KR100555964B1 - Holography data encoding/decoding method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홀로그래픽 데이터 엔코딩/디코딩 방법에 관한 것으로, 개시된 엔코딩 방법은 디지털 입력 데이터 중 총 C개의 데이터 비트를 총 G+G개의 변조 비트로 코딩하는 방법으로서, 디지털 입력 데이터를 C비트(단, C=D+D+1) 단위로 블록화하여 그룹으로 분리하는 단계와, 그룹으로 분리된 각 블록 데이터 중에서 1비트를 기준 비트로 정하는 단계와, 기준 비트가 "0"인 경우에는 선행 D비트를 "1"의 개수가 E개(단, E≠F)("0"의 개수가 F개)인 제 1 형 G비트(단, G=E+F, D〈 G) 코드로 변환하고, 후행 D비트를 "1"의 개수가 F개("0"의 개수가 E개)인 제 2 형 G비트 코드로 변환하는 단계와, 기준 비트가 "1"인 경우에는 선행 D비트를 제 2 형 G비트 코드로 변환하고, 후행 D비트를 제 1 형 G비트 코드로 변환하는 단계를 포함하며, 새로운 이중 언밸런시드 코드를 이용하여 홀로그래픽 데이터를 엔코딩/디코딩 함으로써, 코드 레이트는 높아지면서 재생 에러율은 낮아지는 이점이 있다.The present invention relates to a holographic data encoding / decoding method, wherein the disclosed encoding method encodes a total of C data bits of the digital input data into a total of G + G modulation bits, wherein the digital input data is C bits (where C = D + D + 1) blocking the data into groups and dividing the data into groups, specifying one bit as a reference bit among each block data divided into groups, and if the reference bit is "0", the preceding D bit is "1". Is converted into a type 1 G bit (where G = E + F, D < G) codes, in which the number of "E is E (where E ≠ F) (the number of" 0 "is F), and the trailing D bit Is converted to the second type G bit code in which the number of "1" is F (the number of "0" is E), and if the reference bit is "1", the preceding D bit is converted to the second type G bit. Converting the code, and converting the trailing D-bits to type 1 G-bit code, using a new double unbalanced code By encoding / decoding the graphic data, there is an advantage that the code rate is increased while the reproduction error rate is lowered.
Description
도 1은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 엔코딩/디코딩 방법을 수행하는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 블록구성도,1 is a block diagram of a holographic digital storage and reproduction system for performing a holographic data encoding / decoding method according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 엔코딩/디코딩 과정을 보인 흐름도.2 is a flowchart illustrating a holographic data encoding / decoding process according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
110 : 저장 및 재생 장치 111 : 광원110: storage and playback device 111: light source
112 : 광 분리기 113, 116 : 셔터112:
114, 117 : 반사경 115 : 액츄에이터114, 117: reflector 115: actuator
118 : 공간 광 변조기 119 : 저장매체118: spatial light modulator 119: storage medium
120 : CCD 130 : 데이터 엔코딩 장치120: CCD 130: data encoding device
150 : 데이터 디코딩 장치150: data decoding device
본 발명은 홀로그래픽 시스템(Holographic System)에 관한 것으로, 더욱 상 세하게는 홀로그래픽 데이터를 저장매체에 기록하기 위해 데이터를 엔코딩하거나 저장매체로부터 재생한 데이터를 디코딩하는 데 적합한 홀로그래픽 데이터 엔코딩/디코딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic system, and more particularly to holographic data encoding / decoding suitable for encoding data for decoding holographic data on a storage medium or decoding data reproduced from a storage medium. It is about a method.
현재 데이터 저장용 메모리의 대용량 및 고속 처리를 위해 광 저장매체로 수∼수백 Gbytes를 저장할 수 있는 홀로그래픽 기록 매체와 그 기록/재생 장치에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행 중에 있다.Currently, research and development of holographic recording media capable of storing hundreds to hundreds of Gbytes as optical storage media and their recording / reproducing apparatuses are being actively conducted for large-capacity and high-speed processing of data storage memories.
홀로그래픽 데이터의 기록은 대상 물체로부터 반사된 신호광의 강도와 방향을 기록함으로써 이루어진다. 대상 물체의 빛의 강도와 방향은 신호광과 기준광의 간섭으로 이루어져 간섭 무늬를 만들게 되고, 이렇게 형성된 간섭 무늬는 간섭 무늬의 강도에 반응하는 물질로 이루어진 홀로그래픽 저장매체 속에 기록된다. 저장매체에 기록된 홀로그래픽 데이터는 기록 과정에서 사용된 기준광으로만 읽어 낼 수 있고, 기록시에 사용된 기준광과 파장 또는 위상이 다른 기준광은 저장매체에 기록된 홀로그래픽 데이터를 통과하여 읽어 내지 못한다.The recording of the holographic data is made by recording the intensity and direction of the signal light reflected from the object. The intensity and direction of the light of the object is composed of the interference of the signal light and the reference light to form an interference fringe, and the interference fringe is formed in a holographic storage medium made of a material that responds to the intensity of the interference fringe. The holographic data recorded on the storage medium can be read only by the reference light used in the recording process, and reference light having a different wavelength or phase from the reference light used during recording cannot be read through the holographic data recorded on the storage medium. .
