DE2938503C2 - Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe einer Folge von digitalen Datenwörtern - Google Patents
Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe einer Folge von digitalen DatenwörternInfo
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Description
Es wird bei jeder Art von Aufzeichnungsverfahren 20 angestrebt, die Information zu speichern und anschließend
getreu wiederzugeben. Bei konventionellen Analog-Aufzeichnungsverfahren
erbgeben sich eine Anzahl von Schwierigkeiten, die zu einer verschlechterten Wiedergabe
führen, wobei diese Schwierigkeiten im Bereich 25 signals. Ein derartiges Verfahren enthält jedoch keine
des Aufzeichnungsmediums und der mechanischen Vor- ausreichende Information, um damit eine zuverlässige
richtung für den Transport des Aufzeichnungsträgers liegen. Obwohl die bekannten Probleme zum Teil durch
die Entwicklung spezieller Aufzeichnungsträger und Antriebsmechanismen beseitigt werden konnten,
herrscht doch weitgehende Übereinstimmung de.'in, daß die herkömmlichen Analogaufzeichnung- und -wiedergabeverfahren
sehr schnell ihre technischen Funktionsgrenzen erreichen.
Die bei analogen Aufzeichnungs- und Wiedergabe- 35 verfahren auftretenden typischen Probleme sind insbesondere:
ein unzureichend geringer Aussteuerbereich, d. h. ein niedriger Rauschabstand, die auftretende Phasenverzerrung,
die Oberwellenverzerrung, eine nicht w __o_
ausreichende Übergangsfunktion, das Mudulationsrau- 40 nannten Interpolation erster Ordnung bestehen, bei
sehen, das Gegensprechen, eine Signalübertragung zwi- welcher eine Interpolation zwischen dem letzten richtischen
einzelnen Bandlagen, eine Signalverschlechterung bei Herstellung mehrerer Kopien, die durch Bandschwingungen
erzeugten Störgeräusche, die technischen Grenzen bei der Verringerung des Rauschens, die 45
Signalverschlechterung bei Speicherung des Signals über längere Zeit und die relativ schlechte Frequenzcharakteristik
an der unteren Frequenzgrenze.
Bei digitalen Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren ergibt sich entweder eine grundlegende Verbesserung
oder es treten die vorgenannten Probleme erst gar nicht auf. So entfallen im wesentlichen die mit dem Modulationsrauschen,
der Signalübertragung zwischen einzelnen Bandlagen, die mit dem geringen Aussteuerberuich,
der Oberwellenverzerrung und der schlechten Frequenzcharakteristik an der unteren Frequenzgrenze
verbundenen Probleme. Andere Schwierigkeiten, z. B. mit der Phasenverzerrung, der ungünstigen Übergangsfunktion, mit den durch Bandschwingungen und un-
eo Fehlerfeststellung durchführen zu können.
Bei digitalen Audiosystemen hoher Qualität werden zur Fehlerfeststellung zusätzliche Informationen zusammen
mit den Audiosignal-Datenwörtern aufgezeichnet Diese Zusatzinformation kann in Form von
Paritätsbit und/oder speziellen Fehlerüberwachungssymbolen bestehen, weiche die Feststellung eines Fehlers
während der Wiedergabe erlauben.
Wenn Fehler festgestellt werden, können diese entweder verdeckt oder korrigiert werden. Verdeckungsverfahren
können dabei in einer sogenannten Interpolation nullter Ordnung, bei welcher der letzte richtige
Probenwert genau wiederholt wird, oder in einer soge-
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gleichmäßigen Bandtransport bedingten Störgeräuschen sowie mit der Verschlechterung der Signalqualiläi
durch Speicherung und Herstellung mehrerer Kopien lassen sich entscheidend verringern, und zwar deshalb,
weil das Analogsignal nach seiner Umwandlung in gen Probenwert und dem nächstfolgenden richtigen
Probenwert erfolgt.
Um Fehler aber vollständig ausbessern zu können, ist es jedoch wünschenswert, sie zu korrigieren. Dies erfordert
die Kenntnis des Datenwertes zu dem Zeitpunkt, in dem der Fehler aufgetreten ist. Fehlerkorrekturverfahren
erfordern somit noch weitere Zusatzinformationen, die während des Aufzeichnungsvorgangs eingespeichert
werden können. Da nun aber die Fehler in der Regel nicht willkürlich verteilt sind, sondern in gewissen
Schüben, die sich über einige bis zu mehreren hundert Bit erstrecken, auftreten, muß die Fehlerkorrekturinformation
auf dem Aufzeichnungsträger verteilt aufgezeichnet werden, um zu verhindern, daß die während
eines Schubs auftretenden Fehler die Fehlerkorrektureinrichtung nachteilig beeinflussen können. Daraus
folgt, daß Fehlerverdeckungs- und Korrekturverfahren um so wirksamer und zuverlässiger arbeiten können, je
mehr Zusatzinformationen währsnd des Aufzeichnens eingefügt werden. Diese zusätzlichen Informationen erhöhen
jedoch auch die Anforderungen an die Verarbeitungseinrichtung des Aufzeichnungsgeräts und bedingen
entweder eine erhöhte Signaldichte auf dem Auf
ein digitales Datenwort sehr leicht verarbeitet werden 65 zeichnungsträger oder eine ungewünschte Erhöhung
kann. der Bandgeschwindigkeit.
Der Einsatz digitaler Vorrichtungen zur Aufzeich- Die Art und Weise, wie die Zusatzinformation zwi-
nung von Audiodaten weist aber auch spezifische Pro- sehen die Audiodaten eingefügt wird, ist somit wichtig,
um eine Fehlerverdeckung oder -korrektur zu erreichen, die allenfalls noch eine graduelle Verschlechterung
der aufgezeichneten Datenwörter zuläßt, aber jedenfalls einen totalen Ausfall der Korrektur und demzufolge
der digitalen Audio-Datenwörter vermeidet.
Der prinzipielle Aufbau bekannter Anordnungen der eingangs definierten Art ist in einem Aufsatz mit dem
Titel: »A Review of Digital Audio Techniques«, veröffentlicht in der Zeitschrift »Journal of the Audio Engineering
Society«, Jan/Februar 1978, Vol. 26, Seiten 56 bis 64, näher beschrieben. Weitere Ausführungen zum
Stand der Technik finden sich in einem Aufsatz mit dem Titel: »PCM Recorder A New Type of Audio Magnetic
Tape Recorder«, ebenfalls veröffentlicht in der Zeitschrift »Journal of the Audio Engineering Society«, Vol.
21, No. 7 vom September 1973.
Der prinzipielle Schaltungsauibau eines Fuls-Code-Modulations-Aufzeichnungsgerät
ist in dem letztgenannten Aufsatz bechrieben. Demnach werden die auf zwei Kanälen ankommenden Analogsignale einem Analog/Digital-Wandler
zugeführt, in dem sie in digitale kodierte PCM-Signale umgesetzt werden. Diese Signale
werden danach mittels eines Frequenzmodulators moduliert und dann von dem Aufzeichnungsgerät auf einem
Aufzeichnungsträger aufgezeichnet. Wenn das aufgezeichnete Signal vom Aufzeichnungsträger abgenommen
wird, erfolgt die Signalwiedergewinnung und -rückbildung in entsprechend umgekehrter Reihenfolge.
Bei diesem bekannten Prinzip soll eine hohe Wiedergabetreue des aufgezeichneten Signals, insbesondere Stereomusik
dadurch erzielt werden, daß bei der Signalkodierung keinerlei Änderung bzw. Verarbeitung des Signals
vorgenommen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der Realisierung digitaler Audioaufzeichnungsgeräte
Signal- bzw. Datenfehler in einer Häufigkeit auftreten, bei der eine entsprechende Fehlerkorrektur erforderlich
wird. Diese Problematik ist bereits in dem erstgenannten Aufsatz angesprochen und wird eingehender
behandelt in einem Aufsatz mit dem Titel »AN ERROR CORRECTING SYSTEM FOR A MULTICHANNEL
DIGITAL AUDIO RECORDER« (F. A. Bellis und M. R. Brookhart, veröffentlicht im November
1977). Weitere bekannte Verfahren und Einrichtungen sind in den US-PS 29 30 234 und 39 94 014 sowie
in einem Aufsatz: »A stereo digital sound recorder« (Bellis und Smith, BBC Research Department Report,
November 1974) beschrieben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe einer Folge
von digitalen Datenwörtern auf bzw. von einem Aufzeichnungsträger zu schaffen, bei welcher die digitalen
Datenwörter so aufbereitet und mit Fehlerkorrekturdaicii
bowie Fehlererkennungs- und Svncnronisaüufisinformationen
versehen werden, daß trotz des unvermeidlichen Auftretens von Datenwortfehlern eine weitgehende
Fehlerkorrektur bei der Wiedergabe der Audio-Datenwörter mit relativ geringem technischen Aufwand
möglich ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale erreicht
Die Verarbeitungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestattet die Aufzeichnung von digitalen
Datenwörtern auf zwei getrennten Spuren eines Aufzeichnungsträgers in der Weise, daß auf jeder Spur,
außer der vollständig dem Analogsignal entsprechenden Information auch die Fehlererkennungs- und Synchronisationsinformationen
aufgezeichnet werden können, so daß aus diesen Datenwörtern bei einer Störung auf einer der beiden Spuren die dabei gestörte Information
exakt wiederhergestellt werden kann. Sollte nun dieselbe Information auf beiden Spuren an den entsprechenden
zusammengehörenden Datenwort-Spcicherstellen gestört werden, läßt sich aus den Fehlerkorrckturdaten
immerhin noch ein interpolierter Wert bilden, der an die Stelle des gestörten Datenworts gesetzt wird.
Es kann sich während des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder auch bei der Lagerung des
Aufzeichnungsträgers ergeben, daß sich aufgrund von mechanischen Toleranzen, von Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen
die Längenabschnitte der auf dem Aufzeichnungsträger befindlichen Datenworlblökke
geringfügig verändern. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die vierte Stufe für
jeden Aufzeichnungskanal einen Verzögerungskreis mit zwei zugeordneten Steuerkreisen auf, urn die Länge von
datenfreien Blockzwischenabständen, die den vorgegebenen Zeitabstand zwischen den zusammengefaßten
Blöcken jeden Kanals darstellen, zu verändern. Mit diesen vorteilhaften Maßnahmen ist es möglich, die Aufzeichnung
der Datenwörter sehr exakt an die theoretische Länge der Blockzwischenabstände anzunähern
und auch gleichzeitig eine Erfassung und Korrektur von Längenabweichungen der Blockzwischenabstände vorzunehmen.
Zur Erzielung einer gleichförmigen Verteilung der Fehlererkennungs- und Synchronisationsinformationen
über den gesamten aufzuzeichnenden Datenfluß werden die Fehlererkennungs- und Synchronisationsinformationen
von der zweiten und der dritten Stufe vorteilhafterweise an vorbestimmten Stellen der
Blockzwischenabstände eingefügt. Die datenfreien Blockzwischenabstände können zur Speicherung von
Ein- und Ausschaltvorgängen u. dgl. dienen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 4 bis 11.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigen
Fig. IA bis C schematische Darstellungen der Zusammenstellung von Datenwortblöcken, wie sie die Verarbeitungseinrichtung vornimmt,
Fig. IA bis C schematische Darstellungen der Zusammenstellung von Datenwortblöcken, wie sie die Verarbeitungseinrichtung vornimmt,
F i g. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung zusammengefaßter Datenwortblöcke auf unterschiedlichen
Aufzeichnungsträgerspuren,
Fig.3A bis C jeweils schematische Darstellungen eines
Datenwortblocks, eines Paritätsunterblocks sowie eines Blockzwischenabstandes jeweils mit Zusatzinformationen,
F i g. 4 und 5 schematische Darstellungen von Signalstörungen auf einem bzw. beiden Spuren des Aufzeichnungsträgers zur Veranschaulichung von Fehlerkorrektur- bzw. Fehlerverdeckungsmaßnahmen bei den nach - ; -- ? aufgezeichneten Datenwörtcrn,
F i g. 4 und 5 schematische Darstellungen von Signalstörungen auf einem bzw. beiden Spuren des Aufzeichnungsträgers zur Veranschaulichung von Fehlerkorrektur- bzw. Fehlerverdeckungsmaßnahmen bei den nach - ; -- ? aufgezeichneten Datenwörtcrn,
ng.
F i g. 6 ein Blockschaltbild einer im Rahmen der vorliegenden
Erfindung verwendeten digitalen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung für Audiosignale,
F i g. 7 ein detailliertes Blockschaltbild von Teilen der in F i g. 6 dargestellten Vorrichtung,
Fig.8a bis d schematische Schaltbilder eines Kanalkodierers
in F i g. 7,
Fig.9a und b schematische Schaltbilder einer Formatsteuereinheit
der Anordnung in F i g. 7,
F i g. 10a bis g schematische Schaltbilder einer Kanaldekodiereinheit
und einer Formatauflöseeinheit der An-Ordnung in F i g. 7,
F i g. 11 ein Schaltbild eines Adressiersteuerkreises in
F i g. 7, sowie
Fig. 12 eine schematische Ansicht der in den Schalt-
Fig. 12 eine schematische Ansicht der in den Schalt-
kreisen der Fig.8 bis 11 verwendeten integrierten
Schallkreise.
