KR0186212B1 - 배속모드를 고려한 디브이씨알(dvcr)의 오류정정 부호화방법 - Google Patents

배속모드를 고려한 디브이씨알(dvcr)의 오류정정 부호화방법 Download PDF

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Abstract

DVCR(Digital Video Cassette Recorder)에서 중요한 기능인 재생모드(Normal play mode) 및 배속 모드(high speed play mode)에서 오류정정능력을 향상시키는 오류 정정 부호화방법의 제공으로 오류발생확률을 극소화하도록 한 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법이 개시된 바, 종래의 배속모드에서 한번의 디코딩 과정만 거치게 되므로 재생모드에서 보다 오류정정능력이 저하되어 디코딩한 후 이미지 화면의 화질이 현격히 저하되는 문제점을 해결하였다.
이에 따른 해결수단으로 재생모드에서의 오류정정 부호화방법은 종축 디코더를 통해 종축방향의(n2, k2) 리드 솔로몬 코드로 오류정정 디코딩을 하는 제1과정과, 상기 제1과정이 끝난 후 횡축디코더를 통해 횡축방향(n1, k1) 리드 솔로몬 코드로 오류정정 및 검출 디코딩을 하고, 오류검출시 해당 횡축벡터의 모든 심볼을 지우는 제2과정과, 상기 제2과정후 다시 종축디코더를 통해 종축방향(n2, k2) 리드 솔로몬 코드로 지원진 심볼을 정정하는 제3과정으로 이루어지며, 배속모드에서의 오류정정 부호화방법은 횡축디코더를 통해 횡축방향으로(n1, k1) 리드 솔로몬 코드를 이용하여 채널에서 발생되는 오류정정 및 검출 디코딩을 하고, 오류검출시 해당 횡축 벡터의 모든 심볼을 지우는 제1과정과; 상기 제1과정후 종축 디코더를 통해 종축방향(na, ka)으로 리드 솔로몬 코드를 이용하여 심볼을 정정하는 제2과정으로 이루어져 있다.

Description

배속모드를 고려한 디브이씨알(DVCR)의 오류정정 부호화방법
제1도는 종래 기술에 따른 2차원 구조의 리드 솔로몬 코드를 설명하는 도면,
제2도는 제1도의 리드 솔로몬 코드를 코딩하는 블록도,
제3도는 재생모드에서 일반적인 디코딩 과정을 나타낸 도면,
제4도는 마그네틱 기록매체에서의 헤드진행방향을 나타낸 도면,
제5도는 배속 모드에서 일반적인 디코딩 과정을 설명하는 도면,
제6도는 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법에 대한 오류정정 코드구조를 나타낸 도면,
제7도는 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법의 재생모드 디코딩방식에 대한 신호흐름도,
제8도는 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법의 배속모드 디코딩방식에 대한 신호흐름도,
제9도는 DVCR의 오류정정 부호화에 대한 화면 특성도를 나타낸 것으로,
(a)는 원래의 화면,
(b)는 P=10-2의 심볼오류를 섞었을때의 화면,
(c)는 재생모드에서 일반적인 디코딩에 의한 화면,
(d)는 재생모드에서 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법의 디코딩에 의한 화면,
(e)는 배속모드에서 일반적인 디코딩에 의한 화면,
(f)는 배속모드에서 본 발명에 따른 디코딩에 의한 화면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 종축인코더 2, 6 : 메모리
3 : 횡축인코더 4 : 기록매체
5 : 횡축디코더 7 : 종축디코더
본 발명은 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법에 관한 것으로써, 특히 디지탈 비데오 카세트 레코더(Digital Video Cassette Recorder ; 이하, DVCR이라 약칭함)의 재생모드(Normal play mode) 및 배속 모드(high speed play mode)에서 오류정정 능력을 향상시키는 오류정정 부호화방법을 제안함으로써 오류발생확률을 극소화하는데 적당하도록 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법에 관한 것이다.
