新一代多功能光盘数据格式的研究

摘要

目前，传统的DVD碟片容量已无法满足观看高清晰视频节目(分辨率1920×1080)的要求。蓝光光盘价格居高不下，且转产成本高，而国内厂商也面临着DVD专利困扰，这些都表明了开发一种具有自主知识产权的红光高清光盘势在必行。
　　 这种新的数据物理格式根据高密度光盘的特点进行设计。它包括数据帧、数据扇区、ECC块、ECC簇以及记录帧的设计。其中，对ECC块和ECC簇的设计是光盘数据物理格式中纠错编码系统的主体部分，是研究的重点。
　　 不同于DVD的处理方式，新数据格式中将控制数据和音视频数据分开处理，针对各自的特点采用不同的RS编码方式，得到控制数据ECC块和音视频数据ECC块，随后这两种ECC块按特定的规则进行合并，形成记录帧。采用这种编码设计可以在保证纠错性能要求的前提下提高数据编码效率。同时，随着存储密度的提高，容易产生大尺度的突发错误，需要引入交织器来提高系统纠正突发错误的能力。通过对交织器的研究，提出ECC块以及ECC簇中交织器的设计方法，并给出了具体的交织算法。
　　 作为一种新设计的光盘数据格式，必须对其性能进行验证，主要是对编码效率和纠错能力的评估。新数据格式的编码效率约为90.5%，比现有的DVD系统(86.6%)更优。纠错能力评估包括纠正突发错误能力和随机错误能力的评估。仿真结果显示新数据格式的最大纠正突发错误长度为2838～2880ECC字节；而一个原始误码率为10-3数据块，经纠错后误码率可降低5个数量级。
　　 分析测试表明，具有自主知识产权的红光高清光盘数据格式可以满足新一代多功能光盘的要求，相对于DVD，它具有更高的编码效率以及更好纠正突发错误的能力。