Es ist festgestellt worden, daß das Datenformat bei der digitalen Audiosignalaufzeichnung neben anderen
Anforderungen die Fähigkeit haben muß, von Hand eingegebene Maschinensteuerbefehle — beispielsweise
Einschaltungen — sowie durch das System selbst vorgegebene Steuerbefehle durchführen zu können. Dabei
dürfen durch die Eingabe- und Ausgabepunkte dieser Steuerbefehle die vorhandenen Daten an den Datenbegrenzungspunkten
nicht zerstört oder gestört werden. Im Rahmen der vorliegenden Vorrichtung werden die
aufgezeichneten Daten zu Blöcken formiert, welche unabhängig von allen anderen Blöcken sind, wobei zusätzlich
genau definierte Zwischenblockabstände vorgesehen sind, welche die Eingabe- und Ausgabepunkte für
die Steuerbefehle darstellen. Die Blöcke selbst werden aus einer Mehrzahl von Unterblöcken gebildet, in weiche
Synchronisations- sowie Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturinformationen eingesetzt sind. Die Anordnung
von drei Unterblöcken soll im folgenden als Dreiergruppe bezeichnet werden.
Jeder Block ist auf dem Aufzeichnungsträger physisch lang genug, um die gewünschte Verteilung der Daten
innerhalb des Blockes zu erlauben, so daß ein Signalausfall nicht den Fehlerkorrekturmechanismus des Systems
zerstören kann. Fernerhin sind die Blöcke so kurz, daß sich zwischen dem Aufnahme- und Wiedergabekopf
wenigstens zwei Blöcke auf dem Aufzeichnungsträger befinden. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit,
die wirklichen und anscheinenden Veränderungen des 'Abstandes zwischen den beiden Köpfen aufgrund von
mechanischen Toleranzen bei einem Maschinenwechsel sowie dynamische Charakteristiken des Bandes elektronisch
zu kompensieren. Fernerhin ergibt sich dadurch Zeit für die Verarbeitung der innerhalb eines Blockes
sich befindenden Daten, und zwar entweder innerhalb des Aufzeichnungsgerätes oder innerhalb eines peripheren
elektronischen Rechners, um auf diese Weise an derselben Blockstelle erneut aufzeichnen zu können,
wenn diese Blocksteile im Anschluß daran an dem Aufzeichnungskopf vorbeigeführt wird. Auf diese Weise
wird bei der Durchführung von Korrekturvorgängen die richtige Zeitsteuerung zwischen den Kanälen eines
mit mehreren Kanälen versehenen Aufzeichnungsgerätes aufrechterhalten.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wurde bei einer Bandgeschwindigkeit von 733 cm pro Sekunde
•eine Blockrate von 250 Hz gewählt um auf diese Weise eine einfache Synchronisationsbeziehung mit den verschiedenen
Fernseh- und Filmnormen zu erreichen. Eine tiprartiap Rlnrkratp prtriht pine Rlncklänpe von etwa
Synchronisationsinformation somit ungefähr alle 0,25 Millisekunden wiederholt.
Es ist ebenfalls notwendig die durch Signalausfälle bedingten Datenfehler möglichst schnell und eindeutig
festzustellen. Demzufolge wird bei dem gewählten Signalformat die Fehlererkennungsinformation gleich wie
die Synchronisationsinformation alle 0,25 ms wiederholt. Die Fehlererkennungsinformation besteht dabei
aus einem zyklischen Prüfsymbol, welches ausgezeichnete Fehlererkennungseigenschaften besitzt, wobei für
jeweils 172 Bit, die auf diese Weise geschützt werden müssen, nur 12 zu sätzliche Fehlererkennungsbits vorgesehen
sind.
Das gewählte Signalformat ist so ausgelegt, daß sowohl eine Fehlerverdeckung wie auch eine Fehlerkorrektur möglich sind. Eine Fehlerkorrektur wird dabei innerhalb einer Datendreiergruppe vorgenommen, wenn die Fehler innerhalb eines Unterblockes der Dreiergruppe auftreten. Falls jedoch innerhalb von zwei Unterblöcken Fehler auftreten und der verbleibende gute Unterblock der Dreiergruppe Audiodaten enthält, werden die Fehler in sehr wirksamer Weise verdeckt, indem eine Interpolation zwischen Abtastwerten innerhalb des guten Unterblockes vorgenommen wird. Dies wird im allgemeinen als Interpolation erster Ordnung bezeichnet Falls jedoch beide Unterblöcke der Audiosignale innerhalb einer Dreiergruppe Fehler aufweisen, dann erfolgt eine Fehlerverdeckung, indem der letzte gute Abtastwert so lange aufrechterhalten wird, bis der nächste gute Abtastwert folgt. Dies wird im allgemeinen als Interpolation nullter Ordnung bezeichnet. Eine andere Möglichkeit einer Interpolation nullter Ordnung ist eine Signalunterdrückung beim Auftreten unkorrigierbarer Fehler.
Das gewählte Signalformat ist so ausgelegt, daß sowohl eine Fehlerverdeckung wie auch eine Fehlerkorrektur möglich sind. Eine Fehlerkorrektur wird dabei innerhalb einer Datendreiergruppe vorgenommen, wenn die Fehler innerhalb eines Unterblockes der Dreiergruppe auftreten. Falls jedoch innerhalb von zwei Unterblöcken Fehler auftreten und der verbleibende gute Unterblock der Dreiergruppe Audiodaten enthält, werden die Fehler in sehr wirksamer Weise verdeckt, indem eine Interpolation zwischen Abtastwerten innerhalb des guten Unterblockes vorgenommen wird. Dies wird im allgemeinen als Interpolation erster Ordnung bezeichnet Falls jedoch beide Unterblöcke der Audiosignale innerhalb einer Dreiergruppe Fehler aufweisen, dann erfolgt eine Fehlerverdeckung, indem der letzte gute Abtastwert so lange aufrechterhalten wird, bis der nächste gute Abtastwert folgt. Dies wird im allgemeinen als Interpolation nullter Ordnung bezeichnet. Eine andere Möglichkeit einer Interpolation nullter Ordnung ist eine Signalunterdrückung beim Auftreten unkorrigierbarer Fehler.
Bei der beschriebenen Ausführungsform beträgt die Rate mit der das Audiosignal abgetastet wird 50 kHz.
Das gewählte Format ergibt ein 16-Bit-Wort für jeden Abtastwert, so daß sich auf diese Weise eine serielle
Audiodatenrate von 800 Kilobit pro Sekunde pro Kanal ergibt. Um eine Fehlerkorrektur durchführen zu können,
beträgt die den ursprünglichen Daten zugeführte Zusatzinformation 50%, während die Fehlerfeststeliung
und Synchronisation den Zusatz von weiteren 16% erforderlich
macht Der Zwischenbiockabstand erfordert weitere 8,7% Zusatz, so daß sich zusammen eine gesamte
Datenrate pro Kanal von 1,5 Megabit pro Sekunde ergibt
Um eine Aufzeichnung einer derartigen Datenmenge bei konventionellen Geschwindigkeiten des Aufzeichnungsmediums
— beispielsweise bei 733 cm pro Sekunde — durchführen zu können, wird der Audiodatenstrom
in zwei Teile geteilt-, welche auf zwei verschiede-
3 mm und einen Zwischenbiockabstand von etwa 0,24 mm. Bei dem gewählten Beispiel treten zwischen
dem Aufnahmekopf und dem Wiedergabekopf fünf Blöcke auf, was einem Abstand von 14,7 mm entspricht
Da ein größerer Datenverlust bewirkt, daß die die datenwiedergewinnende Elektronik ihre Synchronisation verliert, ist es notwendig, daß die Synchronisation so bald wie möglich wiederhergestellt wird, um einen zusätzlichen Datenverlust so klein wie möglich zu halten. Demzufolge wird die Minimalfrequenz des Synchronisationsereignisses in bezug zu der Fehlerlängenwahrscheinlichkeit gebracht Die Maximalfrequenz des Synchronisationsereignisses muß jedoch verringert werden, damit die Größe der den Daten zugesetzten Zusatzinformation klein gehalten werden kann. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die 12-Bitnen Spuren des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet werden. Dies erlaubt die Verwendung einer Aufzeichnungsgeschwindigkeit von 73,5 cm pro Sekunde, v/as eine Aufzeichnungsdichte von 10,2 Kilobit pro cm ergibt, wobei dieser Wert im Hinblick auf die derzeit verfügbaren Aufzeichnungsträger durchaus zulässig ist
In dem folgenden soll nunmehr auf Fig. la bis c Bezug genommen werden, welche die Art und Weise der Formatbildung bei dem verwendeten Audiosignal in Realzeit darstellt Eine Analog-Digitalwandler, welcher entweder Teil des in Fig.6 dargestellten Aufzeichnungsgeräts oder einer peripheren Einheit ist entnimmt Abtastwerte des einlaufenden Audiosignals in Abständen von 20 μβ entsprechend 50 kHz und erzeugt eine 16-Bit-Binärzahl, welche jedem Abtastwert entspricht Dabei zeigt F i g. 1 a die kontinuierliche Folge der
Da ein größerer Datenverlust bewirkt, daß die die datenwiedergewinnende Elektronik ihre Synchronisation verliert, ist es notwendig, daß die Synchronisation so bald wie möglich wiederhergestellt wird, um einen zusätzlichen Datenverlust so klein wie möglich zu halten. Demzufolge wird die Minimalfrequenz des Synchronisationsereignisses in bezug zu der Fehlerlängenwahrscheinlichkeit gebracht Die Maximalfrequenz des Synchronisationsereignisses muß jedoch verringert werden, damit die Größe der den Daten zugesetzten Zusatzinformation klein gehalten werden kann. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die 12-Bitnen Spuren des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet werden. Dies erlaubt die Verwendung einer Aufzeichnungsgeschwindigkeit von 73,5 cm pro Sekunde, v/as eine Aufzeichnungsdichte von 10,2 Kilobit pro cm ergibt, wobei dieser Wert im Hinblick auf die derzeit verfügbaren Aufzeichnungsträger durchaus zulässig ist
In dem folgenden soll nunmehr auf Fig. la bis c Bezug genommen werden, welche die Art und Weise der Formatbildung bei dem verwendeten Audiosignal in Realzeit darstellt Eine Analog-Digitalwandler, welcher entweder Teil des in Fig.6 dargestellten Aufzeichnungsgeräts oder einer peripheren Einheit ist entnimmt Abtastwerte des einlaufenden Audiosignals in Abständen von 20 μβ entsprechend 50 kHz und erzeugt eine 16-Bit-Binärzahl, welche jedem Abtastwert entspricht Dabei zeigt F i g. 1 a die kontinuierliche Folge der
16-Bit-Binärzahlen, die aufeinanderfolgend entnommenen
Abtastwerten des Audiosignals entsprechen. Diese Binärzahlen sind dabei mit 51 bis S 20 bezeichnet, wobei
diese 20 Abtastwerte seriell aufeinanderfolgen. Der erste Abtastwert Sl wird in einen ungeraden Unterblock
0-1 eingesetzt, der in Fi g. Ib dargestellt ist. Der
zweite Abtastwert· 52 wird dann in einen geraden Unterblock E-I eingesetzt, der Abtastwert 53 wird dann
wiederum in den ungeraden Unterblock O-l und der Abtastwert 54 in den geraden Unterblock £-1 eingefügt.
Dies wird so lange weitergeführt, bis alle 20 Abtastwerte in die beiden Unterblöcke Ol und £-1 eingesetzt
worden sind. Jeder Abtastwert enthält dabei 16 Bits, während jeder Unterblock 10 Abtastwerte enthält.
Demzufolge enthält jeder Unterblock 160 Bits des in digitale Form gebrachten Audiosignals.
Ein dritter Unterblock, der als Paritätsunterblock bezeichnet
ist, wird gemäß F i g. Ic dadurch erzeugt, indem aufeinanderfolgend die Bits des Datenunterblocks 0-1
mit denen des Datenunterblocks £-1 verglichen werden. Das erste Bit in O-1 wird beispielsweise mit dem ersten
Bit in £-1 verglichen. Binärbits können bekanntlich nur zwei Werte besitzen, nämlich 0 und 1. Falls nun die
miteinander verglichenen Bits denselben Wert besitzen, dann wird ein Wert 0 in die erste Bitposition des Wortes
innerhalb des Paritätsunterblockes P-I eingesetzt. Falls die beiden Bits verschiedenen Wert besitzen, dann wird
der Wert 1 in die erste Bitposition des Wortes innerhalb des Paritätsunterblockes P-I eingefügt. Dieses Verfahren
wird so lange jeweils Bit für Bit fortgeführt, bis alle 160 Bits der Audiodaten miteinander verglichen worden
sind und alle 160 Positionen innerhalb des Paritätsunterblocks P-I gefüllt sind. Auf diese Weise ergibt sich eine
Unterblock-Dreiergruppe, welche aus zwei Datenunterblöcken O-l und £-1 sowie aus einem Paritätsunterblock
P-I besteht.
