KR100569480B1

KR100569480B1 - 홀로그래픽 데이터 인코딩/디코딩 방법

Info

Publication number: KR100569480B1
Application number: KR1020040066031A
Authority: KR
Inventors: 황의석
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-04-07
Also published as: KR20060017374A

Abstract

본 발명은 홀로그래픽 데이터 인코딩/디코딩 방법에 관한 것으로, 개시된 인코딩 방법은 정방형 코드 워드별로 입력 데이터를 코딩하며 코드 워드들을 각 행의 온 픽셀 수에 따라 복수 그룹과 복수 상태로 나누어서 맵핑 테이블에 의해 메시지 워드와 맵핑시킨 후 트렐리스에 따라 인코딩하며 디코딩시에는 정방형 코드 워드 내에서 온 픽셀을 인식하여 맵핑 테이블을 통해 디코딩 함으로써, 코드 워드 내의 온 픽셀 수를 최소화하여 고밀도 기록이 가능하도록 하며, 온 픽셀들이 서로 인접하게 배치되도록 하여 광번짐이 최소화되므로 디코딩시 광량 검출이 용이한 이점이 있다.

Description

홀로그래픽 데이터 인코딩/디코딩 방법{HOLOGRAPHY DATA ENCODING/DECODING METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 인코딩/디코딩 방법을 수행할 수 있는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 블록구성도,

도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 인코딩 방법을 수행하기 위한 트렐리스 상태도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 메시지 워드와 코드 워드를 맵핑하기 위한 테이블,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 6 : 9 코드가 공간 광 변조기에 맵핑된 형태를 예시한 도면.

＜도면의 주요 부분에 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 : 저장매체

120 : CCD 130 : 데이터 인코딩 장치

150 : 데이터 디코딩 장치

본 발명은 홀로그래픽 시스템(Holographic System)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀로그래픽 데이터를 저장매체에 기록하기 위해 데이터를 인코딩하거나 저장매체로부터 재생한 데이터를 디코딩하는 데 적합한 홀로그래픽 데이터 인코딩/디코딩 방법에 관한 것이다.

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.

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.

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.

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 신호광과 분기되어 기 설정된 편향 각으로 반사시킨 기록용 기준광을 서로 간섭시킴으로서 얻어지는 간섭 무늬를 입력 데이터에 대응하는 홀로그래픽 데이터로써 저장매체에 기록한다.

이때, 저장매체에 기록되는 A×A(예컨대, 240×240)의 홀로그래픽 데이터는 일련의 전처리(예를 들면, 픽셀 데이터를 인코딩하고 에러 정정 코드(패리티 비트) 등을 삽입하는 인코딩 처리, 디코딩에서의 오우버 샘플링을 위한 테두리 생성 처리 등) 과정을 통해 인코딩된 후 공간 광 변조기를 통해 신호광으로 변조되어 저장매체에 기록되며, 저장매체로부터 재생되는 A×A(예를 들면, 240×240)의 홀로그래픽 데이터(즉, 간섭무늬 형상 이미지)는 CCD(Charge Coupled Device) 등을 통해 조사되어 (A+B)×(A+B)의 사이즈를 갖는 데이터 이미지(예를 들면, 1024×1024의 데이터 이미지)로 변환되고, 오우버 샘플링 과정을 통해 인코딩 전의 데이터, 즉 A×A 사이즈를 갖는 데이터 이미지(예를 들면, 240×240이 데이터 이미지)로 변환되며, 이후 ECC 디코딩 등의 과정을 통해 인코딩 전의 원래 데이터로 복원된다.

재생신호를 디코딩하는 방법으로는 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 판 독하고, 그 보다 작으면 0으로 판독하는 방법이다. 국부 임계값 이용 방식은 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.

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.

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.

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 : 12에 서는 대략 67% 정도의 코드 레이트를 갖는다.

그러나, 기록 매체의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 고려할 때에 기록할 수 있는 광량이 한정된 관계로 온 픽셀 수를 최소화할 필요가 있으나 전술한 바와 같은 종래의 IBM 방식에서는 온 픽셀 수와 오프 픽셀 수가 같도록 인코딩하였으므로 고밀도 기록성이 떨어지는 문제점이 있었다. 즉 온 픽셀 수가 최소화되면 유사한 디시젼(decision) 능력을 가지면서 고밀도 기록이 가능한 것이다.

