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高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼及數(shù)據(jù)格式的制作方法

文檔序號(hào):6759510閱讀:173來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼及數(shù)據(jù)格式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及光盤(pán)數(shù)據(jù)格式的設(shè)計(jì),可以在高密度光存儲(chǔ)設(shè)備中應(yīng)用。
背景技術(shù)
目前,傳統(tǒng)的DVD碟片容量已無(wú)法滿(mǎn)足觀看高清晰視頻節(jié)目的高容量要求,雖然國(guó)外已經(jīng)出了藍(lán)光光盤(pán)(其容量單面單層可以達(dá)到25G),但是其昂貴的成本使其在目前的市場(chǎng)中無(wú)法推廣,因此,開(kāi)發(fā)一種基于紅光技術(shù)的高容量碟片勢(shì)在必行。與此同時(shí),我國(guó)DVD碟機(jī)的生產(chǎn)廠商因?yàn)镈VD版權(quán)專(zhuān)利的問(wèn)題,其生存受到很大威脅,而目前研制的EVD、FVD、HVD等由于基本物理格式仍然采用DVD的格式,因此都無(wú)法避免該問(wèn)題。為了擺脫昂貴的專(zhuān)利費(fèi)負(fù)擔(dān),急需開(kāi)發(fā)一種具有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新的多媒體光盤(pán)物理格式標(biāo)準(zhǔn),以使我國(guó)的多媒體碟機(jī)生產(chǎn)具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
DVD的基本物理格式如下1 DVD數(shù)據(jù)扇區(qū)用戶(hù)扇區(qū)中包括2048字節(jié)的用戶(hù)數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)前面加上12字節(jié)的扇區(qū)頭(包括4字節(jié)的扇區(qū)標(biāo)示碼ID、2字節(jié)的ID檢錯(cuò)碼IED和6字節(jié)的拷貝保護(hù)信息CPR)和4字節(jié)的扇區(qū)尾(包括4字節(jié)的檢錯(cuò)碼EDC),一共2064字節(jié)。將這2064字節(jié)組成一個(gè)12行172列的塊,而塊中的2048用戶(hù)數(shù)據(jù)還要再經(jīng)過(guò)擾頻處理,最后得到的數(shù)據(jù)塊就是數(shù)據(jù)扇區(qū)。參見(jiàn)表1所示。表1 DVD數(shù)據(jù)扇區(qū)(共172×12=2064字節(jié))。
2 DVD ECC塊連續(xù)的16個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)(共16×2064=33024字節(jié))組合在一起,形成一個(gè)192行172列的ECC塊,對(duì)該ECC塊進(jìn)行RS-PC編碼對(duì)這172列的每一列,進(jìn)行RS(208,192,17)編碼,得到一個(gè)16字節(jié)的外部校驗(yàn)碼PO(Outer-parity Redd-Solomon code)將得到的PO數(shù)據(jù)附加在這對(duì)應(yīng)列的末尾,即數(shù)據(jù)塊新增16行。然后對(duì)這208行(原數(shù)據(jù)192行,PO數(shù)據(jù)16行)的每一行進(jìn)行RS(182,172,11)編碼,得到一個(gè)10字節(jié)的內(nèi)部校驗(yàn)碼PI(Inner-parity Reed-Solomon code);將得到的PI數(shù)據(jù)附加在對(duì)應(yīng)行的末尾,即數(shù)據(jù)塊新增10列。最后得到一個(gè)208行182列的ECC塊。參見(jiàn)表2所示。表2 DVD ECC塊(共172×12=2064字節(jié))3 DVD記錄幀的形成DVD的ECC塊被分為16個(gè)記錄扇區(qū),每個(gè)扇區(qū)為13行/182列,在生成記錄扇區(qū)時(shí),16行PO和相應(yīng)PI碼分別交錯(cuò)分布于16個(gè)扇區(qū)之中,具體構(gòu)成如表3所示。