Die folgenden 20 Abtastwerte werden ebenfalls in eine Dreiergruppenkonfiguration, ähnlich wie in
Fig. la bis c dargestellt, gebracht, wobei jeweils zehn
der Abtastwerte kombiniert werden, um auf diese Weise einen einzigen Datenblock zu bilden.
Abgesehen von der Paritätsbildung und der Verwendung einer Modu!o-2-Additiop. kann eine Parität auch
durch eine Komplementaddition zweiter Ordnung gebildet werden. In diesem Falle werden die zwei Worte
addiert und die Komplementensumme zweiter Ordnung gebildet. Dabei ergibt sich ein 17-Bit-Wort, welches die
Komplementsumme zweiter Ordnung aus den zwei 16-Bit-Worten darstellt Daraufhin werden die 16 am
meisten signifikanten Bits als Parität aufgezeichnet. Bei der Wiedergewinnung der Daten werden die oberen 16
Bits wiedergewonnen und von der Parität subtrahiert, wobei das am wenigsten signifikante Bit nicht abgeleitet
wird. Im Fall eines Fehlers können somit nur die ersten 15 Bits des fehlenden Datenwortes wiedergewonnen
werden. Dieses Verfahren ergibt eine genauere Abdekkung, als wenn eine Modulo-2-Addition verwendet wird,
um die Parität zu erzeugen, da die Parität durch 2 dividiert werden kann, um eine 15-Bit-Näherung anstelle
einer linearen Interpolation zu ergeben.
Gemäß Fig.2 werden dann die Dreiergruppen, welche
einen Datenblock bilden, auf zwei Spuen A und B des Aufzeichnungsträgers verteilt Zwischen den Spuren
befindet sich ein Spurenabstand in der Größenordnung der Spurenbreite, um auf diese Weise zu gewähr-
!eisten, daß bei einem Signalverlust nur eine Spur des Spurpaares beeinflußt wird. Die Spur A enthält dabei
die ungeraden Datenunterblöcke O-l, O-2, etc, während
die Spur B die geraden Datenunterblöcke £-1, £-2 etc. enthält. Jeder zweite Abtastwert des Audiosignals
wird also auf verschiedenen Spuren des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet Die Paritätsunterblöcke werden
auf beide Spuren verteilt, und zwar werden die ungeraden Paritätsunterblöcke P-I, P-3, P-5, P-7 und P-9 aui
der ungeraden Spur A und die geraden Paritätsunterblöcke P-2 P-4, P-6, P-8 und P-IO auf der geraden Spur B
aufgezeichnet. Eine derartige Anordnung der Parilätsunterblöcke verbessert die Genauigkeit der Fehlerkorrektur,
wie dies im folgenden noch beschrieben wird.
Der in F i g. 2 dargestellte Datenblock enthält fernerhin Synchronisations- und Fehlererkennungsinformationen
an bestimmten Stellen innerhalb des Blockes, und zwar insbesondere ε.* gestimmten Stellen innerhalb jedes
Unterblockes. Wie erwähnt, besteht die Möglichkeit, daß beim Auftreten eines größeren Signalverlustcs
die Elektronik des Aufzeichnungsgerätes ihre Synchronisation mit dem Format auf dem Aufzeichnungsträger
verlieren kann. Demzufolge muß die Synchronisation so schnell wie möglich wiedergewonnen werden, um zusätzliche
Verluste an Daten klein zu halten. Um die schnelle Wiedergewinnung zu gewährleisten, wird ein
12-Bit-Muster am Beginn jedes Unterblockes eingefügt
so wie dies im unteren Teil von Fi g. 2 dargestellt ist Dieses Muster ist in sich einmalig und kann nicht innerhalb
des Audiosignals oder innerhalb der Faritä -s oder
Fehlererkennungsdaten auftreten. Dabei kann beispielsweise ein Codierschema verwendet werden, bei
welchem das Synchronisationsmuster ein gieichstromfreies Muster von 7 Bit ist was bei normalen Daten nicht
auftreten kann, wobei dann zusätzliche 5 Bits dazu dienen, um anzugeben, um welchen Unterblock es sich dabei
handelt In diesem Fall kann beispielsweise ein Codierschema des Typs Miller Quadrat (M2) verwendet
werden. Es ergibt sich somit ein Synchronisationscode, der ungefähr alle 0,25 ms wiederholt wird.
Genauso wie es notwendig ist nach einer Signalstörung die Synchronisation so schnell wie möglich wiederzugewinnen,
so müssen ebenfalls möglichst schnell und eindeutig Datenfehler aufgrund derartiger Signalausfälle
festgestellt werden. Denn nur nach der Feststellung eines Signalfehlers kann ein derartiger Fehler korrigiert
bzw. verdeckt werden. Demzufolge wird ein 12-Bit-Fehlererkennungssymbol
nachfolgend auch Prüfsymbol genannt am Ende jedes Unterblockes eingefügt demzufolge
dieses Fehlererkennungssymbol genauso oft auftritt wie der Synchronisationscode. Dieses Symbol hat die
Form eines zyklischen Überbestimmungssymbols, welches durch arithmetische Teilung der Daten innerhalb
des Unterblockes durch ein Binärpolynom gebildet wird. Dabei wird der Datenstrom aufeinanderfolgend
geteilt d. h. die 160 Bit des Unterblockes werden durch ein gewähltes Polynom unter Verwendung eines Modulo-2-Schemas
geteilt Die Zahl wird dabei subtrahiert und nach rechts geschoben, subtrahiert und erneut nach
rechts geschoben. Dabei wird ein Restwert gebildet, so wie er bei einer normalen Division auftritt, wobei dieser
Restwert als Prüf-Code gespeichert wird. Da das zur Erzeugung des Restwertes verwendete Polynom bekannt
ist, kann bei der Wiedergabe diese Division erneut durchgeführt werden, wobei dann die beiden Prüfsymbole
miteinander verglichen werden, um auf diese Weise festzustellen, ob ein Fehler aufgetreten ist Falls
der durch die Division gebildete Restwert dem übertragenen Prüf-Wert entspricht, besteht eine sehr große
Wahrscheinlichkeit daß während der Wiedergabe kein Datenfehler aufgetreten ist Falls jedoch die beiden
' Restwerte nicht dieselben sind, dann ist bekannt, daß ein
Fehler innerhalb des Blockes von Informationen vorhanden ist. Falls ein Fehlerstoß aufgetreten ist und dieser
Fehlerstoß weniger als 12 Bits lang war, dann wird
der Fehler auf alle Fälle festgestellt. Falls der Fehlerstoß genau 12 Bit lang war, dann liegt die Wahrscheinlichkeit,
daß der Fehler nicht bemerkt wird, bei 1 :2048. Bei Fehlerstößen länger als 12 Bits liegt die Wahrscheinlichkeit
eines nicht festgestellten Fehlers bei 1 :4096. Es ergibt sich somit, daß das verwendete Schema die Möglichkeit
eröffnet, die Aufzeichnungsfehlerrate um 5Ö00 :1 zu verbessern, falls alle festgestellten Fehler korrigiert
werden.
Der in F i g. 2 dargestellte Datenblock enthält vorgegebene Zwischenblockabstände IBG zu Beginn jedes
Datenblockes, wobei diese Abstände nicht zur Aufzeichnung von informationen dienen. Bei der beschriebenen
Ausführungsform enthalten diese Zwischenj blockabstände IBG nur Signalwerte für die Bildung des
t Zeittaktes. Durch diese Abstände werden die Daten in
ί Blöcke aufgeteilt, um auf diese Weise während des Aufzeichnens,
während der Durchführung von Korrektur-3* vorgängen usw., an den betreffenden Stellen sich auf
den Aufzeichnungsträger einschalten oder sich von demselben abschalten zu können, ohne dabei aufgezeichnete
Audiodaten zu zerstören. Diese Zwischenblockabstände können zur Übermittlung von Korrekturinformation
oder Information bezüglich der Blöcke verwendet werden.
Die gewählte Konfiguration mit Blöcken und Unterdrücken sowie Zwischenblockabständen ermöglicht eine
besondere Art der Wiedergabe- und Aufnahme, wobei sich besondere Vorteile im Vergleich zu den bisher
bekannten Audio-Aufnahme- und -Wiedergabegeräten ergeben. Bei dem beschriebenen digitalen Audiosystem
ist der Aufnahmekopf in bezug auf den Wiedergabekopf
in einem gewissen Abstand entlang des Bandes nachgeschaltet Zwischen den beiden Köpfen wird dabei ein
Abstand von fünf Blöcken, d. h. etwa 1,5 cm eingehalten, wobei zusätzlich ein Verzögerungskreis vorgesehen ist,
5 dessen zeitliche Verzögerung dem Abstand zwischen den beiden Köpfen entspricht Eine derartige Konfiguration
erlaubt es, die Information an derselben Stelle des Magnetbandes erneut aufzuzeichnen, an welcher sie zu-
i vor entnommen worden war, solange der genaue Abstand
zwischen den beiden Köpfen bekannt ist. Fernerhin erlaubt eine derartige Konfiguration, daß der Einschaltvorgang
für eine Aufzeichnung in der Mitte eines Zwischenblockabstandes vorgenommen wird, wobei
fernerhin die Länge des Zwischenblockabstandes dynamisch verändert werden kann, um sicherzustellen, daß
alle Zwischenblockabstände dieselbe Länge besitzen. Bei Durchführung von Korrekturvorgängen kann das
auf dem Magnetband Aufgezeichnete abgenommen, verarbeitet und korrigiert werden, worauf dann die korrigierte
Information mit Hilfe des Aufzeichnungskopfes an genau derselbe Position aufgezeichnet wird, an welcher
zuvor die Signalabnahme erfolgt war. Die in den F i g. 7 bis 11 beschriebene Einrichtung erlaubt, daß der
Verzögerungsabstand zwischen den Köpfen derart dy- ; namisch verändert wird, daß die von einem Kanal abge-■
nommenen Daten in einer bestimmten Weise verarbei- ^ tet werden, während die von dem anderen Datenkanal
I abgenommenen Daten in verschiedener Weise behani delt werden.
Gemäß Fi g. 2 ergibt das gewählte Format einen minimalen
Abstand zwischen den Datenunterblöcken und den Paritälsunterblöcken. wodurch die Fehlerkorrektureigenschaften
des Systems verbessert werden. Da die meisten Bandfehler eine Länge von 0,25 mm oder weniger
besitzen, liegt der am Ende jedes Unterblockes befindliche Korrekturcode ungefähr im Abstand von
0,2 mm. Dies erlaubt dem System nach einem Signalverlust sehr schnell eine erneute Betriebsbereitschaft zu
erlangen, was wiederum eine Wiedergewinnung der Daten und der Synchronisation erlaubt. Die Paritätsunterblöcke
müssen demzufolge mehr als 0,25 mm davon entfernt sein und in der Tat sind sie bei dem beschriebenen
Signalformat wenigstens 0,75 mm von den entsprechenden Daten, die sie schützen sollen, entfernt. Diese Anordnung
optimisiert die Wahrscheinlichkeit eines Überlebens außerordentlicher Signal Verluste, die beispielsweise
auftreten können, wenn sie auf dem Magnetband Fingerabdrücke oder Schmutz befinden oder wenn
Hersteiiungsfehler vorhanden sind. Die Häufigkeit des Auftretens von Zwischenblockabständen ist ebenfalls so
gewählt, daß eine Synchronisation mit einer beliebigen Fernsehnorm — beispielsweise NTSC, PAL usw. möglich
ist
F i g. 3a bis c zeigen die Konstruktion der Daten und Paritätsunterblöcke sowie des Zwischenblockabstandes
IBG im einzelnen. Der in F i g. 3a gezeigte Datenunterblock umfaßt zehn Audio-Abtastwerte von jeweils 16
Bit, welche voran einen Synchronisationskode und anschließend ein zyklisches Prüfsymbol bzw. Fehlererkennungssymbol
aufweisen. Der Paritätsunterblock gemäß Fig.3b ist ähnlich dem Datenunterblock und umfaßt
eine Parität für zwanzig Audio-Abtastwerte von zwei Datenunterblöcken, wobei die Kombination von zwei
Datenunterblöcken und der dazugehörige Paritätsunterblock wie erwähnt eine Dreiergruppe bilden.
