KR100551372B1 - 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 및 디코딩 방법 - Google Patents

홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 및 디코딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 및 디코딩 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명의 코딩 방법은 n:m(n<m) 코딩시 입력 2진 데이터들을 다수개의 블록을 갖는 하나의 그룹으로 그룹핑하고 첫 번째 n비트 블록을 m비트의 기준 블록으로, 나머지 n비트 블록을 m비트의 블록으로 변환하되, 기준 블록의 비트값에 따라 해당 m비트 블록내 1 및 0의 개수가 다른 두 개의 타입 중에서 어느 한 타입으로 코딩한다. 또한 본 발명의 디코딩 방법은 n:m(n<m) 디코딩시 이전 m비트 블록과 다음 m비트 블록의 각 합을 비교하여 기준 블록의 비트값을 구하고 기준 비트값에 따라 해당 m비트 블록이 두 개 타입 중에서 어느 코딩 타입인지를 결정한 후에 기준 블록과 각 블록을 함께 n비트 블록으로 디코딩한다.
홀로그래픽 디지털 데이터 시스템, 코딩, 디코딩

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 및 디코딩 방법{METHOD FOR CODING AND DECODING OF THE HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA SYSTEM}
도 1은 본 발명이 적용된 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 방법을 설명하기 흐름도,
도 3은 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 디코딩 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 코딩 과정을 설명하기 위한 일 실시예의 도면들.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 코딩부 20 : 기록 및 재생부
30 : 디코딩부 102 : 입력부
104 : n:m 코딩부 202 : 광원
204 : 광 분리기 206, 212 : 셔터
208, 216 : 반사경 210 : 공간 광 변조부
214 : 액츄에이터 218 : 저장 매체
220 : CCD 302 : n:m 디코딩부
304 : 출력부
본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템(HDDS : Holographic Digital Data Storage System)에 관한 것으로서, 특히 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 저장 매체에 저장되는 데이터 픽셀의 기록 밀도를 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 및 디코딩 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 홀로그래픽 디지털 데이터를 저장하는 기술은 예를 들어 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 여러 분야에서 활발한 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. 이 중에서 대용량 데이터를 저장하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(amplitude)에 민감하게 반응하는 저장매체, 예를 들면 광 굴절성(photorefractive) 크리스탈(crystal) 등의 저장매체에 기록하는 것으로, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램 데이터를 동일 장 소에 저장할 수 있다.
홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은, 홀로그래픽 디지털 데이터를 저장 매체에 기록하는 기록모드시, 광원에서 발생한 레이저광을 기준광과 신호광으로 분리시키고, 신호광을 외부 입력 데이터(즉, 저장하고자 하는 입력 데이터)에 따라 픽셀들의 명암을 이루는 2진 데이터로 코딩하며, 코딩된 신호광과 기설정된 편향각으로 반사된 기준광을 서로 간섭시켜 얻어지는 간섭 무늬를 저장 매체에 기록한다.
또 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은, 재생모드시 광원에서 분리된 신호광을 차단하고, 분리된 기준광만을 기록시 동일한 각도로 편향시켜 저장 매체에 조사하고, 이러한 조사를 통해 저자 매체에 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터를 재생한다.
한편, 저장 매체로부터 홀로그래픽 디지털 데이터를 재생하는 경우 광원인 레이저광의 세기(intensity), 렌즈에 의한 왜곡, 시스템 내부의 스캐터링 및 회절 등 여러 가지 요인에 의해 재생된 신호는 전체적으로 세기의 분포 차이를 가지게 된다. 더욱이 가우시안 분포 특성을 갖는 기준광은 재생된 데이터 페이지의 중심 영역에서 일정 레벨 이상의 광 세기를 나타내기 때문에 재생 에러율이 거의 없으나, 데이터 페이지의 모서리 영역에서 광 세기가 일정 레벨 이하로 되어 재생 에러율이 급격하게 증가한다는 문제를 갖는다.
