蓝光光盘编码技术详解（下）

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更新于2008-02-26 10:19:25

蓝光DVD

         图12中是17PP码和（1，7）RLL码在峰值检测和PRML检测的不同条件下受切向倾斜影响的比较图。可以看出，在同样的检测方式下，17PP码比（1，7）RLL码对切向倾斜的敏感度要小；这是因为在17PP码中，限定了最小跳变游程重复次数RMTR＝6。

图12 17PP码和（l，7）RLL码对切向倾斜的敏感度

         以上介绍了17PP码的特点、编码和译码规则，以及17PP码的胜能。由于目前所掌握的资料有限，17PP码的具体实现细节尚不清楚；待获得更多资料后再做补充介绍。

4. Blu-ray Disc的调制码——EFMCC码 

         与目前的 CD和 DVD系列盘片相比，Blue-ray 的只读格式盘密度更高，对母盘制作和复制工艺的要求也更高；与EFM和EFM 编码相比，EFMCC编码也具有一些新的特点。 

         Blue -ray只读格式的母盘制作需要使用波长为257nrn的深紫外激光，而且对模压过程的要求进一步提高；复制过程的主要限制因素是最小信息符长度。因此，采用较大的d有利于增大最小信息符长度；EFMCC中d＝2，在相同的用户容量条件下，最小信息符长度比d＝l增大约 20%。而锁相环（PLL）的工作要求基本类似，因此还取k＝10。 

         另一方面，EFMCC码采用了组合码的新方案，实现了高码率和直流平衡的要求。下面将介绍EFMCC码的特点、编码和译码，以及EFMCC码的性能。

4．1 组合码 

         Blue -ray的只读格式盘采用的调制码称为EFMCC（EF Combi-Codes）是组合码。所谓组合码是指每一个源字对应着两套码字C1和C2，编码时根据DC控制的需要按照一定的规则在连续若干个C1后选择一个C2； 由控制码字流的极性变化而控制DSV的变化，从而达到直流平衡和降低低频分量的目的。 

         C1称为主码（Main code），将一个n比特的源字映射力一个m1特的码字；其码率较高为n／m1；但是由于可用的替换码字较少，低频分量控制性能较差；目标是实现较高的码率。C2称为替换码 （Substitution code），将一个n比特的源字映射为两个m2（m2＞m1）比特的码字（图13中标有‘0’和‘l’的箭头），实际编码时根据DC控制的要求选择合适的码字以降低DSV；其码率稍低为对n／m2，但是具有较好的低频控制能力；目标是实现直流平衡和降低低频分量的要求。

图13  组合码：主码和替换码

         主码C1和C2替换码本质上都可以用有限状态机（FSM：Finite State Machine）表示，如图13中所示FSM1和FSM2。替换码C2的两个码字还需要满足两个特定条件：l）这两个码字具有相反的极性，即码字中‘l’ 的个数分别为偶数和奇数；分别称为‘0’码字和‘l’码字，即图13中对应 FSM2的标有‘0’和‘l’的箭头。2）在FSM2中，这两个码字的下一个状态必须相同。 

         条件1的提出显然是为了满足极性控制的要求，而条件2的提出是为了进一步保证有效的DC控制。否则，如果C2的两个码字的下一个状态不同，例如‘0’码字的下一个状态是状态A，‘1’码字的下一个状态是状态B；而从状态A和B出发选择的下一个码字C1也正好具有不同的极性，例如从状态A出发选择C1的极性为‘0’，而从状态B出发选择C1的极性为‘l’；则综合考虑C2和C1；的极性效果则是相同的，这样就失去了利用控制码字流的极性进而控制DC和低频分量的效果。

4．2  EFMCC码 

         在EFMCC码中，显然以一个字节（8比特）为单位来进行编码是比较方便的，因此取n＝8、m1＝15和m2＝17，码率略低于8/15，比EFM码（码率为8/17）和 

         EFM 码（码率为8/16）有所提高；同时还具有良好的DC控制性能。 

         EFMCC码的主码和替换码都可以用一个6状态的FSM来描述。表5列出了EFMCC码的FSM状态及其扇出数（Fan-out）。这里FSM的状态用进入该状态的码字的结尾0的个数和离开该状态的码字的起始0的个数来表征；扇出数是指离开该状态的可能的码字数目。

表5 EFMCC码的状态和扇出数

         表5 中“-10”表示以“…001（n个0）”结尾的码字，而“10ml-”表示以“100…（m个0）l…”起始的码字。从表5可以看出，C1和C2在各状态下的扇出数均可以满足8比特源字的要求（从每个状态离开的码字数目不少于28＝256个）。而在选择这些码字的过程中，还实现了另外一条限制——一最小跳变游程重复控制（Prohibit RMTR）。与 17PP码类似，EFMCC码也限定最小跳变游程重复次数最大力RMTR＝6。 

         EFMCC码的详细编码表可以在专利US6469645中找到，这里由于篇幅问题不再列出。EFMCC码的译码是状态无关的，只需要读取当前码字和下一个码字的前12比特即可译出源字，这样可以将错误传播抑制在2字节源字内；这与EFM 码相同。

4．3   EFMCC的 DC控制 

         调制码实现DC控制的方法就是控制游程数字和（DSV）有界，巨变化范围较小。EFMCC码是通过在一定的位置选择C2码字的极性来完成DC控制的。与EFM和EFM 编码不同的是，EFMCC采用了前瞻式的DC控制方案。 

         EFM 和EFM 编码采用的DC控制方法是直接式的，即计算从当前DC控制位置起至下一个DC控制位置之间的DSV，然后判断当前DC控制位置应选择何种合并位（EFM 码）或者主表或副表码字（EFM 码）。也就是说，直接式的DC控制方法仅仅是局部最优化的，而不一定是全局最优化的。但是，直接式的DC控制方法的优点在于编码器简单，无需大规模的运算；因此在EFM和 EFM 编码中得到了采用。 

         EFMCC码采用的前瞻式DC控制方法计算从当前DC控制位置起至后第Nt-1个DC控制位置之间的DSV，形成一个深度为Nt的决策树，根据决策树的优化结果选择当前为‘0’码字和‘1’码字。一般来说，如果决策树深度为Nt，而对应FSM的状态数为Ns，则每个源字需要编码的次数为2Nt”与Ns的最小公倍数。这样可以获得接近全局最优化的DC控制性能，但是编码器的复杂度呈指数级增长，对编码器的计算规模要求太高。 

         EFMCC码的替换码C2的‘0’码字和‘l’码字具有相同的下一个状态，因此EFMCC码在FSM1中的编码路径是唯一的，每个源字只需编码一次；在FSM2中可能的编码路径数目为2，每个源字只需编码2次。因此最终的编码次数远低于一般情况下的前瞻式DC控制方法，大大降低了上编码器的复杂度和计算规模。

4．4  EFMCC的编码格式 

         Blu-ray Disc的每个物理记录帧由31位的同步码和155字节数据组成。在EFMCC码中，这155字节源字被划分为1个5字节的DC块（DC-SB）和25个 6字节的DC块（DC-6B）。如图14所示。各DC块的第1个字节接替换码C2编码，其他字节按主码C1编码。经过调制编码之后，一个记录帧为2408 通道位；如果按EFM 编码则为2512通道位；因此EFMCC码比EFM 码的效率高约4.3％。

图 14 EFMCC的编码格式

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