KR100420005B1 - 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템과 데이터코딩/디코딩 방법 - Google Patents

홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템과 데이터코딩/디코딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 임의의 픽셀에서 발생되는 isolated “on”또는 “off”현상을 방지하여 재생 시에 발생되는 에러를 줄일 수 있는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생용 데이터의 코딩/디코딩 기법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 외부 입력 데이터를 2비트 단위로 구분하여 소정 개수의 그룹으로 분리하고, 2비트의 데이터가 기록될 각각의 픽셀과 대각선 방향의 픽셀에 이진 미분 방식을 적용하여 2비트 데이터를 2×2로 코딩하여 저장 매체에 기록하며, 재생모드 시에 저장 매체로부터 출력되는 재생신호들을 2×2로 분리하고, 2×2에서 1행 1열과 2행 2열의 값을 비교하고 1행 2열과 2행 1열을 비교하여 2비트의 데이터로 디코딩함으로써, 종래의 이진 미분 방식에서 발생되는 임의의 픽셀의 isolated “on” 또는 “off”현상을 방지할 수 있어 BER을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템과 데이터 코딩/디코딩 방법{HOLOGRAPHIC DIGITAL STORAGE/REPRODUCING SYSTEM AND CODING/DECODING METHOD THEREOF}
본 발명은 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템(Holographic Digital Data Storage/Reproducing System)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장 매체(예를 들면, 광 굴절성 크리스탈)에 홀로그램 데이터를 저장(기록) 및 재생하기 위하여 디코딩 및 코딩할 때 BER을 향상시키는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템과 데이터 코딩/디코딩 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장을 이용한 기술 분야는, 예를 들면 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 도처에서 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 결과로서 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템 등이 실용화되고 있을 뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.
상기한 바와 같은 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템은 대상 물체로부터의 물체 광과 기준 광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장 매체, 예를 들면 크리스탈(crystal) 등의 저장 매체에 기록(저장)하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 물체광의 강도 및 위상까지도 기록함으로서, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 동일 장소에 저장할 수 있다.
한편, 전형적인 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템은, 홀로그램 데이터를 저장 매체에 기록하는 기록모드 시에, 광원에서 방생한 레이저광을 기준 광과 물체 광으로 분기시키고, 물체 광을 외부 입력 데이터(즉, 저장하고자 하는 입력 데이터)에 따라 픽셀들이 명암을 이루는 2진 데이터로 변조하며, 변조된 물체 광(즉, 신호 광)과 분기되어 기설정된 편향 각으로 반사시킨 기록용 기준 광을 서로 간섭시킴으로서 얻어지는 간섭 무늬를 입력 데이터에 대응하는 홀로그램 데이터로써 저장 매체에 기록한다.
이때, 홀로그램 데이터는 저장 매체에 기록될 때 중첩(다중화)되어 기록(저장)되는 데, 이러한 다중화 기록 방식으로는, 예를 들면 각도 중첩, 파장 중첩, 위상 부호 중첩 등의 방법이 있다.
또한, 볼륨 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템은, 재생모드 시에, 광원에서 발생한 레이저광에서 분기된 물체 광을 차단하고, 분기된 기준 광을 기설정된 재생 각으로 편향시켜 저장 매체에 조사하며, 이러한 조사를 통해 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준 광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터를 복조 함으로써, 소망하는 특정 홀로그램 데이터를 재생한다. 이때, 저장매체에 기록된 데이터를 재생하는 데 이용되는 재생용 기준 광은, 실질적으로 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록할 때 적용했던 기준 광과 동일한 각도를 갖는 기준 광이다.
한편, 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템내의 저장 매체에 홀로그램 데이터를 기록한 후 재생하는 경우, 레이저광의 세기(intensity)의 불균질, 렌즈에 의한 왜곡, 시스템 내부의 스캐터링 및 회절 등 여러 가지 요인에 의해, 재생신호는 전체적으로 세기의 분포 차이를 가지게 된다.
다른 한편, 재생신호를 디코딩하는 가장 일반적인 방법으로 임계값을 이용하는 방식이 있으며, 이러한 임계값 이용 방식으로는 픽셀의 평균이나 0.5값을 이용하는 방식과 국부 임계값을 이용하는 방식이 있다.
