JP2004507030A

JP2004507030A - ビットストリームを記憶又は復号化する方法

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Publication number: JP2004507030A
Application number: JP2002521298A
Authority: JP
Inventors: バッヘン，コンスタント　ペー　エム　イェー; ファン　デイク，マルテン　エー; クーネ，ウィレム　エム　イェー　エム
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2004-03-04
Also published as: CN1394339A; WO2002017320A1; EP1314159A1; US20020094033A1; KR100885054B1; US7174497B2; KR20020061607A; CN1279537C

Abstract

本発明は、メインチャネル２０のフレームに第２のチャネル３０の多数のデータビットを記憶する方法、及びメインチャネル２０のフレームに埋め込まれた第２のチャネル３０に関連するビットのストリームをデータビット６２のストリームに復号化する方法に関する。第２のチャネルにビットの消去及び挿入を訂正することを可能にすると共に、所定の同期を可能にするために、及び第２のチャネルに固定量の記憶容量を保証するために、本発明によれば、固定された多数のフレームビットを有する第２のフレーム１１を形成することを提案し、第２のフレームの固定された部分にデータビット１１３、及び第１のビット値に設定されるエンドビット１１４、及び必要であれば、第２のビット値に設定される充填ビット１１５が満たされ、第２のフレーム１１を符号化して符号化データビット１１３及びパリティビット１１２を生成し、これらは、最終的にメインチャネル２０のフレームに埋め込まれる。また、本発明は、メインチャネル２０のフレームに第２のチャネル３０の多数のデータビットを記憶するための装置、及びメインチャネル２０のフレームに埋め込まれた第２のチャネル３０に関連するビットのストリームを復号化するための装置に関する。

Description

【０００１】
［発明の分野］
本発明は、固定された多数のメインチャネルビットとフレーム同期信号を備えるメインチャネルのフレームに多数のデータビットを記憶する方法に関する。
また、本発明は、メインチャネルのフレームに埋め込まれている第２のチャネルに関連するビットのストリームを復号化する方法に関する。
さらに、本発明は、請求項１１の前文に従う、多数のデータビットを記憶するための装置、請求項１２の前文に従う、ビットのストリームを復号化するための装置、請求項１３に従う媒体及び請求項１４に従う信号に関する。
【０００２】
本発明は、異なる種類のチャネルコードを有するキャリアを記録することに適用することができる。これら記録キャリアに記憶される情報は、たとえば、ランレングスリミテッド（ＲＬＬ）コードに従い符号化することができる。
ＲＬＬコードは、コードにおいて生じる場合がある最小及び最大ランレングスのそれぞれを規定する２つのパラメータ（ｄ＋１）及び（ｋ−１）により特徴付けられる。たとえば、異なるＤＶＤフォーマットでは、（ｄ＝２，ｋ＝１０）のＲＬＬＥＦＭ^＋コードが使用される。
【０００３】
［発明の背景］
バイナリチャネルに関連する信号のビットストリームをバイナリソースに関連する信号のビットのストリームに復号化する方法、及びこの方法を実行するための装置は、未公開特許出願ＷＯ００／５７４１６−Ａ１号（ＰＨＮ１７．３６９）に記載されている。この方法によれば、バイナリチャネルは、メインチャネルと第２のチャネルを備えており、第２のチャネルは、マルチチャネル符号化を介して、メインチャネルに埋め込まれている。メインチャネルに関連するバイナリチャネルの訂正ビットの別のストリームは、第２のチャネルに関連するバイナリチャネルビットのストリームにおける誤りを訂正するために使用される。
【０００４】
ＣＤでは、８−１５変調（ＥＦＭ）コードの使用により、（２，１０）制約を満たすランレングス制限された波形が導かれる。これらの波形は、フレーズに分析することができ、ここでは、それぞれのフレーズがランド又はピットに対応する。（２，１０）制約されたＥＦＭコードのフレーズは、３チャネルビットと１１チャネルビットの間のランレングスを有している。それぞれのフレーズは、そのレングスにより特徴付けられる。すなわち、Ｉ３と呼ばれるランレングスが３のフレーズから、Ｉ１１と呼ばれるランレングスが１１のフレーズまでが存在する。
【０００５】
制限されたマルチレベル変調（ＬＭＬ変調）コードの一般的な考えは、長いフレーズのレベルを精巧に分割することである。たとえば、Ｉ５からＩ１１までのフレーズは、フレーズの中央においてインデンションを有する場合がある。このインデンションの存在の有無は、これら長いフレーズにおいて余分な１ビットを記憶することに対応する。これらインデンションの存在は、ＥＦＭ変調コードの古典的な検出を妨害しない。
【０００６】
メインチャネルと呼ばれる古典的なＣＤチャネルでは、情報はＥＦＭフレーム（Ｆ３フレーム）に小区分され、それぞれのＦ３フレームは、２４ユーザバイト（６ステレオサンプル）に対応する。ＣＤシステムとメインデータ誤り訂正システム（ＣＩＲＣ）との同期は、これらＦ３フレームに基づいている。上述した内容で記載されたようなＬＭＬ変調コードの使用は、以下に示す幾つかの特定の問題を生じている。
【０００７】
１．ＥＦＭフレーズレングスの生成は、メインチャネルにより検出されるランダムなプロセスであるので、長いフレーズレングスの発生は、ある確率分布を満たす。したがって、メインチャネルのＦ３フレームに記憶することができる余分のデータビット（ＬＭＬビット）の量は、ランダムな変数である。
【０００８】
この不確かさは、以下の２つの問題をもたらす。