또한, 온 픽셀은 특히 수평 방향으로 광번짐 현상이 두드러지게 나타나므로 디코딩 과정에서 광량을 검출하는데 어려움이 따르므로 온 픽셀들을 인접하게 배치하여 광번짐을 최소화할 필요가 있으나 종래의 인코딩/디코딩 방법에서는 이에 대한 고려가 전무한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 정방형 코드 워드별로 입력 데이터를 코딩하며 코드 워드들을 각 행의 온 픽셀 수에 따라 복수 그룹과 복수 상태로 나누어서 맵핑 테이블에 의해 메시지 워드와 맵핑시킨 후 트렐리스에 따라 인코딩하며 디코딩시에는 정방형 코드 워드 내에서 온 픽셀을 인식하여 맵핑 테이블을 통해 디코딩하는 방식을 제공함으로써, 온 픽셀 수를 최소화함과 아울러 온 픽셀들이 서로 인접하게 배치되도록 하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 인코딩 방법은, 디지털 입력 데이터를 N비트씩 각각 블록화한 메시지 워드를 블록별로 맵핑시켜 인코딩하기 위한 코드 워드는, 온 픽셀이 X개, 오프 픽셀이 Y개로 이루어진 M비트(단, N〈 M, X+Y=M, X〈 Y)의 정방형 코드 워드이며, 선행 코드 워드와의 연결행과 후행 코드 워드와의 연결행에 위치하는 온 픽셀의 수에 따라 복수의 소그룹으로 나뉘고, 소그룹들은 선행 연결행과 후행 연결행에 위치하는 온 픽셀의 배치 패턴에 따라 복수의 대그룹으로 나뉘며, 대그룹들은 후행 연결행에 위치하는 온 픽셀의 수에 따라 제 1 상태용 코드 워드 대그룹과 제 2 상태용 코드 워드 대그룹으로 분류되고, 메시지 워드에는 코드 워드가 하나 또는 복수(제 1 상태용 코드 워드와 제 2 상태용 코드 워드가 각각)로 맵핑되며, 제 1 상태와 제 2 상태 중의 현 상태에 따라서 메시지 워드가 복수의 코드 워드 중에서 어느 하나의 코드 워드로 인코딩되고, 코드 워드 대그룹 중에서 일부의 코드 워드 대그룹에 의해 인코딩될 때에 제 1 상태와 제 2 상태가 상호 트랜시트된다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 인코딩/디코딩 방법을 수행할 수 있는 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템의 블록구성도로서, 크게 구분해 볼 때, 저장 및 재생 장치(110), 데이터 인코딩 장치(130) 및 데이터 디코딩 장치(150)로 구성된다.

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.

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.

다음에, 기준광 처리 경로(PS1)상에는 셔터(113), 반사경(114) 및 액츄에이터(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.

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.

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.

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(θ)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.

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.

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.

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.

이어서, 공간 광 변조기(118)에서는 반사경(117)으로부터 전달되는 신호광을 데이터 인코딩 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.

따라서, 저장매체(119)에서는 기록모드 시에 공간 광 변조기(118)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도(θ)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.

한편, 데이터 인코딩 장치(130)는 N : M(단, N〈 M) 언밸런시드 코드를 이용하여 데이터 코딩을 수행하는 데, 디지털 입력 데이터를 N비트(예로서, 6비트)씩 각각 블록화한 메시지 워드를 블록별로 맵핑시켜 인코딩하기 위한 코드 워드는 온 픽셀이 X개(예로서, 3개), 오프 픽셀이 Y개(예로서, 6개)로 이루어진 M비트(예로서, 9비트)(단, N〈 M, X+Y=M, X〈 Y)의 정방형 코드 워드이며, 선행 코드 워드와의 연결행(예로서, 1행)과 후행 코드 워드와의 연결행(예로서, 3행)에 위치하는 온 픽셀의 수에 따라 복수의 소그룹(예로서, 총 9개의 소그룹)으로 나뉘고, 소그룹들은 선행 연결행과 후행 연결행에 위치하는 온 픽셀의 배치 패턴에 따라 복수의 대그룹(예로서, 총 4개의 대그룹)으로 나뉘며, 대그룹들은 후행 연결행에 위치하는 온 픽셀의 수에 따라 제 1 상태용 코드 워드 대그룹과 제 2 상태용 코드 워드 대그룹으로 분류된다.

