KR100681651B1 - Ｈ-ｗｏｒｍ에서 재생 시 이미지 쉬프팅 효과를 감소시키는데이터 코딩 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 HDDS 웜 시스템에서 재생 시 디스크 회전에 의해 발생하는 이미지 쉬프팅 영향을 최소화시킬 수 있는 SLM 엔코딩 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 홀로그래픽 웜 시스템에서 데이터 엔코딩 방법으로서, SLM에서의 데이터 엔코딩 시 네 개의 픽셀로 하나의 데이터를 표현하도록 엔코딩하여 SLM 비트맵 엔코딩 시 회전의 영향을 미리 없애줌으로써, 재생 시 디스크 회전에 의해 발생하는 이미지 쉬프팅의 영향을 최소화시킬 수 있게 된다.

Description

Ｈ-ＷＯＲＭ에서 재생 시 이미지 쉬프팅 효과를 감소시키는 데이터 코딩 방법{METHOD FOR ENCORDING DATA TO REDUCE IMAGE SHIFTING EFFECT IN A HDDS WORM SYSTEM}

도 1은 종래 H-WORM 시스템에서 SLM 엔코딩 예시도,

도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 H-WORM 시스템의 개략적인 블록 구성도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 H-WORM 시스템에서 SLM 엔코딩 예시도.

본 발명은 HDDS(Holographic Digital Data Storage) 웜(H-WORM) 시스템에 관한 것으로, 특히 HDDS 웜 시스템에서 재생 시 디스크 회전에 의해 발생하는 이미지 쉬프팅 영향을 최소화시킬 수 있는 공간 광변조기(Spatial Light Modulator : 이하 "SLM"이라 함) 엔코딩 방법에 관한 것이다.

통상적으로 HDDS 시스템은 데이터 기록/재생의 원리상 체적 홀로그램의 원리를 이용하는 페이지 지향적인 메모리(Page-oriented Memory)로써 입출력 방식으로 병렬 데이터 처리 방식을 사용하여 입출력 속도를 1Gbps 이상으로 초고속화 시킬 수 있으며, 기계적인 구동 부를 배제한 시스템 구성이 가능하므로 데이터 접근 시간도 100㎲ 이하로 매우 빠르게 구현할 수 있는 등 차세대 메모리로 각광받고 있다.

한편, 현재 개발되고 있는 H-WORM은 기존의 스토리지(storage)에서 bit based pattern의 데이터를 사용하지 않고, page based pattern을 사용한다. 그렇기 때문에 디스크 회전시 정확하게 이미지(image)를 캡쳐(capture)하지 못하게 되면 재생 이미지(image)의 픽셀 쉬프팅(pixel shifting)의 효과가 나타나서, 데이터 디코딩 시(data decoding) 데이터의 에러(error)가 증가하게 된다.

도 1의 (a)는 종래 SLM에 페이지 데이터(page data)가 비트맵 이미지(bitmap image) 형태로 표시(display)되어 미디어(media)에 기록되어 지기 전의 형태를 도시한 것이다. 이러한 패턴(pattern)은 광경로등을 거쳐, 재생시 1 픽셀 데이터(pixel data)가 CCD의 2×2 픽셀(pixels)과 맵핑(mapping)이 되도록 저장된다. 이때 만일 재생시 디스크(disk)의 회전이 없다면, 도 1의 (b)에서와 같이 디코딩 이미지를 캡쳐(capture)할 수 있다. 물론 실제 이미지는 상기 도 1의 (b)에서와는 다르게 나타나지만, 디스크의 회전에 의한 영향만 생각한다면 도 1의 (b)에서와 같다.