다른 한편, 저장 매체에서 재생된 데이터로부터 홀로그래픽 디지털 데이터를 디코딩하는 가장 일반적인 방법은 임계값(reference value)을 이용하는 방식이 있는데, 이 방식은 각 픽셀의 평균이나 0.5값을 이용하는 방식과 국부적인 페이지의 임계값을 이용하는 방식으로 구분된다. 전자의 경우 픽셀의 평균이나 0.5값보다 크면 1로 판독하고, 그보다 작으면 0으로 판독하는 방법이다. 그러나 이 경우 코드 레이트(code rate)는 높으나 재생 에러율(특히, 한 페이지의 모서리 부분에서의 재생 에러율)이 매우 높게 나타나기 때문에 현실적으로 적용이 어렵다는 문제를 갖는다. 반면 후자(즉, 국부 임계값 이용 방식)의 경우에는 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 경우에도 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 된다.
이에 따라 재생 에러율을 감소시키기 위한 방안이 연구/개발되었다. 그 한 예로서 미국의 스탠포드 대학에서 제안한 바이너리 디퍼런셜 코드(binary differential codes) 방식이 있는데, 이 방식은 국부적으로 1이 0보다 큰 것을 이용하여 입력 데이터를 2비트의 2진 데이터로 변조해서 코딩한 후에 저장 매체에 기록하고, 재생 후에는 인접 픽셀과 광 세기의 증가/감소를 비교하여 디코딩을 수행 하는 방식이다. 예를 들어, 01은 0으로, 10은 1로 코딩하여 기록하고 재생 후에는 그 반대 과정을 통해 디코딩하는 것이다. 이러한 코딩 및 디코딩 방식은 1개의 소스 데이터를 표현하기 위해서는 2개의 픽셀이 소요되므로 코드 레이트는 50%를 나타내게 된다.
다른 한 예로 IBM사에서 제안한 밸런스드 블록 코드(balanced block codes) 방법으로서, 하나의 블록(block)을 설정하고 이 블록내의 1의 개수와 0의 개수가 동일하도록 코딩한 후에 저장 매체에 기록하고 재생 후에는 하나의 블록내에서 각 픽셀의 세기(intensity)를 비교하여 디코딩을 수행하는 것이다. 예를 들어, 6 : 8 코딩의 경우 8비트 중 1과 0의 개수가 같은 64개의 조합을 64개의 데이터와 연관시키고(6비트 → 8비트), 재생시에는 재생된 신호 중(8비트 신호) 세기가 큰 것 4개를 1로, 나머지는 0으로 한 조합을 만들고 이를 6비트로 전환하여 디코딩하는 방식이다. 이러한 방식은 4 : 6 코딩의 경우 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖으며 6 : 8의 코딩의 경우에는 대략 75% 정도의 코드 레이트를 갖으며, 8 : 12의 경우에는 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖는다.
그러므로 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템에서 IBM 코딩 방식은 재생 에러율이 낮다는 장점을 가짐과 동시에 스탠포드 방식에 비해 상대적으로 높은 코드 레이트를 갖지만 이상적인 코드 레이트(즉, 코드 레이트 1)에 근접하기에는 여전히 코드 레이트가 낮기 때문에 저장 매체의 기록 밀도를 높이기 위한 다른 연구/개발이 요구된다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 n:m(n<m) 코딩시 입력 2진 데이터들을 다수개의 블록을 갖는 하나의 그룹으로 그룹핑하고 첫 번째 n비트 블록을 m비트의 기준 블록으로, 나머지 n비트 블록을 m비트의 블록으로 변환하고, 기준 블록의 비트값에 따라 해당 m비트 블록내 1 및 0의 개수가 다른 두 개의 타입 중에서 어느 한 타입으로 코딩함으로써 기록 밀도를 향상시킬 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 n:m(n<m) 디코딩시 이전 m비트 블록과 다음 m비트 블록의 각 합을 비교하여 기준 블록의 비트값을 구하고 기준 비트값에 따라 해당 m비트 블록이 두 개 타입 중에서 어느 타입인지를 결정한 후에 기준 블록과 각 블록을 n비트 블록으로 디코딩할 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 디코딩 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 코딩 방법은 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템내 저장 매체에 저장하기 위한 데이터를 n:m(n<m) 비트로 변환하여 코딩하는 방법에 있어서, n비트 데이터들을 하나의 그룹으로 그룹핑하는 단계와, 