상기한 임계값 이용 방식 중 전자의 경우는 픽셀의 평균이나 0.5값보다 크면 1로 판독하고, 그보다 작으면 0으로 판독하는 방법이다. 그러나, 이 방법의 경우 코드 레이트(code rate)는 높으나 상술한 바와 같은 이유로 인해 재생 에러율(특히, 한 페이지의 모서리 부분에서의 재생 에러율)이 매우 높게 나타나기 때문에 현실적으로 적용이 어렵다는 문제를 갖는다.
또한, 임계값 이용 방식 중 후자(즉, 국부 임계값 이용 방식)의 경우는 한 페이지의 재생신호를 여러 개의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역에 대해 서로 다른 임계값을 적용, 즉 페이지의 중심에 가까울수록 상대적으로 높은 임계값을 적용하고 페이지의 중심으로부터 멀어질수록(즉, 모서리 부분에 근접할수록) 상대적으로 낮은 임계값을 적용하여 1과 0을 판정하는 방식이다.
그러나, 이 방법의 경우 코드 레이트가 높고 재생 에러율이 낮다는 장점을 갖는 반면에, 노이즈 패턴의 양상이 다른 경우 여러 시스템간의 호환성이 떨어진다는 문제를 갖는다. 즉, 각 시스템들은 시스템의 특성 및 주변 환경 등에 따라 서로 다른 양상의 노이즈 패턴을 갖게 되는 데, 이와 같이 노이즈 패턴이 서로 다르게 나타나는 시스템들에 규격화된 기준으로 분할한 임계값 기준들을 동일하게 적용하게 되면, 결과적으로 재생 에러율이 증가할 수밖에 없게 되고, 이로 인해 재생 에러율이 증가하게 된다는 문제를 갖는다.
한편, 재생신호의 에러율을 감소시키기 위한 다른 방식으로는 이진 미분 코딩 방식이 있는 데, 이진 미분 코딩 방식은 국부적으로 1이 0보다 큰 것을 이용하여 입력 데이터를 코딩한 후에 저장 매체에 기록하고, 재생 후에는 그 역으로 디코딩을 수행하는 방식이다. 예를 들어, 01은 0으로, 10은 1로 코딩하여 기록하고 재생 후에는 그 역 과정을 통해 디코딩하는 방식이다.
그러나, 스탠포드의 이진 미분 코딩 방식인 경우 재생 에러율을 낮출 수 있는 장점을 갖는 반면에 코드 레이트(50%)가 현저하게 저하된다는 문제점을 갖는다.
또한, 이진 미분 코딩 방식으로 데이터를 저장 매체에 기록할 때, 도 5a 내지 5b에 도시된 바와 같이, isolated“on” 또는 “off” 픽셀이 발생되는데, isolated “on”픽셀은 non-isolated “on”픽셀에 비해 상대적으로 낮은 레이저 광 세기 레벨을 가지고 isolated “off”픽셀은 non-isolated “off”픽셀에 비해 상대적으로 높은 레이저 광 세기 레벨을 가진다.