이와 같은 홀로그래픽 성질을 이용하여 각각 다른 기준광으로 기록 매체의 같은 장소에 많은 홀로그래픽 데이터를 기록함으로써 작은 기록 매체 내부에 방대한 데이터를 저장하는 것이 가능해 진다.By using this holographic property, it is possible to store a large amount of data inside a small recording medium by recording a lot of holographic data in the same place of the recording medium with different reference light.
전형적인 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템은, 홀로그래픽 데이터를 저장매체에 기록하는 기록모드 시에 광원에서 발생한 레이저광을 기준광과 신호광으로 분기시키고, 신호광을 외부 입력 데이터(즉, 저장하고자 하는 입력 데이터)에 따라 픽셀들이 명암을 이루는 한 페이지 단위의 2진 데이터로 변조하며, 변조된 신 호광과 분기되어 기 설정된 편향 각으로 반사시킨 기록용 기준광을 서로 간섭시킴으로서 얻어지는 간섭 무늬를 입력 데이터에 대응하는 홀로그래픽 데이터로써 저장매체에 기록한다.A typical holographic digital storage and reproducing system splits a laser light generated from a light source into a reference light and a signal light in a recording mode in which holographic data is recorded on a storage medium, and splits the signal light into external input data (ie, input data to be stored). Holographic corresponding to the input data, the interference fringes obtained by modulating the pixel-contrast binary data of one page unit and interfering with the modulated signal light and the recording reference light reflected at a predetermined deflection angle. Record as data to storage media.
한편, 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템은 저장매체에 홀로그래픽 데이터를 기록한 후 재생하는 경우에 레이저광의 세기(Intensity), 렌즈에 의한 왜곡, 시스템 내부의 스캐터링 및 회절 등 여러 가지 요인에 의해 재생신호는 전체적으로 세기의 분포 차이를 가지게 된다.On the other hand, in the holographic digital storage and reproducing system, when the holographic data is recorded on the storage medium and reproduced, the holographic digital storage and reproducing system reproduces the reproduction signal by various factors such as the intensity of the laser light, distortion by the lens, scattering and diffraction in the system. Has a difference in intensity distribution as a whole.
특히, 기록 또는 재생을 위해 저장매체로 조사되는 기준광은 가우시안 분포 특성을 갖는데 이러한 가우시안 분포 특성으로 인해 재생신호의 한 페이지 중 중심 영역에서는 일정 레벨 이상의 세기를 나타내 재생 에러율이 거의 없으나 가장자리 영역에서는 세기가 일정 레벨 이하로 되어 재생 에러율이 급격하게 증가한다는 문제를 갖는다.In particular, the reference light irradiated to the storage medium for recording or reproducing has a Gaussian distribution characteristic. Due to this Gaussian distribution characteristic, the intensity of the reproduction signal is higher than a certain level in the center area of the reproduction signal, but the reproduction error rate is almost absent. There is a problem that the reproduction error rate is rapidly increased due to being below a predetermined level.
종래 기술에 따라 재생신호를 디코딩하는 방법 중의 하나로서 임계값을 이용하는 방식이 있으며, 이러한 임계값 이용 방식으로는 픽셀의 평균이나 0.5값을 이용하는 방식과 국부 임계값을 이용하는 방식이 있다. 전자의 경우는 픽셀의 평균이나 0.5값보다 크면 1로 판독하고, 그 보다 작으면 0으로 판독하는 방법이다. According to the prior art, there is a method of using a threshold as a method of decoding a reproduction signal, and there are a method of using a threshold or a method using a local threshold and a mean or 0.5 value of pixels. In the former case, if the average or the value of the pixel is larger than 0.5, it is read as 1, and if it is smaller, it is read as 0.
그러나, 이 방법의 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.However, this method has a problem that it is difficult to apply in reality because the code rate is high but the reproduction error rate (particularly, the reproduction error rate at the corner of one page) is very high.
후자의 국부 임계값 이용 방식은 한 페이지의 재생신호를 여러 개의 영역으 로 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.The latter method of using local thresholds divides the playback signal of one page into several regions, and applies different threshold values for each divided region, i.e., the closer the center of the page is, the higher the threshold value is. The farther away from the center of the page (ie, the closer to the edge), the 1 and 0 are determined by applying a relatively low threshold.
