JP3856700B2 - デジタルデータ変換方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルデータを変調する方法に関する。
本発明はデジタルデータを記録または再生することができる記録/再生媒体にデジタルデータを記録するための変調及び復調方法に関する。
特に本発明は一つの光記録媒体に高密度または低密度でデジタルデータを記録するのに適したデータ変換方法を含む、光記録媒体のためのデータ変換方法及びこれを利用した記録再生方法と変調データが記録された光記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルデータを符号化して記録するための方法としてEFM(8/17変調)符号化方法がある。EFMあるいはEFMプラスなどのような系列のデジタルデータ変調方法が特に光記録媒体(CD、CD−R、CD−RW、DVDなど)にデータを記録する方法に適用されている。
【0003】
デジタルデータを光記録媒体などの記録媒体に記録する時に考慮しなければならない事項として重要なものが記録容量である。同じディスク上にデータを記録する際に、高密度で記録できればより多くの情報を収録することができる。したがって、変調方法によってデジタルデータの記録密度が左右される。
【0004】
デジタルデータをCD系の光記録媒体上に記録するために使われているEFM変調はランレングス制限(Run Length Limited:RLL)条件がd=2、k=10で、符号率(code rate)がR=8/17に相当する変調方法である。EFM符号を利用した符号化方法を検討すると、8ビットのソース符号(データ語)が14ビットの符号語に変換されて、この14ビット符号語にマージンビットとしての3ビットを挿入する。3ビットのマージンビットは最小及び最大ランレングスが満足されるようにエンコーダによって選択されるが、このような最大及び最小ランレングスが満足される固有符号が唯一には決まらない。またマージンビットは低周波数でパワー密度が最小化されるように選択される。
【0005】
図1はマージンビットを付加するプロセスに対する例を現わした図面であり、8個のデータビット(data bit)がルックアップテーブルを利用して14個のチャンネルビット(channel bit)に変換されて、14個のビット後にはランレングス条件を満足する3個のマージンビットXMMが付け加えられる。
【0006】
二つの「1」間に最小二つの「0」が存在しなければならないという条件によって、上記の例の場合、一番目のマージンビット位置は「0」でなければならない。そのため、可能なマージンビットは「000」、「010」、「001」の3種である。この時、エンコーダは新しい符号語の終りでRDS(running digital sum)の一番低い絶対値を持つマージンビットを選択する。したがって、上記の場合には「000」を選択することになる。CDに対する実験では二つのマージンビットを使った場合、低周波数成分の抑制(DC抑制能力)が十分に效率的ではなかった。マージンビットの数を3個に増加すると、マージンビットでの遷移設定または省略する余裕がより大きく増加した。
【0007】
概して、低周波数成分に対する良い抑制方法は、CDシステムに対する決まった標準がなくても補完されたマージン方法によって得ることができる。例えば、短い項での低周波数成分に対する最小化がより長い項の最小化に影響を及ぼさないという理由によって、ルック−アヘッド(look-ahead)方法によって抑制させることができる。この場合、6〜10dBの性能の改善が行われると報告されている。
【0008】
一方、 DVD系として利用されているEFMプラス符号は、符号率は8/16で、RLL条件が(2、10)であるが、低周波数成分の抑制が可能なスライディングブロック(sliding block)符号になっている。EFMプラス符号は既存のEFM符号より符号率が6%程度高いという長所があって、8/17代りに8/16の符号率を使ってEFM符号を設計し、3個のマージンビットの代りに2個のマージンビットを持つEFM符号である。前記したようにオーディオ、MPEGビデオ及びその他多くのデジタル情報を記憶するのに非常に有用な媒体としてCD、CD−ROM、CD−Vなどが提案されている。
【0009】
