KR100551374B1 - 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 큰 값의 라인별 총합 값을 나타낼 수 있는 이미지를 갖는 데이터 이미지에서도 테두리 영역을 정확하게 검출할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 임의의 크기를 갖는 페이지 단위의 데이터 이미지를 엔코딩하여 저장 매체에 기록하고 재생시에 데이터 이미지를 오우버 샘플링하여 디코딩하는 방식으로 홀로그램 데이터를 엔코딩/디코딩하는 종래 방식과는 달리, 임의의 크기를 갖는 페이지 단위의 데이터 이미지를 엔코딩 전 혹은 후에 n비트 단위로 분할하여 기 설정된 n비트의 특정 코드 값을 이용해 분할된 각 픽셀 데이터 값을 배타적 논리합한 후에 저장 매체에 기록하고, 재생시에 기 설정된 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 변형된 각 픽셀 데이터 값들을 원래의 데이터 값으로 복원하여 재생하는 방식을 통해 테두리 영역의 라인별 총합 값과 유사하게 큰 데이터 이미지에서의 라인별 총합 값의 발생을 억제함으로써, 재생 측에서의 디코딩을 위한 데이터 이미지의 테두리 영역을 효과적으로 검출할 수 있어 테두리 영역의 검출 실패에 기인하는 재생 데이터 이미지의 열화(왜곡)를 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

Description

홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템 및 그 방법{HOLOGRAM DATA ENCODING/DECODING SYSTEM AND METHOD}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔코딩 장치를 채용한 전형적인 홀로그래픽 기록 시스템의 블록구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디코딩 장치를 채용한 전형적인 홀로그래픽 재생 시스템의 블록구성도,
도 3은 도 7에 도시된 데이터 이미지를 특정 코드 값으로 배타적 논리합을 취한 실험을 통해 얻어진 결과 데이터 이미지,
도 4a는 1024×1024 사이즈를 갖는 데이터 이미지이고, 4b는 4a의 데이터 이미지에서 오우버 샘플링을 통해 추출한 240×240 사이즈의 데이터 이미지,
도 5는 일 예로서 횡 라인의 픽셀 총합을 구한 결과를 보여주는 히스토그램,
도 6a는 재생 데이터 이미지의 왼쪽 상단의 모서리 부분을, 6b는 재생 데이터 이미지의 오른쪽 상단의 모서리 부분을 각각 도시한 도면,
도 7은 저장 매체에 기록되는 데이터 이미지의 예시도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
114 : 엔코딩 블록 212 : 디코딩 블록
1141, 2129 : 메모리 블록 1142, 2126 : 데이터 분할 블록
1143 : 데이터 변형 블록 1145 : ECC 엔코딩 블록
1147 : 모듈레이션 엔코딩 블록 1149 : 데이터 이미지 생성 블록
2121 : 오우버 샘플링 블록 2123 : 디모듈레이션 블록
2125 : ECC 디코딩 블록 2127 : 데이터 복원 블록
본 발명은 홀로그래픽 시스템(Holographic System)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀로그래픽 데이터를 저장 매체에 기록하기 위해 데이터를 엔코딩하거나 저장 매체로부터 재생한 데이터를 디코딩하는데 적합한 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템 및 그 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 신호 광과 기준 광을 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, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 신호광의 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 발생한 레이저광을 기준 광과 물체 광으로 분기시키고, 물체 광을 외부 입력 데이터(즉, 저장하고자 하는 입력 데이터)에 따라 픽셀들이 명암을 이루는 한 페이지 단위의 2진 데이터로 변조하며, 변조된 물체 광(즉, 신호 광)과 분기되어 기 설정된 편향 각으로 반사시킨 기록용 기준 광을 서로 간섭시킴으로서 얻어지는 간섭 무늬를 입력 데이터에 대응하는 홀로그램 데이터로써 저장 매체에 기록한다.