Der in Fig.3c dargestellte Zwischenblockabstand IBG trennt die Datenblöcke und wird dazu verwendet, um das Ein- und Ausschalten auf bzw. von dem Aufzeichnungsträger durchführen zu können, ohne daß dabei Audiodaten zerstört werden. Der Zwischenblockabstand IBG enthält zusätzlich das Synchronisationsmuster am Anfang des Zwischenblockabstandes und das zyklische Prüfsymbol zur Fehlerfeststellung im Anschluß an den Zwischenblockabstand. Der Zwischenblockabstand kann zur Aufzeichnung nicht kritischer und im allgemeinen sich wiederholender Information, beispielsweise eines Zeitkodes, einer Datenblockidentifikationsinformation sowie einer Korrekturinformation, verwendet werden. Der Zwischenblockabstand kann beispielsweise dazu herangezogen werden, um jeden beliebigen Block von Daten für die Vornahme von Korso rekturen zu bezeichnen, wobei die Festlegung mit Hilfe von Stunden-, Minuten-, Sekunden-Rahmen und schließlich Blöcken vorgenommen wird. Auf diese Weise kann ein ganz bestimmter Block gefunden werden, worauf dann das System innerhalb des Blockes eine Zählung durchführt und beispielsweise eine Korrektur innerhalb eines Blockes auf einer Wort-für-Wort-Basis durchführt
Der in Fig.3c dargestellte Zwischenblockabstand IBG trennt die Datenblöcke und wird dazu verwendet, um das Ein- und Ausschalten auf bzw. von dem Aufzeichnungsträger durchführen zu können, ohne daß dabei Audiodaten zerstört werden. Der Zwischenblockabstand IBG enthält zusätzlich das Synchronisationsmuster am Anfang des Zwischenblockabstandes und das zyklische Prüfsymbol zur Fehlerfeststellung im Anschluß an den Zwischenblockabstand. Der Zwischenblockabstand kann zur Aufzeichnung nicht kritischer und im allgemeinen sich wiederholender Information, beispielsweise eines Zeitkodes, einer Datenblockidentifikationsinformation sowie einer Korrekturinformation, verwendet werden. Der Zwischenblockabstand kann beispielsweise dazu herangezogen werden, um jeden beliebigen Block von Daten für die Vornahme von Korso rekturen zu bezeichnen, wobei die Festlegung mit Hilfe von Stunden-, Minuten-, Sekunden-Rahmen und schließlich Blöcken vorgenommen wird. Auf diese Weise kann ein ganz bestimmter Block gefunden werden, worauf dann das System innerhalb des Blockes eine Zählung durchführt und beispielsweise eine Korrektur innerhalb eines Blockes auf einer Wort-für-Wort-Basis durchführt
Ein derartiges Signalformat ermöglicht in vorteilhafter Weise eine nichtdestruktive Aufzeichnung, was eine
Unterdrückung des Signals zu Zeiten, bei welchen eine Art Korrektur vollendet ist, ausschließt Es ermöglicht
fernerhin einen augenblicklichen Datentransfer. Bei Bewegung von einem Abtastwert zum nächsten kann das
System somit den folgenden Abtastwert von einer Quel-Ie
nehmen, welche sich von der normalerweise verwendeten Abtastquelle unterscheidet Die Auflösungsgrenze
kann damit bis zur Abtastrate herunter reichen, die bei der beschriebenen Ausführunesform hei 20 ns
und sich sehr stark von den Verzögerungszeiten in der
Größenordnung mehrerer Millisekunden unterscheide^ wie sie bei digitalen Ajdiosigaalaufzeichnungsgeräten
bekannter Bauweise üblich sind. Bei einem beliebigen für professionelle Zw .icke verwendeten Aufzeichnungsformat
muß der Fehlerkorrekturmechanismus aus praktischen Gründen heraus die in der Regel auftretenden
Signalverluste, welche während der Wiedergabe auftreten, überleben können. Das beschriebene Signalformat
ist so ausgelegt, daß der größte Teil der auftretenden Signalverluste nicht mehr als einen Unterblock innerhalb
einer Unterblock-Dreiergruppe schädigt Fernerhin führt die gewählte Formatkonfiguration dazu, daß
die Wahrscheinlichkeit sehr gering ist, daß Mehrfach-Signalverluste
mehr als zwei Unterblöcke innerhalb einer Dreiergruppe stören.
Zur Erläuterung der Fehlerkorrektur und Fehlerverdeckung
zeigt F i g. 4 eine vereinfachte Formatkonfiguration mit Spuren A und B, wobei drei Unterblöcke
einer Dreiergruppe in Form von zwei Datenunterblökken und einem gemeinsamen Paritätsunterblock auf
dem Magnetband angeordnet sind. Falls ein Signalverlustfehler
beispielsweise in den UnterHöcken 01 und
O-2 der Dreiergruppe auftritt, dann werden die geraden
Datenunterblöcke und der dazugehörige Paritätsunterblock der betreffenden Dreiergruppe dazu verwendet,
um die Daten innerhalb der ungeraden Datenunterblökke O-1 und O-2 zu regenerieren. So wie dies durch die
Pfeile angedeutet ist, wird ein Signalverlust innerhalb des ungeraden Datenunterblockes Ol korrigiert, indem
die Information innerhalb des geraden Datenunterblocks F-I mit dem Paritätsunterblock P-I verwendet
wird, um auf diese Weise den ungeraden Datenunterblock O-l zu rekonstruieren. In ähnlicher Weise wird
ein Signalverlust innerhalb des Unterblockes O 2 korrigiert,
indem die Daten von dem ungeraden Datenunterblock O 2 mit dem Paritätsunterblock P-2 verwendet
werden, um auf diese Weise den ungeraden Datenunterblock O 2 zu rekonstruieren. Diese Art, eine Korrektur
durchzuführen, stellt den größten Teil der Fehlerereignisse dar und ergibt eine vollkommene Fehlerkorrektur.
Falls jedoch zwei getrennte Signalverluste Fehler sov·'■·. ..-..'erhalb
eines Datenunterblockes wie auch innerhalb des Paritätsunterblocks einer Dreiergruppe bewirken
— beispielsweise innerhalb des Datenunterblokkes E-5 und dem Paritätsunterblock P-5 — so wie dies in
F i g. 5 dargestellt ist, dann werden die Abtastwerte innerhalb des verbleibenden Datenunterblockes O-5 verwendet,
um eine Interpolation zwischen den besten Abtastwerten durchzuführen, um auf diese Weise die Daten
£-5 festzulegen. Dies ist notwendig, weil nicht genügend Daten vorhanden sind, um den zerstörten Datenunterblock
zu rekonstruieren. Das Resultat ist eine sehr gute Näherung, d. h. eine Fehlerverdeckung, wobei diese
Fehlerverdeckung eine der ersten Ordnung ist, falls eine Interpolation zwischen nebeneinanderliegenden
Abtastwerten gemacht wird, während eine Interpolation der nullten Ordnung zustandekommt, falls der letzte
gute Abtastwert so lange gehalten wird, bis der nächste gute auftritt. Hörtests mit Fehlerverdeckung unter
Verwendung des oben beschriebenen Signalformats haben gezeigt, daß es auch für Menschen mit empfindlichen
Ohren sehr schwierig ist, absichtlich sich wiederholende Fehlerverdeckungen festzustellen, selbst wenn
der Zeitpunkt des Auftretens dieser Fehlerverdeckung genau bekannt ist. Da die Daten auf zwei Spuren verteilt
sind, erlaubt dies fernerhin kontinuierlich eine lineare Interpolation mit den verbleibenden Abtastwerten, was
eine zufriedenstellendere Lösung als e'm vcllkommoner
Verlust eines ganzen Kanals des Audiosignals darstellt.
Fi g. 6 zeigt die Form eines Blockschaltbilds eine digitale
Verarbeitungseinrichtung 12, welche die in F i g. 2 dargestellte verbesserte Formatkonfiguration erzeugt
und wiedergewinnt, wobei die Verarbeitungseinrichtung 12 Teil eines digitalen Audioaufnahme- und -wicdergabegerätes
ist Das analoge Audiosignal wird einer Klemme 14 zugeführt, über die ein Eingangsverstärker
ίο 16 gespeist wird, der konventioneller Bauweise ist mit
der Ausnahme allerdings, daß er einen außerordentlichen dynamischen Bereich besitzt Das Ausgangssignal
des Eingangsverstärkers 16 wird einem Tiefpaßfilter 18 scharf definierter Filtercharakteristik zugeführt ist, welches
oberhalb der höchsten noch aufzuzeichnenden Frequenz sperrt Das Tiefpaßfilter 18 verhindert die Erzeugung
von Störsignalen, welche bei der Abtastung des Audiosignals auftreten können. Das gefilterte Audiosignal
wird dann einer Abtast- und Halteeinheit 20 zugeführt, welche das von dem Tiefpaßfilter 18 abgegebene
Analogsignals abtastet und die abgetasteten Werte des Audiosignals konstant hält während ein Analog-Digital-Wandler
22 den betreffenden Abtastwert in ein Digitalwort umwandelt Das Ausgangssignal des Wandlers
22 liegt in der Regel in Parallelform vor. in welcher die einzelnen r its des Binärwortes gleichzeitig vorhanden
sind. Nach jedem Abtastintervall ändert sich das parallele Binärwort und gibt den Wert des nächsten
Abtastwertes wieder.
Die Digitalworte werden einer Formatiereinheit 24 innerhalb der digitalen Verarbeitungsrichtung 12 zugeführt,
welche das parallele Binärwort in einen Seriendatenstrom umwandelt der dann auf einem magnetischen
Aufzeichnungsträger aufgezeichnet werden kann. Ein weiterer Zweck der Formatiereinheit 24 besteht darin,
andere Arten von Daten dem seriellen Bitstrom zuzufügen, so wie dies mit einer Eingangsleitung 26 angedeutet
ist Diese zusätzlichen Daten bestehen aus dem Bitmuster zur Synchronisation und der Unterblockidentifikation
des zyklischen Prüfkodes und den Fehlerkorrekturbzw. Paritätssymbolen, so wie dies bereits erwähnt worden
ist.
Das Ausgangssignal der Formatiereinheil 24 wird einem Kanalkodierer 28 zugeführt, welcher die fehlende
Übertragbarkeit von Gleichstromkomponenten des Datenstroms kompensiert, indem er den Datenstrom in
eine Form bringt, in der die Gleichstromempfindlichkeit minimisiert bzw. unterdrückt wird, wobei der Spektralinhalt
dem Aufzeichnungskanal angepaßt wird. Das Kodierschema kann dabei beispielsweise ein Miller-Quadrat
(M2)-Code oder ein ähnlicher Code sein, welcher einen Eigentakt besitzt und gleichstromfrei ist. Das Ausgangssignal
des Kanalkodierers 28 wird einer Aufzeichnungseinheit 30 zugeführt, welche einen Aufzeichnungsverstärker
und Treiber für den auf einen Aufzeichnungsträger 27 wirkenden Aufzeichnungskopf 31 enthält.
Fernerhin ist eine Formatsteuereinheit 29 vorgesehen, welche verschiedene Impulse und Signalformen erzeugt,
die zur Steuerung der Formiereinheiten 24 und des Kanalkodierers 28 notwendig sind.
Auf der Wiedergabeseite des digitalen Audiogerätes wird das von dem Aufzeichnungsträger 27 mit Hilfe
eines Wiedergabekopfs 33 abgenommene Signal einer Wiedergabeeinheit 32 zugeführt, welche einen rauscharmen
breitbandigen Vorverstärker und einen Wiedergabe-Entzerrer enthält. Der Wiedergabekopf 33 ist, wie
erwähnt, vor dem Aufnahmekopf 311 in einem vorgegebenen Abstand angeordnet, der etwa 1,5 cm bzw. 5
15 16
Blöcken der Formatinformation entspricht Die Wieder- Innerhalb dieser digitalen Verarbeitungseinrichtung 12
gabeeinheit 32 stellt die Amplitude und Phasencharak- wird das in F i g. 2 gezeigte Signalformat erzeugt und
teristik derart ein, daß Nulldurchgänge der Signalform rückgeformt Dabei sind die beiden Einheiten 24,28 aus
des reproduzierten Binärsignals möglichst angenähert F i g. 6 in der oberen Hälfte von F i g. 7 dargestellt, wähden
Nulldurchgängen der aufgezeichneten Signalform 5 rend die Einheiten36,38 aus Fig.6 in der unteren Hälfentsprechen.