그룹에서 첫 번째 n비트 블록을 m비트로 변환하여 하나의 기준 블록을 정의하고 기준 블록의 각 내부 비트값에 따라 m비트내 1 및 0의 개수가 다르게 설정된 두 개 타입 중에서 어느 한 타입을 결정하는 단계와, 그룹에서 나머지 n비트 블록을 결정된 타입의 비트값을 갖는 m비트 블록으로 변환하여 코딩하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 디코딩 방법은 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템내 저장 매체에 저장된 m비트 데이터에서 원래 n비트 데이터로 디코딩하는 방법에 있어서, m비트 블록 데이터에서 이전 m비트 블록의 내부 비트 합과 다음 m비트 블록의 내부 비트 합을 구하고 이들 합을 비교하는 단계와, 이전 m비트 블록과 다음 m비트 블록의 합 차이에 따라 하나의 m비트 기준 블록의 비트값을 결정하는 단계와, 기준 블록의 해당 비트값에 대응되도록 m비트 블록의 각 내부 비트값의 합을 구하여 1 및 0의 개수가 다르게 설정된 두 개 타입 중에서 어느 한 타입을 결정하는 단계와, 기준 블록과 m비트 블록을 이용하여 n비트 블록으로 변환하여 디코딩하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명이 적용된 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템을 나타낸 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템은 크게, 코딩부(10)와, 기록 및 재생부(20)와, 디코딩부(30)로 구성된다.
도 1에서 기록 및 재생부(20)는, 광원(202), 광 분리기(204), 셔터(206, 212), 반사경(208, 216), 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator, 210), 저장 매체(218), CCD(220) 등을 포함한다. 광 분리기(204)에서는 광원(202)의 레이저 광을 두 개의 광으로 분리하므로 광 분리기(204)와 저장 매체(218) 사이에는 다수의 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 경로(S1)와 신호광 경로(S2)가 형성된 다.
먼저 광 분리기(204)에서는 광원(202)으로부터 입사되는 레이저 광을 기준광과 신호광으로 분리되는데, 여기에서 분리된 수직 편광의 기준광은 기준광 경로(S1)로 제공되고, 분리된 신호광은 신호광 경로(S2)로 제공된다. 이때, 설명의 편의와 이해의 증진을 위해 도 1에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 기준광 경로(S1)에는 기준광 처리를 위한 다수의 광학 렌즈(예를 들면, 웨이스트 구성 렌즈, 빔 확장기 등)가 구비되며 신호광 경로(S2) 상에도 신호광 처리를 위한 별도의 다수의 광학 렌즈(예를 들면, 리이미징 렌즈, 광 확장기, 필드 렌즈 등)가 구비된다.
기록 방식이 각도 중첩인 경우에 기준광 경로(S1)상에는 셔터(212), 반사경(216), 액츄에이터(214)가 기준광의 진행 방향으로 구비된다. 이에 광 분리기(204)로부터 분리되어 셔터(212)의 개구를 통해 입사되는 수직 편광된 기준광은 광학 렌즈(미도시됨)를 통해 조정되고 임의의 크기로 확장(신호광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)되며, 반사경(216)을 통해 기설정된 소정 각도, 예를 들면 기록시의 기록각 또는 재생을 위해 기설정된 각도로 편향된 후 저장 매체(218)로 입사(조사)된다.
여기에서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장 매체(218)에 기록할 때마다 액츄에이터(214)를 이용해 반사경(216)을 회전시켜 그 편향 각도를 변화시키는 방법으로 제어되는데, 이러한 기준광 편향 기 법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그래픽 디지털 데이터를 저장 매체(218)에 저장하거나 혹은 저장된 데이터를 재생할 수 있다.
한편, 신호광 경로(S2)상에는 셔터(206), 반사경(208), 공간 광 변조기(210)가 신호광의 진행 방향으로 구비되는데, 셔터(206)는 기록모드시 개방 상태를 유지하고, 재생모드시 차단 상태를 유지한다. 광 분리기(204)로부터 분리되어 셔터(206)의 개구를 통해 입사되는 신호광은 반사경(208)을 통해 소정의 편향 각도로 반사된 후 공간 광 변조기(210)에 전달된다.