이때, 저장 매체에 기록되는 N×N(예컨대, 240×240)의 홀로그램 데이터는 일련의 전처리(예를 들면, 에러 정정 코드(패리티 비트) 등을 삽입하는 엔코딩 처리, 디코딩에서의 오우버 샘플링을 위한 테두리 생성 처리 등) 과정을 통해 엔코딩된 후 공간 광 변조기를 통해 신호 광으로 변조되어 저장 매체에 기록되며, 저장 매체로부터 재생되는 N×N(예를 들면, 240×240)의 홀로그램 데이터(즉, 간섭무늬 형상 이미지)는 CCD(Charge Coupled Device) 등을 통해 조사되어 (N+M)×(N+M)의 사이즈를 갖는 데이터 이미지(예를 들면, 1024×1024의 데이터 이미지)로 변환되고, 오우버 샘플링 과정을 통해 엔코딩 전의 데이터, 즉 N×N 사이즈를 갖는 데이터 이미지(예를 들면, 240×240이 데이터 이미지)로 변환되며, 이후 ECC 디코딩 등 의 과정을 통해 엔코딩 전의 원래 데이터로 복원된다. 즉, 일 예로서 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 1024×1024의 사이즈를 갖는 데이터 이미지가 오우버 샘플링을 통해 240×240의 사이즈를 갖는 데이터 이미지로 변환된다. 여기에서, 도 4a에 있어서, 진한 검정 색으로 표시된 데이터 이미지의 4변 부분은 띠 모양의 테두리를 나타낸다.
통상적으로, 저장매체로부터 재생되어 CCD를 통해 출력되는 데이터 이미지, 즉 한 페이지 단위의 데이터 이미지는 (N+M)×(N+M)의 사이즈, 예를 들면, 1024×1024의 사이즈를 갖는데, 이러한 페이지 이미지에는 띠 모양의 테두리와 테두리 안에 720×720의 사이즈를 갖는 실제 데이터 이미지로 되어 있으며, 실제 데이터의 추출을 위한 오우버 샘플링을 위하여 240×240의 그리드(각 그리드는 3×3의 픽셀로 됨)로 이루어져 있다.
따라서, (N+M)×(N+M) 사이즈의 데이터 이미지에서 원래의 데이터 크기인 N×N 데이터 이미지를 추출하기 위해서는 먼저 (N+M)×(N+M) 사이즈의 데이터 이미지에서 테두리를 검출하는 것이 필요한데, 이를 위한 하나의 방법으로서 각 행 라인의 픽셀 총합과 각 열 라인의 픽셀 총합을 구하는 방식을 이용할 수 있다.
도 5는 일 예로서 행 라인의 픽셀 총합을 구한 결과를 보여주는 히스토그램이다. 도 5를 참조하면, 특별히 양쪽에 유난히 큰 값을 가지는 것이 2개(둥근 원으로 표시한 부분) 있음을 알 수 있는데, 이것들의 x축 픽셀 값이 양쪽의 테두리 위치가 되는 것이다. 여기에서, 테두리를 이루는 픽셀 라인의 총합이 큰 값으로 되는 것은, 실제 데이터 이미지 부분의 픽셀들이 "1"과 "0"의 픽셀 데이터 값들이 랜덤 에게 혼재하는 형태를 갖는 반면에, 테두리를 형성하는 픽셀들은 모두 동일한 픽셀 데이터 값(예컨대, "1")으로 되어 있기 때문이다.
다음에, 상기한 바와 같은 일련의 과정들을 통해 테두리를 검출한 후에, 일 예로서 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 테두리 안의 왼쪽 상단 모서리 부분에서부터 시작하여 오른쪽 상단 모서리 부분으로 순차적으로 이동해 가면서 각 라인별로 그리드를 이용해 픽셀을 추출한다. 예를 들어, 원래의 데이터 이미지가 240×240 사이즈이고, 재생 측에서 CCD를 통해 얻은 데이터 이미지가 720×720 사이즈라고 가정할 때, 각 라인별로 두 개의 픽셀을 건너뛰어 픽셀을 선택하는 방식으로 240×240 사이즈의 데이터 이미지를 추출하며, 이와 같이 추출된 240×240 사이즈의 데이터 이미지는 디코더 측으로 전달되어 엔코딩 전의 원래 데이터로 디코딩된다.