일반적으로 DVCR에서는 테이프에 저장된 데이타의 오류를 정정하기 위하여 오류정정부호를 사용하는데, 상기 오류정정부호는 블록부호(Block code)와 길쌈부호(convolutional code)로 대별된다.
이때, DVCR에서는 상기 블록부호가 더 적절한 것으로 잘 알려져 있다.
상기 블록부호중 특히 리드 솔로몬(RS : Read-Solomon) 부호는 MDS(Maximum Distance Separable)부호이기 때문에 어떠한 다른 블록코드보다도 더 큰 최소거리(Minimum distance)를 갖고 있어서 주어진 리던던시(Redundancy)로 최대의 오류정정능력을 갖는다.
그러나, 테이프에서 나타나는 오류를 보다 강력하게 정정하기 위하여 하나의 블록코드보다도 제1도에 도시된 바와같은 횡축코드(inner code)가 (n1, k1), 종축코드(outer code)가 (n2, k2)인 2차원 리드 솔로몬 코드가 사용되고 있다.
제2도는 2차원 구조의 리드 솔로몬 코드의 일반적인 인코딩 및 디코딩 블록도를 나타낸 것으로 입력데이타(Din)에 대해 종축방향으로 부호화하여 메모리(2)에 저장하는 종축인코더(1)와; 상기 메모리(2)를 통해 출력되는 데이타에 대해 횡축방향으로 부호화하여 이를 기록매체(4)에 기록하는 횡축인코더(3)와; 상기 기록매체(4)를 통해 입력되는 데이타에 대해 횡축방향으로 복호화하여 이를 메모리(6)에 저장하는 횡축디코더(5)와; 상기 메모리(6)에서 출력되는 데이타에 대하여 종축방향으로 복호화하여 출력하는 종축디코더(7)로 구성된다.
이하, 종래의 기술에 따른 DVCR의 오류정정 디코딩방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제3도는 재생모드에서 일반적인 디코딩 과정을 나타낸 도면이고, 제4도는 마그네틱 테이프에서의 헤드진행방향에 나타낸 도면이고, 제5도는 배속모드에서 일반적인 디코딩 과정을 나타낸 도면이다.
2차원 리드 솔로몬 코드의 인코딩과정은 제2도에 도시한 바와같이, 상기 종축인코더(1)에서 종축방향으로 인코딩(encoding)을 수행한 후 그 결과를 메모리(2)에 저장한 후, 횡축인코더(3)에서 횡축방향으로 인코딩을 행하여 그 결과를 기록매체(4)에 저장한다.
상기 기록매체(4)에 기록된 정보를 디코딩하는 방법은 제3도에 도시한 바와같이, 2단계로 나눌 수 있다.
먼저 횡축방향의 코드에 대하여 오류를 정정한다. 이때, 횡축 코드의 오류정정범위를 넘어 오류정정을 하지 못하고 오류 검출만 가능한 경우 해당되는 부호어(code word)전체를 지우고 플래그(flag)를 설정한 다음 그 정보를 종축디코더(7)에 넘겨준다.
상기 정보를 받은 종축디코더(7)에서는 횡축디코더(5)에서 받은 플래그정보를 이용하여 지워진 데이타에 대하여 삭제(Erasure)정정을 한다.
리드 솔로몬 코드에 있어서, 전체 코드의 길이가 n1이고, 그 코드에 추가되는 리던던시가 n1-k1인 (n1, k1)코드에 있어 오류정정갯수 Ec(Error correction)와, 오류 검출갯수 Ed(Error detection)는 Ec + Edn1-k1를 만족하는 범위내에서 오류정정 및 검출이 가능하다.
오류정정이 불가능하고 검출이 가능한 횡축벡터에 대해서는 그에 해당되는 모든 심볼(symbol)을 모두 지워 버린다. 또한, 종축방향의 코드(n2, k2)에서는 τ개의 지워진 심볼에 대하여 τ≤ n2-k2를 만족시키는 범위에 삭제 정정이 가능하다.
