(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する装置であって、
データ・ストリームを受信する受信器と、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のビット・グループに区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するエンコーダと、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、０が１によって完全に囲まれず、１が０によって完全に囲まれないことであることを特徴とする、
前記装置。
【請求項２】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する装置であって、
データ・ストリームを受信する受信器と、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のビット・グループに区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するエンコーダと、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、０に最も近接したもののうちの４個未満が１であり、１に最も近接したもののうちの４個未満が０であるという制約であることを特徴とする、
前記装置。
【請求項３】
ビット・グループの長さが３ビットであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
２次元配列の高さが２ビットで長さが２ビットであることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する装置であって、
データ・ストリームを受信する受信器と、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のビット・グループに区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するエンコーダと、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、０に最も近接した４個のうちの３個未満がすべて１であり、１に最も近接した４個のうちの３個未満がすべて０であるという制約であることを特徴とする、
前記装置。
【請求項６】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する装置であって、
データ・ストリームを受信する受信器と、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のビット・グループに区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するエンコーダと、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、０または１が横方向にも縦方向にも分離されないことであることを特徴とする、
前記装置。
【請求項７】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する装置であって、
データ・ストリームを受信する受信器と、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のビット・グループに区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するエンコーダと、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、全ての０が２×２四方に並べられた０のいずれかであり、全ての１が２×２四方に並べられた１のいずれかであることを特徴とする、
前記装置。
【請求項８】
ビット・グループの長さが２ビットであることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
２次元配列の高さが２ビットで長さが３ビットであることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
２次元記録装置がホログラフィック記憶装置である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
区分化装置が、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化する第１の区分化ユニットと、
第１の区分化ユニットに結合され、各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化する第２の区分化ユニットと
を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
データ・ブロック組立て装置が、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を連結してデータ・ストリップにする連結装置と、
連結装置に結合され、複数のデータ・ストリップを２次元データ・ブロックに組み立てる組立て装置と
を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
区分化装置が、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化する第１の区分化ユニットと、
第１の区分化ユニットに結合され、各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化する第２の区分化ユニットと
を含み、
データ・ブロック組立て装置が、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を連結してデータ・ストリップにする連結装置と、
連結装置に結合され、複数のデータ・ストリップを２次元データ・ブロックに組み立てる組立装置と
を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する方法であって、
データ・ストリームを受信するステップと、
受信したデータ・ストリームを複数のビット・グループに区分化するステップと、
事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するステップと、
複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、０が１によって完全に囲まれず、１が０によって完全に囲まれないことであることを特徴とする、
前記方法。
【請求項１５】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する方法であって、
データ・ストリームを受信するステップと、
受信したデータ・ストリームを複数のビット・グループに区分化するステップと、
事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するステップと、