表3 DVD記錄幀的形成該格式有下列不足1、編碼效率低(每記錄扇區(qū)(2366字節(jié))約為308/2366≈13%的數(shù)據(jù)冗余,其中308字節(jié)額外數(shù)據(jù)中有302字節(jié)的RS碼校驗(yàn)字),不能滿(mǎn)足單面雙面(容量13G)的高清晰(分辨率1920×1080i)視頻節(jié)目的要求;2、糾錯(cuò)能力的提供依賴(lài)于高冗余度的數(shù)據(jù)編碼方式,DVD采用的糾錯(cuò)碼(ECC)塊長(zhǎng)為16個(gè)記錄扇區(qū),共計(jì)38688個(gè)字節(jié),對(duì)應(yīng)光道上82.5344mm長(zhǎng)度;若原始誤碼率為10-3,經(jīng)糾錯(cuò)后,誤碼率可小于10-20,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算機(jī)所需的誤碼率10-12。但是,該方案的強(qiáng)糾錯(cuò)能力主要得益于高數(shù)據(jù)冗余度,不利于有限空間的合理利用;而且該方案對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的應(yīng)對(duì)能力并不是十分強(qiáng)大,沒(méi)有針對(duì)高密度光盤(pán)的特點(diǎn)。因此,其無(wú)法適應(yīng)高密度盤(pán)片的高編碼效率與高糾錯(cuò)能力(特別是糾正突發(fā)錯(cuò)誤的能力)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服DVD的基本物理格式的不足,提供一種高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼及數(shù)據(jù)格式,該糾錯(cuò)編碼及數(shù)據(jù)格式具有高的編碼效率,以使光盤(pán)具有較大的有效存儲(chǔ)容量,其糾錯(cuò)能力并不下降。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼,其特征在于糾錯(cuò)編碼分別采用冗余較少的RS編碼4RS(n1,k1,2×t1)和冗余度大的RS編碼5RS(n2,k2,2×t2)的里德所羅門(mén)編碼,t1小于t2,且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高密度光盤(pán)大尺度噪聲可能引發(fā)的大片突發(fā)錯(cuò)誤數(shù);將RS編碼5RS(n2,k2,2×t2)用于光盤(pán)中重要數(shù)據(jù)的編碼,例如地址和控制信息;而將RS編碼4RS(n1,k1,2×t1)用于光盤(pán)中相對(duì)來(lái)說(shuō)不重要的音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù);移位交錯(cuò)算法即對(duì)進(jìn)行RS編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行移位交錯(cuò),以補(bǔ)償RS編碼糾正突發(fā)錯(cuò)誤能力的不足;
分為針對(duì)控制數(shù)據(jù)ECC塊的移位交錯(cuò),以及音視頻數(shù)據(jù)ECC塊與控制數(shù)據(jù)ECC塊混合后的ECC簇?cái)?shù)據(jù)的移位交錯(cuò);控制數(shù)據(jù)ECC塊的移位交錯(cuò)ECC塊中的數(shù)據(jù)按行進(jìn)行循環(huán)右移,每行數(shù)據(jù)循環(huán)右移的字節(jié)數(shù)為i×k,其中i為ECC塊的行號(hào)、k為循環(huán)右移字節(jié)單位;例如從第0行開(kāi)始,由于i=0,循環(huán)右移i×k=0字節(jié),即第0行保持原狀;第1行右移k字節(jié),移出的k字節(jié)補(bǔ)足到左邊空出的k字節(jié)中;第i行則右移i×k字節(jié),移出的i×k字節(jié)補(bǔ)足到左邊空出的i×k字節(jié)中;循環(huán)右移時(shí)需要合理地選擇k的值,使ECC塊經(jīng)過(guò)移位交錯(cuò)后,每一列中同一碼字的碼元數(shù)量小于t2,這樣對(duì)糾錯(cuò)能力為t2的編碼,每一列中的控制數(shù)據(jù)都可以正確地糾正;ECC簇?cái)?shù)據(jù)的移位交錯(cuò)將ECC簇中的數(shù)據(jù)分為m個(gè)組,然后分別對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)移位交錯(cuò);按照控制數(shù)據(jù)ECC塊相同的移位交錯(cuò)方法,以n字節(jié)為單位進(jìn)行循環(huán)右移操作;需要合理地選擇m和n的值,使得ECC簇?cái)?shù)據(jù)移位交錯(cuò)后,糾錯(cuò)編碼碼字的交錯(cuò)度達(dá)到s。