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 되는데, 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 증가하는 문제를 갖는다.However, this method has the advantage that the code rate is high and the reproduction error rate is low, while the aspect of the noise pattern is different, the compatibility between the various systems is inferior. That is, each system has a different noise pattern according to the characteristics of the system and the surrounding environment. If the threshold values divided by the standardized standards are equally applied to the systems where the noise pattern is different from each other, the result is the same. As a result, the reproduction error rate inevitably increases, which causes a problem of increasing the reproduction error rate.
재생신호의 에러율을 감소시키기 위한 다른 방식으로는 미합중국 소재의 스탠포드 대학에서 제안한 방식(이하, 스탠포드 방식이라 칭함)이 있는 데, 스탠포드 방식은 국부적으로 1이 0보다 큰 것을 이용하여 입력 데이터를 코딩한 후에 저장매체에 기록하고, 재생 후에는 그 역으로 디코딩을 수행하는 방식이다. 예를 들어, 0은 01로, 1은 10으로 코딩하여 기록하고 재생 후에는 그 역 과정을 통해 디코딩하는 방식이다.Another method for reducing the error rate of a reproduction signal is a method proposed by the Stanford University (hereinafter referred to as the Stanford method) in the United States. The Stanford method is a method in which input data is coded using a local value of 1 greater than zero. After the recording on the storage medium, and after the playback is reversed decoding. For example, 0 is coded as 01, 1 is coded as 10, recorded, and decoded after the reverse process.
그러나, 스탠포드 방식의 경우 재생 에러율을 낮출 수 있는 장점을 갖는 반면에 코드 레이트(50%)가 현저하게 저하되는 문제점을 갖는다.However, in the case of the Stanford method, the playback error rate is lowered while the code rate (50%) is significantly lowered.
재생신호의 에러율을 감소시키기 위한 또 다른 방식으로는 IBM에서 제안한 방식(이하, IBM 방식이라 칭함)이 있는 데, IBM 방식은 1의 수와 0의 수가 같도록 코딩하여 저장매체에 기록하고, 재생 후에는 세기의 순서에 의해 디코딩하는 방식이다.Another method for reducing the error rate of the reproduction signal is the method proposed by IBM (hereinafter referred to as the IBM method), which is coded so that the number of 1's and 0's is the same, recorded on a storage medium, and reproduced. After that, the decoding is done in the order of intensity.
예를 들어, 6 : 8 코드의 경우, 8비트 중 1과 0의 개수가 같은 64개의 조합을 64개의 데이터와 연관시키고(6비트 8비트), 재생 시에는 재생된 신호 중(8비트 신호) 세기가 큰 것 4개를 1로, 나머지는 0으로 한 조합을 만들고 이를 6비트로 전환하여 디코딩하는 방식이다. 이러한 IBM 방식은 4 : 6에서 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖고, 6 : 8에서는 대략 75% 정도의 코드 레이트를 갖으며, 8 : 12에서는 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖는다.For example, for a 6: 8 code, 64 combinations of the same number of 1s and 0s of 8 bits are associated with 64 data (6 bits 8-bit), during reproduction, a combination of four of the reproduced signals (8-bit signal) having a greater intensity as 1 and the rest as 0 is converted to 6 bits and decoded. This IBM scheme has a code rate of about 67% at 4: 6, a code rate of about 75% at 6: 8, and a code rate of about 67% at 8:12.
그러나, IBM 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 낮다는 문제를 갖는다.However, the IBM method has the advantage of having a low reproduction error rate and at the same time has a relatively high code rate compared to the Stanford method, but still has a problem that the code rate is low to approach an ideal code rate (i.e., code rate 1).
