Модуляция от восьми до четырнадцати
Модуляция от восьми до четырнадцати ( EFM ) — это метод кодирования данных (формально это линейный код ), используемый компакт-дисками (CD), лазерными дисками (LD) и до Hi-MD мини-дисками . EFMPlus — это родственный код, используемый в DVD и Super Audio CD (SACD).
EFM и EFMPlus были изобретены Кисом А. Шухамером Имминком . По словам Европейского патентного ведомства бывшего президента Бенуа Баттистелли , «изобретение Имминком EFM внесло решающий вклад в цифровую революцию». [1]
Технологическая классификация
[ редактировать ]ЭФМ [2] принадлежит к классу постоянного тока без кодов с ограниченной длиной прогона (RLL); они имеют следующие два свойства:
- спектр ( функция плотности мощности ) кодированной последовательности исчезает на низкочастотном конце, и
- как минимальное, так и максимальное количество последовательных битов одного и того же типа находятся в заданных пределах. [3] [4]
В системах оптической записи сервомеханизмы точно следуют за дорожкой в трех измерениях: радиальном, фокусном и скорости вращения. Повреждения, возникающие при повседневном обращении, такие как пыль, отпечатки пальцев и крошечные царапины, не только влияют на полученные данные, но и нарушают функции сервопривода. В некоторых случаях сервоприводы могут пропускать дорожки или застревать. Определенные последовательности питов и лендов особенно подвержены дефектам диска, и воспроизводимость диска можно улучшить, если запретить запись таких последовательностей. Использование EFM позволяет получить диск, который очень устойчив к обращению и очень эффективно решает инженерные задачи.
Как это работает
[ редактировать ]Согласно правилам EFM сохраняемые данные сначала разбиваются на восьмибитные блоки (байты). Каждый восьмибитный блок преобразуется в соответствующее четырнадцатибитное кодовое слово с помощью справочной таблицы .
14-битные слова выбираются таким образом, чтобы двоичные единицы всегда были разделены минимум двумя и максимум десятью двоичными нулями. Это связано с тем, что биты кодируются с помощью кодировки NRZI или интеграции по модулю -2, так что двоичная единица сохраняется на диске как переход от земли к яме или от ямы к земле, тогда как двоичный ноль обозначается знаком no. изменять. Последовательность 0011 будет изменена на 1101 или обратную ей 0010, в зависимости от предыдущей записанной ямы. Если между двумя единицами стоят два последовательных нуля, то записанная последовательность будет иметь три последовательных нуля (или единицы), например, 010010 переводится в 100011 (или 011100). Последовательность EFM 000100010010000100 преобразуется в 111000011100000111 (или обратное).
Поскольку EFM гарантирует, что между каждыми двумя единицами есть как минимум два нуля, гарантируется, что каждая яма и земля имеют длину не менее трех битовых тактовых циклов. Это свойство очень полезно, поскольку снижает требования к оптическому датчику, используемому в механизме воспроизведения. Максимум из десяти последовательных нулей обеспечивает восстановление тактовой частоты плеера в худшем случае.
EFM требует трех битов слияния между соседними четырнадцатибитными кодовыми словами. Хотя они не нужны для декодирования, они гарантируют, что последовательные кодовые слова могут быть объединены без нарушения заданного ограничения минимальной и максимальной длины серии. Они также выбираются для поддержания баланса постоянного тока кодируемой последовательности. Таким образом, в конечном итоге для кодирования восьми бит данных необходимо семнадцать бит дискового пространства. [5]
ЭФМПлюс
[ редактировать ]ЭФМПлюс [6] [7] это код канала, используемый в DVD и SACD .
Кодер EFMPlus основан на детерминированном конечном автомате с четырьмя состояниями, который преобразует восьмибитные входные слова в шестнадцатибитные кодовые слова. Двоичная последовательность, генерируемая шифратором конечного автомата, имеет не менее двух и не более десяти нулей между последовательными единицами, что аналогично классическому EFM. Здесь нет битов упаковки (слияния), как в классическом EFM.
EFMPlus эффективно снижает требования к памяти на один канальный бит на пользовательский байт, увеличивая емкость хранилища на 1/16 = 6,25%. Декодирование последовательностей, сгенерированных EFMPlus, осуществляется с помощью декодера скользящего блока длиной два, то есть для однозначного восстановления последовательности входных слов требуются два последовательных кодовых слова.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ЭПО. «Пионер цифровой революции: Корнелис Шухамер Имминк, разработчик кодирования дисков CD, DVD и Blu-ray, назван финалистом Европейской премии изобретателей» . Архивировано из оригинала 31 января 2019 г. Проверено 7 июня 2015 г.
- ^ Патент США 4 501 000 , патент EFM, применен к компакт-дискам , CD-R , мини-дискам .
- ^ Кес Шухамер Имминк (декабрь 1990 г.). «Последовательности с ограниченной длиной» . Труды IEEE . 78 (11): 1745–1759. дои : 10.1109/5.63306 .
Дано подробное описание ограничивающих свойств последовательностей с ограниченной длиной.
- ^ Кис А. Шухамер Имминк (ноябрь 2004 г.). Коды для систем массового хранения данных (Второе полностью переработанное издание). Эйндховен, Нидерланды: Издательство Shannon Foundation. ISBN 90-74249-27-2 . Проверено 23 августа 2015 г.
- ^ Текла С. Перри. «Кис Имминк: Человек, который поставил на путь компакт-диски» .2017.Цитата: «Каждую последовательность разделяют три бита слияния, всего 17 бит для представления каждого 8-битного фрагмента данных».
- ^ Кес Шухамер Имминк (1995). «EFMPlus: формат кодирования мультимедийного компакт-диска» . Транзакции IEEE по бытовой электронике . CE-41: 491–497.
Описана высокоплотная альтернатива EFM.
- ^ Патент США 5,696,505 , патент EFMPlus, применяется в DVD , DVD±RW , SACD .
Внешние ссылки
[ редактировать ]Похожие сайты
- Таблица преобразования модуляции от восьми до четырнадцати
- Стандарт ECMA-130 на компакт-диске, включая полное описание EFM.
- Стандарт ECMA-267 DVD-ROM, включая полное описание EFMPlus.
Линейное кодирование (цифровая передача в основной полосе частот) | ||
|---|---|---|
| Основные статьи |  | |
| Базовые коды линий | ||
| Расширенные коды линий | ||
| Оптические линейные коды | ||