（ａ）誤り訂正符号は、シンボル値が同期を失うことなしに誤って作成した誤りを訂正することができるので、誤り訂正システムの使用は同期構成を必要とする。Ｆ３フレーム当りの余分のデータビット（ＬＭＬビット）数は、不確かであり、同期を（たとえば、ランダムアクセスの後に）確立及び維持することは潜在的に難しい。
（ｂ）ユーザは、固定かつ保証された記憶容量に通常興味がある。第２のチャネルにおけるデータビット密度のランダムさのために、これは簡単に達成されるものではない。
【０００９】
２．長いフレーズが短いフレーズをとり（したがって、余分なデータビットがないと仮定される）、短いフレーズが長いフレーズをとるように、誤りが読出しの間に行われるとすると、余分なデータビットが消去又は挿入される。かかる消去又は挿入により同期を失い、このため、誤り訂正コードは特に破壊されやすい。
【００１０】
［発明の概要］
したがって、本発明の目的は、上記問題を達成するような、開始節で記載したような方法及び装置を改善することにある。
本発明によれば、この目的は、請求項１で記載されたような多数のデータビットを記憶する方法、及び請求項５で記載されたようなビットストリームを復号化する方法を提供することにより達成される。
【００１１】
本発明によれば、本装置に関連する目的は、請求項１１に記載された多数のデータビットを記憶するための装置を提供することにより達成され、請求項１２に記載されたビットストリームを復号化するための装置を提供することにより達成される。
【００１２】
本発明は、ＣＤのメインチャネルの１フレームに追加的に記憶することができる多数のデータビットがランダムな数であり、このランダム数は、近似的にガウス分布（トランケーションにより６３ビットの小さなピークを有する）であるという認識に基づいている。
【００１３】
信頼性の高い復号化及び同期を可能にするために、メインチャネルの復号化に独立して、利用可能な固定された多数のフレームビットを有する第２のフレームが形成される。このフレームビットは、追加ビット数よりも高いメインチャネルのほぼ全てのフレームであり、メインチャネルの１フレームに記憶及び埋め込むことができる。例として、ＣＤでは、第２のチャネルは、利用可能な６４のフレームビットを有している。
【００１４】
第２のフレームでは、幾つかのフレームビットは、誤り訂正符号のパリティビットのために保存され、幾つかのフレームビットは、第２のチャネルの多数のデータビットで充填される。これにより、パリティビット数とデータビット数とを加えたものは、第２のチャネルのビットの記憶について、メインチャネルの関連するフレームで利用可能なビット数を要約する。
【００１５】
これらのデータビットの後方に、エンドビットが第１のビット値に設定され、もし残りが存在するのであれば、第２のフレームの全ての残りのフレームビット（充填ビット）は第２のビット値に設定される。誤り訂正符号化の後、記憶されないエンドビット及び充填ビットではなく、符号化されたデータビット及び第２フレームのパリティビットは、メインチャネルの関連フレームに埋め込まれる。
【００１６】
復号化の間、同じ第２フレームは、はじめにパリティビット、及びたとえばディスクから読み出された符号化データビットで連続して充填される。データビットの後方で、エンドビットは第１のビット値に設定され、もしあれば第２フレームの残りのフレームビット（すなわち、充填ビット）は第２のビット値に設定される。したがって、同じフォーマットからなる第２のフレームは、符号化の間に形成されたときに形成される。固定されたレングスを有する第２のフレームは、誤り訂正デコーダにより復号化され、これにより、メインチャネルのフレームに埋め込まれるデータビットを生成する。
【００１７】
本発明に従い上述されたように、固定された多数のフレームビットを有する第２のフレームが形成され、次いでそれぞれ符号化又は復号化される。これにより、エンコーダ又はデコーダにそれぞれ入力されるビット数は既知であり、同期が容易に可能で維持可能であるという利点を有する。
【００１８】
メインチャネルの１フレームに埋め込むことができるビット数がフレームからフレームに変化する場合であっても、第２フレームのビット数は常に同じである。したがって、読み出しの間に、読出しエラーにより、メインチャネルのフレームに埋め込まれるビットが損失又は挿入される場合であっても、同期の損失は発生しない。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態は、請求項２に記載されている。本方法によれば、幾つかの第２のフレームは、スーパーフレームを形成して結合され、次いで、エンコーダに供給される。これは、メインチャネルに記憶するために利用可能なビット数がメインチャネルの１フレームにより決定されるだけでなく、メインチャネルの多数のフレームにより決定されるという利点を有する。これは、メインチャネルのそれぞれのフレームがスーパーフレームの１つの第２のフレームに関連付けされているためである。メインチャネルの１フレームに埋め込むことができるビット数がそれぞれのフレームについて異なる場合であっても、スーパーフレーム全体の記憶容量は、相対的に固定され、大数の法則のために前もって決定することができる。
【００２０】
本発明の有効な変形例は、請求項３に記載されている。認証ビットは、符号化の間に設定され、読出し又は復号化の間に１ビットが損失又は挿入されているかを検出するために使用することができる。認証ビットは、たとえば、メインチャネルのフレームに埋め込まれるビット数が偶数である場合に１に設定することができ、メインチャネルのフレームに埋め込まれるビット数が奇数である場合に０に設定することができる。
【００２１】
本発明による更に別の変更例は、請求項４に記載されている。これによれば、メインチャネルのフレームにビットを埋め込むために、マルチレベル符号化が使用される。これは、未公開の特許出願ＷＯ００／５７４１６−Ａ１（ＰＨＮ１７．３６９）に既に記載されているメインチャネルのフレームにビットを埋め込むための１つの可能かつ簡単な方法である。しかし、考えられる他の可能性も存在する。