如上所述的高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼,其特征在于所述的對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4,按例采用RS(248,228,21)編碼,是長(zhǎng)距離RS碼;具有數(shù)據(jù)冗余度小的特點(diǎn),編碼效率達(dá)到91.9%;所述的對(duì)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度大的RS編碼5,按例采用RS(36,16,21)編碼,是冗余度大的RS編碼方案;結(jié)合移位交錯(cuò)運(yùn)算,對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行保證。
一種高密度光盤(pán)的數(shù)據(jù)格式,其光盤(pán)數(shù)據(jù)存放的數(shù)據(jù)格式,包括數(shù)據(jù)幀、音視頻數(shù)據(jù)扇區(qū)、音視頻數(shù)據(jù)ECC塊、控制數(shù)據(jù)ECC塊,編碼中采用與DVD相同的用戶(hù)數(shù)據(jù)1,每數(shù)據(jù)幀中用戶(hù)數(shù)據(jù)的EDC碼生成算法2,對(duì)數(shù)據(jù)扇區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行擾頻的擾頻算法3,其特征在于將音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)與控制數(shù)據(jù)分開(kāi)處理,對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4,對(duì)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度大的RS編碼5,并用移位交錯(cuò)算法6作為糾錯(cuò)能力的補(bǔ)償,將相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)ECC塊的數(shù)據(jù)按列分別插入音視頻數(shù)據(jù)ECC塊并經(jīng)過(guò)移位交錯(cuò)運(yùn)算形成ECC簇。
如上所述的高密度光盤(pán)的數(shù)據(jù)格式,其特征在于所述RS編碼4為RS(n1,k1,2×t1),RS編碼5為RS(n2,k2,2×t2)的里德所羅門(mén)編碼,t1小于t2,且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高密度光盤(pán)大尺度噪聲可能引發(fā)的大片突發(fā)錯(cuò)誤數(shù);將RS(n2,k2,2×t2)用于光盤(pán)中重要數(shù)據(jù)的編碼,例如地址和控制信息;而將RS(n1,k1,2×t1)用于光盤(pán)中相對(duì)來(lái)說(shuō)不重要的音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù);所述移位交錯(cuò)算法即對(duì)進(jìn)行RS編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行移位交錯(cuò),以補(bǔ)償RS編碼糾正突發(fā)錯(cuò)誤能力的不足;分為針對(duì)控制數(shù)據(jù)ECC塊的移位交錯(cuò),以及音視頻數(shù)據(jù)ECC塊與控制數(shù)據(jù)ECC塊混合后的ECC簇?cái)?shù)據(jù)的移位交錯(cuò);控制數(shù)據(jù)ECC塊的移位交錯(cuò)ECC塊中的數(shù)據(jù)按行進(jìn)行循環(huán)右移,每行數(shù)據(jù)循環(huán)右移的字節(jié)數(shù)為i×k,其中i為ECC塊的行號(hào)、k為循環(huán)右移字節(jié)單位;例如從第0行開(kāi)始,由于i=0,循環(huán)右移i×k=0字節(jié),即第0行保持原狀;第1行右移k字節(jié),移出的k字節(jié)補(bǔ)足到左邊空出的k字節(jié)中;第i行則右移i×k字節(jié),移出的i×k字節(jié)補(bǔ)足到左邊空出的i×k字節(jié)中。循環(huán)右移時(shí)需要合理地選擇k的值,使ECC塊經(jīng)過(guò)移位交錯(cuò)后,每一列中同一碼字的碼元數(shù)量小于t2,這樣對(duì)糾錯(cuò)能力為t2的編碼,每一列中的控制數(shù)據(jù)都可以正確地糾正;ECC簇?cái)?shù)據(jù)的移位交錯(cuò)將ECC簇中的數(shù)據(jù)分為m個(gè)組,然后分別對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)移位交錯(cuò)。按照控制數(shù)據(jù)ECC塊相同的移位交錯(cuò)方法,以n字節(jié)為單位進(jìn)行循環(huán)右移操作。需要合理地選擇m和n的值,使得ECC簇?cái)?shù)據(jù)移位交錯(cuò)后,糾錯(cuò)編碼碼字的交錯(cuò)度達(dá)到s。