한편, 일 예로서 도 7에 도시된 바와 같은 형태를 갖는 데이터 이미지를 저장 매체에 저장한 후에 재생할 경우, 테두리와 같이 큰 값들을 갖는 것들이 양쪽에만 나타나는 것이 아니라 주변에 여러 개의 형태로 나타날 수 있는데, 이러한 경우 상술한 바와 같은 종래 방식에서는 데이터 이미지의 테두리를 정확하게 검출하지 못하는 상황이 발생하게 되는 문제가 있으며, 이러한 문제는 결국 재생되는 데이터 이미지의 열화(왜곡)를 야기시키는 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 큰 값의 라인별 총합 값을 나타낼 수 있는 이미지를 갖는 데이터 이미지에서도 테두리 영역을 정확하게 검출(판별)할 수 있는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, 기준 광과 데이터 이미지를 신호 광으로 변조한 신호 광을 서로 간섭시켜 간섭무늬를 기록하는 방식으로 저장 매체에 데이터 이미지를 기록하는 홀로그래픽 시스템에서 데이터를 엔코딩/디코딩하는 시스템으로서, 임의의 화면 사이즈를 갖는 데이터 이미지를 특정 코드 값을 갖는 마스크를 이용하여 변형시키는 수단과, 상기 변형된 데이터 이미지에 에러 정정 코드를 삽입하고, 각 픽셀 데이터들을 임의의 값으로 엔코딩하여 엔코딩된 데이터 이미지를 생성하는 수단과, 상기 엔코딩된 데이터 이미지에 소정 비트의 테두리 영역을 형성한 후 상기 저장 매체에 기록하는 수단과, 상기 저장 매체에서 재생되는 데이터 이미지로부터 원 사이즈의 엔코딩된 데이터 이미지를 추출하는 수단과, 상기 추출된 데이터 이미지에 대해 에러 정정 및 디코딩을 수행하는 수단과, 상기 디코딩된 데이터 이미지를 상기 특정 코드 값에 대응하는 마스크를 이용하여 변형 전의 원 데이터 이미지로 복원시키는 수단을 포함하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 기준 광과 데이터 이미지를 신호 광으로 변조한 신호 광을 서로 간섭시켜 간섭무늬를 기록하는 방식으로 저장 매체에 데이터 이미지를 기록하는 홀로그래픽 시스템에서 데이터를 엔코딩/디코딩하는 방법으로서, 임의의 화면 사이즈를 갖는 데이터 이미지를 특정 코드 값을 갖는 마스크를 이용하여 변형시키는 과정과, 상기 변형된 데이터 이미지에 에 러 정정 코드를 삽입하고, 각 픽셀 데이터들을 임의의 값으로 엔코딩하여 엔코딩된 데이터 이미지를 생성하는 과정과, 상기 엔코딩된 데이터 이미지에 소정 비트의 테두리 영역을 형성하여 상기 저장 매체에 기록하는 과정과, 상기 저장 매체에서 재생되는 데이터 이미지로부터 원 사이즈의 엔코딩된 데이터 이미지를 추출하는 과정과, 상기 추출된 데이터 이미지에 대해 에러 정정 및 디코딩을 수행하는 과정과, 상기 디코딩된 데이터 이미지를 상기 특정 코드 값에 대응하는 마스크를 이용하여 변형 전의 원 데이터 이미지로 복원시키는 과정을 포함하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 방법을 제공한다.
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 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 핵심 기술사상은, 임의의 크기를 갖는 페이지 단위의 데이터 이미지를 엔코딩하여 저장 매체에 기록하고 재생시에 데이터 이미지를 오우버 샘플링하여 디코딩하는 방식으로 홀로그램 데이터를 엔코딩/디코딩하는 전술한 종래 방식과는 달리, 임의의 크기를 갖는 페이지 단위의 데이터 이미지를 엔코딩 전 혹은 후에 n비트 단위로 분할하여 기 설정된 n비트의 특정 코드 값을 이용해 분할된 각 픽셀 데이터 값을 변형(즉, 배타적 논리합(exclusive OR))한 후에 저장 매체 에 기록하고, 재생시에 기 설정된 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 변형된 각 픽셀 데이터 값들을 원래의 데이터 값으로 복원하여 재생하는 방식으로 페이지 단위로 기록 및 재생되는 홀로그램 데이터를 엔코딩/디코딩한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔코딩 장치를 채용한 전형적인 홀로그래픽 기록 시스템의 블록구성도이다.
도 1을 참조하면, 전형적인 홀로그래픽 기록 시스템은 스핀들 모터(102), 저장 매체(104), 기준 광 경로(106), 신호 광 경로(108), 광학계(110), 데이터 입력 블록(112) 및 엔코딩 블록(114)을 포함하는데, 여기에서 엔코딩 블록(114)은 실질적인 본 발명의 엔코딩 장치를 의미한다. 즉 본 발명의 엔코딩 장치는 메모리 블록(1141), 데이터 분할 블록(1142), 데이터 변형 블록(1143), ECC(error correction code) 엔코딩 블록(1145), 모듈레이션 엔코딩 블록(1147) 및 데이터 이미지 생성 블록(1149)을 포함한다.
먼저, 전형적인 홀로그래픽 기록 시스템의 동작 과정을 개략적으로 살펴보면, 스핀들 모터(102)에 의해 회전 구동되는 저장 매체(104)가 구비되고, 이러한 저장 매체(104)에는 홀로그램 데이터를 기록하는 데 필요한 기준 광이 저장 매체(104) 측으로 조사되는 기준 광 경로(106)와 홀로그램 데이터가 변조된 신호 광이 저장 매체(104) 측으로 조사되는 신호 광 경로(108)가 구비된다.