여기서 종축디코더(7)에서는 횡축디코더(5)로부터 지워진 심볼의 위치에 관한 정보를 공급받아 삭제 정정을 할 수 있다.
이러한 삭제 정정은 지워진 심볼의 위치에 관한 정보없이 오류정정만 행하는 경우에 비하여 2배만큼의 더 많은 수의 오류 정정이 가능하다.
그러나, 이러한 디코딩 과정에서 횡축코드(n1, k1)의 오류발생이 오류검출범위를 넘을 경우와, 종축코드(n2, k2)에서 지워진 심볼이 많아 삭제 정정을 할 수 없을 경우에는 디코딩 후 화질에 매우 좋지않은 영향을 미치게 된다.
또한, 제4도에 도시된 바와같이, DVCR의 재생 모드에서는 헤드가 각 트랙으로부터 연속적으로 읽은 데이타를 메모리에 저장하여 만든 2차원 구조의 리드 솔로몬 코드를 이용하여 디코딩 한다.
그러나, 배속모드에서는 마그네틱 테입의 헤드가 한개의 트랙(track)을 따라 데이타를 읽어들이는 것이 아니라 여러개의 트랙을 교차하면서 데이타를 읽어들이게 되므로 하나의 트랙에서 읽을 수 있는 데이타량이 마그네틱 테이프의 속도에 비례하여 줄어들고 오류발생 가능성도 커지게 된다.
그러므로, 제5도에 도시한 바와같이, 오류발생량을 줄이기 위하여 디코딩은 횡축코드만을 사용한다.
이와같은 오류정정방법은 배속모드에서 한번의 디코딩 과정만 거치게 되므로 재생모드에서 보다 오류정정능력이 저하되어 디코딩한 후에 화질의 심각한 저하를 가져오는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 DVCR에서 재생모드와 배속모드를 제안된 오류정정부호화방법으로 인코딩한 후 디코딩함으로써 오류확률을 크게 줄이고 재생모드뿐만 아니라 배속모드에서도 고품질의 화면을 제공할 수 있도록 한 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정부호화방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법은 DVCR의 채널에서 발생하는 오류를 정정하기 위하여 횡축방향으로(n1, k1) 리드 솔로몬 인코딩을 한번하고, 종축방향으로 배속모드와 재생모드를 위한 (na, ka) 리드 솔로몬 인코딩과(n2, k2) 리드 솔로몬 인코딩을 각각 한번씩하여 두번의 리드 솔로몬 인코딩하는 것을 특징으로 한다.
또한, DVCR의 재생모드에서 오류정정에 있어서, 종축디코더를 통해 종축방향의(n2, k2) 리드 솔로몬 코드로 오류정정 디코딩을 하는 제1과정과, 상기 제1과정이 끝난 후 횡축디코더를 통해 횡축방향(n1, k1) 리드 솔로몬 코드로 오류정정 및 검출 디코딩을 하고 오류검출시 해당 횡축벡터의 모든 심볼을 지워버리는 제2과정과, 상기 제2과정후 다시 종축디코더를 통해 종축방향(n2, k2) 리드 솔로몬 코드로 지워진 심볼을 정정하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, DVCR의 배속모드의 오류정정을 함에 있어서, 횡축 디코더를 통해 횡축방향으로(n1, k1) 리드 솔로몬 코드를 이용하여 오류정정 및 검출디코딩을 하고 오류검출시 해당 횡축벡터의 모든 심볼을 지워버리는 제1과정과, 상기 제1과정후 종축디코더를 통해 종축방향으로(na, ka) 리드 솔로몬 코드를 이용하여 지워진 심볼을 정정하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제6도는 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법에 대한 오류정정코드구조를 나타낸 도면이고, 제7도는 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법의 재생모드 디코딩방식에 대한 신호흐름도이며, 제8도는 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법의 배속모드 디코딩 방식에 대한 신호흐름도이다.