【００２２】
請求項５に記載されるようなビットストリームを復号化する方法の有利な変形例は、請求項６乃至請求項９に記載されている。
別の好適な実施の形態によれば、エンドビットは１に設定され、充填ビットは０に設定される。すなわち、第１のビット値である１及び第２のビット値である０が使用されることが好ましい。しかし、第１のビット値として０を使用し、第２のビット値として１を使用することも可能である。
【００２３】
本発明による多数のデータビットを記憶するための装置は、請求項１１に記載されており、ビットストリームを復号化するための装置は請求項１２に記載されている。本発明は、メインチャネルのフレームに第２のチャネルの多数のデータビットを記憶する媒体について、請求項１３で更に言及し、メインチャネルのフレームにおいて第２のチャネルの多数のデータビットを含む信号について、請求項１４で更に言及している。
【００２４】
なお、明示的に特許請求されていない場合であっても、これらの装置、媒体及び信号は、請求項１又は請求項５の方法に関する上述されたような類似又は一致するやり方で変更することができる。
【００２５】
［発明の実施の形態］
本発明は、添付図面を参照してより詳細に記載される。
図１は、第２のチャネルのデータビットがどのようにメインチャネルに埋め込まれるかを説明する図を示している。
【００２６】
図示される第２のチャネルは、制限されたマルチレベル（ＬＭＬ）符号化を介して実現される。この制限は、マルチレベル符号化がランレングスＩｎ_ｍｉｎ又は該レングスよりも長いレングスについてのみ適用される選択からなる。ここで、ｎ_ｍｉｎは、所定の値である。第２のチャネルの検出は、たとえば、ランの中央での振幅に関するスライサ処理を介して、信号波形、及びランが第２のチャネルの振幅作用を有するか否かをチェックすること基づいて実行される。
【００２７】
ランレングス６Ｔ及び７Ｔについて、第２のビット（ＬＭＬビット）がどのように検出されるかが示される。破線１は、メインチャネルの検出のために使用される通常のスライサレベルを示している。破線２は、第２のランドビットの検出のために使用されるＬＭＬランドスライサレベルを示している。破線３は、第２のピットビットの検出に使用されるＬＭＬピットスライサレベルを示している。
【００２８】
信号４は、オリジナルのＲＬＬ系列、すなわち、ＥＦＭ符号化ビットである。これらスライサレベル２及びレベル３の検出に依存して、ＬＭＬビットのキャラクタは、ＬＭＬ＝０又はＬＭＬ＝１により示される。スライサレベル２及びスライサレベル３は、ランが第２の振幅作用を有するかを検出するために使用される。
図２に、長いオリジナルのＲＬＬ系列４が示されている。この系列の下でのＬＭＬ＝０及びＬＭＬ＝１は、どの種類の第２のビットが示されたランレングスに存在するかを示している。
【００２９】
第２のフレームでの第２のチャネルのビットの配置、及びスーパーフレームを形成する第２のフレームの結合は、図３から図６を用いて説明される。図示されるフォーマットは、ＬＭＬ符号化を使用した第２のチャネルにＭＰＥＧオーディオデータを記憶するために特に示されている。ＭＰＥＧオーディオデータとＣＤのメインチャネルオーディオデータの間の同期を維持するために、スーパーフレームは、メインチャネルの１９２のＦ３フレームに対応して導入される。それぞれのスーパーフレームにおいて、約９００バイトが信頼性の高いやり方で記憶されなければならない。
【００３０】
第２のチャネルのデータの信頼性がメインチャネルの信頼性よりも低くないこと、及びＭＰＥＧパケット当り常に少なくとも９００ユーザバイトを利用可能であることを保証するために、２つのスーパーフレーム、すなわち、図３に示されるようにダブルスーパーフレーム５と呼ばれる３８４のＦ３フレームからなるブロックに関して動作するフォーマットが選択される。
【００３１】
フォーマットは、いわゆるＬＭＬビットである３８４アレイの６６倍である。アレイのそれぞれの列ｊは、第２のチャネル（ＬＭＬチャネルとも呼ばれる）のビットの記憶のために利用可能なメインチャネルのＦ３フレームに関連している。連続するアレイのＦ３フレームは、連続してディスクに書込まれる。
【００３２】
ＬＭＬ変調コードは、Ｆ３フレーム同期を使用して同期がとられる。それぞれの列ｊでは、上の２ビット（ブロック６）は、Ｆ３フレーム同期シンボルの２つのＩ１１に書込まれるＬＭＬビットに対応し、残りの６４ビット（ブロック７）は、対応するＦ３フレームのＬＭＬデータビットについて保存される。
【００３３】
ブロック６の上の行のＬＭＬビット、すなわち、それぞれのＦ３フレームのＥＦＭフレーム同期の最初のＩ１１におけるＬＭＬビットは、スーパーフレーム構造の同期について保存される。ブロック６の第２の行のＬＭＬビット、すなわち、Ｆ３フレームのＥＦＭフレーム同期の第２のＩ１１におけるＬＭＬビットは、符号化、復号化又は読出しの間の長いフレーズの挿入及び消去の検出のため、及び余分なデータビットの存在を示すために保存される。
【００３４】
１つの第２のフレーム１１を形成しているそれぞれの列ｊの残りの６４の位置では（ここで、１≦ｊ≦３８４）、ＬＭＬデータビットのランダムな数は、メインやネルの対応するＦ３フレームに書込むことができる。それぞれのＦ３フレームｊに記憶することができるＬＭＬデータビット（図４参照）の数ｎ_ｊは、平均５５．４０ビット及び標準偏差３．９３ビットである近似的にガウス分布（トランケーションにより６３ビットの小さなピークを有する）である。
【００３５】
それぞれのＦ３フレームについて、この数ｎ_ｊは、メインチャネルがＣＩＲＣ及びＥＦＭ符号化されるとすぐに既知となる。Ｆ３フレーム当り多くとも６３ＬＭＬビットを記憶することができるように、フォーマットが設計されている。Ｆ３フレームが６３ＬＭＬデータビット以上を包含することができる可能性は、無視することができると考えられる０．０２である。