또한, 비록 도면에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 기준 광 경로(106)에는 광학계, 반사경 등이 포함되어 있고, 신호 광 경로(108)에도 광학계(110), 데이터 입력 블록(112) 등이 포함되어 있으며, 데이터 입력 블록(112)에는 본 발명의 엔코딩 장치에 해당하는 엔코딩 블록(114)으로부터 제공되는 페이지 단위의 데이터 이미지를 신호 광으로 변조해 주는 공간 광 변조기 등이 포함된다.
따라서, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 전형적인 홀로그래픽 기록 시스템에서는 기준 광 경로(106)를 통해 조사되는 기준 광과 신호 광 경로(108)를 통해 조사되는 신호 광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬를 기록하는 방식으로 저장 매체(104)에 페이지 단위의 데이터 이미지를 기록한다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 홀로그래픽 기록 시스템에 기록하기 위한 한 페이지 단위의 데이터 이미지를 본 발명에 따라 엔코딩하는 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 엔코딩 장치는 메모리 블록(1141), 데이터 분할 블록(1142), 데이터 변환 블록(1143), ECC 엔코딩 블록(1145), 모듈레이션 엔코딩 블록(1147) 및 데이터 이미지 생성 블록(1149)을 포함하는데, 여기에서 메모리 블록(1141)에는 홀로그래픽 기록 시스템에 탑재된 저장 매체(104)에 기록하고자 하는 페이지 단위의 디지털 영상 데이터가 저장되어 있다.
도 1을 참조하면, 데이터 분할 블록(1142)은, 예를 들면 다수의 시프트 레지스터 등으로 구성할 수 있으며, 메모리 블록(1141)으로부터 제공되는 픽셀 데이터들을 기 설정된 일정 크기(예를 들면, 8비트, 16비트, 32비트, 64비트, 한 라인 등)로 분할하며, 여기에서 분할된 일정 크기의 픽셀 데이터 그룹들은 다음 단의 데이터 변형 블록(1143)으로 전달된다.
다음에, 데이터 변형 블록(1143)은, 데이터 분할 블록(1142)으로부터 제공되는 분할된 일정 크기의 픽셀 데이터 그룹과 기 설정된 일정 크기(예를 들면, 16비트)의 특정 코드 값(예를 들면, 0010111011000100)간에 배타적 논리합(exclusive OR)을 취함으로써, 일정 크기의 픽셀 데이터 그룹을 임의의 비트 값들을 갖는 픽셀 데이터 그룹으로 변형시킨다.
상기와는 달리, 본 발명의 엔코딩 장치는 데이터 이미지를 일정 크기로 분할한 후 배타적 논리합을 취하여 변형시키지 않고, 한 페이지 단위로 배타적 논리합을 취하는 방식(한 페이지에 대응하는 크기의 페이지 마스크 이용 방식)으로 데이터 이미지를 변형시킬 수도 있는데, 이와 같이 한 페이지 단위로 데이터 이미지를 복원할 경우 하나의 구성부재를 이루는 데이터 분할 블록(1142)을 구성할 필요가 없게 된다.
이어서, ECC 엔코딩 블록(1145)은 노이즈 등에 기인하는 신호의 에러들을 수학적 계산에 의해 정정해 주는 코드를 삽입, 즉 n비트의 픽셀 데이터 단위로 에러 정정을 위한 패리티 비트 등을 부가하는 엔코딩을 수행하고, 모듈레이션 엔코딩 블록(1147)에서는 재생신호에서의 에러율을 감소시키기 위하여 에러 정정 코드가 부가된 데이터 이미지의 픽셀 데이터를 엔코딩, 예를 들어 4:6, 6:8, 8:12 등 데이터 변환 방식으로 픽셀 데이터를 엔코딩하며, 이와 같이 엔코딩된 한 페이지의 데이터 이미지는 다음 단의 데이터 이미지 생성 블록(1149)으로 전달된다.
다음에, 데이터 이미지 생성 블록(1149)에서는 상기한 모듈레이션 엔코딩 블록(1147)으로부터 제공되는 임의의 사이즈(N×N, N×M, M×N 등)를 갖는 데이터 이 미지에 소정 비트의 테두리 영역을 생성, 즉 재생 측 디코딩 과정에서의 오우버 샘플링을 위한 소정 비트의 테두리 영역을 갖는 데이터 이미지를 생성하여 데이터 입력 블록(112)으로 제공한다. 예를 들어, 240×240 사이즈를 갖는 데이터 이미지가 제공될 때, 이미지의 상하좌우 각각을 3비트로 한 테두리 영역을 갖는 243×243 사이즈의 데이터 이미지를 생성한다.