메시지 워드에는 코드 워드가 하나 또는 복수(제 1 상태용 코드 워드와 제 2 상태용 코드 워드가 각각)로 맵핑되며, 제 1 상태와 제 2 상태 중의 현 상태에 따라서 메시지 워드가 복수의 코드 워드 중에서 어느 하나의 코드 워드로 인코딩되고, 코드 워드 대그룹 중에서 일부의 코드 워드 대그룹에 의해 인코딩될 때에 제 1 상태와 제 2 상태가 상호 트랜시트된다.

이후, 공간 광 변조기(118)가 반사경(117)으로부터 입사되는 신호광을 코드 워드 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.

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.

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.

이어서, CCD(120)에서는 저장매체(119)로부터 조사되는 재생 출력을 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원하며, 여기에서 복원된 재생 신호는 데이터 디코딩 장 치(150)로 전달된다.

데이터 디코딩 장치(150)는 저장매체(119)로부터 재생되어 CCD(120)를 통해 출력되는 코딩된 재생신호를 코딩 전의 원 신호로 디코딩하는 데, (A+B)×(A+B) 사이즈의 데이터 이미지에서 원래의 데이터 크기인 A×A 데이터 이미지를 추출하기 위해서 먼저 (A+B)×(A+B) 사이즈의 데이터 이미지에서 테두리를 검출한다. 이를 위한 하나의 방법으로서 각 행 라인의 픽셀 총 합과 각 열 라인의 픽셀 총 합을 구하는 방식을 이용할 수 있다. 즉 각 행 라인의 픽셀 총 합과 각 열 라인의 픽셀 총 합을 구하면 양쪽에 유난히 큰 값을 가지는 라인이 존재하며, 이 라인들이 양쪽의 테두리 위치가 되는 것이다. 여기서, 테두리를 이루는 픽셀 라인의 총 합이 큰 값으로 나타나는 것은 실제 데이터 이미지 영역의 픽셀들은 "1"과 "0"의 픽셀 데이터 값들이 랜덤에게 혼재하는 형태를 갖는 반면에, 테두리의 형성하는 픽셀들이 모두 동일한 픽셀 데이터 값(예컨대, "1")으로 되어 있기 때문이다.

다음에, 전술한 일련의 과정들을 통해 테두리를 검출한 후에 예컨대 테두리 안의 왼쪽 상단 모서리 부분에서부터 시작하여 오른쪽 상단 모서리 부분으로 순차적으로 이동해 가면서 각 라인별로 픽셀을 추출한다. 예를 들어, 원래의 데이터 이미지가 240×240 사이즈이고, 재생 측에서 CCD(120)를 통해 얻은 데이터 이미지가 720×720 사이즈라고 가정할 때, 각 라인별로 두 개의 픽셀을 건너뛰어 픽셀을 선택하는 방식으로 240×240 사이즈의 데이터 이미지를 추출한다.

이때, 데이터 디코딩 장치(150)는 추출한 데이터 이미지를 J×J(예를 들면, 3×3) 정방형 코드 워드별로 분리한 후 각 코드 워드들에 대해 광의 강도를 기준으 로 내림차순으로 정렬하여 순차적으로 "1"을 X개(예를 들면, 3개), "0"을 Y개(예를 들면, 6개)씩 부여하며, 총 M비트의 코드 워드들을 추출한다.

그리고, 도 3과 같은 맵핑 테이블을 통해 해당 코드 워드를 이에 대응하는 메시지 워드로 디코딩 한다. 이때 하나의 코드 워드에는 하나의 메시지 워드만이 대응하게 맵핑되어 있으므로 모든 코드 워드에 대해 디코딩이 수행되면 인코딩 전의 원 데이터가 복원된다.

이하, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터의 인코딩 및 디코딩 과정에 대한 이해를 돕기 위하여 6 : 9 언밸런시드 코드에 적용된 예를 상세히 설명하기로 한다.

[실시 예]

본 실시 예는 6 : 9 코드의 경우, 즉 데이터를 6비트 단위씩 9비트로 코딩하여 기록한 후 재생하여 디코딩하는 경우에 대한 것이다.