【００３６】
本発明によるコードは、ゴーストエンドオブフレームコードとも呼ばれ、図４に例示されるように、３８４アレイのビットの６５倍からなる。コードアレイのそれぞれの列ｊ（６５ビット）は、メインチャネルの１つのＦ３フレームに関連している。認証（ｉｄ）ビットと呼ばれる特別な１ビットの行１０におけるトップエントリには、対応するＦ３フレーム同期の第２のＩ１１に関連している。
【００３７】
通常の動作条件の下では、認証ビット１１１は、ｎ_ｊが偶数である場合に０に定義され、ｎ_ｊが奇数である場合に１に定義される。次いで、認証ビット１１１は、ＥＦＭフレーズレングスＩ４及びＩ５のＥＦＭデコーダの可能性のある混乱による、ＬＭＬビットの挿入又は消去のために使用される。認証ビット１１１の第２（結合）の使用は、その特定の行における余分なユーザデータを示すことである。
【００３８】
それぞれの列における残りの６４ビットは、ＬＭＬデータビットについて保存される。それぞれの列ｊについて、ＬＭＬデータビットの適切な数ｎ_ｊは、トップから始まって定義される。トップの最も高い８つ目のビット（ブロック９）、すなわち、データアレイ７のそれぞれの行におけるトップの最も高い８つ目のビット１１２であり、誤り訂正コードのパリティのために保存される。
【００３９】
その後、ユーザデータのｎｊ−８データビットは列ｊに配列される。それぞれの列ｎ_ｊ＋１１１４（エンドビット）は、１に定義され、残りのビット１１５（充填ビット）は、０に定義される。しかし、この定義は、逆にすることができる。なお、ｎ_ｊは多くとも６３にすることができる。
【００４０】
誤り訂正符号の定義について、３８４コードアレイの６４倍のデータ部分７は、３８４アレイの８倍のバイトとしてみることができる（図５参照）。本発明によるコードの誤り訂正符号は、ＧＦ（２^８）に対する１６のコードワードのインタリーブされた［１９２、１６８、２５］のリードソロモン符号Ｃからなる。ＧＦ（２^８）の非ゼロの要素は、基本パラメータαにより生成される。ここで、αは、基本多項式ｐ（ｘ）＝ｘ^８＋ｘ^４＋ｘ^３＋ｘ^２＋１の根である（たとえば、ＣＤ，ＤＶＤ及びＤＶＲで使用されているものと同じである）。
【００４１】
ＧＦ（２^８）のシンボルは、基底としての（α^７、α^６、α^５、．．．、α^２、α、１）を多項式の基底表現を使用するバイト（８ビットのグループ）として表される。したがって、ルートαは、α＝％００００００１０として表される。それぞれのコードワードは、１６８の情報バイト及び２４のパリティバイトを有している。それぞれのコードワードは、ＧＦ（２^８）に対して多項式ｃ（ｘ）として、以下のように表すことができる。
【数１】

ここで、ｃ（ｘ）は、複数のＣの生成多項式ｇ（ｘ）である。Ｃの生成多項式ｇ（ｘ）は以下のようになる。
【数２】

コードは、情報シンボルが特定の位置で変わらずに現れるという意味でシステマチックであるが、パリティシンボルは、その通常の位置でではない（すなわち、コードワードのエンドである）。しかし、リードソロモンコードがＭＤＳ（ＭａｘｉｍｕｍＤｉｓｔａｎｃｅＳｅｐａｒａｂｌｅ）であるので、２４シンボルはパリティシンボルであると定義することができる。
【００４２】
インタリーブスキームは、上の行９が全てのコードワードのパリティシンボルを含み、ブロック８における下の７行が全てのコードワードの情報シンボルを含むように選択されている。さらに、それぞれのコードワードは、それぞれの行を２４回正確に「ヒットする」。これは、エラーレートが行数に依存するために重要である。
【００４３】
アレイ７の列は、右から開始して、０から３８３まで番号付けされる。３８４の列は、１，２，４，．．．，３８２に番号付けされた１９２の偶数行、及び１，３，５，．．．，３８３に番号付けされた奇数行から構成される。行は、下から開始して０から７まで番号付けされている。書込み及び読み出しは、左上の隅、すなわち、高いインデックスの位置から開始する。１６のコードワードは、それぞれ８のコードワードの２つのセットに分割される。１つのセットは、偶数行のみにあり、他方のセットは奇数行のみにある。両方の行のセットに関して、本質的に同じインタリーブスキームが使用される。
【００４４】
図５では、奇数セットの２つの異なるコードワードからなる幾つかのシンボルが示されており、ここでは、シンボルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３が第１のコードワードに属しており、シンボルＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３が第２のコードワードに属している。
【００４５】
３８４アレイの８倍のバイト７は、それらの行及び列のインデックスのそれぞれにより特徴付けられる。したがって、左上の隅におけるバイトはｂ_{７，３８３}であり、右下の隅におけるバイトはｂ_０，０である。第２の列（左から）におけるトップエントリは、ｂ_{７，３８２}である。８つの偶数のコードワードは、ｃ^ｅ，０からｃ^ｅ，７まで番号付けされている。８つの奇数のコードワードは、ｃ^ｏ，０からｃ^ｏ，７まで番号付けされている。それぞれのコードワードｃ^ｘ，ｊは（ｘは奇数又は偶数）、以下の多項式として書くことができる。
【数３】

コードワードシンボルのデータアレイのバイト数への以下の割当てが定義される。
【数４】

パリティバイトは、上の行の全てであり、すなわち、バイト数ｂ_７，０、ｂ_７，１、ｂ_７，２，．．．，ｂ_{７，３８３}を有している。それぞれのコードワードｃ^ｘ，ｊでは、２つの連続するパリティバイト間の（そのコードワードの）７つの情報バイト２４により、パリティバイトが一様に配置される。
【００４６】
（上に行９に配列される）パリティバイトであるシンボルｃ^ｘ，ｊ _ｉは、式ｉ＋ｊ＝７法８により特徴付けられる。したがって、コードワードｃ^ｘ，ｊ（０≦ｊ≦７）は、パリティシンボルとして作用する以下のシンボルを有している。
