３１ｎから出力された下位のビット３１ｎL と上位のビット３１ｎU からなる冗長ビット信号Ｓ３１ｎを入力し、８ビットワードシーケンスデータＳ５５に変換する。
図６に図解した回路構成を持つＦＳＭ符号化器５２における状態レジスタ６１およびルックアップテーブル６２による状態依存翻訳処理により、８ビットワードシーケンスデータＳ５５が１５ビットコードワードＳ５６に翻訳される。
【００５０】
ＮＲＺＩ変換器５３は、図７に図解する回路構成により、１５ビットコードワードをシリアルＮＲＺＩビットストリームＳ３２に翻訳する。
ＮＲＺＩ変換器５３において翻訳されたビットストリームＳ３２は、図３に示したディジタル積分器３３およびピークホールド部３４における処理に用いられる。
【００５１】
図５に図解した並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）は初期化のために主符号化器４から状態転送信号Ｒ１を受け入れる。この状態転送信号Ｒ１は各符号化サイクルにおいて、状態信号Ｒ１１を用いてＦＳＭ符号化器５２の状態、および、状態信号Ｒ１２を用いてＮＲＺＩ変換器５３の状態を主符号化器４と同期させる。
【００５２】
ＦＳＭ符号化器
ＦＳＭ符号化器４２および５２の回路構成は図６に図解されており、これらＦＳＭ符号化器４２および５２は主符号化器４および並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）の最も重要な部分である。
ＦＳＭ符号化器４２／５２の主目的は、シフトレジスタ４１、５１から出力される８ビット入力ワードシーケンスＳ６１（Ｓ４３およびＳ５５）を１５ビット出力ワードシーケンスＳ６２（Ｓ４４およびＳ５６）に、状態依存方式で翻訳することにある。その翻訳処理はルックアップテーブル６２によって行なわれ、ルックアップテーブル６２は状態レジスタ６１からのデータＳ６３に依存してデータワードＳ６１をコードワードＳ６２および次に続く状態信号Ｓ６４にマッピングする。各翻訳処理の後、次に続く状態信号Ｓ６４は状態レジスタ６１に転送され、次の翻訳に使用される。ルックアヘッドＤＣ制御器３は状態信号Ｒ１１を介して状態レジスタ６１の内容はアクセス可能であり、主符号化器４内のＦＳＭ符号化器４２とルックアヘッドＤＣ制御器３内の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）とを同期させる。
【００５３】
ＦＳＭ符号化器５２によって生成された出力コードワードＳ６２は、光学ディスクのマスタリングによって制限される、最小および最大ランレングス拘束および制約条件を満足させなけさればならない。
【００５４】
本発明では直接関係しないので、ここではルックアップテーブル６２の詳細な設計手法および内容についての図解および記述は省略する。そのような状態マシン生成ランレングス拘束コードの設計のためのアルゴリズムについての詳細な記述は、たとえば、下記の文献に記載されている。
（ａ）Immink,Patrovies,“Performance Assessment of DC-free Multimode Codes.“ ,IEEE Transactions on Communications,Vol.45,No.3,March 1997
（ｂ）Immink,Siegel,Wolf,“Codes for Digital Recorders“ ,IEEE Transactions on Information Theory,Vol.44,No.6,March 1998
（ｃ）Marcus,Siegel,Wolf,“Finite-state Modulation Codes for Data Storage“ ,IEEE Journal on Selected Areaa in Communications,Vol.10,No.1,January 1992
上記文献における方法で設計される有限状態マシンは代表的には、変調ビットシーケンスを形成するＮＲＺコードシーケンスを生成するが、このコードは図４に図解したＮＲＺＩ変換器４３および図５に図解したＮＲＺＩ変換器５３においてＮＲＺＩビットシーケンスに変換されなければならない。
【００５５】
ＮＲＺＩ変換器
図７に図解したＮＲＺＩ変換器４３／５３は、１５ビットデータを１ビットデータに変換する１５ビット／１ビット変換器７１と、排他的論理和ゲート７２と、レジスタ７３とを有する。ＮＲＺＩ変換器４３とＮＲＺＩ変換器５３とは同じ回路構成を持つ。
ＮＲＺＩ変換器４３／５３はＦＳＭ符号化器４２／５２から１５ビットコードワードＳ７１を受け入れて、そのワードを変調ビットシーケンスＳ７４に変換する（transform ）。すなわち、１５ビットコードワードは１５ビット／１ビット変換器７１によってプレイン（平坦な）ビットシーケンスＳ７２に変換される。排他的論理和ゲート７２は１５ビット／１ビット変換器７１からの出力信号Ｓ７２とレジスタ７３に保持されている前回得られた結果Ｓ７４との排他的論理和を演算する。すなわち、信号Ｓ７２と結果Ｓ７４とが同じときは排他的論理和ゲート７２の出力は０となり、異なるときは出力は１となり、その結果がレジスタ７３に保持される。レジスタ７３の出力がＮＲＺＩ変換結果であり、主符号化器４内のＮＲＺＩ変換器４３の場合は光変調器６に出力変調データ（信号）ＭＤとして出力され、並列符号化マッピング部３２ｎ内のＮＲＺＩ変換器５３の場合はディジタル積分器３３ｎに出力される。
【００５６】
状態信号Ｒ１２が、主符号化器４と、ＮＲＺＩ変換器４３および５３またはルックアヘッドＤＣ制御器３内の並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４）とを同期させるために、ＮＲＺＩ変換器４３／５３の状態を読み・書き可能にする。
【００５７】
ディジタル積分器
図４および図５に図解のごとく、ＮＲＺＩ変換器４３／５３は変調ビットシーケンス全体にわたってラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を演算するディジタル積分器３３の前に位置している。図８は使用しているディジタル積分器３３の１個のディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）を図解している。ディジタル積分器部３３ｎは直列接続された２個の積分ループを有する。第１の積分ループ（積分回路）は第１加算器８１と第１レジスタ８２で構成されており、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１を演算する。第２の積分ループ（積分回路）は第２加算器８３と第２レジスタ８４で構成され、第１ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）について累積した第２ラニング・ディジタル・サムＲＤＳ２を演算する。
第１加算器８１と第１レジスタ８２とで構成される第１の積分回路は、アップ／ダウンカウンタとして動作する。各変調ビットシーケンスＳ８１が２進数“０“の場合は第１レジスタ８２の内容が１だけ減少され、２進数“１“の場合は第１レジスタ８２の内容が１だけ増加される。第２加算器８３と第２レジスタ８４とで構成される第２積分回路は、第１積分ループ（積分回路）の出力信号Ｓ８２を累積し、２次ディジタルサム値Ｓ８３を生成する。