그러나 실제 상황에서는 디스크는 회전하기 때문에 ccd 카메라 단에서 데이터를 받는 동안 이미지는 움직이게 된다. 그렇게 되면, exposure time(camera의 pixel에서 빛을 받는 시간 : 일종의 shuttering time) 동안에 인접 데이터 패턴의 영향을 받게 되어 도 1의 (c)에서와 같은 이미지가 검출된다. 위의 도 1의 (c)는 디스크의 회전 방향과, 회전 속도에 의해 다르게 나타나는데, exposure time이 '0'이 될수 없기 때문에 ccd로부터 검출된 데이터가 도 1의 (c)와 같이 번질 수밖에 없다. 따라서 2픽셀의 데이터가 3픽셀로 번진 결과가 되어 디코딩시 이미지의 질이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 HDDS 웜 시스템에서 재생 시 디스크 회전에 의해 발생하는 이미지 쉬프팅 영향을 최소화시킬 수 있는 SLM 엔코딩 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 H-WORM 시스템에서 재생 시 디스크 회전에 의해 발생하는 이미지 쉬프팅 영향을 감소시키는 데이터 코딩 방법으로서, (a)H-WORM 시스템의 SLM에서 2×2형태 4개의 픽셀로 하나의 데이터를 표현하는 단계와, (b)상기 4개의 픽셀로 표현되는 데이터를 비트맵 엔코딩하여 미디어에 저장시키는 단계와, (c)상기 미디어에 저장된 비트맵 엔코딩 데이터를 2×2 오버샘플링 기법으로 디코딩시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 H-WORM 시스템 블록 구성을 도시한 것이다. 이하 상기 도 2를 참조하여 H-WORM 시스템에서 홀로그래픽 데이터 기록/재생 동작을 살펴보기로 한다.

먼저 광 분리기(202)에서는 광원(200)으로부터 입사되는 레이저광을 기준 광과 물체 광으로 분기하는 데, 여기에서 분기된 수직 편광의 기준 광은 기준 광 처리 경로(S1)로 제공되고 분기된 물체 광은 물체 광 처리 경로(S2)로 제공된다. 그리고 기준 광 처리 경로(S1)상에는 셔터(204), 반사경(206)이 기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광 전달 경로를 통해 기준 광 처리 경로(S1)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생에 필요한 기준 광을 기 설정된 소정의 편향 각으로 반사시켜 저장 매체(216)에 제공한다.

따라서, 광 분리기(202)로부터 분기되어 셔터(204)의 개구를 통해 입사되는 수직 편광된 기준 광은 광학 렌즈(도시하지 않았음) 등을 통해 조정되고 임의의 크기로 확장(즉, 후술하는 물체 광 처리 경로(S2)에서 빔 확장기를 통해 확장되는 물체광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)되며, 반사경(206)을 통해 기설정된 소정 각도, 예를 들면 기록시의 기록 각 또는 재생을 위해 기 설정된 재생 각으로 편향된 후 저장 매체(216)로 입사된다. 여기에서, 기록 또는 재생 시에 이용되는 기준 광은 각 페이지 단위의 2진 데이터를 저장 매체(216)에 기록할 때마다 반사경(206)을 회전시켜 그 편향각도(θ)를 변화시키는 방법으로 제어되는데, 이러한 기준 광 편향 기법을 통해 수백 내지 수천 개의 홀로그램 데이터를 저장 매체(216)에 저장하거나 혹은 저장된 홀로그램 데이터를 재생할 수 있다.

한편, 물체 광 처리 경로(S2)상에는 셔터(210), 반사경(212) 및 SLM(214)이 물체광의 출사 방향으로 순차 구비되는 데, 셔터(210)는 기록모드 시에는 개방 상태를 유지하고, 재생모드 시에는 차단 상태를 유지한다. 광 분리기(202)로부터 분기되어 셔터(210)의 개구를 통해 입사되는 물체 광은 반사경(212)을 통해 소정의 편향 각으로 반사된 후 SLM(214)으로 전달된다.

이어서, SLM(214)에서는 반사경(212)으로부터 전달되는 물체 광을 데이터 코딩부(224)로부터 제공되는 입력 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 SLM(214)으로 입사되는 물체 광은 한 프레임 단위의 신호 광으로 변조된 후, 기준 광 처리 경로(S1)의 반사경(206)에서 입사되는 기준 광과 동기를 맞추어 저장 매체(216)로 입사된다. 따라서, 저장 매체(216)에서는, 기록모드 시에, SLM(214)으로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호 광과 이에 대응하는 편향각도(θ)를 가지고 반사경(206)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(216) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하는 데, 이러한 과정을 통해 저장 매체(216)에 3차원 상 홀로그램 데이터의 간섭 무늬가 기록된다.