공간 광 변조기(210)에서는 반사경(208)으로부터 전달되는 신호광을 코딩부(10)로부터 제공되는 데이터에 따라 픽셀들의 명암을 나타내도록 한 페이지 단위로 변조한다. 예를 들면, 입력 데이터가 한 프레임 단위로 된 영상 데이터일 때 공간 광 변조기(210)로 입사되는 신호광은 한 프레임 단위의 신호광으로 변조된다. 이와 같이 변조된 신호광은 기준광과 동기를 맞추어 저장 매체(218)로 입사된다.
기록모드시 저장 매체(218)에서는 공간 광 변조기(210)로부터 제공되는 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 갖는 기록용 기준광 사이의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 신호광과 기준광 사이의 간섭에 의한 간섭 무늬의 강도에 따라 저장 매체(218) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(218)에 홀로그래픽 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.
이에 반하여, 재생모드시 광 분리기(204)로부터 분리된 재생용 기준광이 반사경(216)을 통해 반사되어 저장 매체(218)로 조사될 경우, 저장 매체(218)에서는 재생용 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)를 재생하며, 여기에서 재생된 신호는 CCD(220)로 조사된다. 이어서, CCD(220)에서는 저장 매체(218)로부터 조사되는 재생 신호를 촬영하여 전기적인 신호로 복원한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩부(10)는 입력부(102)와, n:m 코딩부(104)로 구성된다. 입력부(102)는 홀로그래픽 디지털 데이터인 2진 데이터를 입력받아 이를 n:m 코딩부(104)에 전달한다. n:m 코딩부(104)는 입력부(102)에서 전달된 2진 데이터를 다수개의 블록을 갖는 하나의 그룹으로 그룹핑하고 그룹내 첫 번째 n비트 블록을 m비트의 기준 블록으로, 그룹내 나머지 n비트 블록을 m비트의 블록으로 변환하되, 기준 블록의 비트값에 따라 해당 m비트 블록내 1 및 0의 개수가 다른 두 개의 코딩 타입 중에서 어느 한 타입으로 변환하여 코딩한 후에 이를 기록 및 재생부(20)의 공간 광 변조기(210)에 제공한다.
본 발명의 기록 및 재생부(20)는 공간 광 변조기(210)를 통해서 반사경(208)으로부터 입사되는 신호광을 n:m 비트의 코딩 데이터로 변환한 후에 저장 매체(218)로 조사한다. 이에 따라 저장 매체(218)에는 본 발명에 따라 n:m 비트로 코딩된 홀로그래픽 디지털 데이터가 저장된다.
또한 도 1을 참조하면, 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 디코 딩부(30)는 n:m 디코딩부(302)와, 출력부(304)로 구성된다. n:m 디코딩부(302)는 CCD(220)에서 촬영된 저장 매체(218)의 m비트 데이터들을 입력받아 이전 m비트 블록과 다음 m비트 블록의 각 합을 비교하여 기준 블록의 비트값을 구하고 기준 비트값에 따라 해당 m비트 블록이 두 개 코딩 타입 중에서 어느 코딩 타입인지를 결정한 후에 기준 블록과 m비트 블록을 n비트 블록으로 변환하여 원래 홀로그래픽 디지털 데이터값으로 디코딩한다. 출력부(304)는 n:m 디코딩부(302)에서 디코딩된 홀로그래픽 디지털 데이터값을 출력한다.
도 2는 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 방법을 설명하기 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 방법은 다음과 같다. 본 발명의 방법에서는 n:m(8:11) 코딩 방식을 적용하여 8비트 12블록을 11비트 11블록으로 코딩하는 예를 든다.
본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템내 코딩부(10)는 기록모드시 데이터 코딩을 위한 선택 신호가 입력될 경우(S10) 입력부(102)를 통해 1페이지 단위의 홀로그래픽 디지털 데이터인 2진 데이터를 입력받는다.(S12)
코딩부(10)는 n:m 코딩부(104)를 통해 2진 데이터를 다수개의 블록을 갖는 하나의 그룹으로 그룹핑한다.(S14) 예컨대 8비트 단위의 2진 데이터를 갖는 12 블록을 하나의 그룹으로 그룹핑한다.