如上所述的高密度光盤(pán)的數(shù)據(jù)格式,其特征在于所述的對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4,按例采用RS(248,228,21)編碼,是長(zhǎng)距離RS碼;具有數(shù)據(jù)冗余度小的特點(diǎn),編碼效率達(dá)到91.9%;所述的對(duì)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度大的RS編碼5,按例采用RS(36,16,21)編碼,是冗余度大的RS編碼方案;結(jié)合移位交錯(cuò)運(yùn)算,對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行保證。
本發(fā)明的原理是對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4,提高編碼效率,糾錯(cuò)能力的不足用通過(guò)ECC簇內(nèi)數(shù)據(jù)移位交錯(cuò)(詳見(jiàn)表9)進(jìn)行補(bǔ)償;對(duì)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度大的RS編碼5,結(jié)合有效的控制ECC塊內(nèi)數(shù)據(jù)交錯(cuò)(詳見(jiàn)表6-2),力求保證控制數(shù)據(jù)的正確性;用糾錯(cuò)編碼移位交錯(cuò)算法(包括ECC簇內(nèi)數(shù)據(jù)交錯(cuò)與控制ECC塊內(nèi)數(shù)據(jù)交錯(cuò))6,補(bǔ)償RS編碼的糾錯(cuò)能力限制,提高應(yīng)對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的能力。利用本發(fā)明申請(qǐng)?zhí)岢龅臄?shù)據(jù)格式和糾錯(cuò)編碼及其交錯(cuò)技術(shù),將大量糾錯(cuò)編碼的碼字集中在一起,并通過(guò)交錯(cuò)排列將不同碼字的碼元分散到不同的地方,以克服高密度光盤(pán)的大尺度噪聲,使糾錯(cuò)編碼糾正突發(fā)錯(cuò)誤的能力提高為s×t,其中s為糾錯(cuò)編碼碼字的交錯(cuò)度,t是單個(gè)糾錯(cuò)碼的糾錯(cuò)能力。
本發(fā)明的有益效果是具有比DVD高的編碼效率,單面雙層容量可以達(dá)到13G,滿(mǎn)足高清視頻節(jié)目(分辨率1920×1080i)的要求。同時(shí),其糾錯(cuò)能力在可接受的范圍內(nèi),控制數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤幾乎可以全部得到糾正,音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力約為DVD糾錯(cuò)能力的47.5%,而其編碼效率可達(dá)>90%。


圖1,DVD數(shù)據(jù)扇區(qū)(共172×12=2064字節(jié))(表1)。
圖2,DVD ECC塊(共172×12=2064字節(jié))(表2)。
圖3,DVD記錄幀的形成(表3)。
圖4,本發(fā)明實(shí)施例的多媒體數(shù)據(jù)編碼流程。
圖5,本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)幀格式(表4)。
圖6,本發(fā)明實(shí)施例的RS(248,228,21)編碼。其中,表5-1是一個(gè)音視頻數(shù)據(jù)扇區(qū),表5-2是一個(gè)音視頻數(shù)據(jù)ECC塊。
圖7,本發(fā)明實(shí)施例的控制數(shù)據(jù)ECC塊數(shù)據(jù)格式。其中,表6-1是一個(gè)控制數(shù)據(jù)ECC塊,表6-2是一個(gè)控制數(shù)據(jù)ECC塊中數(shù)據(jù)的循環(huán)變換。
圖8,本發(fā)明實(shí)施例加入控制數(shù)據(jù)后的ECC(表7)。
圖9,本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)ECC族(表8)。
圖10,本發(fā)明實(shí)施例的ECC族中進(jìn)行行循環(huán)移位變換的數(shù)據(jù)(表9)。
具體的實(shí)施方式本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)圖4和表3——表9給予了表述。以下結(jié)合圖、表,做進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