読み出し／書き込み状態信号Ｒ１３は、初期段階において、主符号化器４のディジタル積分器４４の内容をルックアヘッドＤＣ制御器３の事前符号化ビットシーケンサ３２（並列符号化マッピング部３２ｎ（ｎ＝１〜４））への転送を許可する。
【００５８】
ピークホールド器
図９は図３に図解したピークホールド部３４の１個のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）の回路図である。ピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）は、絶対値演算および選択回路９１と、比較器９２と、レジスタ９３とを有する。
ピークホールド器３４ｎには主符号化器４のタイミング制御器４５からモード信号ＭＯＤＥ、リセット／ホールド信号ＲＥＳＥＴ／ＨＯＬＤが印加されている。
絶対値演算および選択回路９１は、ピークホールド器３４ｎに対応する図３および図８に図解したディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）から出力される第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１および第２のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ２を受け入れて、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１の絶対値／ＲＤＳ１／である１次ＤＣ制御値ＤＣ１、および、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１の絶対値／ＲＤＳ１／と第２のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ２の絶対値／ＲＤＳ２／に重み付け係数αを乗じた値、α×／ＲＤＳ２／との和を計算し、主符号化器４のタイミング制御器４５から出力されるモード信号ＭＯＤＥの値に応じて１次ＤＣ制御値ＤＣ１または２次ＤＣ制御値ＤＣ２のいずれかを出力する。具体的には、モード信号ＭＯＤＥが０のとき（ＭＯＤＥ＝０）、絶対値演算および選択回路９１から１次ＤＣ制御値ＤＣ１が出力され、モード信号ＭＯＤＥが１のとき（ＭＯＤＥ＝１）、絶対値演算および選択回路９１から２次ＤＣ制御値ＤＣ２が出力される。
比較器９２は絶対値演算および選択回路９１から出力される選択信号Ｓ９１およびレジスタ９３から出力される信号Ｓ９３を受け入れて両者の信号Ｓ９１、Ｓ９３とを比較し、大きな値の信号をレジスタ９３に出力する。
レジスタ９３は比較器９２から出力された大きな値の信号を保持し、次の最大値を検出するために保持した値を比較器９２に出力する。
すなわち、ピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）は、ディジタル積分器３３ｎ（ｎ＝１〜４）から出力される第１および第２のディジタルサムを監視して１次ＤＣ制御値ＤＣ１および２次ＤＣ制御値ＤＣ２を算出し、モード信号ＭＯＤＥに応じて、１次ＤＣ制御値ＤＣ１または２次ＤＣ制御値ＤＣ２の最大値を検出して保持する。ピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）は２つのモード（形態）で動作しうる。モード信号ＭＯＤＥ＝１において、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１の絶対値（１次ＤＣ制御値ＤＣ１）がピークホールドの対象になり、モード信号ＭＯＤＥ＝２において、第１のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ１の絶対値と、第２のラニング・ディジタル・サムＲＤＳ２の絶対値に係数を乗じた値との和（２次ＤＣ制御値ＤＣ２）がピークホールドの対象になる。この動作モードは主符号化器４からのモード信号ＭＯＤＥによって制御される。
【００５９】
符号化サイクルの初期段階において、レジスタ９３が主符号化器４からのリセット信号ＲＥＳＥＴによってクリアされる。符号化処理過程において、比較器９２が絶対値演算および選択回路９１からモード信号ＭＯＤＥに応じて出力される選択信号Ｓ９１とレジスタ９３から出力される出力信号（前回までの最大値）Ｓ９３とを比較し、より大きな値の信号をレジスタ９３に出力する。符号化サイクルの終了段階において、レジスタ９３は、主符号化器４から出力されるホールド信号ＨＯＬＤに応じて、得られたピーク値（最大値）を保持し、ルックアヘッドＤＣ制御器３の最小値検出器３５に送出する。
【００６０】
ルックアヘッドＤＣ制御器３内の最小値検出器３５は、複数のピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）が検出した１次ＤＣ制御値ＤＣ１または２次ＤＣ制御値ＤＣ２の最大値のうちで最小のものを検出し、冗長信号Ｓ３として主符号化器４に出力する。
【００６１】
主符号化器４は、ルックアヘッドＤＣ制御器３において得られた冗長信号Ｓ３を用いてＦＩＦＯメモリ２から主力された現在符号化データワードＳ１（Ｓ２２）を符号化して、出力変調データ（信号）ＭＤとして光変調器６に出力する。
現在符号化データワードおよびそれ以降の符号化データワードを参照してルックアヘッドＤＣ制御器３において求めた冗長信号Ｓ３が現在符号化データワードを符号化する最適な判断基準となる。最適な判断基準とは、その判断基準を用いて主符号化器４が、最良のＤＣ成分抑制を提供しうる符号化経路（トリー）を判断するのに使用するためのものである。
【００６２】
性能評価
上述した第１実施の形態の性能評価が図１０および図１１に図解したパワースペクトル密度測定値として示されている。この測定のために、長いコードシーケンスが上述した実施の形態によって乱数データから発生された。このコードシーケンスから、パワースペクトルが、たとえば、文献、Oppenheim,Schafer,“Discrete-Time Signal Processing“,Prentice Hall,1989に記載されているフーリエ解析技法を用いて測定された。図１０および図１１に図解したグラフにおいて、横軸は変調コードのクロック周波数によって正規化された周波数を示し、縦軸はｄＢ（デシベル）として特定化された振幅の測定値を示している。
【００６３】
図１０はピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）がモード信号ＭＯＤＥ＝１で動作したときに、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトルが零（null) になる第１実施の形態の第１の性能を示す。すなわち、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトル零を生成する。
曲線Ｇ１は図１に図解したルックアヘッドＤＣ制御器３を用いないＥＦＭＰＰ符号化によるパワースペクトルを示す。
