DVD光盘的编码.doc

DVD光盘的数据流程DVD光盘于1995年设计定型，与CD相比，在设计之初就考虑得很周全，不会再出现不同的扇区结构设计，不同种类的DVD光盘的主要区别体现在逻辑架构的设计上，至于底层的扇区规格则是一样的。DVD光盘的数据结构与流程（点击放大）在DVD光盘中，寻址的单位也是一个数据块，而这个块由于包含了ECC数据，因此又被称为ECC块（ECCB，ECC Block）。DVD所采用的ECC编码与CD-ROM Mode 1、Mode 2-Form 1一样，都是RSPC编码，因此也称为RSPC数据块。从上图中可以发现，DVD的数据流程要比CD简单不少，但内部校验（PI，Parity of Inner-code）与外部校验码（PO，Parity of Outer-code）则是CD光盘中所没有的。同样，由于没有CIRC的校验数据，因此也就不存在C1、C2编码，因此如果哪天听人说什么DVD光盘的C1、C2错误，那就当个笑话听吧。DVD的一个ECCB包含16个扇区，在进行刻录时，首先要准备一个ECCB的数据（包括RSPC编码），然后将ECC数据与用户数据分割为16个扇区，再经过符合RLL（2，10）标准的EFMplus（8至16编码）调制，形成的信道脉冲进行刻录。RSPC数据块与扇区结构DVD的数据以一个RSPC数据块（ECCB）为存储单位，在上文中，我们大概知道了这个数据块由16个扇区的数据+PI/PO校验码组成，在下面这张图中我们能清楚的看到一个ECCB中的数据结构。一个RSPC数据块的内部结构（点击放大），字节以行、列（也称字节，Byte）为坐标编号（Br,c），如B192,170就表示该字节的位置是第192行/170列，而不是指第192170个字节从图中可以看出一个ECCB的实际容量为37856字节，而不是我们常说的32KB（32768字节），后者只是真正的用户数据量。那么，它们又是怎么分布到16个扇区中呢？ECCB分割成16个扇区示意图（点击放大）首先，ECCB中的数据区为192行，每行172个字节（列），而每一行的172字节横向生成一10字节的PI校验码，每一列的192字节纵向则生成一个16字节的PO校验码，最后再给每一行的PO校验码生成10字节的PI校验码，从而构成完整的ECCB。此时的ECCB共有208行/182列，分成16个扇区，则每个扇区为13行/182列，那么是不是前15个扇区为数据+相应的PI校验码，最后一个扇区就是PO和相关的PI数据呢？当然不是，在生成刻录扇区时，16行PO和相应PI码分交错分布于16个扇区之中，具体构成如下图所示。16个扇区的具体构成，灰蓝色为PI码，浅绿色为PO码（点击放大）从图中可以看出，16行的PO码和相应的PI码被依次分布在16个扇区中，也就是说ECCB的校验数据是分散在16个扇区中的。由于PI与PO校验码是DVD在读取时的主要纠错手段，因此在PI与PO校验中发现错误的次数与程度就可以被用来评价DVD的刻录质量，而业界也对此做出了相应的规定。DVD有关数据错误标准的业界规定与CD-ROM只规定了C1错误标准一样，DVD其实也只规定了PI错误标准，而没有PO错误标准，原因很简单，PO编码其实也在PI的保护之下，因此只要保证PI的错误率不超过一定的水平就可以了。另外，在DVD的相关规范中，也对不可修复的错误进行了明确的界定，并立下了相关的标准。在DVD-ROM规范中规定：ECCB中某一行如果有一个或更多的字节出现错误，则意味着出现一个PI错误（PIE，PI Error），连续8个ECCB的PI错误不能超过280个。我们可以计算一个，一个ECCB共有208行，8个ECCB则1664行，允许280个PI错误（也就是280行出现错误）则表示错误率为16.8%。DVD-R/RW的规定与DVD-ROM一样。在DVD+R/RW规范中则有了更为详细的规定：ECCB中某一行如果有一个或更多的字节出现错误，则意味着出现一个PI错误，当一行中的错误字节超过5个时，此时的PI错误则称为PI-uncorrectable（不可修复的PI错误）；连续8个ECCB的PI错误不能超过280个（16.8%)；一个ECCB中的PI-uncorrectable不能超过4个(1.92%）。现在不少相关测试软件中都以DVD+R/RW的规范来制定测试标准。虽然DVD-ROM与DVD-/RW没有定义PI-uncorrectable（在某些软件中定义为PI Failure，简称PIF），但由于它们都是相兼容的设计，所以DVD+R/RW的相关规定也基本适用于其他两个规范。那么，有没有可能出现PO-uncorrectable（POF）呢？在一些DVD测试设备的技术文档中笔者也发现了对POF的一些规定，由于DVD想先进行PI纠错，才进行PO纠错，因此PI被认为是第一层纠错，PO则是第二层纠错，如果出现PIF之后又出现POF，那么意味着该ECCB（注意，不是扇区）是不可修复的（理论上，PO能修复4个字节的错误，但即使有超过5行的PIF，也并不意味着错误的字节会在垂直方向上排成一列，因此PIF即使超出标准很多，仍有可能被PO纠正，不过为了保险起见，一个ECCB中的PIF行数不能超过4