【数５】

アレイが一旦リードソロモン符号化されると、アレイのそれぞれの列ｊの上のｎ_ｊ個のデータビットは、３８４バイトの８倍のサイズのパラレルブロックスクランブラを使用してスクランブルされる（それぞれの列における下の６４−ｎ_ｊビットはスクランブルされない）。ブロックスクランブラは、データアレイ、したがってＦ３フレーム構造に同期される。したがって、それぞれの列ｊについて、ｊに依存する利用可能なレングス６４の既知の固定されたスクランブル系列が存在する。
【００４７】
図６は、本発明による記憶及び符号化方法の実施の形態を示している。メインチャネル２０のビットストリームは、クロスインタリーブリードソロモンコード（ＣＩＲＣ）エンコーダ２１に供給され、該エンコーダ２１の出力データ２２は、ＥＦＭエンコーダ２３に供給され、結果的に、Ｆ３フレームで構築されるメインチャネルの符号化されたユーザデータ２４となる。
【００４８】
図３から図５に示されるようなダブルスーパーフレームを形成するメインチャネルのフレームに記憶される第２のチャネル３０のビットのストリームに対して、サイクリックリダンダンシーチェック（ＣＲＣ）が追加される（ブロック３１）。次いで、チェックされたデータ３２は、上述したようにスーパーフレームの右の位置に入力される（ブロック３３）。したがって、（それぞれの列において最大６３ビットを有する）Ｆ３フレームｊに記憶することができるＬＭＬデータビットの数ｎ_ｊは、ブロック２５において全ての列について計算される。
【００４９】
結果２６は、ブロック３３に送出される。このブロックでは、スーパーフレームアレイが充填される。それぞれのデータ列における最初の８ビットは、パリティビットについて保存され、次のｎ_ｊ−８ビットは、（ＣＲＣチェックビットを含めて）ユーザデータを記憶するために使用され、その後、ビットｎ_ｊ＋１（エンドビット）は全ての列において１に設定され、それぞれの列における全ての残りのビット（充填ビット）は０に設定される。
【００５０】
１つの例において、２つのＭＰＥＧスーパーフレームのユーザデータが、１つのダブルスーパーフレームに記憶される場合、第１のＭＰＥＧスーパーフレームについて奇数列に関連するバイト、及び第２のＭＰＥＧスーパーフレームについて偶数列に関連するバイトを使用することが得策である場合がある。誤り訂正できないディスクエラーが生じた場合、高い可能性で多くとも１つのコードワードが訂正できない。上述した構成を使用して、多くとも１つのＭＰＥＧスーパーフレームが破壊される。
【００５１】
このように充填されたスーパーフレーム３４は、ステップ３５に送出され、ここでは、それぞれの列ｊについて、ｎ_ｊが偶数又は奇数であるかに依存して、認証ビットが設定される。次いで、結果３６はステップ３７に送出され、ここでは、スーパーフレームにおける利用可能なデータビットの合計量が不十分である場合に、便利に選択された量の余分なデータビットを記憶するために、ある適切な（たとえば、相対的に小さいｎ_ｊ）列を選択することができる。
【００５２】
かかる列のエンドビットは、これに応じてシフトダウンされ、ｎ_ｊの数値は変わらないままである。ｎ_ｊに関して余分なデータビットを含んでいる列について、認証ビットは、（オリジナルの）ｎ_ｊに関して間違った値に設定される。
【００５３】
次いで、スーパーフレーム３８は、ステップ３９に送出され、ここで、スーパーフレーム３８は、ＧＦ（２^８）に対するインタリーブド［１９２，１６８，２５］リードソロモン符号を使用して符号化される。この段階では、アレイは、８バイトのそれぞれの３８４列からなるものと見ることができる。
【００５４】
上の行はパリティを含み、下の７行は符号化される情報を含んでいる（それぞれの行に埋め込まれているエンドビット１及び充填ビットを含む）。符号化は、イレージュアデコーダにより実行することができ、ここで、パリティシンボルは、消去として宣言される。それぞれのコードワード内でのパリティシンボルの規則的な配置のために、配置が２５５に比較的重要である場合、リニアフィードバックシフトレジスタエンコーダを構築することができる。
【００５５】
この後、符号化されたスーパーフレーム４０は、ステップ４１に送出され、ここでは、パラレルブロックスクランブラを使用して、それぞれの列ｊのうちの最初のｎ_ｊビットがスクランブルされる。
【００５６】
スクランブリングの後、それぞれの列ｊの認証ビット及び最初のｎ_ｊ（スクランブルされた）ビット４２は、ＬＭＬエンコーダ４３に供給され、次いで、ＬＭＬエンコーダは、スーパーフレームの同期ビットを加算し、続いて、メインチャネル２４の符号化データのＦ３フレームｊの長いフレーズを変更する。
【００５７】
なお、それぞれの列ｊにおける最後の（６４−ｎ_ｊ）ビットは、記録されない（特に、位置ｎ_ｊ＋１でのエンドビット１、充填ビット及び可能性のある余分な情報）。用語「ゴーストエンドオブフレームコード」における用語「ゴースト」は、エンドビットを記録しないことを言及する。
図６に記載されるような結果として、第２のチャネルの多数のデータビットが埋め込まれたメインチャネルのビットストリーム４４が伝送される。
【００５８】
図７に、ビットストリーム５０を復号化する方法が示されている。ビットストリーム５０は、第２のチャネルに関連するデータビットが埋め込まれているメインチャネルに関連する。
メインチャネルに関連するビットは、公知のＥＦＭ復調器及び公知のＣＩＲＣ誤り訂正デコーダを有する従来のデコーダ５１により復号化され、結果として、メインチャネル５２に関連する復号及び訂正されたビットストリームとなる。
【００５９】
第２のチャネルに関連するビットは、ＬＭＬ復調器５３を使用して検出され、ここでは、ビットストリーム５０の長いＥＦＭフレーズのそれぞれでの余分なビットが得られる。これらのビット５０を読み出す間、Ｆ３フレーム動機及びＦ３フレーム番号ｊは、強いＣＤ同期メカニズム及びスーパーフレーム動機により提供されるので、正確に知られている。スーパーフレーム同期ビット（ＥＦＭ同期の最初のＩ１１）は、ＬＭＬ復調器５３において廃棄される。