Das Ausgangs: ignal der Wiedergabeein- te gezeigt sind.
heit 32 wird einer Synehronisationseinheit 34 zugeführt, Die von dem Analog-Digital-Wandler 22 aus F i g. 6
weiche ein TTL-verträgliches digitales Signal erzeugt, abgegebenen parallelen Datenworte werden über eine
das dem auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten in beiden Richtungen wirksame Sammelleitung 50 ei-
Datenstrom entspricht, wobei gleichzeitig die Taktfre- io nem Parallel-Serien-Wandler 52 zugeführt welcher den
quenz von den erzeugten digitalen Daten abgetrennt Datenstrom aus einem Parallelformat in ein Serienfor-
wird. Dies ist dieselbe Taktfrequenz, die ursprünglich mat höherer Datenrate umwandelt Der Wandler 52 er-
zur Erzeugung des Kanalkodes verwendet worden war. zeugt ferner eine veränderliche Verzögerung in Abhän-
Die Synehronisationseinheit 34 begrenzt positive und gigkeit eines Verzögerungsspeichers 54, um auf diese
negative Spannungswerte der reproduzierten Daten. 15 Weise den Abstand zwischen dem Aufnahmekopf 31
Das Ausgangssignal der Synehronisationseinheit 34 und dem Wiedergabekopf 33 sowie Korrekturverzöge-
umfaßt die wiedergewonnenen digitalen Daten sowie rungen, welche in der digitalen Datenschleife eingefügt
ein Datentaktsignal. Diese werden gleichzeitig einer werden, zu kompensieren. Die digitale Datenschleife
Kanaldekodiereinheit 36 der digitalen Verarbeitungs- umfaßt den Aufzeichnungsträger 27, die beiden Köpfe
einrichtung 12 zugeführt, die den Datenstrom dekodiert 20 31, 33, die digitale Verarbeitungseinrichtung 12, sowie
Das dekodierte Signal wird einer Formatauflöseeinheit die Sammelleitung 50. Der Verzögerungsspeicher 54
38 zugeführt, welche ebenfalls Teil der digitalen Verar- wird über eine Leitung 56 mit Hilfe eines veränderlichen
beitungseinrichtungl2ist Verzögerungssteuersignals gesteuert Wenn beispiels-
Die Formatauflöseeinheit 38 trennt die binären Au- weise das digitale Datensignal wiedergegeben und dar-
diodaten von der Zusatzinformation, was im wesentli- 25 auffolgend nach Durchführung eines Korrekturvor-
chen einer Serien/Parallel-Umwandlung entspricht Die gangs erneut aufgezeichnet wird, ergeben sich während
Formatauflöseeinheit 38 eliminiert fernerhin Flatter- der Verarbeitung der Information Zeitverzögerungen,
und Laufstörsignale, indem jeder wiedergegebene Ab- welche mit Hilfe des über die Leitung 56 gesteuerten
lastwert den richtigen Zeittakt erhält. Dabei werden alle Verzögerungsspeichers 54 berücksichtigt werden. Die-
Kanäle miteinander verglichen, um eine Phasenüberein- 30 ses Steuersignal wird mit Hilfe der Fomiatsteuereinheit
Stimmung auf allen Kanälen zu gewährleisten. Auf diese 29 gebildet, die in Verbindung mit den F i g. 9a und 9b
Weise werden zwei Signale, nämlich das ursprüngliche noch näher beschrieben wird.
Binär-Audiosignal sowie ein zur Fehlerfeststellung bzw. Die seriellen Daten werden über zwei Leitungen 58,
-korrektur innerhalb der Formatauflöseeinheit 38 ver- 60 als ungerader und gerader Datenkanal einem For-
wendetes Zusatzinformationssignal, gebildet Zur Feh- 35 matgenerator 62 zugeführt, welcher in Abhängigkeit
lerkorrektur werden die Audiodaten sowie die Zusatz- des über die Leitung 64 von der Formatsteuereinheit 29
daten analysiert und es wird festgestellt, ob ein Fehler zugeführten For.natsteuersignals das in F i g. 2 darge-
vorhanden ist. Falls innerhalb der Audiodaten ein Fehler stellte Signalformat bildet Während die seriellen Daten
vorhanden ist, werden die Korrekturdaten verwendet dem Formatgenerator 62 zugeführt werden, werden
um den Fehler zu korrigieren. Das Ausgangssigral des 40 von den geraden und ungeraden Paaren von Datenwor-
Fehlcrerkennungs- und -korrekturkreises liegt dabei in ten die Paritätssymbole Bit für Bit erzeugt und zusam-
Form einer Serie von Parallelbinärworten von 16 Bit men mit den Audiodatensignalen von dem Formatgene- |
vor, wobei diese Worte fehlerfrei und demzufolge eine rator 62 abgegeben. Das über die Leitung 64 zugeführte I
Kopie der Daten sein sollten, die durch den Analog-Di- Formatsteuersignal steuert die Position der zugeführten |
gital-Wandler 22 erzeugt worden waren. Gemäß Fig. 5 45 Daten innerhalb des Formatgenerators 62 und beein- ί
erzeugt eine Leseadressiereinheit 39 Adressiersteuersi- flußt ebenfalls die Position, in welcher die Daten aus
<
gnale, welche zum Auslesen der Daten aus dem Aus- dessen Speicher abgegeben werden. Die Daten- und
gangsspeicher der Formatauflöseeinheit 38 verwendet Paritätsinformation wird einem Prüfkodegenerator 66
werden. zugeführt, der den Prüfkode erzeugt und am Ende jedes
Das Ausgangssignal der Formatauflöseeinheit 38 50 Daten- und Paritätsunterblockes und jedes Zwischenwird
einem Digital-Analog-Wandler 40 zugeführt der blockabstandes in Abhängigkeit von über eine Leitung
die Binärworte in sequentielle Analogspannungswerte 67 zugeführten Steuersignalen in der in Fig. 3 dargeumwandelt
Innerhalb dieses Wandlers 40 hält ein Hai- stellten Art einfügt. Der Datenstrom wird dann über die
lekreis die Spannungswerte während jeder Abtastpe- beiden Kanäle einem Kanalkodierer 68 zugeführt in 1»
riode konstant, um auf diese Weise Störungen innerhalb 55 welchem der Datenstrom unter Verwendung des bereits
des Wandlers 40 zu vermeiden. Das Ausgangssignal des erwähnten gleichstromfreien Kodes mit Eigentakt ko-Digital-Analog-Wandlers
40 wird einem Tiefpaßfilter 42 diert wird. Dabei wird dann der Synchronisationskode
zugeführt, welches die Abtastfrequenz und deren Sei- in Abhängigkeit von über eine Leitung 69 zugeführten
lenbänder, die spiegelbildlich zum Audiosignal auftre- Steuersignalen in die Unterblöcke eingefügt Der Dalcn.
unterdrückt. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 60 tenstrom wird dann über entsprechende Leitungen zwei
42 wird über einen Ausgangsverstärker 44, der ebenfalls Verzögerungskreisen 70, 72 zugeführt. Die durch diese j
einen außergewöhnlichen dynamischen Bereich aufwei- beiden Verzögerungskreise 70,72 bewirkten Zeitverzösen
muß, einer Ausgangsklemme 46 zugeführt, an wel- gerungen sind kurze veränderliche Verzögerungen, die
eher das analoge Audiosignal abgenommen werden die aufgrund von mechanischen Toleranzen, Temperakann.
65 tür, Feuchtigkeit usw. verschiedenen Längen der Zwi-
In dem folgenden soll nunmehr auf Fig. 7 Bezug ge- schenblockabstände berücksichtigen. Einflüsse dieser
nommen werden, in welcher Einzelheiten der digitalen Art beeinflussen die Länge des Aufzeichnungsträgers
Verarbcilungseinrichtung 12 aus F i g. 6 dargestellt sind. während der Abstand zwischen den beiden Tonköpfen
im wesentlichen unverändert bleibt Die beiden Verzögerungskreise 70,72 ermöglichen, daß die Aufzeichnung
untts Verwendung eines so nah wie möglich an dem theoretischen Wert liegenden Zwischer.blockabstandes ·
vorgenommen wird, wobei jedoch gleichzeitig Veränderungen
des tatsächlichen Zwischenblockabstandes auf dem Aufzeichnungsträger, die von dem theoretischen
Wert abweichen, berücksichtigt werden. Dies geschieht dadurch, daß ein Vergleich des tatsächlichen Zwischenblockabstandes
mit dem theoretischen Zwischenblockabstand innerhalb der Formatsteuereinheit 29 vorgenommen
wird, wobei Fehler der Länge bzw. Position des tatsächlichen Zwischenblockabstandes von zwei
Steuerkreisen 74, 76 korrigiert werden, welche die beiden Verzögerungskreise 70,72 beeinflussen. Die beiden
Steuerkreise 74,76 werden dabei in Abhängigkeit eines über eine Leitung 78 zugeführten Standardverzögerungsignals
und einem Paar von über Leitungen 80,82 zugeführten veränderlichen Felilersignalen gesteuert
Demzufolge wird der Zwischenblockabstand jeweils mit einer vorgegebenen Länge und einem vorgegebenen
Abstand genau aufgezeichnet Das über die Leitung 78 zugeführte Standardverzögerungssignal wird mit
Hilfe der Formatsteuereinheit 29 erzeugt wobei diese Standardverzögerung dem bekannten vorgegebenen
Abstand zwischen den beiden Tonköpfen, d. h. beispielsweise 1,5 cm, entspricht Die beiden Verzögerungskreise
70 und 72 werden somit sowohl durch einen innerhalb der Forrnatsteuereinheit 29 befindlichen festen Zähler
sowie einen weiteren Zähler gesteuert der durch die Bandinformation und insbesondere mit Hilfe einer Steuerquelle
der Formatauflöseeinheit des Gerätes gesteuert wird.
Der auf diese Weise gebildete Datenstrom wird über Leitungen 84 und 86 mit einer Rate von 750 kb/s und
einer Kanalbandbreite von 375 kHz abgegeben. Der Datenstrom sowie die Zusatzinformation werden gemäß
F i g. 6 über die ^ufzeichnungseinheit 30 und den Aufzeichnungskopf 31 auf dem Aufzeichnungsträger 27
aufgezeichnet
Während der Wiedergabe werden die digitalen Audiodaten mit Hilfe des Wiedergabekopfes 33 und der
Wiedergabeeinheit 32 von dem Aufzeichnungsträger 27 abgenommen. Die Synchronisationseinheit 34 trennt
den Datentakt von den reproduzierten digitalen Daten und gibt dieselben auf einem geraden und einem ungeraden
Kanal über Leitungen 88 und 90 ab. Das abgetrennte Taktsignal wird den beiden Kanälen über Leitungen
92 und 94 zugeführt Zusätzlich wird ein Gültigkeitssignal über Leitungen 96, 98 von einer äußeren
Quelle — beispielsweise einer nicht dargestellten Zwischeneinheit — den beiden Kanälen zugeführt. Bei dem
Gültigkeitssignal handelt es sich um eine erste Art der Fehlerfeststellung, bei welcher bei der Wiedergabe die
Signalhüllkurve überwacht wird.
Zur Erleichterung der Beschreibung ist der Teil des Stromkreises für den geraden Kanal im einzelnen dargestellt,
während der ungerade Kanal nur in Form eines gestrichelten Blockes 110 dargestellt ist, der entsprechend
dem geraden Kanal ausgebildet ist.
Im folgenden soll auf den geraden Kanal Bezug genommen werden. Die wiedergewonnenen Daten werden
über die bereits erwähnte Leitung 90 einem Kanaldekodierer 100 zugeführt, dem ferner über die Leitung
94 das gerade Taktsignal zugeführt wird. Das gerade Taktsignal wird ebenfalls einem Steuerkreis 102 zugeführt,
dem über die Leitung 98 ferner das zugeordnete Gültigkeitssignal zugeführt wird. Das Gültigkeitssignal
wird darüber hinaus einem Abtrennkreis 104 zugeführt, welcher ebenfalls das Ausgangssignal des Kanaldekodierers
100 erhält Der Kanaldekodierer 100 dekodiert die wiedergewonnenen digitalen Daten in Abhängigkeit
des über die Leitung 94 zugeführten Taktsignals, während gleichzeitig innerhalb des Kanaldekodierers 100
der Synchronisationskode am Anfang jedes Unterbäokkes festgestellt und abgetrennt wird. Die dekodierten
Daten werden dem Abtrennkreis 104 zugeführt weicher den Prüfkodes bei gleichzeitiger Gültigkeitsfeststellung
abtrennt
Der Steuerkreis 102 besteht aus einer Serie von Zählern, welche mit dem geraden Taktsignal gespeist werden
und Steuerfunktionen erzeugen, die zu regelmäßigen Zeitpunkten bezogen auf das Taktsignal auftreten.
Diese bezeichnen den Ort auf dem Aufzeichnungsträger, so daß im Falle eines Auftretens eines Fehlers das
System mit regelmäßiger Rate weiter funktioniert und auf diese Weise die Rückkehr in den synchronen Betriebszustand
ermöglicht Der Steuerkreis 102 erzeugt das bereits erwähnte Zwischenblockabstandfehlersignal,
das über die Leitung 82 dem Steuerkreis 76 zugeführt wird. Fernerhin werden auf diese Weise Steuersignale
gebildet die über Leitungen 106 und 116 abgegeben werden.