本發(fā)明實(shí)施例的高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼及數(shù)據(jù)格式,其光盤(pán)數(shù)據(jù)存放的數(shù)據(jù)格式,包括數(shù)據(jù)幀、音視頻數(shù)據(jù)扇區(qū)、音視頻數(shù)據(jù)ECC塊、控制數(shù)據(jù)ECC塊,將相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)ECC塊的數(shù)據(jù)按列分別插入8個(gè)音視頻數(shù)據(jù)ECC塊并經(jīng)過(guò)移位交錯(cuò)運(yùn)算形成ECC簇。
1.數(shù)據(jù)幀設(shè)計(jì)每個(gè)數(shù)據(jù)幀定義為(2048+4)字節(jié)。其中2048字節(jié)為音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù),另外4字節(jié)為檢錯(cuò)碼;該數(shù)據(jù)幀對(duì)應(yīng)的控制信息為16字節(jié)。數(shù)據(jù)幀及其控制信息如表4所示。表4數(shù)據(jù)幀格式。
2.音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)ECC塊數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)根據(jù)多媒體文件的特點(diǎn),對(duì)于一般的音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)不要求100%的正確率,而在多媒體文件中絕大部分信息均為音視頻數(shù)據(jù)。因此,對(duì)音視頻數(shù)據(jù)編碼效率的提高有利于提高盤(pán)片空間的利用率。在音視頻數(shù)據(jù)ECC塊的設(shè)計(jì)中,以4個(gè)數(shù)據(jù)幀形成一個(gè)音視頻數(shù)據(jù)扇區(qū)進(jìn)行編碼,4個(gè)數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)以列優(yōu)先的順序存放在一個(gè)音視頻數(shù)據(jù)扇區(qū)中(228行×36列),對(duì)該扇區(qū)矩陣的列進(jìn)行RS(248,228,21)編碼(如表5-1,5-2所示)。表5-1 一個(gè)音視頻數(shù)據(jù)扇區(qū),表5-2 一個(gè)音視頻數(shù)據(jù)ECC塊。
3.控制數(shù)據(jù)ECC塊數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)由于控制數(shù)據(jù)的重要性,要求控制數(shù)據(jù)具有高的可靠性。因此以32個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)幀的控制數(shù)據(jù)集中進(jìn)行RS編碼,其中每幀的控制數(shù)據(jù)按列存放,并對(duì)每列數(shù)據(jù)進(jìn)行RS(36,16,21)編碼。編碼結(jié)束后進(jìn)行塊內(nèi)移位交錯(cuò)36行編碼后數(shù)據(jù)從第0行開(kāi)始,依次循環(huán)右移8字節(jié),即第0行保持原狀;第1行右移8字節(jié),移出的8字節(jié)補(bǔ)足到左邊空出的8字節(jié)中;第2行右移16字節(jié),移出的16字節(jié)補(bǔ)足到左邊空出的16字節(jié)中……,每4行數(shù)據(jù)完成一輪循環(huán);第4行同第0行,第5行同第1行……,依次共進(jìn)行9輪循環(huán)。這樣,當(dāng)應(yīng)對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤時(shí),可以看到,由于一行數(shù)據(jù)中未變動(dòng)的碼字為9個(gè)字節(jié),而編碼的糾錯(cuò)能力為10個(gè)字節(jié),可以保證控制數(shù)據(jù)高正確性的要求(如表6-1,6-2所示)。表6-1 一個(gè)控制數(shù)據(jù)ECC塊,表6-2 一個(gè)控制數(shù)據(jù)ECC塊中數(shù)據(jù)的循環(huán)變換。
4.ECC簇設(shè)計(jì)將32個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行組合,構(gòu)造成一個(gè)ECC簇以供下一步處理。ECC簇的構(gòu)造方法如下根據(jù)以上2,3條設(shè)計(jì)的音視頻數(shù)據(jù)ECC塊和控制數(shù)據(jù)ECC塊,32個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)幀將得到8個(gè)音視頻數(shù)據(jù)ECC塊和一個(gè)控制數(shù)據(jù)ECC塊,將這個(gè)控制數(shù)據(jù)ECC塊中共32列數(shù)據(jù)以4列為一組插入到8個(gè)音視頻數(shù)據(jù)ECC塊中。