曲線Ｇ２はＤＶＤに使用するＥＦＭ+ 符号化フォーマットによるパワースペクトルを示す。ＥＦＭＰＰ符号化フォーマットはＥＦＭ+ 符号化より高い符号化率を示すが、大きな低周波成分を持つ。
曲線Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５はそれぞれ、ＦＩＦＯメモリ２のメモリ長さ（深さ）であるルックアヘッド長さ（深さ）Ｍを長さ２、３、４に異ならせたデータワードである場合に、ＥＦＭＰＰ符号化器に本実施の形態のルックアヘッドＤＣ制御器３を適用したときのパワースペクトルを示す。ルックアヘッドＤＣ制御器３のルックアヘッド長さＭが長いと良好なＤＣ成分抑制を示す。ルックアヘッド長さＭ＝４のデータワードについて、ＥＦＭ+ 符号化と同じＤＣ成分抑制の品質が得られた。ここで述べたＤＣ制御技法を用いると、良好なＤＣ成分抑制を維持したまま符号化率を向上できるという利点がある。
【００６４】
図１１に図解した測定結果は、ピークホールド器３４ｎ（ｎ＝１〜４）がモード信号ＭＯＤＥ＝１で動作して周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトルが零が得られたときの第１実施の形態の第２の性能を示す。
曲線Ｇ１とＧ２はＥＦＭＰＰ符号化およびＥＦＭ+ 符号化の符号化器のスペクトルを示す。
曲線Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８はそれぞれルックアヘッド長さＭ＝２、３、４の場合のパワースペクトルを示す。低周波数における利得が、明らかにＥＦＭ+ 符号化器より優れている図１０における対応する曲線と比較すると、この性能結果はより迅速な比率で低下している。その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する。
【００６５】
図１０および図１１に図解した測定結果のグラフは本発明の第１実施の形態によって達成されたＤＣ成分抑制の改善を示している。
光学ディスク記録媒体へのデータ記憶において、本発明は、ＤＣ成分抑制の品質を維持しながら、現在使用されているＤＶＤ用のＥＦＭ+ 符号化方法以上のＥＦＭＰＰ符号化方法などの高い符号化率を持つ符号化方法の使用を可能にしている。
【００６６】
上述した第１実施の形態はＥＦＭＰＰ符号化方法または８／１５変換符号化器に特定づけて記述され、光学ディスクのマスタリングに特定づけて記述したが、本発明はそのような例示には限定されない。
本発明による種々の符号化方法は、データワードの符号化の選択手段を提供することにより、ＥＦＭＰＰ符号化方法に類似する方法論を使用し、本発明を使用すると改善されたＤＣ成分抑制が得られる。本発明の適用は光学ディスク記録媒体のマスタリングに限定されない。たとえば、本発明は、コード構成の設計パラメータは異なるが、ランレングス制限コードが用いられるハードディスクまたは磁気テーブル記録媒体などにも適用できる。
【００６７】
第２実施の形態
図１２〜図２０を参照して本発明の第２実施の形態について述べる。
本発明の第２実施の形態はＥＦＭＣＣ符号化方法に関連づけて述べる。
図１２は本発明の第２実施の形態として、光学ディスク記録媒体のマスタリングに適用する適応型ルックアヘッド符号化器１０１を含む符号化装置２００の構成を示す。
【００６８】
符号化装置２００は、適応型ルックアヘッド符号化器１０１と、連続的なレーザ光を射出するレーザ光源５と、適応型ルックアヘッド符号化器１０１からオン・オフ変調信号に基づいてレーザ光源５からのレーザ光を変調して光学ディスク７のガラスマスタに照射する光変調器６と、適応型ルックアヘッド符号化器１０１とを具備し、光学ディスク７のマスタリング装置に適用される。
【００６９】
適応型ルックアヘッド符号化器１０１は、有限状態マシン（ＦＳＭ：finite State Machine) 符号化器１０２と、ルックアヘッドバッファ１０３と、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４と、主符号化器１０５とを具備する。
適応型ルックアヘッド符号化器１０１は、入力ソースデータ（信号）ＳＤを受け入れて出力変調データ（信号）ＭＤを生成する。入力ソースデータＳＤは、音またはコンピュータ用データなどの光学ディスク７に記録すべき情報を含む。出力変調データＭＤは入力ソースデータＳＤと同じ情報であるが符号化された形態のデータを含む。
【００７０】
光学ディスク７に符号化データを記録するため、レーザ光源５は連続的なレーザ光Ｌ１を射出し、その光が光変調器６を通過する。光変調器６は適応型ルックアヘッド符号化器１０１からの出力変調データＭＤによって制御されてオン・オフ変調された光Ｌ１０２を生成する。変調された光Ｌ１０２は光感応マイクロフィルムが被覆された光学ディスク７のガラスマスタを照射する。現像および複製処理後、ピットとランドの構造の形態で元の情報データ（入力ソースデータＳＤ）が記録された光ディスク７が得られる。
適応型ルックアヘッド符号化器１０１の動作サイクルは、ＦＳＭ符号化器１０２によって、入力ソースデータＳＤの新しいデータセグメントが２個のあり得る符号化セグメントＳ１０１に符号化されることによって開始する。
データセグメントとは、１以上のありうる符号化のワードで開始し、複数の符号化による次のワードの前のワードで終了するワードシーケンスとして規定される。
【００７１】
図１３に示すＦＳＭ符号化器１０２において符号化されたセグメントＳ１０１は図１４に示すルックアヘッドバッファ１０３に装荷（ロード）される。
図１５に示すルックアヘッドＤＣ制御器１０４は、ルックアヘッドバッファ１０３に記憶されたデータセグメントＳ１０２を処理して決定信号Ｓ１０３を出力する。決定信号Ｓ１０３は符号化すべき最良の現在符号化データセグメントＳ１０４を選択するのに使用される。
図１６に示す主符号化器１０５は、ルックアヘッドバッファ１０３から出力される現在符号化データセグメントＳ１０４を出力変調データＭＤに変換する。
【００７２】
ＦＳＭ符号化器
図１３に図解したＦＳＭ符号化器１０２は、主コードルックアップテーブル１２２と、規則的（regular)代替コード（置き換え、substitutions)ルックアップテーブル１２３と、状態レジスタ１２４と、カウンタ１２７と、論理決定回路１２８と、推計代替ルックアップテーブル１２９とを有する。
ＦＳＭ符号化器１０２は、入力ソースデータＳＤを２つのありうる出力コード選択信号Ａ、Ｂ（Ｓ１３０Ａ、Ｓ１３０Ｂ）に符号化する。その翻訳（符号化）処理は通常、入力ソースデータＳＤおよび状態レジスタ１２４に保持されている現在状態値Ｓ１２４を主コードワードＳ１２２および次の状態値Ｓ１２５にマッピングする主コードルックアップテーブル１２２によって行なわれる。
【００７３】
代替コード方式のもとでは、符号化信号のＤＣ成分を周期的に制御するために使用する規則的代替コードルックアップテーブル１２３が設けられている。規則的代替コードルックアップテーブル１２３は、入力ソースデータＳＤおよび現在状態値Ｓ１２４を２つのありうる出力コード選択信号Ａ、Ｂ（Ｓ１２３Ａ、Ｓ１２３Ｂ）および次の状態値Ｓ１２６にマッピングする。
【００７４】