Der Abtrennkreis 104 trennt den Prüfkode von den
dekodierten digitalen Daten, führt einen Vergleich mit dem von dem Aufzeichnungsträger abgenommenen
aufgezeichneten Prüfkode durch und sammelt die gesamt? Gültigkeitsinformation, um auf diese Weise ein
Haaptgültigkeitssignal unter Berücksichtigung von
Prüfkodefehlern, Gültigkeitsfehlern, durch den Kanaldekodierer festgestellten Fehlern und des vollständigen
Signalausfalls zu bilden.
Die Daten- und Paritätsinformation wird von dem Abtrennkreis 104 einem Speicherkreis 108 zugeführt
der die Daten- und Paritätsinformation vorübergehend speichert, um eine Zeitbasiskorrektur zwischen den in
den beiden Kanälen einlaufenden Daten durchführen zu können. Dies erlaubt die Korrektur von Verschiebungsfehlern zwischen den beiden Kanälen. Der Speicherkreis
108 wird in Abhängigkeit eines von dem Steuerkreis 102 über die Leitung 106 geführten Taktsignals
gesteuert Die in Synchronisation gebrachten Daten werden dann zweckmäßigerweise über eine Leitung 111
einem einzigen großen Ausgangsspeicher 124 zugeführt wodurch vermieden wird, daß jeweils große getrennte
Speicher für jeden Kanal notwendig sind.
Im Fall des ungeraden Kanals werden die wiedergewonnenen Daten über die Leitung 88, das ungerade
Taktsignal über die Leitung 92 sowie das dazugehörige Gültigkeitssignal über die Leitung 96 zugeführt Der
gestrichelte Block UO enthält dabei die Elemente 100', 102', 104', 106' und 108', weiche den entsprechenden
Komponenten 100, 102, 104, 106 und 108 des geraden Kanals entsprechen. Demzufolge erzeugt der Block 110
ein ungerades Äquivalent des Zwischenblockabstandfehlersignals auf der Leitung 80, ein Ausgangssignal des
Abtrennkreises 104' auf einer Leitung 112. ein Ausgangssignal des Speicherkreises 108' auf einer Leitung
114 sowie ein Ausgangssignal des Steuerkreises 102', mit welchem der Speicherkreis 108' gesteuert wird.
Das in den beiden Abtrennkreisen 104,104' gebildete Hauptgültigkeitssignal wird über Leitungen 113,114 einem
Dekodierkreis 118 gleichzeitig mit dem über eine Leitung 116 abgegebenen Steuersignal des Steuerkreises
102 zugeführt. Der Dekodierkreis 118 erzeugt eine Information, welche die Position des Aufzeichnungsträ-
gers 27 in Abhängigkeit der von dem Aufzeichnungsträger 27 wiedergegebenen Synchronisationsinformation
festlegt. Der Dekodierkreis 118 dekodiert die Information und gibt Impulse ab, wenn das System das nächste
Synchronisalionssignal entsprechend der gespeicherten Parität empfängt, wobei die Parität bis zu jenem Zeitpunkt
gespeichert wird, bei welcher dieselbe zur Fehlerkorrektur innerhalb der Daten erforderlich ist
Die von dem Dekodierkreis 118 gebildeten Steuersignale werden einem Paritätssteuerkreis 12C zugeführt,
der die Synchronisationsinformation der Steuerkreise 102,102' vergleicht und die Paritätsgruppe festlegt, welche
zur Korrektur beliebiger Datenfehler notwendig ist Der Paritätssteuerkreis 120 ist mit einem großen Paritälsspeicher
122 verbunden, in welchem die Paritäten aus den Speicherkreisen 108, 108' der beiden Kanäle
über Leitungen 111, 112 eingespeichert werden, falls festgestellt ist, daß innerhalb der entsprechenden Daten
ein Fehler enthalten ist. Die Paritäten werden innerhalb des Paritätsspeichers 122 so lange gespeichert, bis sie
für eine folgende Fehlerkorrektur benötigt werden.
In der Zwischenzeit werden die Daten der Speicherkreise 108,108' über die Leitungen 111,112 einem Ausgangsspeicher
124 zugeführt, der alle Daten — beispielsweise von zwei Blöcken der Daten — speichert
Die Parität wird innerhalb eines getrennten Speichers, beispielsweise innerhalb des Paritätsspeichers 122, gespeichert,
um auf diese Weise den Zügriff auf die Paritätsinformation zu erleichtern, weil die Parität nur zu
Zeitpunkten verfügbar sein muß, wenn innerhalb der Daten Korrekturen durchgeführt werden müssen. Da
die Daten am Anfang des Formats von F i g. 2 auftreten, kann das System feststellen, ob die Paritätsinformation
aus dem Paritätsspeicher 122 gelesen werden muß oder nicht, bevor die entsprechenden Daten empfangen werden.
Die Daten der beiden Kanäle werden innerhalb des Ausgangsspeichers 124 rekombiniert. Die von dem Ausgangsspeicher
124 abgegebenen Daten und — falls notwendig — ebenfalls von dem Paritätsspeicher abgegebene
Daten, werden einem Fehlerkorrekturkreis 126 zugeführt, wobei dies in Abhängigkeit der Ausgangssignale
eines Adressiersteuerkreises 128 und des Paritätssleuerkreises 120 erfolgt der Adressiersteuerkreis 128
wiederum wird in Abhängigkeit eines Adressen-■" Schreibsignals des Steuerkreises 102 über eine Leitung
ι 131 gesteuert Beim Lesen des Ausgangsspeichers 124 erfolgt die Steuerung fernerhin in Abhängigkeit der in
den F i g. 6 und 11 dargestellten Leseadressiereinheit 39,
wobei das betreffende Signal über eine Leitung 130 zugeführt ist Der Fehlerkorrekturkreis 126 erzeugt ein
Ausgangssignal, welches den parallelen Datenworten entspricht, die ursprünglich von dem Parallel-Serien-Wandler
52 über die Sammelleitung 50 empfangen wurden. Bei Durchführung eines Korrekturvorgargs können
beispielsweise Daten des Aufzeichnungsträgers wiedergegeben, verarbeitet, korrigiert oder in anderer
Weise verändert werden und dann erneut exakt an der ursprünglichen Position auf dem Aufzeichnungsträger
aufgezeichnet werden, während die Daten im digitalen Bereich unter Verwendung der digitalen Datenschleife
gemäß F i g. 6 aufrecht erhalten werden.
Die in F i g. 7 dargestellte Anordnung soll nunmehr unter Bezugnahme auf F i g. 8 näher erläutert werden.
Zuerst sei auf F i g. 8a Bezug genommen, welche einen Ringzähler 132 sowie einen Schalterkreis 134 zeigt, die
' zusammen eine bestimmte Zeitverzögerung ergeben, wobei diese Zeitverzögerung dem Abstand zwischen
den beiden Tonköpfen id bezug auf den Aufzeichnungsträger
entspricht Der Schalterkreis 134 liefert ein Eingangssignal für den Ringzähler 132, der durch seine verschiedenen
Zustände zählt und bei Erreichung seines Füllungszustandes den eingegebenen Wert abgibt Es
kann jedoch ebenfalls die Steuerleitung 55 mit einer äußeren Sammelleitung verbunden sein, um eine veränderliche
Zeitsteuerung von von außen her durchgeführten Korrekturvorgängen mit Hilfe einis nicht darge-
«teilten äußeren Korrekturgerätes durchführen zu können.
Der Verzögerungsspeicher 54 besteht aus einer Serie von Speicherkreisen 136, die mit der EÜngangsleitung 56
verbunden sind. Der Ringzähler 132 sowie die Speicherkreise
136 werden mit Hilfe eines Multivibrators 138 in Abhängigkeit von über eine Leitung 140 von der Formatsteuereinheit
29 zugeführten Taktsignalen gesteuert
Die Sammelleitung 50 ist an den Analog-Digital-Wandler 22 in F i g. 6 angeschlossen. Diese in beiden Richtungen wirksame Sammelleitung 50 ist fernerhin mit der in beiden Richtungen wirksamen Ausgangssammelleitung der Formatauflöseeinheit 29 verbunden, wodurch sich eine gemeinsame Sammelleitung ergibt die von anderen äußeren Kreisen, beispielsweise anderen Audiokanälen, gesteuert wird, wodurch Information von anderen Kreisen eingefügt oder übertragen werden kann. Die Sammelleitung 50 besitzt, demzufolge die Funktion eines Steuerverteilers, über den verschiedene Schaltvorgänge, wie z. B. Mischvorgänge, Korrekturvorgänge und andere Vorgänge bei der Behandlung von Audiosignalen durchführen zu können. Die aus jeweils 16 Bit bestehenden Audioabtastwerte werden Eingangsverriegelungskreisen 142 des Parallel-Serien-Wandlers 52 zugeführt, dessen Ausgangssignale wiederum den Eingängen D der Speicherkreise 136 sowie den Paralleleingangsklemmen von Parallel-Serien-Wandlern 144 zugeführt werden. Die Eingangsverriegelungskreise 142 ermöglichen das Einspeichern von digitalen Worten, die einem digitalen Abtastwert der Speicherkreise 136 entsprechen. Zu einem bestimmten späteren Zeitpunkt erfolgt dann das Auslesen der gespeicherten digitalen Worte aus den Speicherkreisen 136, die im Parallelformat einem der beiden Paare von Parallel-Serien-Wandlern 144 zugeführt werden, -wodurch gerade und ungerade Kanäle der Digitalworte gebildet werden. Der Parallel-Serien-Wandler 52 ergibt somit aufeinanderfolgende digitale Worte auf den beiden Datenleitungen 58,60. Die Eingangsverriegelungskreise 142 werden mit Hilfe eines über eine Leitung 146 zugeführten 6-MHz-Signals von einem nicht dargestellten Haupttaktgenerator gesteuert, wobei zusätzlich ein Lesespeicherkreis 148 vorgesehen ist, der mit einer äußeren Einrichtung verbunden ist, um die verschiedenen Behandlungsschritte des Audiosignals duchführen zu können. Die Parallel-Serien-Wandler 144 werden fernerhin über NAND-Gatter und eine Leitung 150 von der Formatsteuereinheit 29 geladen.
Gemäß F i g. 8b werden die geraden und ungeraden Datenworte in serieller Form in einem Paar von Speicherkreisen 152 gespeichert, die den formatbildenden Teil des Formatgenerators 62 darstellen. Zusätzlich wird eine bitweise Parität über ein EXK.LUSIV-ODER-Gatter 154 für jedes Datenwort erzeugt und gleichzeitig mit einem entsprechenden Paar von geraden und ungeraden Datenworten entsprechend dem Paritätswort gespeichert. Die Speicherkreise 152 werden über die Leitung 64 von der Formatsteuereinheit 29 gesteuert.
Die Sammelleitung 50 ist an den Analog-Digital-Wandler 22 in F i g. 6 angeschlossen. Diese in beiden Richtungen wirksame Sammelleitung 50 ist fernerhin mit der in beiden Richtungen wirksamen Ausgangssammelleitung der Formatauflöseeinheit 29 verbunden, wodurch sich eine gemeinsame Sammelleitung ergibt die von anderen äußeren Kreisen, beispielsweise anderen Audiokanälen, gesteuert wird, wodurch Information von anderen Kreisen eingefügt oder übertragen werden kann. Die Sammelleitung 50 besitzt, demzufolge die Funktion eines Steuerverteilers, über den verschiedene Schaltvorgänge, wie z. B. Mischvorgänge, Korrekturvorgänge und andere Vorgänge bei der Behandlung von Audiosignalen durchführen zu können. Die aus jeweils 16 Bit bestehenden Audioabtastwerte werden Eingangsverriegelungskreisen 142 des Parallel-Serien-Wandlers 52 zugeführt, dessen Ausgangssignale wiederum den Eingängen D der Speicherkreise 136 sowie den Paralleleingangsklemmen von Parallel-Serien-Wandlern 144 zugeführt werden. Die Eingangsverriegelungskreise 142 ermöglichen das Einspeichern von digitalen Worten, die einem digitalen Abtastwert der Speicherkreise 136 entsprechen. Zu einem bestimmten späteren Zeitpunkt erfolgt dann das Auslesen der gespeicherten digitalen Worte aus den Speicherkreisen 136, die im Parallelformat einem der beiden Paare von Parallel-Serien-Wandlern 144 zugeführt werden, -wodurch gerade und ungerade Kanäle der Digitalworte gebildet werden. Der Parallel-Serien-Wandler 52 ergibt somit aufeinanderfolgende digitale Worte auf den beiden Datenleitungen 58,60. Die Eingangsverriegelungskreise 142 werden mit Hilfe eines über eine Leitung 146 zugeführten 6-MHz-Signals von einem nicht dargestellten Haupttaktgenerator gesteuert, wobei zusätzlich ein Lesespeicherkreis 148 vorgesehen ist, der mit einer äußeren Einrichtung verbunden ist, um die verschiedenen Behandlungsschritte des Audiosignals duchführen zu können. Die Parallel-Serien-Wandler 144 werden fernerhin über NAND-Gatter und eine Leitung 150 von der Formatsteuereinheit 29 geladen.