저장매체에 기록하고자 하는 입력 데이터를 6비트 단위씩 분리하여 6비트의 메시지 워드로 각각 블록화하며, 각 메시지 워드를 "1"이 3개, 즉 온 픽셀의 수가 3개인 3×3의 정방형 코드 워드를 이용하여 코딩한다.

3×3 정방형 코드 워드에서 선행 코드 워드와의 연결부분인 1행과 후행 코드 워드와의 연결부분인 3행이 기록 패턴을 좌우하므로 1행과 3행에 위치하는 "1"의 개수에 따라 코드 워드를 아래의 표 1과 같이 총 9개의 소그룹으로 나눈다.

소그룹명	1행 온 픽셀 수	2행 온 픽셀 수	3행 온 픽셀 수	코드 워드 수
G_MM	1	1	1	27
G_ML	1	2	0	9
G_MH	1	0	2	9
G_LM	0	2	1	9
G_LH	0	1	2	9
G_HL	2	1	0	9
G_HM	2	0	1	9
G_LH'	0	0	3	1
G_H'L	3	0	0	1

표 1의 소그룹명은 1행과 3행에 위치하는 "1"의 개수에 의해 결정하며, "1"의 개수가 0개이면 "L", "1"의 개수가 1개이면 "M", "1"의 개수가 2개이면 "H", "1"의 개수가 3개이면 "H'"으로 부여하였다.

표 1과 같이 분류한 코드 워드 소그룹들은 다시 1행과 3행에 위치하는 온 픽셀 수의 배치 패턴에 따라 아래의 표 2와 같이 총 4개의 대그룹으로 나눈다.

코드 워드 대그룹	코드 워드 소그룹	코드 워드 수
C_0	G_MM, G_ML, G_LM	27+9+9=45
C_1	G_MH, G_LH, G_LH'	9+9+1=19
C_2	G_MM, G_MH, G_HM	27+9+9=45
C_3	G_ML, G_HL, G_H'L	9+9+1=19

표 2에서 제 1 코드 워드 대그룹(C_0)은 코드 워드 소그룹 중에서 1행이 M 또는 L이면서 3행이 M 또는 L인 코드 워드 소그룹이 포함되며, 제 2 코드 워드 대그룹(C_1)은 1행이 M 또는 L이면서 3행이 H인 코드 워드 소그룹이 포함되고, 제 3 코드 워드 대그룹(C_2)은 1행이 M 또는 H이면서 3행이 M 또는 H인 코드 워드 소그룹이 포함되며, 제 4 코드 워드 대그룹(C_3)은 1행이 M 또는 H이면서 3행이 L인 코드 워드 소그룹이 포함된다.

아울러, 코드 워드의 3행에 위치하는 온 픽셀 수가 0개 또는 1개이면 제 1 상태(S_0)로 구분하며, 3행의 온 픽셀 수가 2개 또는 3개이면 제 2 상태(S_1)로 구 분한다. 그리고 제 1 상태(S_0)에는 제 1 코드 워드 대그룹(C_0)과 제 2 코드 워드 대그룹(C_1)을 이용하여 인코딩을 수행하며, 제 2 상태(S_1)에는 제 3 코드 워드 대그룹(C_2)과 제 4 코드 워드 대그룹(C_3)을 이용하여 인코딩을 수행한다. 그리고 현 상태에서 제 2 코드 워드 대그룹(C_1) 또는 제 4 코드 워드 대그룹(C_3)이 인코딩에 이용될 경우에는 다른 상태로 트랜시트(transit) 한다.

코드 워드와 메시지 워드간의 맵핑은 도 3과 같은 테이블을 이용하는데, 제 1 상태(S_0)와 제 2 상태(S_1)에 공통적으로 사용되어지는 코드 워드 소그룹인 {G_MM, G_ML, G_MH}(27+9+9=45)에 "000000"에서 "101100"까지의 45개 메시지 워드를 차례로 맵핑시키고, "101101"에서 "111111"까지의 19개 메시지 워드는 현재의 상태에 따라서 {G_LM, G_LH, G_LH'} 또는 {G_HM, G_HL, G_H'L}에 각각 맵핑시킨다.

