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DVD機糾錯與檢錯技術
來源: 日期:2014-1-26 15:58:00 人氣:標簽:
1.糾錯、檢錯的原因
在光盤記錄信號時,經常發生隨機性誤碼或數碼丟失;盤面傷痕或缺損,也造成突發性誤碼。還有,使用光盤時,由于不慎會使盤面帶有指紋、油污或傷痕,也造成重放時產生錯誤數碼。這些情況將引起重放信噪比變壞,甚至無法播放。為了防止發生這些問題,應當采取措施,對那些隨機性錯誤和較長時間突發性錯誤,要進行檢查、糾正和補償;要針對各種誤碼情況加入一些適當的糾錯碼,要不斷糾正隨機誤碼,又要能夠消除成群的誤碼。這些措施稱為糾錯檢錯技術,自動對錯碼進行糾正和補償,以便正常重放信號。
2.糾錯方法
模擬信號轉變為數字信息碼時,數碼流是由一個一個的包組成,它包括視頻包和音頻包,每個包又是由若干個字節組成。通常,每個字節由若干位(bit)組成。
例如,視頻信號每字節由8位(bit)組成,音頻每字節則由16位(bit)組成。為了鑒別數碼是否正確,檢測錯誤碼出在何處,往往在原有數碼基礎上,以一定規則再另外添加l位或幾位多余的碼位,使原數碼序列中不相關的位變成相關碼。于是,每個字節是由信息碼和檢錯碼兩部分組成,每個字節作為一個糾錯單元,兩種碼的位(bit)數加起來,就構成了每個字節的總位數。利用不同的規則添加檢驗碼,就形成了不同的糾錯方法。
由信息碼和冗余性的檢錯碼組成的數碼信號,可以記錄(存儲)起來;在重放時,信息碼和冗余碼也應遵守一定規則,并根據此規則進行檢測,在發生誤碼時,能自動糾正誤碼,這就是糾錯的基本思路。
在光盤上記錄數據信息時,可把盤面傷損等造成的群錯碼分解、打亂,把成片的誤碼轉變為分散的隨機誤碼。常用的糾錯方法主要有三種:“奇偶檢驗法”、“循環冗余檢驗(crc)法”和“交叉交織里德索羅門碼(circ)法”。其中,奇偶檢驗法是根據字節中二進制數位中,1、0的個數是奇數還是偶數,來進行檢驗的方法。而“循環冗余檢驗法”是把記錄的信息作為一個數,將數模2相加,再除以一個固定的數,所得余數稱為循環冗余檢驗碼;在重放時,又用同樣方法產生這種碼,且對這兩種碼進行比較,從而辨別和校正誤碼。“交叉交織里德索羅門碼法”至少設置兩個檢驗位,且檢驗位與信息位按規定的算法模式運算后,至少產生兩個校ie算子:在記錄時,校正算子的值為o,在重放時,根據校正算子是否為o來判斷有無誤碼,并經過反運算來確定誤碼的位置和進行糾正。為了將群誤碼變成隨機誤碼,并加以糾錯,再將該碼按交叉交織形式排列,它就是circ碼。該碼具有很強的隨機誤碼糾錯能力,它糾錯處理的核心是交織處理。它使用外設有的或者內藏的集成的ram,由ram完成數據交織處理,按照嚴格的規定格式對地址進行寫入/讀出,從而起到檢錯、糾錯作用。
在cd、vcd中,廣泛使用交叉交織里德索羅門碼,即circ碼。circ的綜合糾錯能力完全勝任cd、vcd系統的糾錯要求。實際上,在dvd系統中,使用了更為先進的里德索羅門乘積碼(縮寫詞為rspc)作為糾錯碼。
rspc是在rs編碼方式基礎上發展起來的新技術,它比增強的circ(circplus)編碼方法的糾錯能力又提高了近一倍。但rspc的糾錯碼長度變短了,由增強的circ的784字節,縮短為308字節。這樣一來,可以騰出更多空間用于存儲用戶的聲像信息,使dvd碟片的實際存儲空間有較多增加。dvd的糾錯碼容量很大,達到32kb,即使糾錯前的誤碼率為1%,在糾錯后也會降到10(-20)以下;而在同樣前提條件下,cd、vcd采用的circ糾錯方式僅能達到10(-6)水平。rspc碼的糾錯水平可完全使用于計算機的記錄設備。至此,當dvd產品應用于電影和計算機等不同用途時,可以簡單地使用同一規格的糾錯碼,可以使用通用的大規模集成電路完成糾錯解碼功能。
3.幾種補錯方法
在重放系統中發現錯誤數據后,還可以通過以下一些方法對錯碼、漏碼予以補正。第一種稱“靜噪法”,如下圖(a)所示。發現差錯數據后,有關電路可使出現差錯的地方自動停止輸出數據,即用“靜噪法”掩蓋差錯。通常,僅在連續發生差錯的地方使用這種方法,在糾錯過程中實行靜噪。第二種稱為“保持前面值法”,如下圖(b)所示。在重放系統中設置大容量ram,它對傳送的數據進行一個短暫的連續記憶,當發現某個可疑數據時,ram輸出 靠近它的前面的數據來代替它。利用前面數據來代替可疑數據,可能存在一些誤差,但因傳輸碼率和數據量化比特率很高,這種誤差可以忽略。第三種是“線性內插法”,見下圖(c)。它是取差錯數據前面和后面兩個數據的平均值,以該平均值代替錯碼。在圖中l2數據有誤,可近似認為ll到l3之間的數據是連續線性變化的,則可取為:l2=1/2(li+l3),這種糾錯方法的精度相當高。
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