Gemäß F i g. 8b werden die geraden und ungeraden Datenworte in serieller Form in einem Paar von Speicherkreisen 152 gespeichert, die den formatbildenden Teil des Formatgenerators 62 darstellen. Zusätzlich wird eine bitweise Parität über ein EXK.LUSIV-ODER-Gatter 154 für jedes Datenwort erzeugt und gleichzeitig mit einem entsprechenden Paar von geraden und ungeraden Datenworten entsprechend dem Paritätswort gespeichert. Die Speicherkreise 152 werden über die Leitung 64 von der Formatsteuereinheit 29 gesteuert.
Die geraden und ungeraden Daten sowie die dazugehörige Parität innerhalb der Speicherkreise 152 wird
über einen Kanalwahlschalter 158 Ausgangsschieberegistern 156 zugeführt, wobei dieser Kanalwahlschalter
158 über Leitungen 159 von der Formatsteuereinheit 29 gesteuert wird. In Abhängigkeit von über Leitungen 160
abgegebenen Kanalwahlbefehlen werden die geraden Signaldaten in ein gerades Schieberegister eingespeist,
während die ungeraden Daten einem ungeraden Schieberegister zugeführt werden und die Paritätsinformation
zwischen den beiden Schieberegistern 156 entsprechend dem in Fig.2 dargestellten Format aufgeteilt
werden. Die Daten- sowie Paritätsinformationen werden dann über einen Wahlschalter 162 und eine Eingangsleitung
163 einem Paar von Prüfkodegeneratoren 164 zugeführt. Die Prüfkodegeneratoren 164 sind mit
einem Multiplexer 165 verbunden, so daß der Prüfkode am Ende der Daten- und Paritätsunterblöcke eingefügt
wird. Dies erfolgt dabei in Abhängigkeit von Signalen auf der Leitung 67 von der Formatsteuereinheit 29.
Gemäß Fig.8c werden die multiplexierten Daten-
und Paritätsunterblöcke einem Schalterkreis 166 zugeführt, der zwichen den Datenströmen und der Paritätsinformation auswählt. Der Datenstrom wird dabei
durch die Ausdrücke Xk-\, Xk und Xt+ 1 repräsentiert,
wobei es sich dabei um zu kodierende Bits handelt, die entsprechend den Regeln eines gleichstromfreien Code
mit Eigentakt aufgebaut sind. Diese Signale werden den Ausgängen der beiden Schalterkreise 166 zugeführt, die
in dem geraden und ungeraden Kanal angeordnet sind. Die auf diese Weise codierten Datenbits werden einem
Multiplexer 168 zugeführt, der in Abhängigkeit eines Signals auf der Leitung 69 die letzten vier von den letzten
fünf Bits der 12-Bit-Synchronisationsinformation am Beginn jedes Unterblockes einfügt und der auf diese
Weise jeden Unterblock identifiziert. Die geraden und ungeraden Daten werden zusammen mit dem Prüf- und
Identifikationskode den entsprechenden Lesespeicherkreisen zugeführt, welche zusammen mit entsprechenden
Verriegelungskreisen Kanalkodierkreise 170 des Kanalkodierers 68 bilden. Die Kanalkodierkreise 170
erhalten über Leitungen 69 Steuersignale, welche die Lesespeicher in die Lage versetzen, den Eingangsdatenstrom
entweder als Information bezüglich Synchronisation oder als digitale Daten zu erkennen. Die Lesespeieher
bilden Taktsignale, falls es sich bei der Information um Synchronisation handelt, wodurch ein Durchschalten
durch eine Serie von Zuständen zustandekommt, um auf diese Weise eine Serie von Ausgangsimpulsen entsprechend
den ersten sieben Bits der Synchronisation zu bilden, die zusammen mit den letzten fünf Bits dann am
Beginn der Daten- und Paritätsunterblöcke eingefügt werden. Bei Empfang von digitalen Daten kodieren die
Kanalkodierkreise 170 die Datenbits, so wie dies durch den jeweils verwendeten Kode festgelegt ist, wobei dieser
Kode gleichstromfrei ist und einen Eigentakt besitzt Die beiden Datenströme Ak und Bk auf den beiden Kanälen
befinden sich dabei in einem kodierten Bereich, wobei der Ausdruck Ak den Beginn eines Zellenübergangs
und Bk den Mittzellenübergang bei der bestimmten
verwendeten Kodeform darstellt
Die kodierten Daten werden, wie erwähnt, den Verzögerungskreisen
70, 72 zugeführt, welche den Aufzeichnungszugriffszeitpunkt genau in der Mitte des
theoretischen Zwischenblockabstandes IBG halten. Gemaß F i g. 8d sind die beiden Verzögerungskreise 70, 72
mit den beiden Steuerkreisen 74, 76 verbunden. Der Steuerkreis 74 ist dabei ähnlich wie der Steuerkreis 76
ausgebildet, so daß der erstere in F i g. 8d nur gestrichelt angedeutet ist. Die Verzögerungskreise 70, 72 werden
durch ein Paar von Verzögerungssignalen, das heißt ein gerades und ungerades Zwischenblockabstandfehlersignal
gesteuert, wobei diese Signale gleichzeitig mit dem über die Leitung 78 zugeführten Standardverzögcrungssignal
über die Leitungen 80 und 82 zugefügt werden. Das über die Leitung 78 zugeführte Signal wird von
dem Formatsteuerkreis 29 abgegeben und ergibt cine Verzögerung, die zu einer weiteren Verzögerung addiert
wird, die durch die Dekodierung, die Formatauflösung und die Fehlerkorrektur während der Wiedergabe
hervorgerufen wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die gesamte Verzögerung gleich dem vorgegebenen bekannten
Abstand zwischen den beiden Tonkcpfen entlang des Aufzeichnungsträgers ist.
Die über die Leitungen 80 und 82 zugeführten Signale
kommen von den Steuerkreisen 102, 102' und bilden gerade und ungerade Verzögerungskorrektursignalc
entsprechend den geringen Veränderungen der Länge des Aufzeichnungsträgers 27 aufgrund von Temperatur-
und Feuchtigkeitsänderungen sowie mechanischer Einflüsse. Von den beiden Steuerkreisen 102,102' werden
dann ebenfalls gerade und ungerade Taktsignale abgegeben. Das Synchronisationssignal des Aufzeichnungsträgers
wird über Vorwärts-Rückwärtszähler 172 mit einem Vergleichssignal verglichen, wobei dieser
Vergleich innerhalb eines Vergleichskreises 174 vorgenommen wird. Das Referenzsignal wird dabei von der
Formatsteuereinheit 29 über die Leitung 78 abgegeben. Das auf diese Weise gebildete Fehlersignal liegt in Form
eines digitalen Wortes vor, welches der Anzahl von Fehlerbits entspricht, die zwischen dem Synchronisiersignal
des Aufzeichnungsmediums und dem Referenzsignal vorhanden sind. Das digitale Fehlerwort führt über einen
Addierkreis 176 und einen Multiplexschalter 178 zu einer Änderung der Verzögerung innerhalb der Verzögerungskreise
70, 72, aufgrund welcher der Aufzeichnungskopf so gesteuert wird, daß der Zugriff zu dem
Format auf dem Aufzeichnungsträger am theoretischen Mittelpunkt des Zwischenblockabstandes IBG vorgenommen
wird. Falls der Zwischenblockabstand zu lange ist bewirken die Verzögerungskreise 70, 72, daß das
System den Aufzeichnungsprozeß früher beginnt, indem eine Anzahl von Taktimpulsen entsprechend dem
vorhandenen Fehler unterdrückt werden. Falls jedoch der Zwischenblockabstand zu kurz ist dann wird der
Aufzeichnungsprozeß verzögert indem einige Taktimpulse hinzugefügt werden, um auf diese Weise zu erreichen,
daß der Zwischenblockabstand eine vorgegebene Länge, beispielsweise bei dem vorliegenden Beispiel 216
Bit besitzt
Obwohl nur der Steuerkreis 76 für den geraden Kanal schematisch dargestellt ist so ist der Steuerkreis 74 für
den ungeraden Kanal identisch ausgebildet und in der beschriebenen Weise mit dem Verzögerungskreis 70
verbunden.
Die Verzögerungskreise sind in den entsprechenden Kanälen eingefügt, wodurch berücksichtigt wird, daß
die Information von dem Kanalkodierer 68 nicht länger zeitsynchron ist und da das System aufzuzeichnende
Daten auf die zu einem früheren Zeitpunkt aufgezeichneten Daten bezieht Für den Fall, daß eine Aufzeichnung
erstmalig vorgenommen wird, d. h. auf dem Aufzeichnungsträger noch keine Aufzeichnung vorhanden
ist wird das von dem Aufzeichnungsträger abgenommene Fehlersignal unterdrückt, was dazu führt, daß ein
Nullfehlersignal vorliegt Auf diese Weise werden die
Einsprungs- und Abgriffspunkte genau auf die Mitte der theoretischen Zwischenblockabstände fixiert.
Die Blöcke und Unterblöcke von Daten- und Paritätsinformation werden zusammen mit der Prüfkode- und
Synchronisationsinformation über einen Kanalwahlschalter 180 einem Wandler 182 zugeführt, der seinen
Zustand verändert, wenn auf dem Magnetband in Übereinstimmung mit den kodierten Daten ein Überzug
stattfindet. Die sich ergebenden Daten werden über Ausgangspuffer 184 über die beiden Kanäle 84 und 86
der Aufzeichnungseinheit 30 und damit dem Aufzeichnungskopf 31 zugeführt.
Indem folgenden soll nunmehr auf die F ί g. 9a und 9b
Bezug genommen werden, welche ein Schaltbild der Formatsteuereinheit 29 zeigt. Diese Formatsteuereinheit
29 erzeugt alle Impulse und Signale, welche zur Steuerung der Formatiereinheit 24 und des Handkodierers
28 notwendig sind. Die Formatsteuereinheit 29 erzeugt beispielsweise Steuersignale für das Einfügen der
Synchronisations- und Prüfkode über die Leitungen 69, 67, für die Kanalkodierung mit 750 KHz entsprechend
der Formatkonfiguration und des Zwischenblockabstandes über die Leitungen 64, ferner für die Standardverzögerung
für einen Zwischenpulsabstand über die Leitungen 78 sowie die verschiedenen Signale zur Einstellung
und Löschung der Zähler, Verriegelungskreise usw. Die Formatsteuereinheit 29 erzeugt die benötigten
Impulse und Signale in Abhängigkeit eines nicht dargestellten Haupttaktgenerators, der wiederum in bekannter
Weise die verschiedenen Signale auf unterschiedlichen Frequenzen von einem auf 18 MHz schwingenden
Quarzoszillator ableitet
Gemäß Fig.9a werden über Eingangsleitungen 200
Signale verschiedener Frequenzen zugeführt, während die Ausgänge der Formatsteuereinheit 29 mit den verschiedenen
Steuereingängen der in den Fig.8a bis e
dargestellten Einheiten 24 und 28 verbunden sind, wobei entsprechende Bezeichnungen verwendet werden. Die
Formatsteuereinheit 29 bestimmt die Rate, mit welcher Informationen in den Speicherkreis 152 eingelesen bzw.
aus ihm gelesen werden. Da die Raten unterschiedlich sind, ist innerhalb der Formatsteuereinheit 29 ein
Schreibadressierzähler 202 vorgesehen, der in Schritten von 16 Bit fortgezählt wird, sowie ein Leseadressierzähler
204, der in Schritten von 160 Bit fortgezählt wird. Die
Zähler 202 und 204 sind mit Multiplexschaltern 206 verbunden, die wiederum die Schreib- und Leseadressiersteuerung
auswählen und dieselbe über die Leitung 64 dem Speicherkreis 152 zuführen. Nach jedem fünften
Block werden die Zähler 202 und 204 verglichen, um zu verhindern, daß Daten überschrieben werden, die noch
nicht ausgelesen worden sind. Dies wird mit Hilfe von Lesespeichern 2Ö5 und 2Ö7 sowie einem Zähikreis 209
erreicht
Gemäß Fig.9b enthält die Formatsteuereinheit 29
fernerhin Zählkreise 28 und 210, die über die Eingangsleitungen 200 mit Hilfe eines 250-Hz-Steuersignals gesteuert
werden, das wiederum mit Hilfe des 18-MHz-Signals des Haupttaktgenerators gebildet wird. Der Zählkreis
208 zählt beispielsweise 184 oder 240 Schritte, während der Zähikreis 210 die Unterblockidentifikationszahl
zählt Der Zählkreis 208 ist mit einem Dekodierkreis 212 verbunden. Dadurch wird der Zählkreis
208 in die Lage versetzt, während eines Datenblockes eine Durchzählung durchführen zu können, und zwar
mit den 12 Bits der Synchronisationsinformation, den 160 Bits der Daten- und Paritätsinformation und den 12
Bits der Prüfkodeinformation. Während des Zwischenblockabstandes zählt der Zählkreis 208 zweihundertvierzig
Bits, welche dem Zwischenblockabstand plus dem Synchronisations- und Prüfkode entsprechen. Der
Zählkreis 210 zählt hingegen die Nummer des betreffenden Unterblockes. Die Formatsteuereinheit 29 führt
demzufolge die Funktion der Steuerung für die Erzeugung des in F i g. 2 dargestellten Formates durch, wobei
zusätzlich die Einfügung des Synchronisations- und Prüfkodes erfolgt, während gleichzeitig die Konfiguration
mit den Unterblöcken und Blöcken entlang zweier Spuren des Aufzeichnungsmediums bewirkt wird.