規則的代替コードルックアップテーブル１２３における規則的な代替コードは、符号化の間任意の周波数で周期的に適用されうる代替コードである。そのような代替コードとしては、たとえば、８ビットのソースワードを１７ビットのコードワードに符号化するのに用いられるコードである。
また、推計代替ルックアップテーブル１２９における推計的な代替コードは予め規定されたビットパターンが前記符号化されたビットストリーム内に起こる位置にのみ適用され得る代替コードである。
【００７５】
カウンタ１２７は、主コードルックアップテーブル１２２の結果を使用するか規則的代替コードルックアップテーブル１２３の結果を使用するかのスケジュールを決定し、そのスケジュールによって各テーブルの結果が符号化に使用される。
【００７６】
状態レジスタ１２４はカウンタ状態信号Ｓ１２７を用いて、次のワードの翻訳処理のために、主コードルックアップテーブル１２２からの信号Ｓ１２２または規則的代替コードルックアップテーブル１２３からの次の状態値Ｓ１２５またはＳ１２６にその内容を更新するか否かを決定する。
【００７７】
論理決定回路１２８もカウンタ状態信号Ｓ１２７に基づいてどの出力コード方式が妥当であるか（ありうるものか）を決定する。
【００７８】
規則的代替コードルックアップテーブル１２３が使用されたとき、出力コード選択結果ＡおよびＢ（Ｓ１３０ＡおよびＳ１３０Ｂ）として代替コードワードＡおよびＢ（Ｓ１２３ＡおよびＳ１２３Ｂ）が論理決定回路１２８を通過する。他方、主コードルックアップテーブル１２２が使用されたとき、任意の推計代替コードが適用できるかを見るために、論理決定回路１２８はまず推計代替ルックアップテーブル１２９を用いて現在コードワードおよび状態情報Ｓ１２２をチェックする。もしそうであれば、推計代替ルックアップテーブル１２９から推計代替代替パターン信号Ｓ１２９が論理決定回路１２８に戻され、出力コード選択結果Ａ（Ｓ１３０Ａ）として通過された元の非代替主コードワードＳ１２２と共に、出力コード選択結果Ｂ（Ｓ１３０Ｂ）として主コードワードＳ１２２を代替したものが推計代替ルックアップテーブル１２９を通過する。そうでない場合には、推計代替コードが適用されず、元の非代替主コードワード（入力ソースデータＳＤ）が出力システム選択結果Ａ、Ｂ（Ｓ１３０Ａ、Ｓ１３０Ｂ）の両者として通過される。任意の代替コードの使用が可能ならば、論理決定回路１２８は現在符号化対象のワードについて複数の符号化処理が存在することを示すノードフラグ信号Ｓ１２０を有効化する（セットする）。
【００７９】
ＦＳＭ符号化器１０２によって生成される出力コードワードは光学ディスク７のマスタリング処理によって要求される最小および最大ランレングス拘束、制約条件を満足させなければならない。それ自体については本発明は直接関与しないから、ここで、ルックアップテーブルの内容、設計方法などについては記述しない。そのようなランレングス拘束コードを生成するＦＳＭ符号化処理の設計の関するアルゴリズムの詳細は上述した文献に記載されている。
【００８０】
ルックアヘッドバッファ
図１４はメモリ深さ（長さ）Ｍ＝２の場合のルックアヘッドバッファ１０３の詳細回路を示す。ルックアヘッドバッファ１０３は２つの並列しているレジスタ組１３１、１３２と、スイッチ回路１３３とで構成されており、符号化すべき現在データセグメントについての２つのありうる選択値がレジスタ１３２Ａと１３２Ｂとからなる第２レジスタ組に記憶され、符号化すべき次のデータセグメントについての２つのバージョンがレジスタ１３１Ａと１３１Ｂとからなる第１レジスタ組に記憶される。
各レジスタ１３１Ａ、１３１Ｂおよび１３２Ａ、１３２Ｂは、所内の符号化アルゴリズムに従って起こりうる最も長いありうる（possible) データセグメントを収容するように充分な長さを持つべきである。
レジスタ１３１Ａ、１３１Ｂへの入力は、ＦＳＭ符号化器１０２からのコード選択値ＡおよびＢ（Ｓ１３０Ａ、Ｓ１３０Ｂ）である。レジスタ１３１ＡとＳ１３１Ｂおよびレジスタ１３２ＡとＳ１３２Ｂの内容は、次の符号化信号Ｓ１３１Ａ／Ｓ１３１Ｂおよび現在符号化信号Ｓ１３２Ａ／Ｓ１３２ＢとしてルックアヘッドＤＣ制御器１０４で利用可能である。
【００８１】
符号化すべき２個のありうる（possible) 現在符号化データセグメントがスイッチ回路１３３に送出され、スイッチ回路１３３は、主符号化器１０５から出力される決定信号Ｓ１３４に基づいて最終コードシーケンスＳ１３３として信号の１つを選択する。
レジスタ１３２Ａ、１３２Ｂからデータセグメントが出力されると、レジスタ１３１Ａ、１３１Ｂの内容がレジスタ１３２Ａ、１３２Ｂに移動され、新しいデータシーケンスがレジスタ１３１Ａ、１３１Ｂに装荷される。論理決定回路１２８から出力されるノードフラグ信号Ｓ１２０が各入力データセグメントの終わりを示すために用いられている。
【００８２】
ルックアヘッドＤＣ制御器
図１５に図解したルックアヘッドＤＣ制御器１０４は、ルックアヘッドバッファ１０３に格納されているＭ個のデータセグメントの全てのありうるシーケンスの組み合わせについて完全な探索を行なう。あり得る各符号化結果を点数づけすることにより、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４は現在符号化データセグメントに使用する最良の代替コードを決定する。このルックアヘッドＤＣ制御器１０４は、規則的代替コードルックアップテーブル１２３および推計代替ルックアップテーブル１２９によって決定されるものとしてのデータセグメントの長さを変化させることを可能にすること（適応型であること）が、上述したルックアヘッド回路と異なる。
【００８３】
ルックアヘッドＤＣ制御器１０４は、各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）からなる並列符号化アレー回路１４２と最小値検出器１４４とを有する。
【００８４】
各探索処理は信号Ｒ１０１を用いて主符号化器１０５によって提供された値に並列符号化アレー回路１４２のレジスタの状態を同期させることによって開始する。初期化の後、探索処理が並列符号化アレー回路１４２によって行なわれるが、並列符号化アレー回路１４２の各並列符号化器がデータセグメントのありうる各シーケンスについて符号化処理する。たとえば、ルックアヘッド経路“００“についての並列符号化器１４２1 がデータセグメントＳ１３２ＡおよびＳ１３１Ａに対応するシーケンスを分析し、ルックアヘッド経路“０１“についての並列符号化器１４２2 がデータセグメントＳ１３２ＡおよびＳ１３１Ｂに対応するシーケンスを分析し、以下、同様である。
【００８５】
並列符号化アレー回路１４２の各並列符号化器１４２ｎは、ルックアヘッド経路の長さの全てにわたってディジタルサムのバリアンス（variance、偏差または分散（または平方偏差または平方分散）を累積し、その結果を最小値検出器１４４に出力する。
【００８６】
最小値検出器１４４は、各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）で算出したディジタルサムのうちが参照値のものを検出し、現在符号化データセグメントに用いる最小のデータサムのバリアンスを持つルックアヘッド経路が信号Ｓ１３２ＡかＳ１３２Ｂかを示す検出信号Ｓ１０３を出力する。
【００８７】
主符号化器