인접하는“on/off”픽셀을 비교하여 데이터를 비교할 때 isolated“off”(혹은 “ON”)픽셀 레이저광의 세기가 인접하는 “on”(혹은 “off”) 픽셀의 레이저광의 세기 보다 높아지는(혹은, 낮아지는) 경우가 발생하여 데이터 오류가 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, isolated “on”또는 “off”되는 픽셀을 제거하여 재생 에러율을 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템과 데이터 코딩/디코딩 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, 레이저광을 기준 광과 물체 광으로 분기시키고, 상기 물체 광과 외부 입력 데이터간의 변조를 통해 신호 광을 생성하고, 상기 분기된 기준 광과 신호 광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 상기 외부 입력 데이터의 홀로그램 데이터로서 저장 매체에 저장하며, 상기 레이저광을 분기시켜 생성한 재생용 기준 광을 소정 각도로 조사하여 상기 저장 매체에 기록된 데이터를 재생하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템에 있어서, 상기 외부 입력 데이터를 2비트 단위로 구분하여 소정 개수의 그룹으로 분리하는 그룹 설정 블록; 상기 2비트의 데이터가 기록될 각각의 픽셀과 대각선 방향의 픽셀에 이진 미분 방식을 적용하여 상기 2비트 데이터를 2×2로 코딩하여 상기 물체 광 처리 경로로 제공하는 코딩 블록; 재생모드 시에 상기 저장 매체로부터 출력되는 재생신호들을 2×2로 분리하는 그룹 분리 블록; 및 상기 2×2에서 1행 1열과 2행 2열의 값을 비교하고 1행 2열과 2행 1열을 비교하여 2비트의 데이터로 디코딩하는디코딩 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 기준 광과 물체 광을 이용하여 외부 입력 데이터를 홀로그램 저장 매체로 기록 및 재생할 때 기록하고자 하는 외부 입력 데이터를 코딩하고 홀로그램 저장 매체로부터의 재생 출력을 디코딩하는 방법에 있어서, 기록모드 시에, 상기 외부 입력 데이터를 2비트 단위로 구분하여 소정 개수의 그룹으로 분리하는 과정; 상기 2비트의 데이터가 기록될 각각의 픽셀과 대각선 방향의 픽셀에 이진 미분 방식을 적용하여 상기 2비트의 데이터를 2×2로 코딩하는 과정; 재생모드 시에 상기 저장 매체로부터 출력되는 재생신호들을 2×2로 분리하는 과정; 및 상기 2 ×2에서 1행 1열과 2행 2열을 비교하고 1행 2열과 2행 1열을 비교하여 상기 2 ×2 픽셀로 이루어진 데이터를 2비트의 데이터로 디코딩하는 과정을 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 블록구성도,
도 2는 본 발명에 따른 코딩된 입력 데이터를 형식을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 데이터를 코딩하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 입력 데이터를 코딩하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5a 내지 5b는는 종래의 이진 미분 방식에 의한 코딩시에 발생되는 isolated “on” 및 “off” 현상을 나타내는 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
110 : 저장 및 재생 장치 111 : 광원
112 : 광 분리기 113, 116 : 셔터
114, 117 : 반사경 115 : 액츄에이터
118 : 공간 광 변조기 119 : 저장 매체
120 : CCD 130 : 데이터 코딩 장치
132 : 그룹 설정 블록 134 : 코딩 블록
150 : 데이터 디코딩 장치 152 : 그룹 분리 블록
158 : 디코딩 블록
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 블록구성도로서, 크게 구분해 볼 때, 저장 및 재생 장치(110), 데이터 코딩 장치(130) 및 데이터 디코딩 장치(150)로 구성된다.
도 1을 참조하면, 저장 및 재생 시스템(110)은 홀로그래피에서 요구되는 레이저광을 발생하는 광원(111), 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 저장 매체(119)(예를 들면, 광 굴절성 크리스탈) 및 CCD(120)를 포함하며, 이러한 광원(111)과 저장 매체(119) 사이에는 다수의 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준 광 처리 경로(PS1)와 물체 광 처리 경로(PS2)가 형성된다.
먼저, 광 분리기(112)에서는 광원(111)으로부터 입사되는 레이저광을 기준 광과 물체 광으로 분기하는 데, 여기에서 분기된 수직 편광의 기준 광은 기준 광 처리 경로(PS1)로 제공되고 분기된 물체 광은 물체 광 처리 경로(PS2)로 제공된다.
다음에, 기준 광 처리 경로(PS1)상에는 셔터(113), 반사경(114) 및 액츄에이터(115)가 기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광 전달 경로를 통해 기준 광 처리 경로(PS1)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생에 필요한 기준 광을 기 설정된 소정의 편향 각으로 반사시켜 저장 매체(119)에 제공한다.
이때, 설명의 편의와 이해의 증진을 위해 도 1에서의 도시는 생략하였으나, 기준 광 처리 경로(PS1) 상에는 기준 광 처리를 위한 다수의 광학 렌즈(예를 들면, 웨이스트 구성 렌즈, 빔 확장기 등)가 구비된다.
따라서, 광 분리기(112)로부터 분기되어 셔터(113)의 개구를 통해 입사되는 수직 편광된 기준 광은 도시 생략된 광학 렌즈 등을 통해 조정되고 임의의 크기로 확장(즉, 후술하는 물체 광 처리 경로(PS2)에서 빔 확장기를 통해 확장되는 물체광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)되며, 반사경(114)을 통해 기 설정된 소정 각도, 예를 들면 기록시의 기록 각 또는 재생을 위해 기 설정된 재생 각으로 편향된 후 저장 매체(119)로 입사(조사)된다.