【００６０】
復調器５３において、列ｊの認証ビットが読まれ（ＥＦＭ同期の第２のＩ１１）、対応する列ｊは、Ｆ３フレーム当り最大６３ビットの復調されたＬＭＬデータビットにより充填される。これらのビットの後方に、追加の１つのエンドビット１が列ｊに書込まれ、必要であれば、列の残りがゼロで充填される。また、ビット値の設定は、定義がエンコーダで使用されたことに依存して逆にすることもできる。
【００６１】
このようにして、全体のスーパーフレーム５４はビットで充填され、次いで、ステップ５５に進む。
ステップ５５では、この値がフレームｊにおけるＬＭＬデータビットの取得された数に等しいときに、ｎ_ｊ’の値が決定される。ｎ_ｊ’が６３よりも小さい場合（この場合、挿入／消去が良好に検出されないので、６３に一致しない）、ｎ_ｊ’の数値に対して、認証ビットがチェックされる。
【００６２】
不適合な場合、その列において都合よく選択されたバイトのセットは、有効に消去することができ、たとえば、ビット番号ｎ_ｊ’及びｎ’_ｊ＋１及びｎ’_ｊ＋２を含む少なくともそれらのバイトである。
この結果は、ステップ５７に送出され、ここでは、それぞれの列ｊの上のｎ_ｊ’ビットが、パラレルブロックスクランブラを使用して、デスクランブルされる。
【００６３】
充填及びデスクランブルされたスーパーフレームアレイ５８は、誤りを訂正するためにリードソロモンデコーダに入力され、アレイにおいて消去する（ステップ５９）。結果は、ステップ６１に送出され、ここでは、ｎ_ｊの実際の値は、それぞれの列における「最下位」の１ビットであるエンドビットをサーチすることにより、それぞれの列ｊに信頼性高く見つけることができる。
【００６４】
このように、ｎ_ｊが決定され、それぞれの列ｊにおけるビット番号９からビット番号ｎ_ｊは出力することができ、この出力は、たとえば、ユーザＭＰＥＧ情報である第２のチャネルに関連するデータビット６２を含む。
【００６５】
ＣＩＲＣ復号化の結果は、（ＣＩＲＣ及びＥＦＭの再符号化が行われる必要がないために、制限される）制限されたＵターン構築の種類で、本発明によるコードの消去の宣言のために使用される。大量のバースト誤りのためのＬＭＬコードの誤り訂正符合の能力は、かかる方法を使用して殆ど２倍にすることができる。
【００６６】
それぞれの列の開始は、ＣＤＥＦＭ同期により信頼性高く決定される。それぞれの列におけるユーザデータの終了は、誤り訂正の後に信頼性高く回復することができる。Ｆ３フレーム番号ｊにおいてＬＭＬ同期の損失が存在する場合、これは、（消去又は挿入のそれぞれについて）列ｊに読み込まれる少な過ぎるＬＭＬビット、又は多過ぎるＬＭＬビットを潜在的に導出する。
【００６７】
復調されたＬＭＬビットの間違った番号を有しているので、間違った位置に関する基準の位置ｎ_ｊ＋１で最後のエンドビット１を書込むことになる。リードソロモンデコーダ５９により、かかる誤りは回復され、したがって、通常の誤り訂正に加えて、訂正番号ｎ_ｊは、それぞれの列における最後の１つがリードソロモンデコーダ５９により訂正位置に入力されるので、復号化の後に見つけることができる。
【００６８】
多くとも１つの挿入又は１つの消去がＦ３フレームで生じる限り、これは、認証ビットをチェックすることにより示され、サイド情報がリードソロモンデコーダに提供される。
リードソロモン復号化の前の同期損失は、それぞれのＥＦＭ同期シンボルでアカウントが再び開始され、システムが各Ｆ３フレーム同期後に再同期するので、１つのＦ３フレームに制限される。追加のブロックスクランブラ６１は、余分な同期問題を導入しない。
【００６９】
結論として、（ランダム変数である）終了は、リードソロモン符号により保護されているので信頼性高く見つけることができる一方で、それぞれの列の開始は、ＥＦＭ同期メカニズムから信頼性高く見つけられる。
位置ｎ_ｊ＋１での追加の１及び残りの０は、同期の損失が存在しない場合に、符号の誤り訂正能力に影響を与えない。これは、エンコーダ及びデコーダにおいて、これらのビットが全ての行において同じ値に設定されるためである。
【００７０】
パリティは、常に書込み可能な位置に位置される。したがって、ＬＭＬビット数の統計的な振る舞いに関連する全ての不確かさは、符号化スキームが常に機能する一方で、確率的なユーザ能力に反映される。３８４のＦ３フレームの全体的なＬＭＬデータ容量は、平均２６５９バイト及び標準偏差９．６２バイトを有するガウス分布である。３８４パリティシンボルを減じて、２２７５バイトの平均ユーザ容量及び９．６２の標準偏差が残る。
【００７１】
メインチャネルにおいて、瞬間が変化する。たとえば、追加の（埋め込まれたデータチャネル）異なるペイロードがＥＦＭフレーズ分散の異なる実現を導出することができる。ユーザ容量の記憶の場合、僅かに異なるメインチャネルデータ内容をそれぞれ使用して、複数のＬＭＬ符号化の試みを有することを考慮することができる。
【００７２】
ＬＭＬユーザデータ容量の不足の場合の選択は、図８により説明したような、より多くのユーザ容量についてのＬＭＬＥＣＣ（誤り訂正符合）誤り訂正パワーをローカルに交換することである。列１２及び列１３で示されたように、ｎ_ｊの値は、ビット数を増加するために、すなわち余分なデータビットを追加するために人工的に拡大される。
【００７３】
本発明による符号化の後、これら列１２，１３のそれぞれは、パリティビット１２２，１３２、データビット１２３，１３３、余分なビット１２４，１３４、エンドビット、及び必要であれば充填ビットとしての残りの０から構成される。しかし、ＬＭＬデコーダでは、これら列の上部のみ（パリティビット及びデータビット）は、余分なデータビット１２４，１３４ではないが、利用可能なＬＭＬビットに実際に記憶することができる。
【００７４】