그리고 n:m 코딩부(104)는 그룹내 첫 번째 n비트 블록을 m비트로 변환하여 하나의 기준 블록을 정의하고 기준 블록의 각 내부 비트값이 0을 갖는지 판단한다.(S16) 즉, 기준 블록은 첫 번째 8비트 블록을 11비트가 변환된 것이다.
S16 판단 결과, 기준 블록의 내부 비트값이 0을 가질 경우 n:m 코딩부(104)는 기준 블록의 내부 비트값을 이용하여 그룹내 나머지 n비트 블록을 m비트 블록으로 변환하도록 한다. 이에 n:m 코딩부(104)는 기준 블록의 각 비트값에 대응되도록 m비트 블록내 비트값을 블록내 1 및 0의 개수가 다른 두 개의 제 1 및 제 2타입(A, B타입) 중에서 1의 개수가 많은 제 1타입으로 결정한다.(S18) 여기서 제 1타입(A 타입)은 11비트값들 중에서 0의 개수가 4개이며 1의 개수가 나머지인 7개인 것을 정의한다. 제 2타입(B 타입)은 11비트값들 중에서 0의 개수가 7개이며 1의 개수가 나머지 4개인 것을 정의한다.
반면에 S16 판단 결과, 기준 블록의 비트값이 1을 가질 경우 n:m 코딩부(104)는 각 기준 비트값에 대응되는 m비트 블록의 내부 비트값을 제 1 및 제 2타입(A, B타입) 중에서 1의 개수가 적은 제 2타입으로 결정한다.(S20)
예를 들어, n:m 코딩부(104)는 기준 블록의 11비트 중에서 첫 번째 비트값이 0을 가질 경우 첫 번째 11비트 블록을 제 1타입으로 결정하여 첫 번째 11비트 블록내 비트값을 0의 개수가 4개이며 1의 개수가 7개를 갖도록 정한다. 기준 블록의 두 번째 비트값이 1을 가질 경우 두 번째 11비트 블록은 제 2타입으로 결정되므로 두 번째 11비트 블록내 비트값을 0의 개수가 7개이며 1의 개수가 4개를 갖도록 정한다.
본 발명의 n:m 코딩부(104)는 S16∼S20을 반복하여 기준 블록의 열한 번째 비트값까지 열한 번째 11비트 블록을 내부 비트값의 0 및 1의 개수가 다른 제 1 또는 제 2타입으로 결정한다.
이러한 식으로 본 발명의 n:m 코딩부(104)는 S18, S20에서 결정된 제 1 또는 제 2타입에 맞추어 해당 타입에서 정하는 1 및 0의 개수를 갖도록 8비트 11블록을 11비트 11개 블록으로 변환하여 코딩한다.(S22) 이렇게 코딩된 11비트 11개 블록의 데이터가 공간 광 변조기(210)에 전달된다.
도 3은 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 디코딩 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 디코딩 방법은 다음과 같다. 본 발명의 방법에서는 n:m(8:11) 디코딩 방식을 적용하여 11비트 11블록을 8비트 12블록으로 디코딩하는 예를 든다.
본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템내 디코딩부(30)는 재생모드시 데이터 디코딩을 위한 선택 신호가 입력될 경우(S20) CCD(220)에서 촬영된 저장 매체(218)의 m비트 데이터들(11비트 11블록 데이터)을 n:m 디코딩부(302)에서 입력받는다.(S22)
n:m 디코딩부(302)는 11비트의 기준 블록을 생성하기 위하여 다수개의 m비트 블록 데이터(11비트 11블록 데이터)에서 이전 m비트 블록의 내부 비트 합(G1)과 다음 m비트 블록의 내부 비트 합(G2)을 구하고, 이들 비트 합을 서로 비교한다.(S24) 예컨대 첫 번째 11비트 블록의 내부 비트값들의 합이 두 번째 11비트 블록의 합보다 큰지를 비교한다.