여기에서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준 광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장 매체(119)에 기록할 때마다 액츄에이터(115)를 이용해 반사경(114)을 회전시켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는데, 이러한 기준 광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그램 데이터를 저장 매체(119)에 저장하거나 혹은 저장된 홀로그램 데이터를 재생할 수 있다.
한편, 물체 광 처리 경로(PS2)상에는 셔터(116), 반사경(117) 및 공간 광 변조기(118)가 물체광의 출사 방향으로 순차 구비되는 데, 셔터(116)는 도시 생략된 시스템 제어 수단으로부터의 제어에 따라, 기록모드 시에는 개방 상태를 유지하고, 재생모드 시에는 차단 상태를 유지한다.
이때, 설명의 편의와 이해의 증진을 위해 도 1에서의 도시는 생략하였으나, 물체 광 처리 경로(PS2) 상에는 물체 광 처리를 위한 다수의 광학 렌즈(예를 들면, 리이미징 렌즈, 빔 확장기, 필드 렌즈 등)가 구비된다.
따라서, 광 분리기(112)로부터 분기되어 셔터(116)의 개구를 통해 입사되는 물체 광은 반사경(117)을 통해 소정의 편향 각으로 반사된 후 공간 광 변조기(118)로 전달된다.
이어서, 공간 광 변조기(118)에서는 반사경(117)으로부터 전달되는 물체 광을 데이터 코딩 장치(130)로부터 제공되는 입력 데이터(즉, 본 발명에 따라 코딩된 입력 데이터)에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광 변조기(118)로 입사되는 물체 광은 한 프레임 단위의 신호 광으로 변조된 후, 기준 광 처리 경로(PS1)의 반사경(114)에서 입사되는 기준 광과 동기를 맞추어 저장 매체(119)로 입사된다.
따라서, 저장 매체(119)에서는, 기록모드 시에, 공간 광 변조기(118)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호 광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 반사경(114)으로부터 입사되는 기록용 기준 광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 물체 광과 기준 광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장 매체(119) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(119)에 3차원 상 홀로그램 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.
공간 광 변조기(118)가 반사경(117)으로부터 입사되는 물체 광을 그룹내 각 블록 데이터로 코딩되어 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 생성한 신호 광을 저장 매체(119)로 조사함으로써, 저장 매체(119)에는 본 발명에 따라 코딩된 홀로그램 데이터가 저장된다.
데이터 코딩 장치(130)는 그룹 설정 블록(132)과 코딩 블록(134)을 포함하는 데, 그룹 설정 블록(132)에서는 외부로부터 입력되는 디지털 입력 데이터(즉, 저장 매체에 기록하고자 하는 입력 데이터)를 2비트 단위로 블록화하여 그룹으로 분리하며, 여기에서 그룹으로 분리된 각 블록 데이터들은 코딩 블록(134)으로 전달된다.
다음에, 코딩 블록(134)은 설정한 그룹의 특성에 맞도록 하여 각 그룹의 각 블록 데이터 2비트를 2×2로 변환하여 코딩한 후 각 블록 데이터로 코딩된 한 페이지의 2진 데이터를 공간 광 변조기(118)로 전달한다.
도 2를 참조하면, 코딩 블록(134)에 의해서 코딩된 2×2 데이터 중에서 제 1행(A, B : 200)은 그룹 설정 블록(132)에서 전달된 데이터를 코딩한 데이터 행이며, 제 2행(C, D : 210)은 디코딩할 때 사용되는 참조 행이다.
데이터 코딩 장치(130)의 코딩 블록(134)에서 입력 데이터를 저장 매체(119)에 기록하는 방법은 2비트의 데이터를 2개의 픽셀에 기록하기 위해서 2×2 픽셀을 이용하는데, 이는 한 픽셀을 기록한 후에 상기 픽셀과 대각선에 존재하는 픽셀에 이진 미분 방식을 적용하여 코딩하는 방법으로써 이와 같은 방법을 반복하여 입력된 데이터를 저장 매체(119)에 기록하는 것이다.