예로서, 초기의 제 1 상태(S_0)에서 저장매체에 기록하고자 하는 입력 데이터의 첫 번째 메시지 워드가 "000001"이면 도 3의 맵핑 테이블에서 코드 워드가 "001001010"으로 맵핑되어 도 4의 T1과 같이 인코딩되며, 이때 표 2에 의하면 코드 워드 "001001010"은 G_MM으로서 제 1 코드 워드 대그룹(C_0)에 해당하므로 도 2의 트렐리스(trellis)에 따라 현 상태인 제 1 상태(S_0)를 유지한다.

두 번째 메시지 워드가 "000010"이면 도 3의 맵핑 테이블에서 코드 워드가 "001001100"으로 맵핑되어 도 4의 T2와 같이 인코딩되며, 이때 표 2에 의하면 코드 워드 "001001100"은 G_MM으로서 제 1 코드 워드 대그룹(C_0)에 해당하므로 도 2의 트렐리스에 따라 현 상태인 제 1 상태(S_0)를 유지한다.

세 번째 메시지 워드가 "101100"이면 도 3의 맵핑 테이블에서 코드 워드가 "100000110"으로 맵핑되어 도 4의 T3과 같이 인코딩되며, 이때 표 2에 의하면 코드 워드 "100000110"은 G_MH로서 제 2 코드 워드 대그룹(C_1)에 해당하므로 도 2의 트렐리스에 따라 현 상태인 제 1 상태(S_0)에서 제 2 상태(S_1)로 트랜시트 한다.

네 번째 메시지 워드가 "101101"이면 도 3의 맵핑 테이블에 의해 코드 워드는 "000011001"과 "011000001" 중 어느 하나에 맵핑되어야 한다. 여기서 표 2에 의하면 코드 워드 "000011001"은 G_LM으로서 제 1 코드 워드 대그룹(C_0)에 해당하고, 코드 워드 "011000001"은 G_HM으로서 제 3 코드 워드 대그룹(C_2)에 해당하는 것을 알 수 있다. 이때 현 상태는 제 2 상태(S_1)로서 제 3 코드 워드 대그룹(C_2)과 제 4 코드 워드 대그룹(C_3)을 이용할 수 있는 상태이므로 코드 워드 "000011001"과 "011000001" 중에서 제 3 코드 워드 대그룹(C_2)에 속하는 "011000001"이 맵핑되어 도 4의 T4와 같이 인코딩되며, 제 3 코드 워드 대그룹(C_2)에 해당하는 G_HM이 이용되었으므로 도 2의 트렐리스에 따라 현 상태인 제 2 상태(S_1)를 유지한다.

여기서, 도 4의 T3 코드 워드와 T4 코드 워드의 연결 상태를 살펴보면 온 픽셀이 서로 인접하게 배치된 것을 알 수 있다. 즉 이와 동일한 과정들에 의하여 본 발명에서는 선행 코드 워드의 3행에 온 픽셀 수가 0개 또는 1개일 경우에는 후행 코드 워드의 1행에도 온 픽셀 수가 0개 또는 1개로 배치되며, 마찬가지로 선행 코드 워드의 3행에 온 픽셀 수가 2개 또는 3개일 경우에는 후행 코드 워드의 1행에도 온 픽셀 수가 2개 또는 3개로 배치된다. 특히 특정 행에 3개의 온 픽셀이 배치되는 경우는 확률상 매우 적기 때문에 각 코드 워드의 연결 부위가 부드럽게 연결될 확 률이 매우 높은 것이다.

이후, 제 2 상태(S_1)에서 제 4 코드 워드 대그룹(C_3)에 속하는 G_ML, G_HL, G_H'L의 코드 워드가 맵핑될 경우에는 도 2의 트렐리스에 따라 다시 제 1 상태(S_0)로 트랜시트 한다.

다음으로, 디코딩 과정에서는 데이터 이미지를 3×3 정방형 코드 워드별로 분리한 후 각 단위구역들에 대해 광의 강도를 기준으로 내림차순으로 정렬하여 순차적으로 "1"을 3개, "0"을 6개씩 부여하여 총 9비트의 코드 워드들을 추출한다.

본 발명에 대한 앞의 설명에서는 일 실시 예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다.