ルックアヘッドＤＣ制御器１０４によって一旦ルックアヘッド経路が決定されたら、図１６に図解する主符号化器１０５が入力された最良の現在データセグメントを出力コードシーケンスＳ１３３として符号化する。
主符号化器１０５は、シフトレジスタ１５１と、ＮＲＺＩ変換器１５２と、ディジタル積分器１５３とを有する。
主符号化器１０５に入力されたディジタルセグメントはまずシフトレジスタ１５１に格納される。シフトレジスタ１５１はその内容をＮＲＺＩワードＳ１５１のシーケンスとしてＮＲＺＩ変換器１５２に出力する。
ＮＲＺＩ変換器１５２はＮＲＺＩワードＳ１５１のシーケンスを、光学ディスク記録媒体のマスタリング用の出力変調データＭＤとして、最終のＮＲＺＩ符号化変調ビットシーケンス信号Ｓ１５２に翻訳する。
ディジタル積分器１５３は最終のＮＲＺＩ符号化変調ビットシーケンス信号Ｓ１５２を積分して最終のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）値Ｒ１１２を求める。現在符号化データセグメントの符号化処理の終了時点における最終のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）値Ｒ１１２と、ＮＲＺＩ変換器１５２の最終ＮＲＺＩ状態信号Ｒ１１１とが共通状態信号Ｒ１０１としてグループ化されて、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４に提供される。
【００８８】
並列符号化器１４２ｎ
図１７はルックアヘッドＤＣ制御器１０４において用いられる並列符号化アレー回路１４２の各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）の回路構成を示す。各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）は主符号化器１０５の回路構成に類似しており、シフトレジスタ１６１と、ＮＲＺＩ変換器１６２と、ディジタル積分器１６３とを有する。
シフトレジスタ１６１は、解析すべきデータセグメントシーケンスＳ１６５およびＳ１６６を保持する。
ＮＲＺＩ変換器１６２はシフトレジスタ１６１に保持されたデータセグメントシーケンスＳ１６５およびＳ１６６をシリアルビットストリームＳ１６２に翻訳する。しかしながら、各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）は主符号化器１０５とは異なり、出力として変調されたデータ信号は必要とされない。その代わり、ディジタル積分器１６３においてラニング・ディジタル・サムの変形態様（バリアンス）（ＲＤＳＶ）Ｓ１６３が演算されて出力として送出される。各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）はまた初期化のために主符号化器１０５からＮＲＺＩ状態信号Ｒ１１１およびＲＤＳ値Ｒ１１２を受け入れる。これらの信号Ｒ１１１およびＲ１１２は各符号化サイクルの開始時点において、主符号化器１０５の最終状態をルックアヘッド演算の初期状態に同期させる。
【００８９】
上述した文献に記述された方法で設計される有限状態マシン符号化装置は代表的にはＮＲＺＩコードシーケンスを生成する。変調ビットシーケンスを生成するため、コードは、たとえば、図１８に図解した構成を持つＮＲＺＩ変換器１５２および１６２によってＮＲＺビットシーケンスに変換されなければならない。
【００９０】
ＮＲＺＩ変換器
図１８に図解したＮＲＺＩ変換器１５２およびＮＲＺＩ変換器１６２は同じ回路構成を持ち、並列ビットシーケンスをシリアルビットシーケンスに変換するパラレル／シリアル変換器１７２と、排他的論理和ゲート１７３と、レジスタ１７４とを有する。
ＮＲＺＩ変換器１５２／１６２は、ＮＲＺＩコードワードＳ１７１を受け入れて対応するＮＲＺＩ変調ビットシーケンスＳ１７４に翻訳する。そのため、コードワードがまずパラレル／シリアル変換器１７２においてシリアルビットシーケンスに変換される。
排他的論理和ゲート１７３は、変換されたビットシーケンスＳ１７２とレジスタ１７４に保持されている帰還信号Ｓ１７４との排他的論理和を演算して、その結果をレジスタ１７４に出力する。
状態信号Ｒ１１１は、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４内の各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）のＮＲＺＩ変換器１６２を、主符号化器１０５のＮＲＺＩ変換器１５２に同期させるために、パラレル／シリアル変換器１７２の状態を読み出しまたは書き込みにすることを可能にする。
ＮＲＺＩ変換器１５２／１６２は、変調ビットシーケンスにわたってラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）およびラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンス（ＲＤＳＶ）値の両者を演算するディジタル積分器１５３〜１６３の前に位置している。
【００９１】
データ積分器
図１９は使用しているディジタル積分器１５３／１６３の回路構成図である。ディジタル積分器１５３とディジタル積分器１６３とは同じ回路構成をしている。ディジタル積分器１５３／１６３は、加算器１８１とレジスタ１８２とで構成され、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を演算する第１積分ループ（積分回路）と、第１積分回路の後段に位置する乗算器１８３と、加算器１８４とレジスタ１８５とで構成されラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンスＲＶＳＶを演算する第２積分ループ（積分回路）とを有する。
第１積分回路はアップ／ダウンカウンタとして動作する。レジスタ１８２に保持されているデータが、変調ビット信号Ｓ１８１が２進数“０“のときは１だけ減少され、変調ビット信号Ｓ１８１が２進数“１“のときは１だけ増加される。乗算器１８３は第１積分回路の演算結果、すなわち、ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を２乗する。
第２積分回路は、乗算器１８３の結果をレジスタ１８５において累積したラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンスＲＤＳＶを生成する。
読み出し／書き込み状態信号Ｒ１１２はルックアヘッドＤＣ制御器１０４内の各並列符号化器１４２ｎ（ｎ＝１〜４）のディジタル積分器１５３のレジスタの内容を初期化することを可能にする。
【００９２】
性能評価
図２０は第２実施の形態の性能評価としてパワースペクトル密度測定結果を示すグラフである。図２０に図解したグラフにおいて、横軸は変調コードのクロック周波数によって正規化された周波数を示し、縦軸はｄＢ（デシベル）として特定化された振幅の測定値を示している。
この測定のために、長いコードシーケンスが本実施の形態によって乱数データから発生された。このコードシーケンスから、パワースペクトルが、たとえば、文献、Oppenheim,Schafer,“Discrete-Time Signal Processing“,Prentice Hall,1989に記載されているフーリエ解析技法を用いて測定された。