데이터 코딩 장치(130)의 코딩 블록(134)에서 입력 데이터를 저장 매체(119)에 기록하는 다른 방법은 1행 1열의 데이터와 1행 2열의 데이터를 순차적으로 입력한 후에 1행 2열과 대각선의 픽셀인 2행 1열에 이진 미분 방식을 적용하여 코딩하며(1행 2열과 반대의 값으로 1행 2열 값을 정함), 이후 전체 픽셀에 입력된 데이터 값들의 합이 2가 되도록 2행 2열의 데이터 값을 결정한다.
코딩 블록(134)에 의해서 코딩된 2 ×2 픽셀의 데이터를 입력받은 공간 광 변조기(118)가 반사경(117)으로부터 입사되는 물체 광을 그룹내 각 블록 데이터로 코딩되어 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 생성한 신호 광을 저장 매체(119)로 조사함으로써, 저장 매체(119)에는 본 발명에따라 코딩된 홀로그램 데이터가 저장된다.
한편, 본 발명에 따라 각 그룹 데이터별로 분리 코딩되어 저장 매체(119)에 기록(저장)된 홀로그램 데이터를 재생하는 경우, 도시 생략된 시스템 제어 수단으로부터의 제어에 따라 물체 광 처리 경로(PS2)측의 셔터(116)는 차단 상태로 되고 기준 광 처리 경로(PS1)측이 셔터(113)는 개방 상태로 된다.
따라서, 광 분리기(112)로부터 분기된 기준 광(재생용 기준 광)은 반사경(114)을 통해 반사되어 저장 매체(119)로 조사되며, 그 결과 저장 매체(134)에서는 판독용 기준 광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 판독용 기준 광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)로 복조되며, 여기에서 복조된 재생 신호는 CCD(120)로 조사된다.
이어서, CCD(120)에서는 저장 매체(119)로부터 조사되는 재생 출력을 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원되며, 여기에서 복원된 재생 신호는 데이터 디코딩 장치(150)내의 그룹 분리 블록(152)으로 전달된다.
즉, 데이터 디코딩 장치(150)는, 저장 매체(119)로부터 재생되어 CCD(120)를 통해 출력되는 코딩된 재생신호를 코딩 전의 원 신호로 디코딩하는 것으로, 그룹 분리 블록(151) 및 디코딩 블록(152)을 포함한다.
여기에서, 그룹 분리 블록(152)은 CCD(120)에서 출력되는 코딩된 재생 신호를 입력받아 2 ×2 단위로 그룹화 시켜 디코딩 블록(154)으로 출력하는데, 이때 CCD(120)에서 출력되는 2 ×2 데이터의 제 1행(데이터 행)은 재생하고자 하는 데이터가 기록되어 있으며 제 2행(참조 행)에는 데이터 행에 기록된 데이터를 재생하기위한 참조 데이터가 기록되어 있다.
디코딩 블록(154)은 그룹 분리 블록(152)에서 출력된 2 ×2 데이터를 디코딩하여 데이터를 출력하는데, 이때 제 1행의 1열(1행 2열) 값과 제 2행 2열(2행 1열)의 참조 데이터 값을 비교하여 출력 데이터를 결정한다.
즉, 디코딩 블록(154)은 제 1행의 1열(1행 2열) 값이 제 2행 2열(2행 1열) 보다 큰 값을 가지고 있으면 “1”로 디코딩하고 작은 값을 가지고 있으면 “0”으로 디코딩한다.
[실시예 1]
본 실시 예는 입력 데이터 중에서 “11”을 코딩하여 기록한 후 재생하여 디코딩하는 경우에 대한 것으로 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 데이터 코딩/디코딩 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 그룹 설정 블록(132)은 입력 데이터를 2비트 단위로 블록화하여 코딩 블록(134)에 전달하고, 코딩 블록(134)은 그룹 설정 블록(132)에서 전달받은 2비트의 데이터인 “11”을 코딩하여 공간 광 변조기(118)에 전달한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 코딩 블록(134)은 A 픽셀(201)에 첫 번째 데이터 “1”을 입력한 후에 B 픽셀(202)에 두 번째 데이터 “1”을 입력한 다음, 그 대각선 픽셀인 C 픽셀(203)에는 B 픽셀(202)에 입력된 데이터와 반대의 값을 갖는 데이터 “0”을 입력한다.