일예로, 앞에서 설명한 실시 예에서는 3×3 정방형 코드 워드를 이용하는 6 : 9 코드를 예시하였으나, 4×4 정방형 코드 워드를 이용하는 12 : 16 코드 등을 구현할 수 있으며, 특정 정방형 코드 워드 내에서 온 픽셀의 수도 변화될 수 있다.

이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명은 정방형 코드 워드별로 입력 데이터를 코딩하며 코드 워드들을 각 행의 온 픽셀 수에 따라 복수 그룹과 복수 상태로 나누어서 맵핑 테이블에 의해 메시지 워드와 맵핑시킨 후 트렐리스에 따라 인코딩하며 디코딩시에는 정방형 코드 워드 내에서 온 픽셀을 인식하여 맵핑 테이블을 통해 디코딩 한다.

이로써, 본 발명은 코드 워드 내의 온 픽셀 수를 최소화하여 고밀도 기록이 가능하도록 하며, 온 픽셀들이 서로 인접하게 배치되도록 하여 광번짐이 최소화되므로 디코딩시 광량 검출이 용이한 효과가 있다.

Claims

디지털 입력 데이터를 N비트씩 각각 블록화한 메시지 워드를 블록별로 맵핑시켜 인코딩하기 위한 코드 워드는, 온 픽셀이 X개, 오프 픽셀이 Y개로 이루어진 M비트(단, N〈 M, X+Y=M, X〈 Y)의 정방형 코드 워드이며, 선행 코드 워드와의 연결행과 후행 코드 워드와의 연결행에 위치하는 온 픽셀의 수에 따라 복수의 소그룹으로 나뉘고, 상기 소그룹들은 상기 선행 연결행과 후행 연결행에 위치하는 온 픽셀의 배치 패턴에 따라 복수의 대그룹으로 나뉘며, 상기 대그룹들은 상기 후행 연결행에 위치하는 온 픽셀의 수에 따라 제 1 상태용 코드 워드 대그룹과 제 2 상태용 코드 워드 대그룹으로 분류되고,

상기 메시지 워드에는 상기 코드 워드가 하나 또는 복수(상기 제 1 상태용 코드 워드와 상기 제 2 상태용 코드 워드가 각각)로 맵핑되며,

상기 제 1 상태와 제 2 상태 중의 현 상태에 따라서 상기 메시지 워드가 상기 복수의 코드 워드 중에서 어느 하나의 코드 워드로 인코딩되고, 상기 코드 워드 대그룹 중에서 일부의 코드 워드 대그룹에 의해 인코딩될 때에 상기 제 1 상태와 상기 제 2 상태가 상호 트랜시트되는

홀로그래픽 데이터 인코딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 인코딩 방법은, 상기 디지털 입력 데이터를 6비트 단위로 블록화하여 상기 메시지 워드를 분리하며, 상기 코드 워드는 온 픽셀이 3개, 오프 픽셀이 6개로 이루어진 9비트의 3×3 정방형 코드 워드인 것을 특징으로 한 홀로그래픽 데이터 인코딩 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 코드 워드는 1행과 3행에 위치하는 온 픽셀의 수에 따라 총 9개의 소그룹으로 나뉘고, 상기 소그룹들은 상기 1행과 3행에 위치하는 온 픽셀의 배치 패턴에 따라 총 4의 대그룹으로 나뉘며, 상기 대그룹 중에서 상기 3행에 위치하는 온 픽셀의 수에 따라 2개의 대그룹은 상기 제 1 상태의 인코딩에 이용하고, 나머지 2개의 대그룹은 상기 제 2 상태의 인코딩에 이용하는 것을 특징으로 한 홀로그래픽 데이터 인코딩 방법.
제 1 항의 인코딩 방법으로 인코딩된 홀로그래픽 데이터를 디코딩하는 방법으로서,

상기 홀로그래픽 데이터 이미지를 상기 정방형 코드 워드별로 분리한 후 각 코드 워드들에 대해 온 픽셀을 인식하여 M비트의 코드 워드들을 추출하며, 상기 코드 워드와 상기 메시지 워드간의 맵핑 테이블을 통해 상기 추출된 코드 워드에 대응하는 메시지 워드로 디코딩하는

홀로그래픽 데이터 디코딩 방법.