즉, IBM 방식의 경우, 4 : 6에서는 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖고, 6 : 8에서는 대략 75% 정도의 코드 레이트를 갖으며, 8 : 12에서는 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖게 되는 데, 이런 정도의 코드 레이트는 저장매체 용량의 이용 효율성을 충족시키기에는 결코 부족하다고 할 수 있다.In other words, the IBM method has a code rate of about 67% at 4: 6, a code rate of about 75% at 6: 8, and a code rate of about 67% at 8:12. However, such a code rate may never be sufficient to meet the utilization efficiency of the storage capacity.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 새로운 이중 언밸런시드 코드를 제공하여 코드 레이트를 높이면서 재생 에러율을 낮추는 데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve such a conventional problem, and an object thereof is to provide a new dual unbalanced code and to reduce a reproduction error rate while increasing a code rate.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 한 견지로서 홀로그래픽 데이터 엔코딩 방법은, 디지털 입력 데이터 중 총 C개의 데이터 비트를 총 G+G개의 변조 비트로 코딩하는 방법으로서, 디지털 입력 데이터를 C비트(단, C=D+D+1) 단위로 블록화하여 그룹으로 분리하는 단계와, 그룹으로 분리된 각 블록 데이터 중에서 1비트를 기준 비트로 정하는 단계와, 기준 비트가 "0"인 경우에는 선행 D비트를 "1"의 개수가 E개(단, E≠F)("0"의 개수가 F개)인 제 1 형 G비트(단, G=E+F, D〈 G) 코드로 변환하고, 후행 D비트를 "1"의 개수가 F개("0"의 개수가 E개)인 제 2 형 G비트 코드로 변환하는 단계와, 기준 비트가 "1"인 경우에는 선행 D비트를 제 2 형 G비트 코드로 변환하고, 후행 D비트를 제 1 형 G비트 코드로 변환하는 단계를 포함한다.In one aspect of the present invention for realizing the above object, the holographic data encoding method is a method of coding a total of C data bits of digital input data into a total of G + G modulation bits, and converts the digital input data into C bits ( , C = D + D + 1), dividing the data into groups and dividing the data into groups, and specifying one bit as a reference bit among each block data divided into groups, and, if the reference bit is “0”, the preceding D bit. Is converted to a type 1 G bit (where G = E + F, D < G) codes, in which the number of " 1 " is E (where E ≠ F) (the number of " 0 " is F) Converting the D bits into a second type G bit code having F number of "1" s (E number of "0" s), and if the reference bit is "1", converts the preceding D bits to the second type; Converting the G bit code, and converting the trailing D bit into a first type G bit code.
본 발명의 다른 견지로서 홀로그래픽 데이터 디코딩 방법은, G+G비트(단, G=E+F, D〈 G)의 재생 데이터로부터 D+D+1비트의 원래 데이터를 복원하는 디코딩 방법으로서, G+G비트의 재생 데이터 중에서 선행 G비트 블록의 광 강도 총 합과 후행 G비트 블록의 광 강도 총 합을 비교하는 단계와, 선행 G비트 블록의 합이 더 작은 경우에 기준 비트를 "0"으로 인식하거나 선행 G비트 블록의 합이 더 클 경우에는 기준 비트를 "1"로 인식한 후 각 G비트 블록별로 픽셀의 광 강도에 따라 정렬하는 단계와, 기준 비트가 "0"일 경우에는 순차적으로 E개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 F개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 1 형 블록 디코딩을 수행한 다음에 F개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 E개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 2 형 블록 디코딩을 순차 수행하는 단계와, 기준 비트가 "1"일 경우에는 순차적으로 제 2 형 블록 디코딩을 수행한 다음에 제 1 형 블록 디코딩을 순차 수행하는 단계와, 각 G비트 블록별로 정보 비 트를 제거하여 원래의 D비트 데이터로 디코딩하여 기준 비트와 D+D비트로 복원된 데이터를 출력하는 단계를 포함한다.In another aspect of the present invention, a holographic data decoding method is a decoding method for recovering original data of D + D + 1 bits from reproduction data of G + G bits (where G = E + F, D < G), Comparing the total light intensity of the preceding G-bit block with the total light intensity of the following G-bit block among the reproduction data of G + G bits, and setting the reference bit to "0" when the sum of the preceding G-bit blocks is smaller. If the sum of the preceding G-bit block is larger than the number of preceding G-bit blocks, the reference bit is recognized as "1", and each G-bit block is arranged according to the light intensity of the pixel. E pixels are assigned "1", F pixels are assigned "0", and then F pixels are assigned "1", and F pixels are assigned "0". Sequentially performing type 2 block decoding, and if the reference bit is "1", After performing type 2 block decoding,
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다. 그러나 본 발명은 이러한 실시 예로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Through this embodiment, it is possible to better understand the objects, features and advantages of the present invention. However, the present invention is not limited to these examples.