그 결과, 소정 비트의 테두리 영역을 갖는 데이터 이미지는 신호 광으로 변조되어 신호 광 경로(108)를 통해 저장 매체(104)로 조사되어 기준 광 경로(106)를 통해 조사되는 기준 광과의 간섭을 통해 간섭 무늬로서 저장 매체(104) 내 임의의 공간에 기록(저장)된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 저장 매체에 기록하고자 하는 데이터 이미지가, 일 예로서 도 7에 도시된 바와 같은 형태를 갖는 데이터 이미지, 즉 큰 값의 라인별 총합 값을 나타낼 수 있는 데이터 이미지라 할지라도, n비트의 특정 코드 값을 이용한 배타적 논리합을 통해 n비트의 각 픽셀 데이터를 변형(즉, 큰 값의 라인별 총합 값을 나타내지 않는 데이터 이미지로의 변형)시켜 줌으로써, 기록하고자 하는 데이터 이미지를 라인별 픽셀 총합이 큰 값(즉, 테두리 라인의 값과 유사한 정도의 큰 값)을 갖지 않는 데이터 이미지로 변형시켜 기록하기 때문에, 재생 측에서의 데이터 재생을 위한 효과적인 테두리 검출을 실현 가능하게 할 수 있다.
도 3은 도 7에 도시된 데이터 이미지를 "000101111011000100" 코드 값(16비트 마스크)으로 배타적 논리합을 취한 실험을 통해 얻어진 결과 데이터 이미지를 나타내는 것으로, 본 발명의 발명자는 도 3의 실험 결과를 통해 특정 코드 값(n비 트 마스크)을 이용한 배타적 논리합을 취함으로써, 어떤 형태의 데이터 이미지일지라도 큰 값의 라인별 총합 값을 나타내지 않는 데이터 이미지로 변형시킬 수 있음을 알 수 있었다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 데이터 이미지를 엔코딩(ECC 엔코딩)하기 전에 먼저 픽셀 데이터들을 n비트의 픽셀 데이터로 그룹으로 분할하고, 분할된 각 n비트 픽셀 데이터 그룹을 n비트의 특정 코드 값(n비트 마스크)으로 배타적 논리합을 취하는 방식으로 데이터 이미지의 픽셀 데이터 값들을 변형시키는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 저장 매체에 기록하고자 하는 데이터 이미지를 ECC 엔코딩한 후에 배타적 논리합을 취하는 방식으로 데이터 이미지의 픽셀 데이터 값들을 변형시켜 줄 수 있음은 물론이며, 이러한 변형 방식을 통해서도 동일한 결과를 얻을 수 있음은 물론이다. 이와 같은 변형을 고려할 경우, 도 1에 도시된 데이터 분할 블록(1142)과 데이터 변형 블록(1143)은 ECC 엔코딩 블록(1145)과 모듈레이션 엔코딩 블록(1147) 사이에 위치하게 될 것이다.
다음에, 상술한 바와 같은 일련의 과정들을 통해 이미지 변형되어 저장 매체에 기록된 데이터 이미지를 본 발명에 따라 재생시키는 과정에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디코딩 장치를 채용한 전형적인 홀로그래픽 재생 시스템의 블록구성도이다.
도 2를 참조하면, 전형적인 홀로그래픽 재생 시스템은 스핀들 모터(202), 저장 매체(204), 판독 광 경로(206), 재생 광 경로(210), 이미지 검출 수단(210) 및 디코딩 블록(212)을 포함하는데, 여기에서 디코딩 블록(212)은 실질적인 본 발명의 디코딩 장치를 의미한다. 즉 본 발명의 디코딩 장치는 오우버 샘플링 블록(2121), 디모듈레이션 블록(2123), ECC 디코딩 블록(2125), 데이터 분할 블록(2126), 데이터 복원 블록(2127) 및 메모리 블록(2129)을 포함한다. 또한, 도 2에서 참조번호 202, 204 및 206으로서 표시된 구성부재는 도 1에서 참조번호 102, 104 및 106으로 표시된 구성부재와 실질적으로 동일한 구성부재를 의미한다.