複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、０に最も近接したもののうちの４個未満が１であり、１に最も近接したもののうちの４個未満が０であるという制約であることを特徴とする、
前記方法。
【請求項１６】
ビット・グループの長さが３ビットであることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
２次元配列の高さが２ビットで長さが２ビットであることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する方法であって、
データ・ストリームを受信するステップと、
受信したデータ・ストリームを複数のビット・グループに区分化するステップと、
事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するステップと、
複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、０に最も近接した４個のうちの３未満がすべて１であり、１に最も近接した４個のうちの３未満がすべて０であるという制約であることを特徴とする、
前記方法。
【請求項１９】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する方法であって、
データ・ストリームを受信するステップと、
受信したデータ・ストリームを複数のビット・グループに区分化するステップと、
事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するステップと、
複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、０または１が横方向にも縦方向にも分離されないことであることを特徴とする、
前記方法。
【請求項２０】
２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する方法であって、
データ・ストリームを受信するステップと、
受信したデータ・ストリームを複数のビット・グループに区分化するステップと、
事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するステップと、
複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、全ての０が２×２四方に並べられた０のいずれかであり、全ての１が２×２四方に並べられた１のいずれかであることを特徴とする、
前記方法。
【請求項２１】
ビット・グループの長さが２ビットであることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
２次元配列の高さが２ビットで長さが３ビットであることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
２次元記録装置がホログラフィック記憶装置であることを特徴とする、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
区分化するステップが、受信データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化するステップと、各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化するステップとを含むことを特徴とする、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
組み立てるステップが、複数の２次元データ配列を連結してデータ・ストリップにするステップと、複数のデータ・ストリップを２次元データ・ブロックに組み立てるステップとを含むことを特徴とする、請求項１４〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
区分化するステップが、
受信データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化するステップと、各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化するステップとを含み、
組み立てるステップが、
複数の２次元データ配列を連結してデータ・ストリップにするステップと、複数のデータ・ストリップを２次元データ・ブロックに組み立てるステップとを含むことを特徴とする、請求項１４〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する装置であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受け取る受信器と、
受信器に結合され、受信した２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、各データ配列を複数のビット・グループに復号するデコーダと、
デコーダに結合され、複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、０が１によって完全に囲まれず、１が０によって完全に囲まれないことであることを特徴とする、
前記装置。
【請求項２８】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する装置であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受け取る受信器と、
受信器に結合され、受信した２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、各データ配列を複数のビット・グループに復号するデコーダと、
デコーダに結合され、複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、０に最も近接したもののうちの４未満が１であり、１に最も近接したもののうちの４未満が０であるという制約であることを特徴とする、
前記装置。
【請求項２９】
ビット・グループの長さが３ビットであることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
２次元配列の高さが２ビットで長さが２ビットであることを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する装置であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受け取る受信器と、
受信器に結合され、受信した２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、各データ配列を複数のビット・グループに復号するデコーダと、
デコーダに結合され、複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、０に最も近接した４個のうちの３未満がすべて１であり、１に最も近接した４個のうちの３未満がすべて０であるという制約であることを特徴とする、
前記装置。
【請求項３２】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する装置であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受け取る受信器と、