도 1은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 엔코딩/디코딩 방법을 수행할 수 있는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 블록 구성도로서, 크게 구분해 볼 때, 저장 및 재생 장치(110), 데이터 엔코딩 장치(130) 및 데이터 디코딩 장치(150)로 구성된다.1 is a block diagram of a holographic digital storage and reproducing system capable of performing the holographic data encoding / decoding method according to the present invention. 130 and the
저장 및 재생 장치(110)는 통상의 일반적인 재생 시스템을 나타내는 것으로, 홀로그래피에서 요구되는 레이저광을 발생하는 광원(111), 3차원상의 홀로그래픽 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 저장매체(119)(예를 들면, 광 굴절성 크리스탈) 및 CCD(120)를 포함하며, 이러한 광원(111)과 저장매체(119) 사이에는 다수의 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 처리 경로(PS1)와 신호광 처리 경로(PS2)가 형성된다.The storage and reproducing
먼저, 광 분리기(112)에서는 광원(111)으로부터 입사되는 레이저광을 기준광과 신호광으로 분기하는 데, 여기에서 분기된 수직 편광의 기준광은 기준광 처리 경로(PS1)로 제공되고 분기된 신호광은 신호광 처리 경로(PS2)로 제공된다.First, the
다음에, 기준광 처리 경로(PS1)상에는 셔터(113), 반사경(114) 및 액츄에이 터(115)가 기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광 전달 경로를 통해 기준광 처리 경로(PS1)에서는 홀로그래픽 데이터의 기록 또는 재생에 필요한 기준광을 기 설정된 소정의 편향 각으로 반사시켜 저장매체(119)에 제공한다.Next, the
이때, 설명의 편의와 이해의 증진을 위해 도 1에서의 도시는 생략하였으나, 기준광 처리 경로(PS1) 상에는 기준광 처리를 위한 다수의 광학 렌즈(예를 들면, 웨이스트 구성 렌즈, 빔 확장기 등)가 구비된다.In this case, although not illustrated in FIG. 1 for convenience of explanation and improvement of understanding, a plurality of optical lenses (for example, a waist configuration lens, a beam expander, etc.) for reference light processing are provided on the reference light processing path PS1. do.
따라서, 광 분리기(112)로부터 분기되어 셔터(113)의 개구를 통해 입사되는 수직 편광된 기준광은 도시 생략된 광학 렌즈 등을 통해 조정되고 임의의 크기로 확장(즉, 후술하는 신호광 처리 경로(PS2)에서 빔 확장기를 통해 확장되는 신호광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)되며, 반사경(114)을 통해 기설정된 소정 각도, 예를 들면 기록시의 기록 각 또는 재생을 위해 기 설정된 재생 각으로 편향된 후 저장매체(119)로 입사(조사)된다.Accordingly, the vertically polarized reference light branched from the
여기에서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장매체(119)에 기록할 때마다 액츄에이터(115)를 이용해 반사경(114)을 회전시켜 그 편향각도()를 변화시키는 방법으로 제어되는 데, 이러한 기준광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그래픽 데이터를 저장매체(119)에 저장하거나 혹은 저장된 홀로그래픽 데이터를 재생할 수 있다.Here, the reference light used in recording or reproducing rotates the
한편, 신호광 처리 경로(PS2)상에는 셔터(116), 반사경(117) 및 공간 광 변조기(118)가 신호광의 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.On the other hand, the
이때, 설명의 편의와 이해의 증진을 위해 도 1에서의 도시는 생략하였으나, 신호광 처리 경로(PS2) 상에는 신호광 처리를 위한 다수의 광학 렌즈(예를 들면, 리이미징 렌즈, 빔 확장기, 필드 렌즈 등)가 구비된다.In this case, although not illustrated in FIG. 1 for convenience of explanation and improvement of understanding, a plurality of optical lenses (eg, reimaging lenses, beam expanders, field lenses, etc.) for signal light processing are provided on the signal light processing path PS2. ) Is provided.