曲線Ｇ１０１は、適応型ルックアヘッド制御および推計代替コードなしでＥＦＭＣＣ符号化処理をした場合のパワースペクトルを示しており、８セグメントのルックアヘッドが規則的代替コードルックアップテーブル１２３の周期的な使用のみに基づいた結果である。
曲線Ｇ１０２は、ＥＦＭＣＣ符号化を変形した処理結果のパワースペクトルを示しており、ここでは推計代替コードを用いているが、ルックアヘッド構成において決定ポイントとして推計代替ワードは使用せず、８セグメントのルックアヘッドか規則的代替コードルックアップテーブル１２３の周期的な使用のみに基づいている。
曲線Ｇ１０３は、本実施の形態に基づく結果のパワースペクトルを示しており、ルックアヘッド構成において推計代替コードを使用して可変長の適応型８セグメントのルックアヘッドを用いている。その結果、本実施の形態の適応型ルックアヘッド符号化処理は、上記両者の符号化処理より良好なＤＣ成分抑制を示している。
図２０に図解した曲線Ｇ１０３は本発明の第２実施の形態によってＤＣ成分の抑制が改善されていることを示している。
【００９３】
光学ディスク記録媒体へのディスク記録において、本発明は、規則的代替コードルックアップテーブルおよび推計代替ルックアップテーブルの両者を用いて、ＥＦＭＣＣ符号化方法のような符号化方法の性能を向上させ、ＤＣ成分の抑制の品質を維持しながら、現在ＤＶＤに用いるＥＦＭ+ 符号化方法による符号化率より高い符号化率を達成できる。
【００９４】
上述した第２実施の形態は、推計代替コードを用いるＥＦＭＣＣ符号化に特定づけて記述され、光学ディスクのマスタリングに特定づけて記述したが、本発明はそのような例示には限定されない。
本発明による種々の符号化方法は、データワードの符号化における選択手段を提供することにより、ＥＦＭＣＣ符号化方法に類似する方法論を使用し、本発明を使用すると改良されたＤＣ成分抑制が得られる。本発明の適用は光学ディスク記録媒体のマスタリングに限定されない。たとえば、本発明は、コード構成の設計パラメータは異なるが、ランレングス限定コードが用いられるハードディスクまたは磁気テーブル記録媒体などにも適用できる。
【００９５】
本発明の実施に際しては上述した実施の形態には限定されず、種々の変形態様をとることができる。たとえば、ルックアヘッドＤＣ制御器１０４における並列符号化アレー回路１４２内の並列処理は、演算時間とのトレードオフを考慮してシリアル形式の処理に置き換えることができる。
したがって、本発明の範囲は図面を参照して述べた上記記述には限定されず、請求項に記載の範囲と等価な範囲に及ぶものである。
【００９６】
【発明の効果】
本発明は符号化マッピングを修正せずに、本発明によって修正された符号化方法ＡのＤＣ選択戦略を改善し、改良された符号化方法Ａ+ をもたらし、復号器の側は修正する必要がなく、改良した符号化方法Ａ+ のデータを復号し、良好なＤＣ成分の抑制を行なうという利点がある。したがって、本発明は、ＣＤ装置など現存する記録技術に適用でき、顧客の再生装置を修正することなく符号化のＤＣ成分を低減させることによりデータ記録ディスクの品質と信頼性を向上させることができる。
【００９７】
本発明の符号化方法および符号化装置はそれ自身、２つの機能的な段階（過程）および手段を有する。符号化マッピング段階および手段は、ソースデータシーケンスを変調データシーケンスにマッピングする処理を行い、有効なソース・変調データマッピングの選択を提供する。
【００９８】
本発明のルックアヘッドＤＣ制御方法および装置は最終的な変調データのＤＣ成分が低減されるような代替ソース・変調データマッピング間の適切な選択を行なう。
【００９９】
改良された本発明は、ＤＣ制御方法および装置の選択戦略により達成される良好なＤＣ成分抑制を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施の形態としてのＤＣフリー符号化装置のブロック図である。
【図２】図２は図１に図解したＦＩＦＯメモリの詳細回路図である。
【図３】図３は図１に図解したＤＣ制御回路の詳細回路図である。
【図４】図４は図１に図解した符号化マッピング回路の詳細回路図である。
【図５】図５は図３に図解した並列符号化マッピング回路の詳細回路図である。
【図６】図６は図４に図解したＦＳＭ符号化器の詳細回路図である。
【図７】図７は図４に図解したＮＲＺＩ変換器の詳細回路図である。
【図８】図８はディジタル積分器の詳細回路図である。
【図９】図９はピークホルダ回路の詳細回路図である。
【図１０】図１０はＤＣ制御のための第１のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）１のみが用いられた場合のランダム符号化シーケンスのパワースペクトル密度を示すグラフである。
【図１１】図１１はＤＣ制御のために第１ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）１および第２のＲＤＳ２のみが用いられた場合のランダム符号化シーケンスのパワースペクトル密度を示すグラフである。
【図１２】図１２は本発明の第２実施の形態としての適応型ルックアヘッド符号化装置のブロック図である。
【図１３】図１３は図１２に図解したＦＳＭ符号化器の詳細回路である。
【図１４】図１４は図１２に図解したルックアヘッドバッファの詳細回路図である。
【図１５】図１５は図１２に図解したルックアヘッドＤＣ制御回路の詳細回路図である。
【図１６】図１６は図１２に図解した主符号化器の詳細回路図である。
【図１７】図１７は図１５に図解した並列符号化器の詳細回路図である。
【図１８】図１８は図１６に図解したＮＲＺＩ変換器の詳細回路図である。
【図１９】図１９は図１６に図解したディジタル積分器の詳細回路図である。
【図２０】図２０は適応型ルックアヘッドＤＣ制御を行なった場合と行なわなかった場合における、ＥＦＭＣＣ符号化の性能比較を行なった、ランダム符号化のパワースペクトル密度を図解したグラフである。
【符号の説明】
100 ・・符号化装置
１・・ＤＣフリー符号化器
２・・ＦＩＦＯメモリ
21,22 ・・レジスタ
３・・ルックアヘッドＤＣ制御器
31・・冗長データ生成部
32・・事前符号化ビットシーケンスサ
（並列符号化マッピング部）
51・・シフトレジスタ
52・・ＦＳＭ符号化器
53・・ＮＲＺＩ変換器
33・・ディジタル積分部
34・・ピークホールド部
35・・最小値検出器
４・・主符号化器
41・・シフトレジスタ
42・・有限状態マシン（ＦＳＭ) 符号化器
43・・ＮＲＺＩ変換器
44・・ディジタル積分器
45・・タイミング制御器
５・・レーザ光源
６・・光変調器
７・・光学ディスク
200 ・・符号化装置
101 ・・適応型ルックアヘッド符号化器
102 ・・有限状態マシン（ＦＳＭ) 符号化器
122・・主コードルックアップテーブル
123・・規則的代替コードルックアップテーブル
124・・状態レジスタ
127・・カウンタ
128・・論理決定回路
129・・推計代替ルックアップテーブル
103 ・・ルックアヘッドバッファ
