專利名稱：高密度光盤的糾錯(cuò)編碼及數(shù)據(jù)格式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光盤存儲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光盤數(shù)據(jù)格式的設(shè)計(jì)，可以在高密度光存儲設(shè)備中應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的DVD碟片容量已無法滿足觀看高清晰視頻節(jié)目的高容量要求，雖然國外已經(jīng)出了藍(lán)光光盤(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中無法推廣，因此，開發(fā)一種基于紅光技術(shù)的高容量碟片勢在必行。與此同時(shí)，我國DVD碟機(jī)的生產(chǎn)廠商因?yàn)镈VD版權(quán)專利的問題，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，因此都無法避免該問題。為了擺脫昂貴的專利費(fèi)負(fù)擔(dān)，急需開發(fā)一種具有自有知識產(chǎn)權(quán)的新的多媒體光盤物理格式標(biāo)準(zhǔn)，以使我國的多媒體碟機(jī)生產(chǎn)具有較強(qiáng)的市場競爭力。
DVD的基本物理格式如下1 DVD數(shù)據(jù)扇區(qū)用戶扇區(qū)中包括2048字節(jié)的用戶數(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用戶數(shù)據(jù)還要再經(jīng)過擾頻處理，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，對該ECC塊進(jìn)行RS-PC編碼對這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)附加在這對應(yīng)列的末尾，即數(shù)據(jù)塊新增16行。然后對這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)塊長為16個(gè)記錄扇區(qū)，共計(jì)38688個(gè)字節(jié)，對應(yīng)光道上82.5344mm長度；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；而且該方案對突發(fā)錯(cuò)誤的應(yīng)對能力并不是十分強(qiáng)大，沒有針對高密度光盤的特點(diǎn)。因此，其無法適應(yīng)高密度盤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，以使光盤具有較大的有效存儲容量，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)的里德所羅門編碼，t1小于t2，且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高密度光盤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)用于光盤中相對來說不重要的音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)；移位交錯(cuò)算法即對進(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、k為循環(huán)右移字節(jié)單位；例如從第0行開始，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的糾錯(cuò)編碼，其特征在于所述的對音視頻數(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，對數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行保證。
一種高密度光盤的數(shù)據(jù)格式，其光盤數(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相同的用戶數(shù)據(jù)1，每數(shù)據(jù)幀中用戶數(shù)據(jù)的EDC碼生成算法2，對數(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)分開處理，對音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4，對控制數(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)過移位交錯(cuò)運(yùn)算形成ECC簇。
如上所述的高密度光盤的數(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)的里德所羅門編碼，t1小于t2，且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高密度光盤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)用于光盤中相對來說不重要的音視頻應(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、k為循環(huán)右移字節(jié)單位；例如從第0行開始，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的數(shù)據(jù)格式，其特征在于所述的對音視頻數(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，對數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行保證。
本發(fā)明的原理是對音視頻數(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ECC簇內(nèi)數(shù)據(jù)移位交錯(cuò)(詳見表9)進(jìn)行補(bǔ)償；對控制數(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)對突發(fā)錯(cuò)誤的能力。利用本發(fā)明申請?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)施例的高密度光盤的糾錯(cuò)編碼及數(shù)據(jù)格式，其光盤數(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，對音視頻數(shù)據(jù)編碼效率的提高有利于提高盤片空間的利用率。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)對突發(fā)錯(cuò)誤時(shí)，可以看到，由于一行數(shù)據(jù)中未變動的碼字為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簇為單位來進(jìn)行計(jì)算)用戶數(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)能力評估如下根據(jù)高密度光盤多媒體應(yīng)用的特點(diǎn)，針對光盤中重要的控制數(shù)據(jù)和相對次要的音視頻應(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)過以上處理，對于控制數(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，對于不大于1/2ECC簇?cái)?shù)據(jù)長度的連續(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。
對于相對允許稍許錯(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)用于高密度光盤提高光盤有效存儲容量的可行性。
權(quán)利要求
1.一種高密度光盤的糾錯(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)的里德所羅門編碼，t1小于t2，且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高密度光盤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)用于光盤中相對來說不重要的音視頻應(yīng)用數(shù)據(jù)；移位交錯(cuò)算法即對進(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、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所述的高密度光盤的糾錯(cuò)編碼，其特征在于所述的對音視頻數(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，是長距離RS碼；所述的對控制數(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。
3.一種高密度光盤的數(shù)據(jù)格式，其光盤數(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相同的用戶數(shù)據(jù)1，每數(shù)據(jù)幀中用戶數(shù)據(jù)的EDC碼生成算法2，對數(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)分開處理，對音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余較少的RS編碼4，對控制數(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)的里德所羅門編碼，t1小于t2，且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高密度光盤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)用于光盤中相對來說不重要的音視頻應(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、k為循環(huán)右移字節(jié)單位；例如從第0行開始，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所述的高密度光盤的數(shù)據(jù)格式，其特征在于所述的對音視頻數(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，對數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行保證。
全文摘要
高密度光盤的糾錯(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G11B20/18GK1838297SQ20061001817
公開日2006年9月27日 申請日期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, 謝長生, 吳佳佳 申請人:華中科技大學(xué), 查黎