즉, 전형적인 홀로그래픽 재생 시스템은 스핀들 모터(202)에 의해 회전 구동되는 저장 매체(204)가 구비되고, 이러한 저장 매체(204)에는 기록된 홀로그램 데이터를 재생하는 데 필요한 판독 광이 저장 매체(204) 측으로 조사되는 판독 광 경로(206)와 판독 광의 조사를 통해 재생되는 데이터 이미지 광(즉, 2진 데이터의 바둑판 형상 무늬)이 출력되는 재생 광 경로(208)가 구비된다.
또한, 재생 광 경로(208) 측에는 이미지 검출 수단(210), 예를 들면 CCD 카메라가 구비되어 있으며, 이러한 CCD 카메라에서는 재생되는 이미지 광을 구성하는 각 픽셀을 n×n 픽셀(예를 들면, 3×3 픽셀)로 표현하여 방식으로 광전 변환하여 디코딩 블록(212)으로 제공한다. 예를 들어, 저장 매체(204)로부터 재생되는 데이터 이미지 광(즉, 2진 데이터의 바둑판 형상 무늬)이 240×240의 해상도 사이즈를 가지며, 3비트의 상하좌우 테두리를 갖는다고 가정할 때, 이미지 검출 수단(210)에서는 테두리를 포함하여 1024×1024의 해상도 사이즈를 갖는 광전 변환된 데이터 이미지를 생성하여 디코딩 블록(212)으로 제공한다.
따라서, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 전형적인 홀로그래픽 재생 시스템에 서는 판독 광 경로(206)를 통해 판독 광이 저장 매체(204)로 조사될 때 판독 광을 회절시키는 간섭무늬에 의해 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬) 이미지 광이 재생되고, 이러한 이미지 광이 CCD 카메라를 통해 촬상 및 광전 변환한 데이터 이미지로서 디코딩 블록으로 제공된다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 홀로그래픽 재생 시스템에서 재생되는 한 페이지 단위의 엔코딩된 데이터 이미지를 본 발명에 따라 디코딩하는 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 디코딩 장치는 오우버 샘플링 블록(2121), 디모듈레이션 블록(2123), ECC 디코딩 블록(2125), 데이터 분할 블록(2126), 데이터 복원 블록(2127) 및 메모리 블록(2129)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 오우버 샘플링 블록(2121)은 각 라인별 픽셀 총합 값을 이용하는 방식 등을 통해 재생 데이터 이미지의 테두리를 검출하고, 오우버 샘플링을 통해 원래의 데이터 이미지, 즉 엔코딩된 데이터 이미지를 추출하여 디모듈레이션 블록(2123)으로 전달한다. 예를 들어, 240×240의 해상도 사이즈와 3비트의 상하좌우 테두리를 갖는 재생 데이터 이미지에 대해 각 픽셀 당 3×3픽셀로 하는 이미지 촬상을 통해 1024×1024 사이즈의 데이터 이미지를 제공한다고 가정할 때, 오우버 샘플링 블록(2121)에서는 테두리를 검출한 후에 3×3 마스크를 이용해 720×720의 데이터 이미지에서 한 픽셀을 추출한 후에 2픽셀을 건너뛰는 방식으로 240×240 사이즈의 원래 데이터 이미지(즉, 엔코딩된 데이터 이미지)를 추출한다.
이때, 본 발명에서는 데이터 이미지를 저장 매체에 기록하기 전의 엔코딩시 에 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 n비트로 분할된 각 픽셀 데이터 그룹들을 변형, 즉 n비트 픽셀 데이터 그룹 각각에 대해 n비트 특정 코드 값(n비트 마스크)으로 배타적 논리합을 수행하는 방식으로 원 픽셀 데이터를 변형시켜 기록하였기 때문에, 실제적인 데이터 영역에서 테두리 영역만큼의 큰 값을 갖는 라인별 총합 값을 갖지 않게 되므로, 재생 데이터 이미지에서 테두리 영역(즉, 데이터 이미지의 4변 테두리 위치)을 확실하게 검출할 수 있다.
다음에, 디모듈레이션 블록(2123)은 엔코딩된 데이터의 이미지를 엔코딩 전의 원 데이터로 디코딩, 예를 들어 6:4, 8:6, 12:8 등 데이터 변환 방식으로 픽셀 데이터를 디코딩하고, ECC 디코딩 블록(2125)에서는 재생 데이터 이미지에 삽입된 에러 정정 코드를 이용하는 에러 정정 디코딩을 통해 재생 데이터 이미지의 에러를 정정하며, 이와 같이 에러 정정을 수행한 한 페이지의 데이터 이미지는 다음 단의 데이터 분할 블록(2126)으로 전달된다.