따라서, 광 분리기(112)로부터 분기되어 셔터(116)의 개구를 통해 입사되는 신호광은 반사경(117)을 통해 소정의 편향 각으로 반사된 후 공간 광 변조기(118)로 전달된다.Accordingly, the signal light branched from the
이어서, 공간 광 변조기(118)에서는 반사경(117)으로부터 전달되는 신호광을 데이터 엔코딩 장치(130)로부터 제공되는 입력 데이터(즉, 본 발명에 따라 코딩된 입력 데이터)에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광 변조기(118)로 입사되는 신호광은 한 프레임 단위의 신호광으로 변조된 후, 기준광 처리 경로(PS1)의 반사경(114)에서 입사되는 기준광과 동기를 맞추어 저장매체(119)로 입사된다.Subsequently, in the spatial
따라서, 저장매체(119)에서는 기록모드 시에 공간 광 변조기(118)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도()를 가지고 반사경(114)으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬가 기록된다. 즉, 변조된 신호광과 기준광간의 간섭에 의해 얻어지는 간섭 무늬의 강도에 따라 저장매체(119) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장매체(119)에 홀로그래픽 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.Therefore, in the
한편, 데이터 엔코딩 장치(130)는 외부로부터 입력되는 디지털 입력 데이터(즉, 저장매체에 기록하고자 하는 입력 데이터)를 C비트 단위(예를 들면, 11비트)로 블록화하여 그룹으로 분리하며(S201∼S203), 여기에서 그룹으로 분리된 각 블록 데이터 중에서 1비트를 기준 비트로 정한 후에 기준 비트가 "0"인 경우에는 선행 D비트(예를 들어, 5비트)를 "1"의 개수가 E개(예를 들면, 3개)("0"의 개수가 F개)인 제 1 형 G비트 코드로 변환하고, 후행 D비트를 "1"의 개수가 F개(예를 들면, 4개)("0"의 개수가 E개)인 제 2 형 G비트 코드로 변환하며(S205∼S207), 기준 비트가 "1"인 경우에는 선행 D비트를 제 2 형 G비트 코드로 변환하고, 후행 D비트를 제 1 형 G비트 코드로 변환하여 총 C개의 데이터 비트를 총 G+G개의 변조 비트로 코딩한 블록 데이터들로 이루어진 한 페이지의 2진 데이터를 공간 광 변조기(118)로 전달한다(S205, S209).Meanwhile, the
따라서, 공간 광 변조기(118)가 반사경(117)으로부터 입사되는 신호광을 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 생성한 신호광을 저장매체(119)로 조사함으로써, 저장매체(119)에는 본 발명에 따라 코딩된 홀로그래픽 데이터가 저장된다.Therefore, the spatial
한편, 본 발명에 따라 코딩되어 저장매체(119)에 기록(저장)된 홀로그래픽 데이터를 재생하는 경우, 도시 생략된 시스템 제어 수단으로부터의 제어에 따라 신호광 처리 경로(PS2)측의 셔터(116)는 차단 상태로 되고 기준광 처리 경로(PS1)측이 셔터(113)는 개방 상태로 된다.On the other hand, when reproducing holographic data coded according to the present invention and recorded (stored) in the
따라서, 광 분리기(112)로부터 분기된 기준광(재생용 기준광)은 반사경(114)을 통해 반사되어 저장매체(119)로 조사되며, 그 결과 저장매체(134)에서는 판독용 기준광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 판독용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)로 복조되며, 여기에서 복조된 재생 신호는 CCD(120)로 조사된다.Therefore, the reference light (reproducing reference light) branched from the
이어서, CCD(120)에서는 저장매체(119)로부터 조사되는 재생 출력을 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원하며, 여기에서 복원된 재생 신호는 데이터 디코딩 장치(150)로 전달된다(S211).Subsequently, the
데이터 디코딩 장치(150)는 저장매체(119)로부터 재생되어 CCD(120)를 통해 출력되는 코딩된 재생신호를 코딩 전의 원 신호로 디코딩하는 데, G+G비트의 재생 데이터 중에서 선행 G비트(예를 들면, 7비트) 블록의 광 강도 총 합과 후행 G비트 블록의 광 강도 총 합을 비교하여 선행 G비트 블록의 합이 더 작은 경우에 기준 비트를 "0"으로 인식하고(S213∼S215), 선행 G비트 블록의 합이 더 클 경우에는 기준 비트를 "1"로 인식한다(S213, S219). 그리고 각 G비트 블록별로 픽셀의 광 강도에 따라 내림차순으로 정렬하며, 기준 비트가 "0"일 경우에는 순차적으로 E개(예를 들면, 3개)의 픽셀은 "1"을 부여한 후 F개(예를 들면, 4개)의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 1 형 블록 디코딩을 수행한 다음에 F개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 E개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 2 형 블록 디코딩을 순차 수행한다(S217). 아울러 기준 비트가 "1"일 경우에는 순차적으로 F개(예를 들면, 4개)의 픽셀은 "1"을 부여한 후 E개(예를 들면, 3개)의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 2 형 블록 디코딩을 수행한 다음에 E개 의 픽셀은 "1"을 부여한 후 F개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 1 형 블록 디코딩을 순차 수행한다(S221). 그리고 각 G비트 블록별로 H비트(예를 들면, 2비트)의 정보 비트를 제거하여 원래의 D비트(예를 들어, 5비트) 데이터로 디코딩하여 기준 비트와 D+D비트로 복원된 데이터를 출력한다(S223).The
본 발명의 발명자는 본 발명에 따라 홀로그래픽 데이터를 코딩하고, 이 코딩된 데이터를 재생하여 디코딩하는 과정에 대해 실험적으로 구현하였으며, 그 구현 결과는 다음과 같다.The inventors of the present invention have empirically embodied the process of coding holographic data, reproducing and decoding the coded data, and the implementation results are as follows.
[실시 예1]Example 1
본 실시 예는 5 : 7 언밸런스 코드에 대한 것이다.This embodiment is for a 5: 7 unbalanced code.