受信器に結合され、受信した２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、各データ配列を複数のビット・グループに復号するデコーダと、
デコーダに結合され、複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、０または１が横方向にも縦方向にも分離されないことであることを特徴とする、
前記装置。
【請求項３３】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する装置であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受け取る受信器と、
受信器に結合され、受信した２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、各データ配列を複数のビット・グループに復号するデコーダと、
デコーダに結合され、複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるデータ・ブロック組立て装置と
を含み、
事前定義された制約が、全ての０が２×２四方に並べられた０のいずれかであり、全ての１が２×２四方に並べられた１のいずれかであることを特徴とする、
前記装置。
【請求項３４】
ビット・グループの長さが２ビットであることを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
２次元配列の高さが２ビットで長さが３ビットであることを特徴とする、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
２次元記録装置がホログラフィック記憶装置である、請求項２７〜３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
データ・ブロック組立装置が、
受信器に結合され、複数のビット・グループをデータ・チャンクに組み立てる第１の組立て装置と、
第１の組立て装置に結合され、複数のデータ・チャンクを１次元データ・ストリームに組み立てる第２の組立て装置と
を含む、請求項２７〜３６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する方法であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受信するステップと、
２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化するステップと、
各データ配列を複数のビット・グループに復号するステップと、
複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、０が１によって完全に囲まれず、１が０によって完全に囲まれないことであることを特徴とする、
前記方法。
【請求項３９】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する方法であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受信するステップと、
２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化するステップと、
各データ配列を複数のビット・グループに復号するステップと、
複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、０に最も近接したもののうちの４未満が１であり、１に最も近接したもののうちの４未満が０であるという制約であることを特徴とする、
前記方法。
【請求項４０】
ビット・グループの長さが３ビットであることを特徴とする、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
２次元配列の高さが２ビットで長さが２ビットであることを特徴とする、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する方法であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受信するステップと、
２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化するステップと、
各データ配列を複数のビット・グループに復号するステップと、
複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、０に最も近接した４個のうちの３未満がすべて１であり、１に最も近接した４個のうちの３未満がすべて０であるという制約であることを特徴とする、
前記方法。
【請求項４３】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する方法であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受信するステップと、
２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化するステップと、
各データ配列を複数のビット・グループに復号するステップと、
複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、０または１が横方向にも縦方向にも分離されないことであることを特徴とする、
前記方法。
【請求項４４】
２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する方法であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受信するステップと、
２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化するステップと、
各データ配列を複数のビット・グループに復号するステップと、
複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるステップと
を含み、
事前定義された制約が、全ての０が２×２四方に並べられた０のいずれかであり、全ての１が２×２四方に並べられた１のいずれかであることを特徴とする、
前記方法。
【請求項４５】
ビット・グループの長さが２ビットであることを特徴とする、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
２次元配列の高さが２ビットで長さが３ビットであることを特徴とする、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
２次元記録装置がホログラフィック記録装置である、請求項３８〜４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
データ・ストリームに組み立てるステップが、
複数のビット・グループをデータ・チャンクに組み立てるステップと、
複数のデータ・チャンクを１次元データ・ストリームに組み立てるステップと