しかし、680Mバイト程度の保存容量ではグラフィック中心のコンピューター応用及び高画質デジタルビデオプログラムを記憶するには不十分である。CD系列の拡張であると見られるDVDは一般的なCDに比べて7倍以上の多くの保存容量を持った新しい光記録媒体である。多くの保存容量の増加は光源及び対物レンズの質的向上によって改善してきた。これとともに、DVDの保存容量の増加は、より力強くなったRS−PCやEFMプラスという記録符号を使ってディスクの論理的な形式を設計することにも負っている。EFMプラス符号は符号率が8/16で、(d、k)=(2、10)で低周波数成分を抑制させるスライディング−ブロック符号で成り立っている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はデジタルデータを記録媒体、例えば光記録媒体に記録する時に重要な問題として台頭してきたデータの高密度記録及びその信頼度に影響を与える符号率とDC抑制能力(DC compression)を改善するためのより進んだ手段を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した目的を解決するためになされたもので、入力デジタルデータを所定の複数のバイトを単位としてブロック化する段階と、その入力されたデータのブロックの各バイトを符号変換テーブルを利用して変調符号化する段階と、変調符号化されたブロック単位の入力データに対してブロック単位でマージンビットを割り当てる段階を備えることを特徴とするデジタルデータ変換方法を提供する。
【0012】
また、本発明は一つの入力データブロックをmバイトを1単位として8/15変調符号化すると同時に符号化したブロックが持つRDSを生成する段階と、その符号化したブロックのRDSと以前のブロックのRDSを考慮してマージンビットを選択する段階と、選択されたマージンビットを出力した後、その符号化されたブロックを出力する段階と、次の順番のブロックのマージンビット選択のためにRDSを更新する段階を備えることを特徴とするデジタルデータ変換方法を提供する。
【0013】
さらに、本発明は入力デジタルデータを所定の複数のバイトを単位としてブロック化して各バイトを変調符号化する段階と、変調符号化されたブロック単位の入力データに対してブロック単位でマージンビットを割り当てる段階と、データブロックがいくつのバイトを単位としてまとめて処理されたのかを現わすバイト単位情報を変調符号化後にマージンビットが付加されたデータと一緒に記録する段階と、記録されたバイト単位情報を利用して該当のブロックに対するデータを復号する段階を備えることを特徴とするデジタルデータ記録及び再生方法を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明のデジタルデータ変換方法は、入力デジタルデータを所定の複数のバイトを単位としてブロック化する段階と、入力されたデータのブロックの各バイトを符号変換テーブルを利用して変調符号化する段階と、変調符号化されたブロック単位の入力データに対してブロック単位でマージンビットを割り当てる段階を備えることを特徴とするデジタルデータ変換方法である。
【0015】
また本発明のデジタルデータ変換方法は入力データブロックが3バイトないし7バイト単位でブロック化されることを特徴とする。
【0016】
また本発明のデジタルデータ変換方法はブロック単位に割り当てられるマージンビットが3ビットで構成されていることを特徴とする。
【0017】
また本発明のデジタルデータ変換方法は入力データブロックの変調符号化が8/15変換テーブルによって15ビット長の符号語に符号化されることを特徴とする。
【0018】
また本発明のデジタルデータ変換方法は、現在の入力データブロックのRDSと以前の入力データブロックのRDSを比べて現在の入力データブロックが生成された時RDS値が最小であってなおかつランレングス制限条件に違反しないようにマージンビットを選択することを特徴とする。
【0019】
また本発明のデジタルデータ変換方法は、選択されたマージンビットを先に出力した後、符号化された現在の入力データブロックの出力と同時に、現在のブロックまでのRDSを更新してその次のブロックのマージンビット選択を準備することを特徴とする。
【0020】
また本発明は、一つの入力データブロックをm(3≦m≦7)バイトを1単位として8/15変調符号化すると同時に、その符号化したブロックが持つRDSを生成する段階と、その符号化したブロックのRDSと以前のブロックのRDSを考慮してマージンビットを選択する段階と、選択されたマージンビットを出力した後その符号化されたブロックを出力して、次の順番のブロックのマージンビット選択のためにRDSを更新する段階を備えることを特徴とするデジタルデータ変換方法である。