131・・第１レジスタ組
132・・第２レジスタ組
133・・スイッチ回路
104 ・・ルックアヘッドＤＣ制御器
142・・並列符号化アレー回路
各並列符号化器
144・・最小値検出器
105 ・・主符号化器
151・・シフトレジスタ
152・・ＮＲＺＩ変換器
153・・ディジタル積分器
154・・タイミング制御器
５・・レーザ光源
６・・光変調器
７・・光学ディスク記録媒体
Claims (21)
- ２進数データを符号化する方法であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング過程と、
ルックアヘッド決定基準方法に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択過程と
を有し、
前記ルックアヘッド決定基準方法は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶する段階と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された変調ワードの乗数によって間隔が広げられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する段階と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する段階と
を有し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトル零を生成する、
符号化方法。 - 前記決定段階は、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近しており、かつ、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）についてのラニング・サムの境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する段階を有し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する、
請求項１記載の符号化方法。 - ２進数データを符号化する装置であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング手段であって、同じデータワードが複数変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング手段と、
ルックアヘッド決定基準手段による基準に従って前記符号化マッピング手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記ルックアヘッド決定基準手段は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶するメモリと、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔が広げられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索手段と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する決定手段と
を具備し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて１次スペクトル零を生成する、
符号化装置。 - 前記決定手段は、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近し、かつ、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のラニング・サムの境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する、
請求項３記載の符号化装置。 - 情報信号を符号化した結果に基づいて連続的なレーザ光源を所定の周期でオン・オフ変調することにより光学ディスク記録媒体に記録する光学ディスク記録方法であって、
前記符号化方法において、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する符号化マッピングを行い、
ルックアヘッド決定基準方法に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択し、
前記ルックアヘッド決定基準方法は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶する段階と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔づけられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する段階と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する段階と
を有し、
前記決定段階は、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近し、かつ、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のラニング・サムの境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する段階を有し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する、
光学ディスク記録方法。 - 連続的なレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を変調して光学ディスク記録媒体へ照射する変調手段と、
前記光学ディスク記録媒体へ記録する情報をオン・オフ変調信号に符号化して前記変調手段に出力する符号化装置と
を具備し、
前記符号化装置は、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング手段であって、同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング手段と、
ルックアヘッド決定基準手段の基準に従って前記符号化マッピング手段によって提供された複数の変調ワードある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を有し、
前記選択手段における前記ルックアヘッド決定基準手段は、
変調すべき現在のデータワードおよび元データの形態または事前に符号化された形態のいずれかの所定数の将来データワードを記憶するメモリ手段と、
前記記憶された現在および将来のデータワードを符号化マッピングすることによって生成された複数の変調ワードによって間隔付けられた組み合わせトリーのためのラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）を評価するために経路探索する険路探索手段と、
前記経路探索のラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択することを決定する決定手段と、