디지털 입력 데이터를 11비트 단위로 블록화하여 그룹으로 분리하며, 여기에서 그룹으로 분리된 각 블록 데이터 중에서 1비트를 기준 비트로 정한 후에 기준 비트가 "0"인 경우에는 선행 5비트를 "1"의 개수가 3개("0"의 개수가 4개)인 제 1 형 7비트 코드로 변환하고, 후행 5비트를 "1"의 개수가 4개("0"의 개수가 3개)인 제 2 형 7비트 코드로 변환하며, 기준 비트가 "1"인 경우에는 위와 반대로 선행 5비트를 제 2 형 7비트 코드로 변환하고, 후행 5비트를 제 1 형 7비트 코드로 변환하여 총 11개의 데이터 비트를 총 14개의 변조 비트로 코딩한다.Block the digital input data into 11-bit units and divide them into groups.If one bit is set as a reference bit among each block data divided into groups, and if the reference bit is "0", the number of preceding 5 bits is "1". Is converted to the first type 7-bit code of which 3 is (4 "0" is number), and the second 5 bits of trailing 5 bits are "4" (3 "0" numbers). If the reference bit is "1", convert the preceding 5 bits into the type 2 7-bit code and convert the trailing 5 bits into the
5비트 입력 데이터는 25=32개의 조합을 가지며, 7비트 코드는 7C3=35개와 7C3=35개의 조합을 가지므로 코딩이 무난하게 수행될 수 있음을 알 수 있다.The 5-bit input data has 2 5 = 32 combinations, and since the 7-bit code has 7 C 3 = 35 and 7 C 3 = 35 combinations, it can be seen that coding can be performed without difficulty.
다음으로, 디코딩 과정에서는 14비트의 재생 데이터 중에서 선행 7비트 블록 의 광 강도 총 합과 후행 7비트 블록의 광 강도 총 합을 비교하여 선행 7비트 블록의 합이 더 작은 경우에 기준 비트를 "0"으로 인식하고, 선행 7비트 블록의 합이 더 클 경우에는 기준 비트를 "1"로 인식한다. 그리고 각 7비트 블록별로 픽셀의 광 강도에 따라 내림차순으로 정렬하며, 기준 비트가 "0"일 경우에는 순차적으로 3개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 4개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 1 형 블록 디코딩을 수행한 다음에 4개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 3개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 2 형 블록 디코딩을 순차 수행한다. 아울러 기준 비트가 "1"일 경우에는 순차적으로 4개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 3개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 2 형 블록 디코딩을 수행한 다음에 3개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 4개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 1 형 블록 디코딩을 순차 수행한다. 그리고 각 7비트 블록별로 2비트의 정보 비트를 제거하여 원래의 5비트 데이터로 디코딩하여 기준 비트와 10비트(총 11비트)로 복원된 데이터를 출력한다.Next, the decoding process compares the sum of the light intensities of the preceding 7-bit blocks and the sum of the light intensities of the following 7-bit blocks among the 14-bit reproduction data, and sets the reference bit to "0" when the sum of the preceding 7-bit blocks is smaller. If the sum of the preceding 7-bit block is larger, the reference bit is recognized as "1". Each 7-bit block is arranged in descending order according to the light intensity of the pixel. When the reference bit is "0", three pixels are sequentially assigned "1", and then four pixels are assigned "0". After the type block decoding, four pixels are assigned "1", and then three pixels are sequentially subjected to the second type block decoding giving "0". In addition, when the reference bit is "1", after performing the second type block decoding in which four pixels are assigned "1" sequentially and three pixels are assigned "0", three pixels are assigned "1". After provisioning, four pixels sequentially
위와 같은 본 발명의 실시 예1에 의하면 기존의 밸런시드 코드에서 구현이 불가능한 홀수 개의 비트를 이용하여 밸런스를 유지할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention as described above, the balance can be maintained by using an odd number of bits that cannot be implemented in the existing balanced code.
[실시 예2]Example 2
본 실시 예는 8 : 11 언밸런스 코드에 대한 것이다.This embodiment is for an 8:11 unbalanced code.
