Modulación de ocho a catorce - Eight-to-fourteen modulation

La modulación de ocho a catorce ( EFM ) es una técnica de codificación de datos (formalmente, un código de línea ) que se utiliza en los discos compactos (CD), los discos láser (LD) y los minidiscos pre -Hi-MD . EFMPlus es un código relacionado, usado en DVD y Super Audio CD (SACD).

Tanto EFM como EFMPlus fueron inventados por Kees A. Schouhamer Immink . Según el ex presidente de la Oficina Europea de Patentes , Benoît Battistelli , "la invención de EFM de Immink hizo una contribución decisiva a la revolución digital".

Clasificación tecnológica

EFM pertenece a la clase de códigos de longitud de ejecución limitada (RLL) sin CC ; estos tienen las siguientes dos propiedades:

  • el espectro ( función de densidad de potencia ) de la secuencia codificada desaparece en el extremo de baja frecuencia, y
  • tanto el número mínimo como el máximo de bits consecutivos del mismo tipo están dentro de los límites especificados.

En los sistemas de grabación óptica, los servomecanismos siguen con precisión la pista en tres dimensiones: radial, enfoque y velocidad de rotación. Los daños cotidianos por manipulación, como polvo, huellas dactilares y pequeños arañazos, no solo afectan los datos recuperados, sino que también interrumpen las funciones del servo. En algunos casos, los servos pueden saltar pistas o atascarse. Las secuencias específicas de hoyos y terrenos son particularmente susceptibles a defectos de disco, y la reproducción del disco puede mejorarse si se prohíbe la grabación de tales secuencias. El uso de EFM produce un disco que es muy resistente al manejo y resuelve el desafío de la ingeniería de una manera muy eficiente.

Cómo funciona

Según las reglas de EFM, los datos que se almacenarán primero se dividen en bloques de ocho bits (bytes). Cada bloque de ocho bits se traduce en una palabra de código de catorce bits correspondiente utilizando una tabla de búsqueda .

Las palabras de 14 bits se eligen de manera que los binarios estén siempre separados por un mínimo de dos y un máximo de diez ceros binarios. Esto se debe a que los bits se codifican con codificación NRZI , o integración de módulo -2, de modo que un binario se almacena en el disco como un cambio de una tierra a un pozo o de un pozo a una tierra, mientras que un cero binario se indica con no. cambio. Una secuencia 0011 se cambiaría a 1101 o su inversa 0010 dependiendo del pit anterior escrito. Si hay dos ceros consecutivos entre dos unos, entonces la secuencia escrita tendrá tres ceros consecutivos (o unos), por ejemplo, 010010 se traducirá en 100011 (o 011100). La secuencia EFM 000100010010000100 se traducirá en 111000011100000111 (o su inverso).

Debido a que EFM asegura que haya al menos dos ceros entre cada dos, se garantiza que cada pozo y terreno tenga al menos tres ciclos de reloj de bits. Esta propiedad es muy útil ya que reduce las demandas de la pastilla óptica utilizada en el mecanismo de reproducción. El máximo de diez cero consecutivos asegura la recuperación del reloj en el peor de los casos en el reproductor.

EFM requiere tres bits de fusión entre palabras de código de catorce bits adyacentes. Aunque no son necesarios para la decodificación, aseguran que las palabras de código consecutivas se puedan concatenar sin violar la restricción de longitud de ejecución mínima y máxima especificada. También se seleccionan para mantener el equilibrio de CC de la secuencia codificada. Por lo tanto, en el análisis final, se necesitan diecisiete bits de espacio en disco para codificar ocho bits de datos.

EFMPlus

EFMPlus es el código de canal utilizado en DVD y SACD .

El codificador EFMPlus se basa en un autómata finito determinista que tiene cuatro estados, que traduce palabras de entrada de ocho bits en palabras de código de dieciséis bits. La secuencia binaria generada por el codificador de la máquina de estados finitos tiene al menos dos y como máximo diez ceros entre unos consecutivos, que es lo mismo que en el EFM clásico. No hay bits de empaque (fusión) como en EFM clásico.

EFMPlus reduce efectivamente los requisitos de almacenamiento en un bit de canal por byte de usuario, aumentando la capacidad de almacenamiento en 1/16 = 6.25%. La decodificación de secuencias generadas por EFMPlus se logra mediante un decodificador de bloque deslizante de longitud dos, es decir, se requieren dos palabras de código consecutivas para reconstituir de forma única la secuencia de palabras de entrada.

Referencias

  1. ^ EPO. "Pioneros en la revolución digital: Kornelis Schouhamer Immink, desarrollador de codificación de CD, DVD y Blu-ray Disc, finalista del European Inventor Award" . Consultado el 7 de junio de 2015 .
  2. ^ Patente de EE. UU . 4.501.000 , Patente EFM, aplicada en Compact Disc , CD-R , MiniDisc .
  3. ^ Kees Schouhamer Immink (diciembre de 1990). "Secuencias de longitud de ejecución limitada" . Actas del IEEE . 78 (11): 1745-1759. doi : 10.1109 / 5.63306 . Se proporciona una descripción detallada de las propiedades limitantes de las secuencias de longitud de ejecución limitada.
  4. ^ Kees A. Schouhamer Immink (noviembre de 2004). Códigos para sistemas de almacenamiento masivo de datos (Segunda edición completamente revisada). Eindhoven, Países Bajos: Shannon Foundation Publishers. ISBN   90-74249-27-2 . Consultado el 23 de agosto de 2015 .
  5. ^ Tekla S. Perry. "Kees Immink: el hombre que puso los discos compactos en la pista" . 2017. cita: "Tres bits de fusión separan cada secuencia, para un total de 17 bits para representar cada fragmento de datos de 8 bits".
  6. ^ Kees Schouhamer Immink (1995). "EFMPlus: El formato de codificación del disco compacto MultiMedia" . Transacciones IEEE sobre productos electrónicos de consumo . CE-41: 491–497. Se describe una alternativa de alta densidad a EFM.
  7. ^ Patente de EE. UU . 5,696,505 , Patente EFMPlus, aplicada en DVD , DVD ± RW , SACD

enlaces externos

Sitios web relacionados