【0021】
また本発明は入力デジタルデータを所定の複数のバイトを単位としてブロックにして各バイトを変調符号化する段階と、変調符号化されたブロック単位の入力データに対してブロック単位でマージンビットを割り当てる段階と、データブロックがいくつのバイトを単位としてまとめて処理されたのかを現わすバイト単位情報を変調符号化後にマージンビットが付加されたデータと一緒に記録する段階と、記録されたバイト単位情報を利用して該当のブロックに対するデータを復号する段階を備えることを特徴とするデジタルデータ記録及び再生方法である。
【0022】
また本発明のデジタルデータ記録及び再生方法は入力データブロックが3ないし7バイトを1単位として変調符号化及び復号化処理されることを特徴とする。
【0023】
また本発明のデジタルデータ記録及び再生方法は、マージンビットが、RDS値が最小であってなおかつランレングス制限条件に違反しないように3ビットのマージンビットの中から選択されることを特徴とする。
【0024】
以下、本発明を添付された図示の実施形態に基づいてより詳細に説明する。
【0025】
図2は本発明のデジタルデータ変調方法を説明するための図である。
本発明ではブロック単位でマージンビットを添加するので、最初に、本発明のブロックを次のように定義する。
【0026】
一つの入力データブロック201はmバイトを1単位としたブロックと定義する。
ここでmは最小2バイト、望ましくは3〜7バイト単位で入力データをまとめることを意味する。
【0027】
入力されたデータのブロックの各バイトは変調/エンコーダ202に入力されて8/15変換テーブル(図4A〜4F参照)を利用して15ビット長の符号語に符号化される。
【0028】
符号化の結果はm×15ビット長の符号化されたデータブロック(k番目のブロック)を形成する。
【0029】
前記8/15変換テーブルを利用して入力データを変換する時8/15変換テーブルはRDSの変化が出来る限り一番小さく構成される。
【0030】
前で説明したように入力されたデータのブロックの各バイトを符号化すると同時に、k番目のブロックが持つRDS1(running digital sum 1)を生成する。このようなk番目のブロックのRDS1とそのブロックの前のブロックであるk−1番目のブロックのRDS0を比べてマージンビット選択部203によってマージンビットが選択される。
【0031】
すなわち、k番目のブロックのRDS1とk−1番目のブロックのRDS0を比べてk番目のブロックが生成された時、RDS値が最小でありながらランレングス条件(RLL)が制限條件(run-length costraints)に違反しないようにマージンビットを000、001、010、100の中から選択する。
【0032】
ここでは3ビットのマージンビットを使っており、利用されるマージンビットは現在のブロックと次のブロックのRDSを考慮して選択する。
【0033】
このようにして選択されたマージンビットを先に出力した後に、符号化されたk番目のブロックを出力データブロック204として出力すると同時にk番目のブロックまでのRDSを更新してk+1番目のブロックのマージンビット選択を準備する。
このような一連の過程を繰り返して変調されたデジタルデータを求める。
【0034】
変調されたデジタルデータは、入力データを最小2バイト単位でブロック化し、この入力ブロックにチャンネルデータブロック単位でマージンビットを付け加えて変調されたデータである。
【0035】
ここで入力データは望ましくは3ないし7バイト単位でまとめたブロック単位のマージンプロセスを実施することができる。それによって入力データのブロック大きさ(3ないし7バイト)によって0.5ないし0.5185の符号率を持つ変調符号を得ることができるようになる。
【0036】
図3は1ブロックの単位mを3から7まで変化させた時それによるDC制御能力を描いたグラフである。3バイトの入力(24ビット)を8/15変調符号化して(45ビット)、それに3ビットのマージンビットを添加した結果(45:3マージン)であり、0.0001fcの周波数で−32dB程度の性能を持つことを示している。
【0037】