또한, 데이터 분할 블록(2126)은, 예를 들면 다수의 시프트 레지스터 등으로 구성할 수 있으며, ECC 디코딩 블록(2125)으로부터 제공되는 픽셀 데이터들을 기 설정된 일정 크기(즉, 데이터 이미지를 저장 매체에 기록할 때 분할했던 크기와 동일한 크기로서, 예를 들면 8비트, 16비트, 32비트, 64비트, 한 라인 등)로 분할하며, 여기에서 분할된 일정 크기의 픽셀 데이터 그룹들은 다음 단의 데이터 복원 블록(2127)으로 전달된다.
다음에, 데이터 복원 블록(2127)은, 데이터 분할 블록(2126)으로부터 제공되는 분할된 일정 크기의 픽셀 데이터 그룹과 기 설정된 일정 크기(예를 들면, 16비 트)의 특정 코드 값(즉, 데이터 이미지를 엔코딩하기 전에 데이터 이미지를 변형시킬 때 사용했던 특정 코드 값으로, 예를 들면 0010111011000100)간에 배타적 논리합(exclusive OR)을 취함으로써, 일정 크기의 픽셀 데이터 그룹을 변형 전의 원 픽셀 데이터 그룹으로 복원시킨다. 이와 같이 복원된 데이터 이미지의 픽셀 데이터들은 도시 생략된 디스플레이 측으로의 제공을 위해 메모리 블록(2129)에 저장된다.
이때, 엔코딩시에 데이터 이미지를 일정 크기로 분할한 후 배타적 논리합을 취하여 변형시키지 않고, 한 페이지 단위로 배차적 논리합을 취하는 방식으로 데이터 이미지를 변형시킬 수도 있는데, 이 경우 재생 측에서도 동일하게 한 페이지 단위로 배타적 논리합을 취하여 데이터 이미지를 복원하면 되며, 이와 같이 한 페이지 단위로 데이터 이미지를 복원할 경우 하나의 구성부재를 이루는 데이터 분할 블록(2126)을 구성할 필요가 없게 된다.
따라서, 본 발명의 디코딩 장치에 따르면, 저장 매체에 기록하기 전의 엔코딩시에 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 n비트 픽셀 데이터 단위로 배타적 논리합을 취하여 데이터 이미지를 미리 변형시켜 주기 때문에, 재생 측에서의 디코딩시에 데이터 이미지의 테두리를 확실하고 정확하게 검출할 수 있으며, 또한 데이터 이미지의 변형시에 사용한 코드 값과 동일한 코드 값으로 배타적 논리합을 취함으로써, 변형된 재생 데이터 이미지를 변형 전의 원 데이터 이미지로 복원할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 임의의 크기를 갖는 페이지 단위의 데이터 이미지를 엔코딩하여 저장 매체에 기록하고 재생시에 데이터 이미지를 오우버 샘플링하여 디코딩하는 방식으로 홀로그램 데이터를 엔코딩/디코딩하는 전술한 종래 방식과는 달리, 임의의 크기를 갖는 페이지 단위의 데이터 이미지를 엔코딩 전 혹은 후에 n비트 단위로 분할하여 기 설정된 n비트의 특정 코드 값을 이용해 분할된 각 픽셀 데이터 값을 배타적 논리합(exclusive OR)한 후에 저장 매체에 기록하고, 재생시에 기 설정된 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 변형된 각 픽셀 데이터 값들을 원래의 데이터 값으로 복원하여 재생하는 방식을 통해 테두리 영역의 라인별 총합 값과 유사하게 큰 데이터 이미지에서의 라인별 총합 값의 발생을 억제함으로써, 재생 측에서의 디코딩을 위한 데이터 이미지의 테두리 영역을 효과적으로 검출할 수 있어 테두리 영역의 검출 실패에 기인하는 재생 데이터 이미지의 열화(왜곡)를 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 기준 광과 데이터 이미지를 신호 광으로 변조한 신호 광을 서로 간섭시켜 간섭무늬를 기록하는 방식으로 저장 매체에 데이터 이미지를 기록하는 홀로그래픽 시스템에서 데이터를 엔코딩/디코딩하는 시스템으로서,
    임의의 화면 사이즈를 갖는 데이터 이미지를 특정 코드 값을 갖는 마스크를 이용하여 변형시키는 수단과,
    상기 변형된 데이터 이미지에 에러 정정 코드를 삽입하고, 각 픽셀 데이터들을 임의의 값으로 엔코딩하여 엔코딩된 데이터 이미지를 생성하는 수단과,
    상기 엔코딩된 데이터 이미지에 소정 비트의 테두리 영역을 형성한 후 상기 저장 매체에 기록하는 수단과,
    상기 저장 매체에서 재생되는 데이터 이미지로부터 원 사이즈의 엔코딩된 데이터 이미지를 추출하는 수단과,
    상기 추출된 데이터 이미지에 대해 에러 정정 및 디코딩을 수행하는 수단과,
    상기 디코딩된 데이터 이미지를 상기 특정 코드 값에 대응하는 마스크를 이용하여 변형 전의 원 데이터 이미지로 복원시키는 수단
    을 포함하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 수단은,