を含むことを特徴とする、請求項３８〜４７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル・データの符号化に関し、具体的には、２次元配列の記録のためにデータをローパス・フィルタリングするディジタル・データの符号化に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
大容量記憶装置は常に、コンピュータ技術にとって不可欠のものであった。ディスク・ドライブは１つのよく知られた大容量記憶装置である。ディスクの表面は２次元であるが、データはディスク上の１次元トラックに記憶される。その結果、図１に示すような１次元データ・ストリーム、すなわちビット・ストリームになる。トラック上の連続する位置に、ｎ−２、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２などのように索引付け（インデックス）されたデータ・ビットが配列される。これは１次元配列であり、図１に示すように線形に表すことも（直交座標）、環状のトラックの周縁の周りに配置されているものと理解することもできる（極座標）。いずれの場合も、ビットは１次元に配置されている。（図１の「ｎ次元」という表記は、ｎ個の別個の次元を指すのではなく、その長さに沿って上記のように索引付けされたビットが配置されている単一の次元を指すことに留意されたい。）
【０００３】
データ・ストリーム内の各ビットは、１次元の正方向と負方向のすぐ隣りのビットである２つのビットのみに隣接している。記録密度の向上に伴い、記録信号内の高周波成分が増大する。帯域幅の制限により、このような増大した周波数成分を忠実に再生することができない。これによって、データ・ビットの「スミア（smearing）」が生じる。このスミアは、データ・ストリーム内の隣接するビット間の相互作用とひずみとして現れる。１次元データ・ストリームでは、このような相互作用とひずみは１次元にのみ発生する。
【０００４】
ホログラフィック記憶装置など、２次元記録技法を使用する大容量記憶装置もある。このような装置ではデータは１次元トラックに記憶されるのではなく、図２に示すような２次元配列の形で記憶される。各ビットは、ｘとｙの２つの次元の正方向と負方向の８通りの組合せの隣接ビットである８個もの他のビットと隣接する。両次元のすべての隣接ビット間で相互作用とひずみが発生する可能性がある。
【０００５】
データ相互作用およびひずみに対処する１つの手法は、再生しなければならない高周波成分が減少するように記録データを符号化することである。本質的には、データを記録する前にデータの符号化によってデータをローパス・フィルタリングする。１次元データ・ストリーム用のローパス・フィルタリング符号化方式は開発されているが、それらの方式は一般に２次元記録に適用することはできない。２次元記録では、両次元の高周波成分を減少させなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１次元データ・ストリームを符号化して高周波成分を削減した２次元データ配列にし、その２次元データ配列を元の１次元データ・ストリームに復号する方法およびシステムである。この２次元データ配列は、たとえばホログラフィック記録システムなどの記憶装置への入力値として有用である。本発明による符号化によって、２次元データ配列の高周波成分が確実に削減される。これによってデータ・ビットの相互作用とひずみが減少し、記憶装置の誤り率と記録密度パフォーマンスが向上するだけでなく、コストも低減される。
【０００７】
これは、入力機構と出力機構の間の１対１画素マッピングを使用するホログラフィック記憶システムと、位相マスクを使用するシステムに特に有用である。
【０００８】
本発明の符号化態様によると、１次元データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化する。さらに各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化する。事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化する。一実施例では、この符号化は他の隣接するグループに応じて変わる。複数の２次元データ配列を連結して１つのデータ・ストリップにする。次に、複数のデータ・ストリップを１つの完全な２次元データ・ブロックに組み立てる。このデータ・ブロックは与えられた制約を依然として満たしている。
【０００９】
本発明の復号態様によると、２次元データ・ストリームを複数の小さな２次元配列に区分化する。さらに各配列をマルチビット・グループに復号する。一実施例では、この復号は他の隣接グループに応じて変わる。複数のマルチビット・グループを組み合わせて長いチャンクを形成する。複数のチャンクを組み合わせて１次元データ・ストリームを形成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、入力データを２次元配列の形で受け入れる記憶装置に記録するために、１次元データ・ストリームを符号化して２次元データ配列にする。さらに、各１次元データ・グループを２次元データ配列にマップする。これは、１次元データを仮想上の「２次元」空間内に規定された一群の点のうちの１つまたは複数の点にマップする符号化方式とは異なる。この仮想上の「２次元」空間の次元は一般に、振幅と位相などの符号化信号の電気パラメータを表す。
【００１１】
本発明によるデータ符号化の主なステップを、図３の符号化プロセス２００の流れ図に示す。図３に示すように、データ・ストリーム２０２を処理して疑似２次元データ・ブロック２２２にする。図３に示す例では、入力データ・ストリームは「１１０１０１０００００１０１１０」である。ステップ２０４は第１の区分化ステップであり、データ・ストリーム２０２を複数の長いチャンク２０６に区分化する。各チャンク２０６は、データ・ストリーム２０２の固有の部分を含む１次元データ・ストリームである。たとえば、データ・ストリーム「１１０１０１０００００１０１１０」を中央で「１１０１０１００」と「０００１０１１０」の２つのチャンクに分割する。
【００１２】
ステップ２０８は、第２の区分化ステップであり、各チャンク２０６を同じ長さの複数のマルチビット・グループ２１０に区分化する。各マルチビット・グループ２１０は、チャンク２０６の固有の部分を含む１次元データ・ストリームである。この例では、チャンク「１１０１０１００」をマルチビット・グループ「１１」、「１０」、「１０」、および「００」に区分化し、チャンク「０００１０１１０」をマルチビット・グループ「００」、「１０」、「１０」、および「０１」に区分化する。この例のマルチビット・グループのビット順序は、ビットがチャンクに現れた順序の逆になっているが、この逆転は必ずそうである必要はない。
【００１３】
ステップ２１２で、各マルチビット・グループ２１０を符号化して小さい２次元データ配列２１４を形成する。ステップ２１０の符号化は、後で詳述する１つまたは複数の制約に従って行う。この例では、後述する「制約５」と呼ぶ符号化に従ってマルチビット・グループを符号化する。この符号化によって２ビット入力グループが２×３の出力配列に変換される。入力２ビット・グループのこの特定の符号化は、それを囲む２ビット・グループに応じて変わる。したがって、周りの２ビット・グループに応じて、同じ２ビット・グループが異なる２×３ビット配列に符号化されることがある。この例では符号化は次のようになる。