디지털 입력 데이터를 17비트 단위로 블록화하여 그룹으로 분리하며, 여기에서 그룹으로 분리된 각 블록 데이터 중에서 1비트를 기준 비트로 정한 후에 기준 비트가 "0"인 경우에는 선행 8비트를 "1"의 개수가 4개("0"의 개수가 7개)인 제 1 형 11비트 코드로 변환하고, 후행 8비트를 "1"의 개수가 7개("0"의 개수가 4개)인 제 2 형 11비트 코드로 변환하며, 기준 비트가 "1"인 경우에는 위와 반대로 선행 8비트를 제 2 형 11비트 코드로 변환하고, 후행 8비트를 제 1 형 11비트 코드로 변환하여 총 17개의 데이터 비트를 총 22개의 변조 비트로 코딩한다.Block digital input data in 17 bit units and divide them into groups.If one bit is set as a reference bit among each block data divided into groups, and if the reference bit is "0", the number of preceding 8 bits is "1". Is converted to the first type 11-bit code having 4 (7 "0" s), and the second 8 bits of trailing 8 bits (7 "4" s) If the reference bit is "1", the preceding 8 bits are converted into the type 11 11-bit code, and the trailing 8 bits are converted to the
8비트 입력 데이터는 28=256개의 조합을 가지며, 7비트 코드는 11C4=330개와 11C7=330개의 조합을 가지므로 코딩이 무난하게 수행될 수 있음을 알 수 있다.The 8-bit input data has 2 8 = 256 combinations, and since the 7-bit code has 11 C 4 = 330 and 11 C 7 = 330 combinations, it can be seen that coding can be performed without difficulty.
다음으로, 디코딩 과정에서는 22비트의 재생 데이터 중에서 선행 11비트 블록의 광 강도 총 합과 후행 11비트 블록의 광 강도 총 합을 비교하여 선행 11비트 블록의 합이 더 작은 경우에 기준 비트를 "0"으로 인식하고, 선행 11비트 블록의 합이 더 클 경우에는 기준 비트를 "1"로 인식한다. 그리고 각 11비트 블록별로 픽셀의 광 강도에 따라 내림차순으로 정렬하며, 기준 비트가 "0"일 경우에는 순차적으로 4개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 7개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 1 형 블록 디코딩을 수행한 다음에 7개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 4개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 2 형 블록 디코딩을 순차 수행한다. 아울러 기준 비트가 "1"일 경우에는 순차적으로 7개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 4개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 2 형 블록 디코딩을 수행한 다음에 4개의 픽셀은 "1"을 부여한 후 7개의 픽셀은 "0"을 부여하는 제 1 형 블록 디코딩을 순차 수행한다. 그리고 각 11비트 블록별로 3비트의 정보 비트를 제거하여 원래의 8비트 데이터로 디코딩하여 기준 비트와 16비트(총 17비트)로 복원된 데이터를 출력한다.Next, the decoding process compares the sum of the light intensities of the preceding 11-bit blocks and the sum of the light intensities of the following 11-bit blocks among the 22-bit pieces of playback data, and sets the reference bit to "0 when the sum of the preceding 11-bit blocks is smaller. If the sum of the preceding 11-bit block is larger, the reference bit is recognized as "1". Each 11-bit block is arranged in descending order according to the light intensity of the pixel, and when the reference bit is "0", the first pixel to which four pixels are assigned "1" and seven pixels to "0" are sequentially assigned. After performing the type block decoding, seven pixels are assigned "1", and then four pixels sequentially perform the second type block decoding giving "0". In addition, when the reference bit is "1", seven pixels are sequentially assigned "1", four pixels are assigned "0", and then four pixels are assigned "1". After provisioning, seven pixels sequentially perform first type block decoding granting " 0 ". Each 11-bit block removes three bits of information bits, decodes the original 8-bit data, and outputs the data restored to the reference bits and 16 bits (17 bits in total).
위와 같은 본 발명의 실시 예2에 의하면 기존의 8 : 12 밸런시드 코드의 경 우에는 8비트를 표현하기 위해 12비트를 사용하나 본 발명의 코딩 방법을 이용하면 11비트로 구현이 가능하다.According to the second embodiment of the present invention as described above, in the case of the existing 8:12 balanced code, 12 bits are used to represent 8 bits, but 11 bits may be implemented using the coding method of the present invention.
아울러, 기존의 8 : 12 밸런시드 코드에서는 12개 중에서 6개를 선택하였으나 본 실시 예2에서는 4개를 선택하므로 에러를 줄일 수 있다.In addition, in the existing 8: 12 balanced code, six of 12 are selected, but in the second embodiment, four are selected, thereby reducing errors.
본 발명에 대한 앞의 설명에서는 일 실시 예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.Although the foregoing description of the present invention has been described with reference to an embodiment, it is obvious that the technology of the present invention may be easily modified by those skilled in the art. Such modified embodiments should be included in the technical spirit described in the claims of the present invention.
전술한 바와 같은 본 발명은 새로운 이중 언밸런시드 코드를 이용하여 홀로그래픽 데이터를 엔코딩/디코딩 함으로써, 코드 레이트는 높아지면서 재생 에러율은 낮아지는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of encoding / decoding holographic data using a new dual unbalanced code, thereby increasing the code rate and reducing the reproduction error rate.
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