    상기 데이터 이미지를 n비트의 픽셀 데이터 그룹으로 분할하는 수단과,
    상기 분할된 각 픽셀 데이터 그룹을 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 변형시키는 수단을 포함하고,
    상기 복원 수단은,
    상기 디코딩된 데이터 이미지를 n비트의 픽셀 데이터 그룹으로 분할하는 수단과,
    상기 분할된 각 픽셀 데이터 그룹을 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 변형 전의 원 픽셀 데이터 그룹으로 복원시키는 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변형 및 복원 수단 각각은, 상기 분할된 각 픽셀 데이터 그룹과 상기 n비트 특정 코드 값간의 배타적 논리합을 통해 상기 분할된 각 픽셀 데이터 그룹을 변형시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 n은, 8, 16, 32, 64 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 수단은 한 라인에 대응하는 마스크를 이용하여 상기 데이터 이미지를 한 라인 단위로 변형시키고, 상기 복원 수단은 상기 마스크를 이용하여 상기 디코딩된 데이터 이미지를 한 라인 단위로 복원시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 수단은 한 페이지에 대응하는 마스크를 이용하여 상기 데이터 이미지를 한 페이지 단위로 변형시키고, 상기 복원 수단은 상기 마스크를 이용하여 상기 디코딩된 데이터 이미지를 한 페이지 단위로 복원시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 시스템.
  7. 기준 광과 데이터 이미지를 신호 광으로 변조한 신호 광을 서로 간섭시켜 간섭무늬를 기록하는 방식으로 저장 매체에 데이터 이미지를 기록하는 홀로그래픽 시스템에서 데이터를 엔코딩/디코딩하는 방법으로서,
    임의의 화면 사이즈를 갖는 데이터 이미지를 특정 코드 값을 갖는 마스크를 이용하여 변형시키는 과정과,
    상기 변형된 데이터 이미지에 에러 정정 코드를 삽입하고, 각 픽셀 데이터들을 임의의 값으로 엔코딩하여 엔코딩된 데이터 이미지를 생성하는 과정과,
    상기 엔코딩된 데이터 이미지에 소정 비트의 테두리 영역을 형성하여 상기 저장 매체에 기록하는 과정과,
    상기 저장 매체에서 재생되는 데이터 이미지로부터 원 사이즈의 엔코딩된 데이터 이미지를 추출하는 과정과,
    상기 추출된 데이터 이미지에 대해 에러 정정 및 디코딩을 수행하는 과정과,
    상기 디코딩된 데이터 이미지를 상기 특정 코드 값에 대응하는 마스크를 이용하여 변형 전의 원 데이터 이미지로 복원시키는 과정
    을 포함하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 변형 과정은,
    상기 데이터 이미지를 n비트의 픽셀 데이터 그룹으로 분할하는 과정과,
    상기 분할된 각 픽셀 데이터 그룹을 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 변형시키는 과정을 포함하고,
    상기 복원 과정은,
    상기 디코딩된 데이터 이미지를 n비트의 픽셀 데이터 그룹으로 분할하는 과정과,
    상기 분할된 각 픽셀 데이터 그룹을 n비트의 특정 코드 값을 이용하여 변형 전의 원 픽셀 데이터 그룹으로 복원시키는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 픽셀 데이터의 변형 및 복원은, 상기 분할된 각 픽셀 데이터 그룹과 상기 n비트 특정 코드 값간의 배타적 논리합을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 각 n은, 8, 16, 32, 64 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 이미지의 변형은 한 라인에 대응하는 마스크를 이용하여 한 라인 단위로 수행되고, 상기 디코딩된 데이터 이미지의 복원은 상기 마스크를 이용하여 한 라인 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 이미지의 변형은 한 페이지에 대응하는 마스크를 이용하여 한 페이지 단위로 수행되고, 상기 디코딩된 데이터 이미지의 복원은 상기 마스크를 이용하여 한 페이지 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 엔코딩/디코딩 방법.
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