0003966484.tif 000002
【００１４】
ステップ２１６で、複数のデータ配列２１４を連結して長い２次元の横方向ストリップ２１８を形成する。この例では、データ配列は以下のように連結される。
１１１  ＋  １００  ＋  １１０  ＋  ０００  →  １１１１００１１００００
１１１      １００      １１０      ０００      １１１１００１１００００
および
１１１  ＋  １１０  ＋  ０１１  ＋  ００１  →  １１１１１００１１００１
１１１      １１０      ０１１      ００１      １１１１１００１１００１
【００１５】
ステップ２００で、複数のストリップ２１８を縦に重ねて完全な２次元データ・ブロック２２２を形成する。この例では、横方向ストリップは以下のように組み立てられる。
0003966484.tif 000003
【００１６】
ステップ２２４で、ブロック２２２を記録装置に送って２次元形態で記録する。
【００１７】
本発明によるデータ復号の主なステップを図４の復号プロセス２５０の流れ図に示す。ステップ２５２で、２次元記録装置から２次元データ・ブロック２５４を読み取る。図４に示す例では、データ・ブロックは以下の通りである。
１１１１００１１００００
１１１１００１１００００
１１１１１００１１００１
１１１１１００１１００１
【００１８】
ステップ２５６で、データ・ブロック２５４を区分化して複数の２次元データ配列２５８を形成する。この例では区分化は以下のようになる。
0003966484.tif 000004
【００１９】
ステップ２６０で、各データ配列２５８を復号してマルチビット・グループ２６２を復元する。この例では、データ配列は以下のように復号される。
0003966484.tif 000005
【００２０】
ステップ２６４で、複数のビット・グループ２６２を長いデータ・チャンク２６６に組み立てる。この例では、マルチビット・グループ「１１」、「１０」、「１０」、および「００」を組み合わせてチャンク「１１１０１０００」を形成し、マルチビット・グループ「００」、「１０」、「１０」、および「０１」を組み合わせてチャンク「００１０１００１」を形成する。ステップ２６８で、長いチャンク２６６を連結して１次元データ・ストリーム２７０を形成する。したがって、図４に示す例ではチャンク「１１１０１０００」と「００１０１００１」を連結して１次元データ・ストリーム「１１１０１０００００１０１００１」を形成する。
【００２１】
図３の符号化プロセス２００を行うデータ符号化装置３００のブロック図を、図５に示す。符号化装置３００は各タイム・スロットで動作し、各マルチビット・グループを符号化して２次元データ配列にする。
【００２２】
符号化装置３００は、符号化するデータ・ビット・ストリームを入力線３０２から受け入れる受信器３０８を備える。データ・ストリーム区分化装置３１０が受信器３０８からビット・ストリームを受け入れ、データ・ストリームをまず長いチャンクに区分化する。チャンク区分化装置３１１がデータ・ストリーム区分化装置３１０から長いチャンクを受け入れ、各チャンクをマルチビット・グループに区分化する。エンコーダ３１２がマルチビット・グループを受け入れ、２次元データ配列に符号化し、この２次元データ配列が出力線３０４で出力される。配列−ストリップ連結装置３１４が２次元データ配列を受け入れ、それらを連結して長い横ストリップにする。ストリップ−データ・ブロック組立て装置３１５が長い横ストリップを受け入れ、２次元記録装置３１８が必要とするサイズと形の２次元データ・ブロックに組み立てる。このデータ・セットはデータ経路３１６で記憶装置３１８に転送される。
【００２３】
エンコーダ３１２は、有限状態機械として実施されることが好ましく、有限状態機械の現行状態を状態機械への入力線にフィードバックするためのフィードバック経路３０６も備えることが好ましい。エンコーダは、同時にいくつかのチャンクからのマルチビット・データ・グループに対して並列して作用することが好ましい。符号化装置３００またはその一部は、プログラムされたコンピュータ・システム、マイクロプロセッサ、または同等のものを使用して実施することもできる。しかし、高いデータ・スループットを必要とする応用分野の場合は、有限状態機械などの個別実施態様の方がパフォーマンス上の利点がある。
【００２４】
エンコーダは、指定された初期状態から開始する。符号化された出力配列と新しい状態は両方とも、現行状態と現行入力ビットに応じて変わる。エンコーダは、データ・ビットの長いチャンクから、連続して符号化された２次元配列を連結することによって、重なり合わないグループに区分化された長い横方向のストリップを生成する。大きなデータ・ブロックは、データ・ビットの長いシーケンスから、そのシーケンスをいくつかのチャンクに分割することによって組み立てられる。
【００２５】
図４の復号プロセス２５０を行うデータ復号装置３５０のブロック図を、図６に示す。復号装置３５０は、復号するデータ・ブロックを入力線３５２を介して２次元記録装置３１８から受け入れる受信器３５８を備える。区分化装置３６０が受信器３５８からそのデータ・セットを受け入れ、それを２次元データ配列に区分化する。デコーダ３６２が入力線３５４でデータ配列を受け入れ、復号されたマルチビット・グループを出力線３５８で出力する。チャンク組立て装置３６４が復号されたマルチビット・グループを受け入れ、それらを長いチャンクに組み立てる。データ・ストリーム組立て装置３６６が長いチャンクを受け入れ、出力データ・ストリームに組み立てる。
【００２６】
行う特定の復号に応じて、デコーダ３６２は有限状態機械として、またはＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＡＬなどの論理装置またはその他の同等の論理装置を使用した参照テーブルとして実施することが好ましい。復号装置３５０またはその一部は、プログラムされたコンピュータ・システム、マイクロプロセッサ、または同等のものを使用して実施することもできる。しかし、高いデータ・スループットを必要とする応用分野では、論理装置参照テーブルなどの個別実施態様の方がパフォーマンス上の利点がある。
【００２７】
ローパス・フィルタリングのためのコード化では、各入力データ・グループを異なる出力データ・グループに変換する。このためのきわめて単純な手法は、単にデータを過剰サンプリングすることである。たとえば、０を２×２四方にある０で表し、１を２×２四方にある１で表す。そうすると、「０１００」というシーケンスは以下のような２×８のストリップで表されることになる。
００１１００００
００１１００００
【００２８】
シーケンス「０１００１１０１１０１１０１１０」は、各チャンクが２×８のストリップで表される４つのチャンクに分けられる。次にこれらのストリップを縦に重ねて以下のような８×８のブロックを形成する。
００１１００００
００１１００００
１１１１００１１
１１１１００１１
１１００１１１１
１１００１１１１
００１１１１００
００１１１１００
【００２９】