図4のAからFは図2に示した本発明のデジタルデータ変調方法で使った8/15(2、15)変調テーブルの例を示した図であり、256種類の入力(1バイト)に対して一つの変換テーブルを使っているし、状態数は4個である。
【0038】
前で説明したようにブロック単位でマージンビットを添加してデジタルデータを変調することでDC抑制能力の向上と符号率の改善を図ることができた。
【0039】
このようにブロック単位でマージンビットを添加してデジタルデータを変調する時に、一つのブロックとして3ないし7バイトで構成することが望ましいと説明した。その数値に限定されるわけではないが、何バイトで1ブロックを構成させるか、データ処理の環境に相応しいバイト数でブロックを定義するのが必要である。その際、一つのブロックがいくつのバイトで構成されているか、すなわち、マージンビットがいくつのバイトからなるデータのブロックごとに添加されているかを現わす情報を変調データ記録の時に一緒に記録しておく必要がある。この記録された情報を利用することで、復号する時に該当のブロックに対して正確なマージンプロセスでデータを復号することができるようになる。
【0040】
すなわち、デジタルデータを変調符号化して記録する時、n(nは2以上の定数;例えば3〜7)バイト単位の処理内容(情報)を一緒に記録して、デコーダーがそのブロック単位情報を利用して該当のブロックがいくつのバイトで成り立っているかを判断することができるようにし、それに相応しいデータ符号化及び再生を実施することができる。
【0041】
【発明の効果】
本発明はいくつかの入力データをまとめてブロックを定義し、そのブロックを単位としてマージンビットを添加するようにしたので、デジタルデータを変調する際の符号率とDC抑制能力を改善することがでた。
【0042】
本発明のデジタルデータ変換方法によれば入力データのブロック大きさ(3ないし7バイト)によって0.5ないし0.5185の符号率を持つ変調符号を得ることができる。
【0043】
また本発明は説明されたような実施形態にその権利範囲が限定されるのではなく、本実施形態を越える一定な発明思想の範囲を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】EFM符号化でマージンプロセスを実施する例を示した図である。
【図2】本発明によるデジタルデータ変調方法を説明するためのブロック図である。
【図3】本発明によって1ブロックの単位mを3から7まで変化させた時それによるDC−抑制能力を現わしたグラフである。
【図4A】〜
【図4F】本発明によるデジタルデータ変調符号テーブルである。
【符号の説明】
201 : 入力データブロック
202 : 変調/エンコーダ
203 : ビット選択部
204 : 出力データブロック
Claims (4)
- デジタルデータの記録方法において、
入力デジタルデータを所定の複数のバイトを単位としてブロック化して各バイトを変調符号化する段階と、
前記変調符号化されたブロック単位の入力データに対してブロック単位でマージンビットを割り当てる段階と、
前記データブロックがいくつのバイトを単位としてまとめて処理されたのかを表すバイト単位情報を前記変調符号化後マージンビットが付加されたデータと一緒に記録する段階と
を備えることを特徴とするデジタルデータの記録方法。 - 前記入力データブロックは3ないし7バイトを1単位として変調符号化及び復号化処理されることを特徴とする請求項1に記載したデジタルデータの記録方法。
- 前記マージンビットはRDS値が最小であってなおかつランレングス制限条件に違反しないように3ビットのマージンビットの中から選択されることを特徴とする請求項1に記載したデジタルデータの記録方法。
- デジタルデータの再生方法において、
入力デジタルデータを所定の複数のバイトを単位としてブロック化して各バイトを変調符号化する段階と、
前記変調符号化されたブロック単位の入力データに対してブロック単位でマージンビットを割り当てる段階と、
前記データブロックがいくつのバイトを単位としてまとめて処理されたのかを表すバイト単位情報を前記変調符号化後マージンビットが付加されたデータと一緒に記録する段階と
を備え、前記記録されたバイト単位情報を利用して該当のブロックに対するデータを復号することにより前記デジタルデータの再生を行うことを特徴とするデジタルデータの再生方法。
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