이 후, 코딩 블록(134)은 2 ×2 픽셀에 포함된 모든 픽셀들의 합이 2가 되도록 하기 위하여 D 픽셀(204)을“0”으로 코딩한다.
코딩 블록(134)은 그룹 설정 블록(132)에서 전달된 2비트의 데이터를 데이터 행과 참조 행을 갖는 2 ×2 데이터로 코딩하여 공간 광 변조기(118)에 전달하고, 공간 광 변조기(118)는 반사경(117)으로부터 입사되는 물체 광을 그룹내 각 블록 데이터로 코딩되어 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 생성한 신호 광을 저장 매체(119)로 조사함으로써, 저장 매체(119)에는 본 발명에 따라 코딩된 홀로그램 데이터가 저장된다.
상기와 같은 방법으로 입력 데이터인 “10, 01, 00”을 코딩하면, 도 3b 내지 3d에 도시된 바와 같이, 코딩 시에 임의의 픽셀에 발생되는 isolated “on”(또는 “off”) 현상을 방지할 수 있다.
저장 매체(119)에 저장된 데이터를 디코딩 하는 과정은 아래와 같다.
먼저, 그룹 분리 블록(152)은 CCD(120)에서 출력되는 코딩된 재생 신호를 입력받아 2 ×2 단위로 그룹화 시켜 디코딩 블록(154)으로 출력하는데, 이때 CCD(120)에서 출력되는 2 ×2 데이터의 제 1행(데이터 행)은 재생하고자 하는 데이터가 기록되어 있으며 제 2행(참조 행)에는 데이터 행에 기록된 데이터를 재생하기 위한 참조 데이터가 기록되어 있다.
디코딩 블록(154)은 제 1행 1열의 값과 제 2행 2열의 값을 비교한 결과 제 1행 1열 데이터가 큰 값을 가지고 있음으로 “1”로 디코딩하고, 제 1행의 2열 데이터와 제 2행의 1열의 참조 데이터를 비교한 결과 제 1행 2열 데이터가 큰 값을 가지고 있음으로 “1”로 디코딩하여 출력함으로써, 코딩 블록(134)에 의해서 코딩되어 저장된 데이터 “11”을 디코딩시킨다.
[실시예 2]
본 실시 예는 입력 데이터 중에서 “11”을 코딩하여 기록한 후 재생하여 디코딩하는 다른 방법에 대한 것으로 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 데이터 코딩/디코딩 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 그룹 설정 블록(132)에서 2비트의 “11”을 전달받은 코딩 블록(134)은 A 픽셀(301)에 첫 번째 데이터 “1”을 입력한 후에 D 픽셀(304)에 A 픽셀(301)에 입력된 데이터와 반대의 값을 갖는 “0”을 입력한다.
이후, 코딩 블록(134)은 B 픽셀(302)에 두 번째 데이터 “1”을 입력한 다음에 그 대각선 픽셀인 C 픽셀(303)에는 B 픽셀(302)에 입력된 데이터와 반대의 값을 갖는 데이터 “0”을 입력한 후에, 코딩된 2×2 데이터를 공간 광 변조기(118)에 전달한다.
여기서, A, B 픽셀(301, 302)은 데이터 행이고, C, D 픽셀(303, 304)은 참조 행이다.