直観的に見て、過剰サンプリングによってデータの特徴が「太る（fatter）」ことがわかる。これによってデータは限られた量のスミアがあっても生き残ることができる。この変換を行うエンコーダは、データ入力の各ビットについて４ビットのデータを出力する。このようなエンコーダを１：４のエンコーダ率を持つと言う。ホログラフィック記録の応用分野では、これは、１ビットの情報を表すのに４データ画素が必要であることを意味し、したがってデータ密度が４分の１に減少する。
【００３０】
所与の誤り率で、単純な過剰サンプリングのデータ密度をより複雑な符号化技法によって高めることができる。本発明では、任意のデータの長いチャンクを符号化して制約付きデータの長いストリップを形成し、それを縦に積み重ねて完全なデータ・ブロックを形成する。完全なデータ・ブロックは、ローパス・フィルタリング効果を強制する制約を満たすことが保証されると同時に、データ密度が向上する。
【００３１】
本発明は、符号化ステップ中に使用される制約によって区別される複数の特定の符号化技法を含む。これらの実施例について、ローパス・フィルタリング効果を強制する制約の点から説明する。各制約は、禁止パターンのリストによって定義される。これは、完全な２次元データ・ブロックが禁止パターンを含まない場合にのみその制約を満たすことを意味する。
【００３２】
制約１と呼ぶ一実施例は、０は１によって完全に囲まれてはならず、１は０によって完全に囲まれてはならないという制約を使用する。この制約に基づく禁止された符号化４０１を図７に示す。
【００３３】
制約２と呼ぶ他の実施例は、０の最も近接した４つのビットがすべて１であっってはならず、１の最も近接した４つのビットがすべて０であってはならないという制約を使用する。この制約に基づく禁止された符号化４０２を図８に示す。
【００３４】
制約３と呼ぶ他の実施例は、０の最も近接した４つのビットのうちの３つのビットがすべて１であってはならず、１の最も近接した４つのビットのうちの３つのビットがすべて０であってはならないという制約を使用する。この制約に基づく禁止された符号化４０３を図９に示す。
【００３５】
制約４と呼ぶ他の実施例は、０または１が縦方向または縦方向に分離されていてはならない制約を使用する。この制約に基づく禁止された符号化４０４を図１０に示す。
【００３６】
制約５と呼ぶ他の実施例は、全ての０が２×２四方に並べられた０のいずれかであり、全ての１が２×２四方に並べられた１のいずれかであるという制約を使用する。この制約に基づく禁止された符号化４０５を図１１に示す。
【００３７】
特定の符号化を選択し、どの制約を使用するかを選択する際にはいくつか考慮すべき点がある。それには、ローパス・フィルタリングを行う程度、符号化された配列のサイズと形、エンコーダ率、エンコーダの複雑さ、およびビット誤りが波及する距離などが含まれる。２×２ビットの符号化配列サイズで制約２を使用すると、これらの要素の適切な組合せができる。この実施形態が好ましいのはこのためである。２×３ビットの符号化配列サイズで制約５を使用した場合も、これらの要素の受容可能な組合せになる。
【００３８】
図１１に禁止符号化が図示されている、符号化配列サイズが２×３ビットの、制約５に従ったエンコーダの動作を表１に示す。このエンコーダは１：３の比を有する。列は２ビット・データ入力によって索引付けされ、行は状態（｛１，２，３，４｝）によって索引付けされている。各状態について、出力と次の状態が２ビット・データ入力によって決まる。
【表１】
0003966484.tif 000006
データ・ビットの長いチャンクを高さ２の長い横ストリップに符号化する。各シーケンスは事前選択された状態から始まる。状態の選択は任意であるが、何らかの初期状態を選択しなければならない。エンコーダを実施する回路またはソフトウェアを、初期状態を自動的に選択するように設計することが好ましい。
【００４０】
たとえば、データ・シーケンス「０１１０１０００００１０１０１１」を区分化して「０１１０１００」と「００１０１０１１」の２つのチャンクにする。第１のチャンクは以下のような状態シーケンスでエンコーダを駆動する。
0003966484.tif 000007
出力ストリップは以下のようになる。
１１１１００１１００００
１１１１００１１００００
第２のチャンクは以下のような状態シーケンスでエンコーダを駆動する。
0003966484.tif 000008
出力ストリップは以下のようになる。
１１１１１００１１００１
１１１１１００１１００１
【００４１】
次に、この２つのストリップを重ねて以下のような完全な２次元データ・ブロックを形成する。
１１１１００１１００００
１１１１００１１００００
１１１１１００１１００１
１１１１１００１１００１
【００４２】
表２に、表１の符号化を使用した場合のデコーダの動作を示す。発生し得ない状況は「ｘ」で示してある。
【表２】
0003966484.tif 000009
【００４３】
表３に、図８に禁止符号化が図示されている、符号化配列サイズが２×２ビットの、制約２に従ったエンコーダの動作を示す。このエンコーダの率は３：４である。列は３ビット・データ入力によって索引づけされ、行は状態（｛１，２，３，４｝）によって索引づけされている。各状態について、状態（Ｏ）と次の状態（Ｎ）は３ビット・データ入力によって決まる。
【表３】
0003966484.tif 000010
【００４４】
データ・ビットの長いシーケンスを高さ２の長い横方向の配列に符号化する。各シーケンスは事前選択された状態から始まる。状態の選択は任意であるが、何らかの初期状態を選択しなければならない。エンコーダを実施する回路またはソフトウェアを、初期状態を自動的に選択するように設計することが好ましい。
【００４５】
たとえば、データ・シーケンス「１１０１０１０００１１１１００」は、以下の状態シーケンスでエンコーダを駆動する。
0003966484.tif 000011
出力配列は以下のようになる。
０００１００１１１１
１１１１０００００１
【００４６】
表４に、表３の符号化を使用した場合のデコーダの動作を示す。
【表４】
0003966484.tif 000012
【００４７】
前述のどの実施例に従った符号化でも、２次元データ配列の高周波成分が減少し、それによってデータ・ビットの相互作用とひずみが減少する。これによって、記憶装置の誤り率と記録密度パフォーマンスが向上すると共に、コストが低減される。
【００４８】
以上、本発明のいくつかの実施例について説明した。しかし、当業者なら、本発明の範囲および精神から逸脱することなく様々な変更が加えられることがわかるであろう。たとえば、記載した以外の制約もデータ・グループの符号化に使用することができる。同様に、実施上考慮すべき事柄に応じて、異なった仕方でデータ・ストリームを区分化することもできる。
【００４９】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００５０】
（１）２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する装置であって、
データ・ストリームを受信する受信器と、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のビット・グループに区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、事前定義された制約に従って各ビット・グループを２次元データ配列に符号化するエンコーダと、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるデータ・ブロック組立て装置とを含む