S24 비교 결과, 첫 번째 11비트 블록의 내부 비트값들의 합(G1)이 두 번째 11비트 블록의 합(G2)보다 클 경우(G1>G2) n:m 디코딩부(302)는 11비트의 기준 블록내 첫 번째 비트값을 1로 결정한다.(S26) 그리고 n:m 디코딩부(302)는 기준 블 록의 해당 비트값 1에 대응되도록 첫 번째 11비트 블록의 내부 비트값들의 합(G1)을 블록내 1 및 0의 개수가 다른 두 개의 제 1 및 제 2타입(A, B타입) 중에서 1의 개수가 많은 제 1타입(A 타입)으로 결정한다. 이와 동시에, 두 번째 11비트 블록의 내부 비트값들의 합(G2)을 1의 개수가 적은 제 2타입(B 타입)으로 결정한다.(S28)
반면에 S24 비교 결과, 첫 번째 11비트 블록의 내부 비트값들의 합(G1)이 두 번째 11비트 블록의 합(G2)보다 작을 경우(G1<G2) n:m 디코딩부(302)는 11비트의 기준 블록내 첫 번째 비트값을 0으로 결정한다.(S30) 그리고 n:m 디코딩부(302)는 기준 블록의 해당 비트값 1에 대응되도록 첫 번째 11비트 블록의 내부 비트값의 합(G1)이 제 1 및 제 2타입(A, B타입) 중에서 1의 개수가 적은 제 2타입(B 타입)으로 결정한다. 이와 동시에 두 번째 11비트 블록의 내부 비트값들의 합(G2)을 1의 개수가 많은 제 1타입(A 타입)으로 결정한다.(S32)
본 발명의 n:m 디코딩부(302)는 S24∼S32를 반복하여 기준 블록의 열한 번째 비트값까지 열한 번째 11비트 블록을 모두 내부 비트값들의 합(G1, G2)을 제 1타입(A 타입) 또는 제 2타입(B 타입)으로 결정한다.
이러한 식으로 본 발명의 n:m 디코딩부(302)는 S28, S32에서 결정된 첫 번째부터 열한 번째 11비트 블록의 제 1타입 또는 제 2타입에 맞추어 제 1타입을 1로, 제 2타입을 0으로 하여 11비트의 기준 블록을 정하고 한 개의 11비트 기준 블록과 총 열한 개 11비트 블록을 순차적으로 8비트의 12블록으로 디코딩한다.(S34) 이렇게 디코딩된 8비트 12개 블록의 데이터는 출력부(304)를 통해 출력된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 코딩 과정을 설명하기 위한 일 실시예의 도면들이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명은 8:11 코딩의 경우 8비트 12블록(200)의 데이터를 11비트 11블록(204a)으로 코딩해야한다. 이를 위하여 8비트 12비트 블록(200)에서 첫 번째 8비트 블록을 11비트로 변환하여 하나의 기준 블록(202a)으로 정한다. 11비트 11블록(204a)에 대해 11비트의 기준 블록(202a)을 세로로 배치할 경우 기준 블록의 내부 비트가 각각 11블록의 각 블록과 대응하게 된다.
본 발명에서는 기준 블록(202a)의 각 비트값에 따라 11블록(204a)을 블록내 1 및 0의 개수가 다른 두 개의 제 1 및 제 2타입(A, B타입) 중에서 어느 한 타입으로 결정한다. 기준 블록(202a)의 첫 번째 비트가 1일 경우 11블록(204a)의 첫 번째 블록을 1의 개수가 많은 제 1타입(A 타입)으로 정하고, 그렇지 않을 경우 1의 개수가 적은 제 2타입(B)으로 결정된다. 이렇게 기준 블록(202a)의 비트값에 따라 결정된 타입에 맞추어 각 블록(204a)내 11비트가 코딩된다. 이때 제 1타입은 11비트에서 1의 개수가 7개이며 0의 개수가 4개인 것을, 제 2타입은 11비트에서 1의 개수가 4개이며 1의 개수가 11인 것을 정의한다.