상기와 같은 방법으로 입력 데이터인“10, 01, 00”을 코딩하면, 도 4b 내지 4d에 도시된 바와 같이, 코딩 시에 임의의 픽셀에 발생되는 isolated “on”(또는 “off”) 현상을 방지할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같은 방법으로 저장 매체(119)에 저장된 데이터는 실시 예 1에서 설명한 디코딩 방식으로 디코딩 되어 출력된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 홀로그램 저장 매체에 저장하고자 하는 입력 데이터를 2비트 단위로 블록화하여 그룹핑하고, 각 블록을 데이터 행과 참조 행으로 이루어진 2 ×2로 코딩하여 저장 매체에 기록하며, 재생모드 시에, 재생신호에서 코딩된 2 ×2에서 데이터 행의 값과 참조 행의 값을 비교하여 저장 매체에 기록된 데이터를 디코딩 함으로써, 종래의 이진 미분 방식에서 발생되는 임의의 픽셀의 isolated “on” 또는 “off”현상을 방지할 수 있어 데이터 디코딩 시에 발생되는 디코딩 오류를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 BER을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 레이저광을 기준 광과 물체 광으로 분기시키고, 상기 물체 광과 외부 입력 데이터간의 변조를 통해 신호 광을 생성하고, 상기 분기된 기준 광과 신호 광을 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 상기 외부 입력 데이터의 홀로그램 데이터로서 저장 매체에 저장하며, 상기 레이저광을 분기시켜 생성한 재생용 기준 광을 소정 각도로 조사하여 상기 저장 매체에 기록된 데이터를 재생하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템에 있어서,
    상기 외부 입력 데이터를 2비트 단위로 구분하여 소정 개수의 그룹으로 분리하는 그룹 설정 블록;
    상기 2비트의 데이터가 기록될 각각의 픽셀과 대각선 방향의 픽셀에 이진 미분 방식을 적용하여 상기 2비트 데이터를 2 ×2로 코딩하여 상기 물체 광 처리 경로로 제공하는 코딩 블록;
    재생모드 시에 상기 저장 매체로부터 출력되는 재생신호들을 2 ×2로 분리하는 그룹 분리 블록; 및
    상기 2 ×2에서 1행 1열과 2행 2열의 값을 비교하고 1행 2열과 2행 1열을 비교하여 2비트의 데이터로 디코딩하는 디코딩 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 ×2 픽셀의 제 1행은 상기 그룹 설정 블록에서 전송된 데이터 값을 갖는 데이터 행이며, 제 2행은 상기 2비트 데이터에 대한 참조 데이터를 갖는 참조 행인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코딩 블록은, 1행 1열과 대각선 방향의 픽셀인 2행 2열에 상기 1행 1열의 데이터 값과 반대 값을 기록하고, 1행 2열과 대각선 방향의 픽셀인 2행 1열에 1행 1열의 데이터 값과 반대 값을 기록하여 2 ×2로 코딩하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 디코딩 블록은, 상기 2 ×2 픽셀의 1행 1열의 값이 2행 2열 보다 크면(작으면) “1”(“0”)로 디코딩하고, 상기 1행 2열의 값이 2행 1열 보다 크면(작으면) “1”(“0”)로 디코딩하여 2비트 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템.
  5. 기준 광과 물체 광을 이용하여 외부 입력 데이터를 홀로그램 저장 매체로 기록 및 재생할 때 기록하고자 하는 외부 입력 데이터를 코딩하고 홀로그램 저장 매체로부터의 재생 출력을 디코딩하는 방법에 있어서,
    기록모드 시에, 상기 외부 입력 데이터를 2비트 단위로 구분하여 소정 개수의 그룹으로 분리하는 과정;
    상기 2비트의 데이터가 기록될 각각의 픽셀과 대각선 방향의 픽셀에 이진 미분 방식을 적용하여 상기 2비트의 데이터를 2 ×2로 코딩하는 과정;
    재생모드 시에 상기 저장 매체로부터 출력되는 재생신호들을 2 ×2로 분리하는 과정;
    상기 2 ×2에서 1행 1열과 2행 2열을 비교하고 1행 2열과 2행 1열을 비교하여 상기 2 ×2 픽셀로 이루어진 데이터를 2비트의 데이터로 디코딩하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 코딩/디코딩 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 2 ×2 픽셀의 제 1행은 상기 그룹 설정 블록에서 전송된 데이터 값을 갖으며, 제 2행은 상기 2비트 데이터에 대한 참조 데이터를 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 코딩/디코딩 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 2비트의 데이터를 코딩하는 과정은, 1행 1열과 대각선 방향의 픽셀인 2행 2열에 상기 1행 1열의 데이터 값과 반대 값을 기록하고, 1행 2열과 대각선 방향의 픽셀인 2행 1열에 1행 1열의 데이터 값과 반대 값을 기록하여 코딩하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 코딩/디코딩 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 2 ×2 데이터를 디코딩하는 과정은, 상기 2 ×2 픽셀의 1행 1열의 값이 2행 2열 보다 크면(작으면) “1”(“0”)로 디코딩하고, 상기 1행 2열의 값이 2행 1열 보다 크면(작으면) “1”(“0”)로 디코딩하여 2비트 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 코딩/디코딩 방법.
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