装置。
（２）２次元記録装置がホログラフィック記憶装置であることを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（３）区分化装置が、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化する第１の区分化ユニットと、
第１の区分化ユニットに結合され、各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化する第２の区分化ユニットとを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（４）データ・ブロック組立て装置が、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を連結してデータ・ストリップにする連結装置と、
連結装置に結合され、複数のデータ・ストリップを２次元データ・ブロックに組み立てる組立て装置とを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（５）区分化装置が、
受信器に結合され、受信データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化する第１の区分化ユニットと、
第１の区分化ユニットに結合され、各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化する第２の区分化ユニットとを含み、
データ・ブロック組立て装置が、
エンコーダに結合され、複数の２次元データ配列を連結してデータ・ストリップにする連結装置と、
連結装置に結合され、複数のデータ・ストリップを２次元データ・ブロックに組み立てる組立装置とを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（６）事前定義された制約が、０が１によって完全に囲まれず、１が０によって完全に囲まれないことであることを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（７）事前定義された制約が、０に最も近接したもののうちの４個未満が１であり、１に最も近接したもののうちの４個未満が０であるという制約であることを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（８）ビット・グループの長さが３ビットであることを特徴とする、上記（７）に記載の装置。
（９）２次元配列の高さが２ビットで長さが２ビットであることを特徴とする、上記（８）に記載の装置。
（１０）事前定義された制約が、０に最も近接した４個のうちの３個未満がすべて１であり、１に最も近接した４個のうちの３個未満がすべて０であるという制約であることを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（１１）事前定義された制約が、０または１が横方向にも縦方向にも分離されないことであることを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（１２）事前定義された制約が、どの０も２×２四方の０のうちに属し、どの１も２×２四方の１のうちに属することを特徴とする、上記（１）に記載の装置。
（１３）ビット・グループの長さが２ビットであることを特徴とする、上記（１２）に記載の装置。
（１４）２次元配列の高さが２ビットで長さが３ビットであることを特徴とする、上記（１３）に記載の装置。
（１５）２次元記録装置に記録するために１次元データ・ストリームを２次元データ・ブロックに符号化する方法であって、
データ・ストリームを受信するステップと、
受信したデータ・ストリームを複数のビット・グループに区分化するステップと、
事前定義された制約に従って各ビットグループを２次元データ配列に符号化するステップと、
複数の２次元データ配列を２次元データ・ブロックに組み立てるステップとを含む方法。
（１６）２次元記録装置がホログラフィック記憶装置であることを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（１７）区分化するステップが、受信データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化するステップと、各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化するステップとを含むことを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（１８）組み立てるステップが、複数の２次元データ配列を連結してデータ・ストリップにするステップと、複数のデータ・ストリップを２次元データ・ブロックに組み立てるステップとを含むことを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（１９）区分化するステップが、
受信データ・ストリームを複数のデータ・チャンクに区分化するステップと、各データ・チャンクを複数のビット・グループに区分化するステップとを含み、
組み立てるステップが、
複数の２次元データ配列を連結してデータ・ストリップにするステップと、複数のデータ・ストリップを２次元データ・ブロックに組み立てるステップとを含むことを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（２０）事前定義された制約が、０が１によって完全に囲まれず、１が０によって完全に囲まれないことであることを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（２１）事前定義された制約が、０に最も近接したもののうちの４個未満が１であり、１に最も近接したもののうちの４個未満が０であるという制約であることを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（２２）ビット・グループの長さが３ビットであることを特徴とする、上記（２１）に記載の方法。
（２３）２次元配列の高さが２ビットで長さが２ビットであることを特徴とする、上記（２２）に記載の方法。
（２４）事前定義された制約が、０に最も近接した４個のうちの３未満がすべて１であり、１に最も近接した４個のうちの３未満がすべて０であるという制約であることを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（２５）事前定義された制約が、０または１が横方向にも縦方向にも分離されないことであることを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（２６）事前定義された制約が、どの０も２×２四方の０のうちに属し、どの１も２×２四方の１のうちに属することを特徴とする、上記（１５）に記載の方法。
（２７）ビット・グループの長さが２ビットであることを特徴とする、上記（２６）に記載の方法。