データキャリアからのデータを読むことに応じて、これらの列のこれら上部のみがデータキャリアから読まれる。しかし、これら列の失った情報（余分なビット）は、「間違った」値で位置的に設定され、余りに多くの他のエラーが存在する場合に記憶される認証ビットにより高い可能性が示されて、リードソロモン復号化の間に同期エラーとされる。
【００７５】
図９は、本発明による記憶装置７０の実施の形態を示している。本装置は、公知のやり方でメインチャネル２０に関連するデータビットを符号化するための符号化手段７１、及び上記の逆の方法に従い第２のチャネル３０に関連するデータビットを符号化するための符号化手段７２を備えている。
【００７６】
これらエンコーダ７１，７２のビットストリーム２４，４２は、ＬＭＬエンコーダ４３に送出され、ここで、第２のチャネルに関連するビット４２は、メインチャネルのフレーム２４に埋め込まれる。結果的に得られる信号４４は、第２のチャネルに関連するビットが埋め込まれ、従来から知られている信号と比較して高く、固定及び補償された記憶容量を有するメインチャネルに関連するビットストリームから構成される。
【００７７】
装置７０は、たとえば、オーディオデータを記憶するメインチャネルに埋め込まれる第２のチャネルにＭＰＥＧオーディオデータを記憶するために使用することができる。結果的に得られる信号は、たとえば、ＣＤ又はＤＶＤに記憶され、或いはインターネットのようなネットワーク、又は電話ラインを通して送信される。
【００７８】
図１０は、本発明による復号化装置８０の実施の形態を示している。本装置は、たとえば、ＣＤ又はＤＶＤ−ＲＯＭのような記録キャリア８２を読み出すための読出し手段８１を備えている。これらの読出し手段８１は、焦点合わせされた光スポットを記録キャリア８２に発生するための光学的システム、及び反射された光スポットを検出するための検出器を備えている。
【００７９】
読出し手段８１は、バイナリチャネル８３に関連する信号のビットのストリームを生成する。ビットのストリーム４３は、バイナリソース８５に関連する信号のビットのストリームにデコーダ８４で復号化される。デコーダ８４は、たとえば、（ＥＦＭ^＋）⁻ ^１であるＲＬＬチャネルコードを復号化するための標準的な手段、及びたとえば、ＣＩＲＣ訂正のような誤り訂正のための手段を備えており、この両者は当業者に公知である。
【００８０】
デコーダ８４は、本発明による方法に従い第２のチャネルを復号するための手段を更に備えている。バイナリソース８５に関連する信号のビットのストリームは、装置８０により供給され、たとえば、オーディオ情報の再生及びビデオ情報のスクリーン表示のために更に処理することができる。
【００８１】
本発明は、その好適な実施の形態を参照して記載されたが、これらは、限定的な例ではないことが理解されるべきである。したがって、変更例は、特許請求の範囲に定義されたように、本発明の範囲を逸脱することなしに当業者には明らかである。
【００８２】
本発明は、オーディオデータの符号化／復号化、或いはＣＤ又はＤＶＤへの記憶のためのデータの処理に制限されない。本発明は、処理される必要があり、いずれかの媒体に記憶することができるいずれか他のデータに適用することができる。本発明は、メインチャネル、第２のフレーム又はスーパーフレームのフレームの特別な構造、又は特定の符号化方法に更に制限されない。
さらに、本発明は、顕著な機能又は機能の結合のそれぞれに存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
マルチレベル符号化を説明する図である。
【図２】
第２のチャネルのビットが埋め込まれるメインチャネルのビットストリームを示す図である。
【図３】
本発明によるスーパーフレームのフォーマットを示す図である。
【図４】
第２のフレームにおけるビットの配置を示す図である。
【図５】
スーパーフレームにおけるコードワードのシンボルの配置を示す図である。
【図６】
本発明による記憶方法の実施の形態を示す図である。
【図７】
本発明による復号化方法を実施の形態を示す図である。
【図８】
第２のフレームにおける余分なビットの配置を説明する図である。
【図９】
本発明による記憶装置の実施の形態を示す図である。
【図１０】
本発明による復号化装置の実施の形態を示す図である。

Claims

固定された多数のメインチャネルのビット及びフレーム同期信号を含むメインチャネルのフレームに第２のチャネルの多数のデータビットを記憶する方法であって、
多数のデータビット、第１のビット値に設定されるエンドビッド、及びもしあれば第２のビット値に設定される充填ビットにより連続して充填される、固定された多数のフレームビットを有する第２のフレームが形成され、
前記データビットの数は、前記第２のチャネルのビットの記憶のために前記メインチャネルのフレームで利用可能なビットのランダムな数に依存し、かつ該ランダムな数よりも小さく、
前記第２のフレームは、符号化されたデータビット及びパリティビットを生成する誤り訂正エンコーダを使用して符号化され、前記符号化データビット及び前記パリティビットは、前記メインチャネルのフレームに埋め込まれる、
ことを特徴とする方法。
幾つかの前記第２のフレームは、スーパーフレームを形成して結合され、前記スーパーフレームの前記データビットは、前記誤り訂正エンコーダを使用して符号化され、結果的に得られるコードワードのシンボルは、前記メインチャネルのフレームに埋め込まれる前に前記スーパーフレームに分散される、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記第２のフレームに前記データビットを配置した後に、前記メインチャネルのフレームにおける第２のチャネルのビットの記憶のために利用可能なビット数に依存して認証ビットが設定され、前記第２のフレームに関連付けられる、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記符号化データビット及び前記パリティビットは、所定の値であるランレングス又は該ランレングスよりも長いレングスについて適用されるマルチレベル符号化を介して、前記メインチャネルのフレームに埋め込まれ、前記データビット数は、前記メインチャネルのフレームに記憶することができ、前記ランレングス又は該ランレングスよりも長いレングスを有するフレームにおけるシンボル数に依存する、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