1)插入方法如下 采用如下對(duì)應(yīng)方式控制數(shù)據(jù)ECC塊0~3列 ——音視頻數(shù)據(jù)ECC塊0控制數(shù)據(jù)ECC塊4~7列 ——音視頻數(shù)據(jù)ECC塊4控制數(shù)據(jù)ECC塊8~11列 ——音視頻數(shù)據(jù)ECC塊1控制數(shù)據(jù)ECC塊12~15列——音視頻數(shù)據(jù)ECC塊5控制數(shù)據(jù)ECC塊16~19列——音視頻數(shù)據(jù)ECC塊2控制數(shù)據(jù)ECC塊20~23列——音視頻數(shù)據(jù)ECC塊6控制數(shù)據(jù)ECC塊24~27列——音視頻數(shù)據(jù)ECC塊3控制數(shù)據(jù)ECC塊28~31列——音視頻數(shù)據(jù)ECC塊7 每個(gè)音視頻數(shù)據(jù)ECC塊分得的4列控制數(shù)據(jù)以簡(jiǎn)單追加的方式分散到ECC塊中,這個(gè)每個(gè)音視頻數(shù)據(jù)ECC塊將得到4個(gè)新增的數(shù)據(jù)行(如表7所示)。表7加入控制數(shù)據(jù)后的ECC。
2)完成控制數(shù)據(jù)插入操作后,對(duì)ECC簇的數(shù)據(jù)分2組進(jìn)行循環(huán)移位交錯(cuò)變換,其中第0、1、4、5塊數(shù)據(jù)為第1組,第2、3、6、7塊數(shù)據(jù)為第2組。循環(huán)移位交錯(cuò)變換時(shí),以3字節(jié)為單位進(jìn)行循環(huán)右移操作(如表9所示)。ECC簇中ECC塊的排列方式如表8所示。表8一個(gè)ECC族;表9ECC族中進(jìn)行行循環(huán)移位變換的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明實(shí)施例的糾錯(cuò)編碼和數(shù)據(jù)格式中,編碼效率為(以一個(gè)ECC簇為單位來(lái)進(jìn)行計(jì)算)用戶(hù)數(shù)據(jù) 2048B×32=65536B檢錯(cuò)碼4B×32=128B音視頻數(shù)據(jù)RS糾錯(cuò)碼20B×36×8=5760B控制數(shù)據(jù) 16B×32=512B控制數(shù)據(jù)RS糾錯(cuò)碼 20B×32=640B音視頻數(shù)據(jù)RS碼編碼效率65536/(65536+5760)=91.9%方案整體編碼效率 65536/(65536+5760+512+640)=90.5%(加入的控制信息也作為冗余數(shù)據(jù))本發(fā)明實(shí)施方案中,糾錯(cuò)編碼的糾錯(cuò)能力評(píng)估如下根據(jù)高密度光盤(pán)多媒體應(yīng)用的特點(diǎn),針對(duì)光盤(pán)中重要的控制數(shù)據(jù)和相對(duì)次要的音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)分別進(jìn)行糾錯(cuò)編碼設(shè)計(jì)。
對(duì)于要求高可靠性的控制數(shù)據(jù),采用了冗余度大的RS(36,16,21)編碼,并且在一個(gè)控制數(shù)據(jù)ECC塊編碼結(jié)束后對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了塊內(nèi)移位交錯(cuò)處理,最后再將控制數(shù)據(jù)分散到音視頻數(shù)據(jù)ECC塊中,形成最終的ECC簇。經(jīng)過(guò)以上處理,對(duì)于控制數(shù)據(jù)而言,其糾錯(cuò)能力遠(yuǎn)強(qiáng)于DVD編碼方式提供的糾錯(cuò)能力,對(duì)于不大于1/2ECC簇?cái)?shù)據(jù)長(zhǎng)度的連續(xù)突發(fā)錯(cuò)誤,控制數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤幾乎可以全部得到糾正。
對(duì)于相對(duì)允許稍許錯(cuò)誤的音視頻數(shù)據(jù),采用了冗余度小的RS(248,228,21)編碼。為了彌補(bǔ)大量減少糾錯(cuò)碼所帶來(lái)的糾錯(cuò)性能的損失,使用了將數(shù)據(jù)按列優(yōu)先存放、按列編碼、按行記錄的策略;并且在插入控制數(shù)據(jù)ECC塊后,再次進(jìn)行了ECC簇內(nèi)移位交錯(cuò)變換,將連續(xù)的音視頻數(shù)據(jù)在ECC簇中進(jìn)行分散,平均交錯(cuò)度s達(dá)到(23×3×24+1×3×1)/24=69.125,單個(gè)糾錯(cuò)碼的糾錯(cuò)能力t為10,因此,該音視頻數(shù)據(jù)糾錯(cuò)碼設(shè)計(jì)方案的糾錯(cuò)能力(s×t)為691,約為DVD(182×8=1456)的47.5%。