（２８）２次元配列の高さが２ビットで長さが３ビットであることを特徴とする、上記（２７）に記載の方法。
（２９）２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する装置であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受け取る受信器と、
受信器に結合され、受信した２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化する区分化装置と、
区分化装置に結合され、各データ配列を複数のビット・グループに復号するデコーダと、
デコーダに結合され、複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるデータ・ブロック組立て装置とを含む
装置。
（３０）２次元記録装置がホログラフィック記憶装置であることを特徴とする、上記（２９）に記載の装置。
（３１）データ・ブロック組立装置が、
受信器に結合され、複数のビット・グループをデータ・チャンクに組み立てる第１の組立て装置と、
第１の組立て装置に結合され、複数のデータ・チャンクを１次元データ・ストリームに組み立てる第２の組立て装置とを含むことを特徴とする、上記（２９）に記載の装置。
（３２）事前定義された制約が、０が１によって完全に囲まれず、１が０によって完全に囲まれないことであることを特徴とする、上記（２９）に記載の装置。
（３３）事前定義された制約が、０に最も近接したもののうちの４未満が１であり、１に最も近接したもののうちの４未満が０であるという制約であることを特徴とする、上記（２９）に記載の装置。
（３４）ビット・グループの長さが３ビットであることを特徴とする、上記（３３）に記載の装置。
（３５）２次元配列の高さが２ビットで長さが２ビットであることを特徴とする、上記（３４）に記載の装置。
（３６）事前定義された制約が、０に最も近接した４個のうちの３未満がすべて１であり、１に最も近接した４個のうちの３未満がすべて０であるという制約であることを特徴とする、上記（２９）に記載の装置。
（３７）事前定義された制約が、０または１が横方向にも縦方向にも分離されないことであることを特徴とする、上記（２９）に記載の装置。
（３８）事前定義された制約が、どの０も２×２四方の０のうちに属し、どの１も２×２四方の１のうちに属することを特徴とする、上記（２９）に記載の装置。
（３９）ビット・グループの長さが２ビットであることを特徴とする、上記（３８）に記載の装置。
（４０）２次元配列の高さが２ビットで長さが３ビットであることを特徴とする、上記（３９）に記載の装置。
（４１）２次元記録装置に記録された２次元データ・ブロックを１次元データ・ストリームに復号する方法であって、
各データ配列が事前定義された制約に従って符号化されている複数のデータ配列を含む２次元データ・ブロックを受信するステップと、
２次元データ・ブロックを複数のデータ配列に区分化するステップと、
各データ配列を複数のビット・グループに復号するステップと、
複数のビット・グループを１次元データ・ストリームに組み立てるステップとを含む方法。
（４２）２次元記録装置がホログラフィック記録装置であることを特徴とする、上記（４１）に記載の方法。
（４３）データ・ストリームに組み立てるステップが、
複数のビット・グループをデータ・チャンクに組み立てるステップと、
複数のデータ・チャンクを１次元データ・ストリームに組み立てるステップとを含むことを特徴とする、上記（４１）に記載の方法。
（４４）事前定義された制約が、０が１によって完全に囲まれず、１が０によって完全に囲まれないことであることを特徴とする、上記（４１）に記載の方法。
（４５）事前定義された制約が、０に最も近接したもののうちの４未満が１であり、１に最も近接したもののうちの４未満が０であるという制約であることを特徴とする、上記（４１）に記載の方法。
（４６）ビット・グループの長さが３ビットであることを特徴とする、上記（４５）に記載の方法。
（４７）２次元配列の高さが２ビットで長さが２ビットであることを特徴とする、上記（４６）に記載の方法。
（４８）事前定義された制約が、０に最も近接した４個のうちの３未満がすべて１であり、１に最も近接した４個のうちの３未満がすべて０であるという制約であることを特徴とする、上記（４１）に記載の方法。
（４９）事前定義された制約が、０または１が横方向にも縦方向にも分離されないことであることを特徴とする、上記（４１）に記載の方法。
（５０）事前定義された制約が、どの０も２×２四方の０のうちに属し、どの１も２×２四方の１のうちに属することであることを特徴とする、上記（４１）に記載の方法。
（５１）ビット・グループの長さが２ビットであることを特徴とする、上記（５０）に記載の方法。
（５２）２次元配列の高さが２ビットで長さが３ビットであることを特徴とする、上記（５１）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】１次元データ記録を示すブロック図である。
【図２】２次元データ記録を示すブロック図である。
【図３】本発明による符号化プロセス２００を示す流れ図である。
【図４】本発明による復号プロセス２５０を示すブロック図である。
【図５】本発明によるエンコーダ３００を示すブロック図である。
【図６】本発明によるデコーダ３５０を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施例による符号化制約を示す略図である。
【図８】本発明の他の実施例による符号化制約を示す略図である。
【図９】本発明の他の実施例による符号化制約を示す略図である。
【図１０】本発明の他の実施例による符号化制約を示す略図である。
【図１１】本発明の他の実施例による符号化制約を示す略図である。
【符号の説明】
２０２  データ・ストリーム
２２２  疑似２次元データ・ブロック
２０６  チャンク
２１０  マルチビット・グループ
２１４  ２次元データ配列
２２２  ２次元データ・ブロック
２５４  ２次元データ・ブロック
２５８  ２次元データ配列
２６２  マルチビット・グループ
２６６  データ・チャンク
２７０  １次元データ・ストリーム
３００  データ符号化装置
３０８  受信器
３１０  データ・ストリーム区分化装置
３１１  チャンク区分化装置
３１２  エンコーダ
３１４  配列−ストリップ連結装置
３１５  ストリップ−データ組立て装置
３１８  ２次元記録装置
３５０  復号装置
３５８  受信器
３６０  区分化装置
３６２  デコーダ
３６４  チャンク組立て装置
３６６  データ・ストリーム組立て装置
【図１】
0003966484.tif 000013
【図２】
0003966484.tif 000014
【図３】
0003966484.tif 000015
【図４】
0003966484.tif 000016
【図５】
0003966484.tif 000017
【図６】
0003966484.tif 000018
【図７】
0003966484.tif 000019
【図８】
0003966484.tif 000020
【図９】
0003966484.tif 000021
【図１０】
0003966484.tif 000022
【図１１】
0003966484.tif 000023