前記決定において、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）の境界に最も接近し、かつ、前記ラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のラニング・サムの境界に最も接近する経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータワードのための符号化マッピングを選択する選択手段と
を具備し、
その結果として、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制され、周波数０Ｈｚにおいて２次スペクトル零を生成する、
光学ディスク記録装置。 - ２進数データを符号化する方法であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化マッピング過程であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化マッピング過程と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出過程と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化マッピング過程によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択過程と
を有し、
前記選択過程が、
符号化すべき長さが変化され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントをメモリに記憶する段階と、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する段階と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのための符号化マッピングを選択する段階とを有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
符号化方法。 - 前記決定基準はラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンス（分散または平方偏差、varaince）である、
請求項７記載の符号化方法。 - 前記規則的な代替コードは前記符号化の間任意の周波数で周期的に適用されうる代替コードである、
請求項７記載の符号化方法。 - 前記規則的な代替コードは８ビットのソースワードを１７ビットのコードワードに符号化するのに用いられる、
請求項９記載の符号化方法。 - 前記推計的な代替コードは予め規定されたビットパターンが前記符号化されたビットストリーム内に起こる位置にのみ適用され得る代替コードである、
請求項７記載の符号化方法。 - ２進数データを符号化する装置であって、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化手段であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化手段と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出手段と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記選択手段が、
符号化すべき長さが変化され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する手段と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのための符号化マッピングを選択する手段と
を有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
符号化装置。 - 前記決定基準はラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンスである、
請求項１２記載の符号化装置。 - 前記規則的な代替コードは前記符号化の間任意の周波数で周期的に適用されうる代替コードである、
請求項１２記載の符号化装置。 - 前記規則的な代替コードは８ビットのソースワードを１７ビットのコードワードに符号化するのに用いられる、
請求項１４記載の符号化装置。 - 前記推計的な代替コードは予め規定されたビットパターンが前記符号化されたビットストリーム内に起こる位置にのみ適用され得る代替コードである、
請求項１２記載の符号化装置。 - 連続的なレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を変調して光学ディスク記録媒体へ照射する変調手段と、
前記光学ディスク記録媒体へ記録する情報をオン・オフ変調信号に符号化して前記変調手段に出力する符号化装置と
を具備し、
前記符号化装置は、
各々がＮデータビットを有するデータワードを各々がＭデータビットの２進数変調ワードに変換する符号化手段であって、規則的な代替コードおよび推計的な代替コードを用いて同じデータワードが複数の変調ワードに翻訳可能である冗長情報を提供する、符号化手段と、
前記規則的な代替コードおよび推計的な代替コードが用いられるワード位置を配置する検出手段と、
ルックアヘッド決定基準に従って前記符号化手段によって提供された複数の変調ワードからある確立された変調ワードを選択する選択手段と
を具備し、
前記選択手段が、
符号化すべき長さが平方偏差され得る現在のデータセグメントおよび元の形態または事前に符号化された形態のいずれかの長さが変化され得る将来のデータセグメントを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記現在のデータセグメントおよび前記将来のデータセグメントを前記符号化マッピングによって生成された複数の変調ワードごと間隔づけられた組み合わせトリーにおける各経路のための決定基準を評価する手段と、
前記経路探索の決定基準の最良の値を用いて経路を見いだすことにより符号化すべき前記現在のデータセグメントのための符号化マッピングを選択する手段とを有し、
それにより、得られた２進数変調シーケンスの低周波成分が効果的に抑制される、
光学ディスク記録装置。 - 前記決定基準はラニング・ディジタル・サム（ＲＤＳ）のバリアンスである、
請求項１７記載の光学ディスク記録装置。 - 前記規則的な代替コードは前記符号化の間任意の周波数で周期的に適用されうる代替コードである、
請求項１７記載の光学ディスク記録装置。 - 前記規則的な代替コードは８ビットのソースワードを１７ビットのコードワードに符号化するのに用いられる、
請求項１９記載の光学ディスク記録装置。 - 前記推計的な代替コードは予め規定されたビットパターンが前記符号化されたビットストリーム内に起こる位置にのみ適用され得る代替コードである、
請求項１７記載の光学ディスク記録装置。
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