メインチャネルのフレームに埋め込まれている第２のチャネルに関連するビットのストリームをデータビットのストリームに復号化する方法であって、
固定された多数のフレームビットを有する第２のフレームが形成され、
前記メインチャネルのフレームに埋め込まれている全てのビット、第１のビット値に設定されるエンドビット、及びもしあれば第２のビット値に設定される充填ビットが前記第２のフレームに連続して配置され、
前記第２のフレームは、誤り訂正デコーダを使用して復号化され、前記データビットが生成される、
ことを特徴とする方法。
前記メインチャネルのフレームに埋め込まれている、前記第２のチャネルのビットのランダムな数は、前記誤り訂正デコーダにより決定される、
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
前記第２のチャネルのビットの記憶の間に設定されて、それぞれの第２のフレームと関連付けされ、前記メインチャネルのフレームにおける前記第２のチャネルのビットの記憶に利用可能なビット数に依存する認証ビットは、前記メインチャネルのフレームに埋め込まれている前記第２のチャネルのビット数をチェックするために使用される、
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
前記復号化された第２のフレームにおいて前記エンドビットを探すことにより、前記データビットは、前記復号化された第２のフレームにおいて発見され、前記復号化されたフレームにおける第１のビット値に対するラストビットのセットである、
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
幾つかの前記第２のフレームは、スーパーフレームを形成して結合され、前記スーパーフレームは、前記誤り訂正デコーダを使用して復号化される、
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
前記エンドビットは１に設定され、前記充填ビットは０に設定される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の方法。
記憶手段を備え、固定された多数のメインチャネルのビットとフレーム同期信号を備えるメインチャネルのフレームに第２のチャネルの多数のデータビットを記憶するための装置であって、
前記記憶手段は、固定された多数のフレームビットを有する第２のフレームを形成し、多数のデータビット、第１のビット値に設定されるエンドビット、及びもしあれば第２のビット値に設定される充填ビットにより前記フレームビットを連続して充填するために構成され、
符号化されたデータビット及びパリティビットを生成する誤り訂正エンコーダを使用して前記第２のフレームを符号化し、前記メインチャネルのフレームに前記符号化データビット及び前記パリティビットを埋め込むために、前記データビットの数は、前記第２のチャネルのビットの記憶のために前記メインチャネルのフレームで利用可能なビットのランダムな数に依存し、該ランダムな数よりも小さい、
ことを特徴とする装置。
復号化手段を備え、メインチャネルのフレームに埋め込まれている第２のチャネルに関連するビットのストリームをデータビットのストリームに復号化するための装置であって、
前記復号化手段は、固定された多数のフレームビットを有する第２のフレームを形成し、前記メインチャネルのフレームに埋め込まれている全てのビット、第１のビット値に設定されるエンドビット、及びもしあれば第２のビット値に設定される充填ビットを前記第２のフレームに連続して配置し、誤り訂正デコーダを使用して前記第２のフレームを復号化して、前記データビットを生成するために構成される、
ことを特徴とする装置。
固定された多数のメインチャネルのビットとフレーム同期信号を備えるメインチャネルのフレームに第２のチャネルの多数のデータビットを記憶するための媒体であって、
多数のデータビット、第１のビット値に設定されるエンドビット、及びもしあれば第２のビット値に設定される充填ビットにより連続して充填される固定された多数のフレームビットを有する第２のフレームが形成され、
前記データビットの数は、前記第２のチャネルのビットの記憶のために前記メインチャネルのフレームで利用可能なビットのランダムな数に依存し、かつ該ランダムな数よりも小さく、
前記第２のフレームは、符号化されたデータビット及びパリティビットを生成する誤り訂正エンコーダを使用して符号化され、前記符号化データビット及び前記パリティビットは、前記メインチャネルのフレームに埋め込まれる、
ことを特徴とする媒体。
固定された多数のメインチャネルのビットとフレーム同期信号を備えるメインチャネルのフレームに第２のチャネルの多数のデータビットを含む信号であって、
多数のデータビット、第１のビット値に設定されるエンドビット、及びもしあれば第２のビット値に設定される充填ビットにより連続して充填される固定された多数のフレームビットを有する第２のフレームが形成され、
前記データビットの数は、前記第２のチャネルのビットの記憶のために前記メインチャネルのフレームで利用可能なビットのランダムな数に依存し、かつ該ランダムな数よりも小さく、
前記第２のフレームは、符号化されたデータビット及びパリティビットを生成する誤り訂正エンコーダを使用して符号化され、前記符号化データビット及び前記パリティビットは、前記メインチャネルのフレームに埋め込まれる、
ことを特徴とする信号。