根據(jù)以上分析,在本發(fā)明方案設(shè)計(jì)中,采用了高冗余度的控制數(shù)據(jù)RS編碼方式,保證了控制數(shù)據(jù)的可靠性;采用冗余度低的音視頻數(shù)據(jù)RS編碼方式,在具有47.5%的DVD糾錯(cuò)能力的條件下,大大地減少了數(shù)據(jù)冗余(本方案中,整體編碼效率可達(dá)90.5%,高于DVD的編碼效率)。因此,具有應(yīng)用于高密度光盤(pán)提高光盤(pán)有效存儲(chǔ)容量的可行性。
權(quán)利要求
1.一種高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼,其特征在于糾錯(cuò)編碼分別采用冗余較少的RS編碼4RS(n1,k1,2×t1)和冗余度大的RS編碼5RS(n2,k2,2×t2)的里德所羅門(mén)編碼,t1小于t2,且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高密度光盤(pán)大尺度噪聲可能引發(fā)的大片突發(fā)錯(cuò)誤數(shù);將RS編碼5RS(n2,k2,2×t2)用于光盤(pán)中重要數(shù)據(jù)的編碼,例如地址和控制信息;而將RS編碼4RS(n1,k1,2×t1)用于光盤(pán)中相對(duì)來(lái)說(shuō)不重要的音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù);移位交錯(cuò)算法即對(duì)進(jìn)行RS編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行移位交錯(cuò),以補(bǔ)償RS編碼糾正突發(fā)錯(cuò)誤能力的不足;分為針對(duì)控制數(shù)據(jù)ECC塊的移位交錯(cuò),以及音視頻數(shù)據(jù)ECC塊與控制數(shù)據(jù)ECC塊混合后的ECC簇?cái)?shù)據(jù)的移位交錯(cuò);控制數(shù)據(jù)ECC塊的移位交錯(cuò)ECC塊中的數(shù)據(jù)按行進(jìn)行循環(huán)右移,每行數(shù)據(jù)循環(huán)右移的字節(jié)數(shù)為i×k,其中i為ECC塊的行號(hào)、k為循環(huán)右移字節(jié)單位;ECC簇?cái)?shù)據(jù)的移位交錯(cuò)將ECC簇中的數(shù)據(jù)分為m個(gè)組,然后分別對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)移位交錯(cuò);按照控制數(shù)據(jù)ECC塊相同的移位交錯(cuò)方法,以n字節(jié)為單位進(jìn)行循環(huán)右移操作;需要合理地選擇m和n的值,使得ECC簇?cái)?shù)據(jù)移位交錯(cuò)后,糾錯(cuò)編碼碼字的交錯(cuò)度達(dá)到s。
2.如權(quán)利要求1所述的高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼,其特征在于所述的對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4,按例采用RS(248,228,21)編碼,是長(zhǎng)距離RS碼;所述的對(duì)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度大的RS編碼5,按例采用RS(36,16,21)編碼,是冗余度大的RS編碼方案。
3.一種高密度光盤(pán)的數(shù)據(jù)格式,其光盤(pán)數(shù)據(jù)存放的數(shù)據(jù)格式,包括數(shù)據(jù)幀、音視頻數(shù)據(jù)扇區(qū)、音視頻數(shù)據(jù)ECC塊、控制數(shù)據(jù)ECC塊,編碼中采用與DVD相同的用戶(hù)數(shù)據(jù)1,每數(shù)據(jù)幀中用戶(hù)數(shù)據(jù)的EDC碼生成算法2,對(duì)數(shù)據(jù)扇區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行擾頻的擾頻算法3,其特征在于將音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)與控制數(shù)據(jù)分開(kāi)處理,對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4,對(duì)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度大的RS編碼5,并用移位交錯(cuò)算法6作為糾錯(cuò)能力的補(bǔ)償,將相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)ECC塊的數(shù)據(jù)按列分別插入音視頻數(shù)據(jù)ECC塊并經(jīng)過(guò)移位交錯(cuò)運(yùn)算形成ECC簇。