먼저 본 발명에 따른 오류정정코드는 제6도에 도시한 바와같이, 재생모드에서 하나의 트랙으로 부터 읽어들인 데이타량은 n1×n2이고, 배속모드에서는 디코딩 메모리의 일부인 n1×na를 채우게 된다.
이때 배속모드에서 사용되는 부종축길이(sub outer code) na는 배속시 마그네틱 테이프의 한트랙으로부터 읽혀질 수 있는 데이타량에 의하여 결정된다.
즉, 원하는 배속모드의 테이프속도가 증가할수록 한 트랙에서 읽혀질 수 있는 데이타량이 적어지지 때문에 배속모드에서 사용되는 부종축코드길이 na도 짧아지게 된다.
상기 배속모드에서 인코딩과정은 먼저 횡축코드(n1, k1)는 리드 솔로몬 코드로 인코딩되고, 종축코드는 다음과 같이 리드 솔로몬 코드에 의해 두단계로 인코딩된다.
먼저 ka정보(information)심볼에 (na, ka)리드 솔로몬 코드로 인코딩하고, (na-ka)의 추가 심볼을 제외한 k2정보심볼에 (n2, k2) 리드 솔로몬 코드로 인코딩한다.
이와같이 구성된 코드구조로 재생모드의 디코딩과정에서는 (n1, k1)과 (n2, k2)코드를 사용하여 디코딩하고, 배속모드에서는 (n1, k1)과 (na, ka) 코드를 사용하여 디코딩한다.
여기서 상기와 같이 재생모드에서의 오류정정방법에 대한 디코딩 과정은 제7도에 도시한 바와같이, 먼저 제1과정에서는 종축방향으로 종축디코더를 통하여 오류를 정정한다.
즉, (n2, k2) 리드 솔로몬 코드는 최소거리(minimum distance)가 n2-k2+1이기 때문에, 세로방향으로 [(n2-k2)/2]개 만큼의 오류정정이 가능하다.
제2과정에서는 상기 종축방향으로 디코딩을 한 후에 횡축디코더를 통해 횡축방향으로 오류정정과 검출을 한다.
즉, 오류정정갯수를 ec, 오류 검출갯수를 ed이라하면 ec와 ed는
ec+ ed n1-k1, ec ≤ed
를 만족하는 범위내에서 오류정정과 검출을 한다.
이때, 오류를 검출하면 해당되는 부호어 전체를 지우고 플래그(flag)를 설정한다.
제3과정에서는 상기 횡축디코더에서 설정된 플래그정보를 이용하여 종축디코더에서 종축방향으로 지워진 데이타에 대하여 삭제정정을 한다.
이때, (n2, k2) 리드 솔로몬 코드는 n2-k2개까지의 삭제 정정이 가능하다.
또한 배속모드에서의 디코딩은 제8도에 도시된 바와같이 2단계로 이루어진다.
먼저, 횡축디코더를 통해 횡축방향(n1, k1)으로 리드 솔로몬 디코딩을 하여 채널에서 발생되는 오류에 대한 오류정정 및 검출을 하고, 종축디코더를 통해 종축방향(na, ka)으로 리드 솔로몬 코드를 사용하여 지워진 심볼을 정정하는 것이다.
아래의 도표에서와 같이 채널에서 발생되는 심볼 오류 P에 대한 재생모드와 배속모드(2배속)에서의 디코딩후 심볼오류확률을 종래의 방법에서의 확률과 비교하여 도시하였다.
(a) ec= 2, ed= 6
(b) ec= 4, ed= 4
제안된 오류 정정방법 : n1= 85, k1= 77, na= 74, ka= 69, n2= 144, k2= 138
일반적인 오류 정정방법 : n1= 85, k1= 77, n2= 149, k2= 138
상기의 도표에 도시된 바와같이, 부종축코드의 길이 na는 2배속시 마그네틱 테입의 한트랙에서 읽을 수 있는 데이타량(½ 트랙의 데이타)에 의하여 결정된 것이다.