도 4a의 예에서는 기준 블록(202a)의 비트값이 "10001001001"이므로 총 11블록(204a)은 "ABBBABBABBA"의 코딩된다. 그러므로 기준 블록(202a)은 제 2타입으로 코딩됨을 알 수 있다. 총 11블록(204a)내 A 타입이 4개, B타입이 7개이므로 전체 11비트로 코딩되는 11블록(204a)내 1의 개수는 65(4×4＋7×7)이고, 0의 개수는 56(4×7＋7×4)이 된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 8:11 코딩의 다른 예는 기준 블록(202b)의 비트값이 "11101001011"이므로 제 1타입을 가지고, 총 11블록(204b)은 "AAABABBABAA"의 타입들로 코딩된다. 총 11블록(204b)내 A 타입이 7개, B타입이 4개이므로 전체 11비트로 코딩되는 11블록(204b)내 1의 개수는 56(4×7＋7×4)이고, 0의 개수는 65(7×7＋4×4)가 된다.
그러므로 본 발명에서는 홀로그래픽 디지털 데이터의 코딩시 8비트에서 11비트로 변환된 블록마다 2진 데이터의 0, 1 차이를 이용한 코딩 타입(A, B 타입)으로 코딩하기 때문에 11비트 중에서 0, 1의 개수가 다른 2개의 코딩 타입이 서로 반복되므로 코드 레이트의 밸런싱을 높일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 n:m(n<m) 코딩시 입력 2진 데이터들을 다수개의 블록을 갖는 하나의 그룹으로 그룹핑하고 첫 번째 n비트 블록을 m비트의 기준 블록으로, 나머지 n비트 블록을 m비트의 블록으로 변환하고, 기준 블록의 비트값에 따라 해당 m비트 블록내 1 및 0의 개수가 다른 두 개의 타입 중에서 어느 한 타입으로 코딩함으로써 기록 밀도를 약 79%로 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 n:m(n<m) 디코딩시 이전 m비트 블록과 다음 m비트 블록의 각 합을 비교하여 기준 블록의 비트값을 구하고 기준 비트값에 따라 해당 m비트 블록이 두 개 타입 중에서 어느 코딩 타입인지를 결정한 후에 기준 블록과 각 블록을 함께 n비트 블록으로 디코딩할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위 에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템내 저장 매체에 저장하기 위한 데이터를 n:m(n<m) 비트로 변환하여 코딩하는 방법에 있어서,
    상기 n비트 데이터들을 하나의 그룹으로 그룹핑하는 단계와,
    상기 그룹에서 첫 번째 n비트 블록을 m비트로 변환하여 하나의 기준 블록을 정의하고 상기 기준 블록의 각 내부 비트값에 따라 m비트내 1 및 0의 개수가 다르게 설정된 두 개 타입 중에서 어느 한 타입을 결정하는 단계와,
    상기 그룹에서 나머지 n비트 블록을 상기 결정된 타입의 비트값을 갖는 m비트 블록으로 변환하여 코딩하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 n:m은 8:11인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 두 개 타입에서 m비트내 1의 개수와 0의 개수가 적어도 2개 이상 차이가 나는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 코딩 방법.
  4. 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템내 저장 매체에 저장된 m비트 데이터에서 원래 n비트 데이터로 디코딩하는 방법에 있어서,
    상기 m비트 블록 데이터에서 이전 m비트 블록의 내부 비트 합과 다음 m비트 블록의 내부 비트 합을 구하고 이들 합을 비교하는 단계와,
    상기 이전 m비트 블록과 상기 다음 m비트 블록의 합 차이에 따라 하나의 m비트 기준 블록의 비트값을 결정하는 단계와,
    상기 기준 블록의 해당 비트값에 대응되도록 상기 m비트 블록의 각 내부 비트값의 합을 구하여 1 및 0의 개수가 다르게 설정된 두 개 타입 중에서 어느 한 타입을 결정하는 단계와,
    상기 기준 블록과 상기 m비트 블록을 이용하여 상기 n비트 블록으로 변환하여 디코딩하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 디코딩 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 n비트는 8이며 m비트는 11인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 디코딩 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 두 개 타입에서 m비트내 1의 개수와 0의 개수가 적어도 2개이상 차이가 나는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 디코딩 방법.
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