4.如權(quán)利要求3所述的高密度光盤(pán)的數(shù)據(jù)格式,其特征在于所述RS編碼4為RS(n1,k1,2×t1),RS編碼5為RS(n2,k2,2×t2)的里德所羅門(mén)編碼,t1小于t2,且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高密度光盤(pán)大尺度噪聲可能引發(fā)的大片突發(fā)錯(cuò)誤數(shù);將RS(n2,k2,2×t2)用于光盤(pán)中重要數(shù)據(jù)的編碼,例如地址和控制信息;而將RS(n1,k1,2×t1)用于光盤(pán)中相對(duì)來(lái)說(shuō)不重要的音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù);所述移位交錯(cuò)算法即對(duì)進(jìn)行RS編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行移位交錯(cuò),以補(bǔ)償RS編碼糾正突發(fā)錯(cuò)誤能力的不足;分為針對(duì)控制數(shù)據(jù)ECC塊的移位交錯(cuò),以及音視頻數(shù)據(jù)ECC塊與控制數(shù)據(jù)ECC塊混合后的ECC簇?cái)?shù)據(jù)的移位交錯(cuò);控制數(shù)據(jù)ECC塊的移位交錯(cuò)ECC塊中的數(shù)據(jù)按行進(jìn)行循環(huán)右移,每行數(shù)據(jù)循環(huán)右移的字節(jié)數(shù)為i×k,其中i為ECC塊的行號(hào)、k為循環(huán)右移字節(jié)單位;例如從第0行開(kāi)始,由于i=0,循環(huán)右移i×k=0字節(jié),即第0行保持原狀;第1行右移k字節(jié),移出的k字節(jié)補(bǔ)足到左邊空出的k字節(jié)中;第i行則右移i×k字節(jié),移出的i×k字節(jié)補(bǔ)足到左邊空出的i×k字節(jié)中。循環(huán)右移時(shí)需要合理地選擇k的值,使ECC塊經(jīng)過(guò)移位交錯(cuò)后,每一列中同一碼字的碼元數(shù)量小于t2,這樣對(duì)糾錯(cuò)能力為t2的編碼,每一列中的控制數(shù)據(jù)都可以正確地糾正;ECC簇?cái)?shù)據(jù)的移位交錯(cuò)將ECC簇中的數(shù)據(jù)分為m個(gè)組,然后分別對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)移位交錯(cuò)。按照控制數(shù)據(jù)ECC塊相同的移位交錯(cuò)方法,以n字節(jié)為單位進(jìn)行循環(huán)右移操作。需要合理地選擇m和n的值,使得ECC簇?cái)?shù)據(jù)移位交錯(cuò)后,糾錯(cuò)編碼碼字的交錯(cuò)度達(dá)到s。
5.如權(quán)利要求3或4所述的高密度光盤(pán)的數(shù)據(jù)格式,其特征在于所述的對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4,按例采用RS(248,228,21)編碼,是長(zhǎng)距離RS碼;具有數(shù)據(jù)冗余度小的特點(diǎn),編碼效率達(dá)到91.9%;所述的對(duì)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余度大的RS編碼5,按例采用RS(36,16,21)編碼,是冗余度大的RS編碼方案;結(jié)合移位交錯(cuò)運(yùn)算,對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行保證。
全文摘要
高密度光盤(pán)的糾錯(cuò)編碼及數(shù)據(jù)格式,糾錯(cuò)編碼分別采用冗余較少的RS編碼4RS(n
文檔編號(hào)G11B20/18GK1838297SQ20061001817
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月16日
發(fā)明者胡迪青, 謝長(zhǎng)生, 吳佳佳 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué), 查黎
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