그리고 일반적인 오류정정방법에서 횡축코드는 n1= 85, k1= 77, 종축코드는 n2= 149, k2= 138의 리드 솔로몬 코드를 사용했는데, 이것은 전체 정보심볼수와 추가 심볼 즉, 리던던시 수를 본 발명에 따른 오류정정방법과 같게하여 정정할 데이타의 공정한 비교가 되도록 한 것이다.
그러므로, 상기 도표로부터 채널에서 발생되는 심볼 오류확률 P에 대하여 본 발명에 따른 오류정정방법이 종래의 오류정정방법보다 우수함을 알 수 있다.
제9도는 본 발명에 따른 오류정정방법을 이용하여 컴퓨터의 실험결과를 나타낸 화면으로 (a)는 JPEG(Joint Photographic Experts Group)영상 압축 알고리즘의 일부인 DCT와 균일한 양자화(uniform quantization)만 사용하였을 때 오류가 발생하지 않은 원래의 이미지 화면이다.
(b)는 상기 원래의 이미지에 랜덤(random)한 심볼오류 P=10-2를 섞었을때의 화면이다.
여기에 재생모드에서 일반적인 디코딩방법과 본 발명에 따른 디코딩 방법으로 디코딩했을때의 화면을 보인것이 (b)와 (d)이고, 배속모드에서의 이미지 화면이 (e)와 (f)이다.
상기 (c)와 (d) 그리고 (e)와 (f)를 비교해보면, 일반적인 디코딩방법에 의한 이미지 화면인 (c)와 (e)에서 디코딩후 깨어진 블록을 상대적으로 더욱 많이 볼 수 있다.
상술한 바와같이 본 발명에 따른 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법은 재생모드와 배속모드를 함께 고려한 오류정정 부호화방법으로 디코딩한 후 오류확률을 크게 줄여 재생모드뿐만 아니라 배속모드에서도 고품질의 이미지 화면을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. DVCR의 채널에서 발생하는 오류를 정정하기 위하여 횡축방향으로(n1, k1) 리드 솔로몬 인코딩을 한번하고, 종축방향으로 배속모드와 재생모드를 위한(na, ka) 리드 솔로몬 인코딩과(n2, k2) 리드 솔로몬 인코딩을 각각 한번씩하여 두번의 리드 솔로몬 인코딩하는 것을 특징으로 하는 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법.
  2. DVCR의 재생모드에서의 오류정정에 있어서, 종축 디코더를 통해 종축방향의(n2, k2) 리드 솔모몬 코드로 오류정정 디코딩을 하는 제1과정과, 상기 제1과정이 끝난후 횡축디코더를 통해 횡축방향(n1, k1) 리드 솔로몬 코드로 오류정정 및 검출 디코딩을 하고, 오류검출시 해당 횡축벡터의 모든 심볼을 지우는 제2과정과, 상기 제2과정 후 다시 종축디코더를 통해 종축방향(n2, k2) 리드 솔로몬 코드로 상기 제2과정에서 발생하는 지워진 심볼을 정정하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법.
  3. DVCR의 배속모드에서의 오류정정에 있어서, 횡축디코더를 통해 횡축방향(n1, k1) 리드 솔로몬 코드를 이용하여 채널에서 발생되는 오류정정 및 검출 디코딩을 하고, 오류검출시 해당 횡축백터의 모든 심볼을 지우는 제1과정과, 상기 제1과정 후 종축 디코더를 통해 종축방향으로(na, ka) 리드 솔로몬 코드를 이용하여 상기 제1과정에서 발생하는 지워진 심볼을 정정하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 배속모드를 고려한 DVCR의 오류정정 부호화방법.
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