이어 저장 매체(216)에 기록된 홀로 그래픽 데이터를 재생하는 경우에는 물체 광 처리 경로(S2)측의 셔터(210)는 차단 상태로 되고 기준 광 처리 경로(S1)측의 셔터(204)는 개방 상태로 된다. 그러면 광 분리기(202)로부터 분기된 기준 광(재생용 기준 광)은 반사경(206)을 통해 반사되어 저장 매체(216)로 조사되며, 그 결과 저장 매체(216)에서는 판독용 기준 광에 의해 기록된 간섭 무늬가 입사된 판 독용 기준 광을 회절 시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터로 복조 되며, 복조된 재생 신호는 CCD(218)로 조사된다. 이에 따라 CCD(218)에서는 저장 매체(216)로부터 조사되는 재생 출력을 원래의 데이터, 즉 전기신호로 복원되며, 여기에서 복원된 재생 신호는 데이터 디코딩부(220)를 통해 재생 출력된다.

한편, 본 발명에서는 상기 SLM에서의 코딩 시 종래 하나의 픽셀로 하나의 데이터를 표현하는 것과는 달리 도 3의 (a)에서와 같이 2×2형태 4개의 픽셀로 1개의 데이터를 표현한다. 이와 같이 하는 경우 기록단인 SLM의 픽셀수가 증가하는 단점이 있으나, 기록 후 재생 시에는 종래와 동일한 방법을 쓰면된다. 즉, 2×2 오버샘플링(over sampling)기법을 그대로 적용시키면 되는 것이다.

도 3의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 방법으로 비트맵 엔코딩(bitmap encoding)된 SLM의 일부분을 보여주는 것이고, 도 3의 (c)는 디스크의 회전이 없다고 가정할 경우의 재생데이터의 카메라에 비친 형태이다. 또한 도 3의 (d)는 미디어의 회전속도, exposure time등이 상기 도 3과 같은 경우의 카메라에 비친 데이터의 모습이다. 따라서 상기 도 3의 (c)와 (d)에서 보여지는 바와 같이 exposure time동안에 shifting의 영향을 덜 받는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 전체적으로 온 빔(on beam)의 영향이 줄어들어서, 다이나믹 레인지(dynamic range)도 덜 사용하게 된다

상기한 바와 같이 본 발명은 홀로그래픽 웜 시스템에서 데이터 엔코딩 방법으로서, SLM에서의 데이터 엔코딩 시 네 개의 픽셀로 하나의 데이터를 표현하도록 엔코딩하여 SLM 비트맵 엔코딩 시 회전의 영향을 미리 없애줌으로써, 재생 시 디스크 회전에 의해 발생하는 이미지 쉬프팅의 영향을 최소화시킬 수 있게 된다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 홀로그래픽 웜 시스템에서 데이터 엔코딩 방법으로서, SLM에서의 데이터 엔코딩 시 네 개의 픽셀로 하나의 데이터를 표현하도록 엔코딩하여 SLM 비트맵 엔코딩 시 회전의 영향을 미리 없애줌으로써, 재생 시 디스크 회전에 의해 발생하는 이미지 쉬프팅의 영향을 최소화시킬 수 있는 이점이 있다. 또한 전체적으로 온 빔의 영향을 줄일 수 있어 멀티플렉싱시에 하나의 이미지 쉬프팅을 저장할 때 사용되는 미디어의 다이나믹 레인지(Dynamic range)도 절약할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. H-WORM 시스템에서 재생 시 디스크 회전에 의해 발생하는 이미지 쉬프팅 영향을 감소시키는 데이터 코딩 방법으로서,

   (a)H-WORM 시스템의 SLM에서 2×2형태 4개의 픽셀로 하나의 데이터를 표현하는 단계와,

   (b)상기 4개의 픽셀로 표현되는 데이터를 비트맵 엔코딩하여 미디어에 저장시키는 단계와,

   (c)상기 미디어에 저장된 비트맵 엔코딩 데이터를 2×2 오버샘플링 기법으로 디코딩시키는 단계

   를 포함하는 HDDS 웜 시스템에서 재생 시 이미지 쉬프팅 효과를 감소시키는 데이터 코딩 방법.

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