In dem folgenden soll auf die Fig. 10a bis 10g Bezug
genommen werden, welche Ausführungsformen der Einheiten 36 und 38 zeigen, wobei entsprechende Bezeichnungen
wie in den F i g. 6 und 7 verwendet werden. Entsprechend F i g. 7 ist der ungerade Teil der Formatauflöseeinheit
38, der durch den gestrichelten Block 110 angedeutet ist, entsprechend dem geraden Teil ausgebildet.
Gemäß F i g. 8a und 8b werden die digitalen Audiodaten des von dem Aufzeichnungsträger abgenommenen
geraden Kanals, das gerade Taktsignal sowie die geraden Gültigkeitssignale über die Eingangsleitungen
90,94 und 98 zugeführt. Das gerade Korrektursignal für den Zwischenblockabstand wird über die Ausgangsleitungen
82 zugeführt, welche ein Paar von Korrektursignalen sowie das Zwischenblockabstandtaktsignal leiten.
Der ungerade Kanal umfaßt die Eingangsleitungen 88, 92, 96, während das über die Leitung 80 geführte
Ausgangssignal dem Korrektursignal des Zwischenblockabstandes entspricht und aus einem Paar von ungeraden
Korrektursignalen und einem ungeraden Korrekturtaktsignal besteht.
Die über die Eingangsleitung 90 geleiteten Daten werden einem Serien-Parallel-Wandler 230 zugeführt,
der wiederum mit einem dem ungeraden Kanal zugeordneten Kanaldekodierer 232 und einem Gatterkreis
234 verbunden ist. Der Kanaldekodierer 232 besteht aus einem programmierbaren Lesespeicher, der die Information
bezüglich des Kanalkodes enthält und eine Dekodierung der wiedergewonnenen Daten in bekannter
Weise bewirkt. Der Gatterkreis 234 vergleicht die einlaufende Synchronisationsinformation, d.h. die ersten
sieben Bits, welche das betreffende Synchronisationswort definieren, mit einem vorgegebenen Muster, wel-
ches das Synchronisationsmuster darstellt Mit Hilfe des festgestellten Synchronisationssignals wird ein Impuls
erzeugt der einem örtlichen Steuerkreis 236 zugeführt wird, der wiederum eine Zählung durchführt und die
verbleibenden fünf Bit des 12-Bit-Wortes abtrennt. Dazu sei bemerkt daß nur vier von den fünf Bits in der Tat
ausgenutzt werden. Das 5-Bit-Wort ist eine Identifikationsinformation, welche jeden der Unterblöcke der
wiedergewonnenen Datenbiöcke identifiziert Der örtliche Steuerkreis 236 steuert ferner den in Fi g. 10b dargestellten
Abtrennkreis 104, welcher festlegt, ob die einlaufenden Daten am Ende jedes Unterblockes einen
Gültigkeitswert besitzen oder nicht Das über die Leitung 94 geführte gerade Taktsignal sowie das über die
Leitung 98 geleitete gerade Gültigkeitssignal werden dem geraden Hauptsteuerkreis 102 zugeführt Die Gültigkeitssignale
der beiden Kanäle werden über einen nicht dargestellten äußeren Kreis — beispielsweise eines
Wiedergabegerätes — abgeleitet, indem die Größe der Umhüllungskurve in bezug auf einen vorgegebenen
Wert untersucht wird. Entsprechend dem Gültigkeitssignal ergibt diese eine erste Größe, um festzulegen, ob
Information von dem Magnetband abgenommen worden ist oder nicht
Der Steuerkreis 102 sowie sein Gegenstück 102' bestehen aus einem Kreis, mit welchem Übergänge innerhalb
des Taktstromes in kontinuierlicher Weise in Abhängigkeit der doppelten Taktfrequenz auf der Leitung
94 gezählt werden. Dabei sind zwei Zähler 238 vorgesehen, um eine Zählung von 184 bzw. 240 durchzuführen.
Fernerhin ist ein getrennter Zähler 240 vorgesehen, um eine Zählung entsprechend den Unterblocksynchronisationsrate
durchzurühren.
Der Steuerkreis 102' des ungeraden Kanals steuert lediglich einen bestimmten Punkt des in den Fig. 10a
und 10b dargestellten Stromkreises, und zwar eine Stelle,
an welcher die Information in den Speicherkreis 108' eingespeichert wird. Der Steuerkreis 102 für den geraden
Kanal liefert die verschiedenen Steuersignale zur Gesamtsynchronisation zwischen der Paritätsinformation,
der Datenspeicherung und die Steuersignale für den Ausgangsspeicher. Die Steuerkreise 102 und 102'
sind dabei bezüglich ihres Aufbaus ähnlich den Stromkreisen der Formatsteuereinheit 29, so wie sie in Verbindung
mit F i g. 9b beschrieben worden ist.
Der örtliche Steuerkreis 236 folgt sehr genau der Bewegung des Aufzeichnungsträgers, während die Hauptsteuerkreise
102 und 102' eine größere Trägheit besitzen, d. h. nicht jedesmal zurückgesetzt werden, wenn ein
Synchronisationsimpuls mit Hilfe der Gatterkreise 234 und 234' festgestellt wird. Duch Verwendung der Ortsund
Hauptsteuerkreise zusammen ergeben sich Zeitfenster, während welcher der Synchronisationsimpuls den
Hauptsteuerkreis nicht zurücksetzt, falls ein Synchronisationsimpuls nicht erwartet wird. Der Empfang eines
unerwarteten Synchronisationsimpulses zeigt an, daß während des betreffenden Zeitraumes die Gültigkeit in
Frage gestellt ist und um die Gültigkeit der Daten über die der Abtrennkreise 104.104' überprüft wird. Die Abtrennkreise
104, 104' empfangen Fehlerfeststellungssignale von den entsprechenden Kanaldekodierern 232,
232', sowie ein Gültigkeitssignal von dem Wiedergabegerät, wodurch mehrere Möglichkeiten entstehen, um
die Gültigkeit der wiedergegebenen Daten zu überprüfen.
Gemäß Fig. 10b erzeugen die Abtrennkreise 104, 104' der beiden Kanäle entsprechende Hauptgültigkeitssignale
auf den Leitungen 113, 114, die dem in Fig. 1Oe dargestellten Dekodierkreis 118 zusammen
mit den auf den Leitungen 116 des Steuerkreises 102 zugeführten Identifikationszahlen ID1 bis ID 4 zugeführt
werden. Die Hauptgültigkeitssignale liefern Informationen bezüglich des Gesamtzustands der Daten, die
von dem Aufzeichnungsträger wiedergegeben werden. Diese Informationen werden verwendet, um festzustellen,
welche Spur untersucht werden soll. Ferner wird hierdurch angezeigt, welche Spur bzw. welche Spuren
Probleme besitzrn, um die Art der Korrektur bzw. Fehlerverdeckung
beim Auslesen aus dem Ausgangsspeicher 124 bestimmen zu können. Zusätzlich werden die
Hauptgültigkeitssignale der beiden Kanäle über die Ausgangsleitungen 246 und 246' einer nicht dargestellten
peripheren Steuereinheit zugeführt, um damit die Spur festzulegen, weiche von dem Aufnahme/Wiedergabegerät
untersucht werden soll.
Die Steuerkreise 102,102' laden demzufolge selektiv Daten der entsprechenden Spuren des Aufzeichnungsträgers
in Serienschieberegister 147 der Speicherkreise 108,108', wobei Taktsignale von UND/ODER-Gattern
243,248' verwendet werden. Die Daten werden demzufolge in das erste Schieberegister eingespeichert, während
gleichzeitig Daten aus dem zweiten Schieberegister herausgeworfen werden, worauf dann ein drittes
Schieberegister geladen wird, während das zweite Schieberegister geleert wird. Dabei wird jeweils zuerst
geschrieben und anschließend gelesen, um eine Flexibilität
bei der Korrektur der Zeitbasis zwischen den beiden Spuren, beispielsweise im Hinblick eines Unterblokkes
der Zeitbasiskorrektur zu erlauben.
Die geraden und ungeraden Ausgangssignale der
Speicherkreise 108,108' bstehen aus den ursprünglichen Daten plus der Paritätsinformation, von welchen die
gesamte Synchronisations- und Prüfkode-Information unter Verwendung der Gatterkreise 234 und 234' sowie
der Abtrennkreise 104,104' abgetrennt worden ist. Die Daten werden stets in dei>
Ausgangsspeicher 124 gespeichert, unabhängig oavon ob sie gültig sind oder
nicht. Wenn demzufolge Daten aus dem Ausgangsspeicher 124 ausgelesen werden, so werden dieselben zunächst
ausgegeben und dann auf ihre Gültigkeit überprüft. Da die Daten immer in dem Ausgangsspeicher
124 gespeichert werden und da die Gültigkeit kontinuierlich überprüft wird, weiß das System, ob und wann
Datenfehler vorliegen, d. h. innerhalb welches Unterblockes und auf welcher Spur der Fehler aufgetreten ist.
Die geraden und ungeraden Daten werden über die Leitungen 111,112 und über entsprechende Multiplexer
249, 249' dem Ausgangsspeicher 124 zugeführt, während die Paritätsinformation innerhalb von Schieb.. -; g·
stern 151 gewählt und gespeichert wird, wobei diese Schieberegister 251 Teil des Paritätsspeichers 122 sind.
Die Parität wird durch getrennte Lese- und Schreibfunktionen an entsprechenden Stellen kontrolliert.
Demzufolge bestimmen ein Paar von synchronen Binärzählern in Kombination mit einem Dekodierer/Demultiplexer
das Einschreiben in ein Paritätsschieberegister 250, das über UND-Gatter mit den Schieberegistern 251
des Paritätsspeichers 122 verbunden ist Das Einschreiben in das Paritätsschieberegister 250, welches den Takt
des Paritätsschieberegisters steuert, wird selbst mit Hilfe eines Dividierkreises 252 gesteuert, der eine Teilung
durch 160 durchführt. Dieser Dividierkreis 252 wird durch ein Paar von synchron arbeitenden Binärzählern
235 gebildet, die eine Zählung bis zu dem Wert 160 durchführen. Das Einschreiben in die Paritätsschieberegister
250, 252 wird wiederum mit Hilfe eines Vergleichskreises 254 gesteuert
Der Dekodierkreis 118 erhält die Hauptgültigkeitsinformation
über die Leitungen 113,114 von den entsprechenden
Hauptsteuerkreisen 102,102' und den örtlichen Steuerkreisen 236, 236' sowie über Leitungen 116 zusätzlich
eine 4-Bit-Information. Der Dekodierkreis 118 erzeugt ein dekodiertes 4-Bit-Wort das dem Paritätskreis 120 und insbesondere einem Paar von Registerreihen
256 mit dreistufigen Ausgängen zugeführt wird.
Der Paritätssteuerkreis 120 sowie der Vergleichskreis 254 liefern verschiedene Steuersignale, um wahlweise Paritätswerte in dem Paritätssteuerkreis 122 in Abhängigkeit der Hauptgültigkeitsinformation zu speichern, wobei zusätzlich Taktsignale von dem Hauptsteuerkreis 102 zugeführt werden. In Abhängigkeit von der Hauptgültigkeitsinformation speichert der Paritätskreis 120 einen Paritätswert in dem Fall, daß die Gültigkeitsinformation anzeigt, daß innerhalb der Daten ein Fehler aufgetreten ist
In Abhängigkeit von dem Hauptsteuerkreis 102 steuert ein in Fig. 1Oe dargestellter Ausgangsspeicherzähler 258 das Einspeichern der Dateninformation über die Leitungen 111 und 112 in den Ausgangsspeicher 124, wobei die Steuerung über Steuerleilungen 260 erfolgt
Der Paritätssteuerkreis 120 sowie der Vergleichskreis 254 liefern verschiedene Steuersignale, um wahlweise Paritätswerte in dem Paritätssteuerkreis 122 in Abhängigkeit der Hauptgültigkeitsinformation zu speichern, wobei zusätzlich Taktsignale von dem Hauptsteuerkreis 102 zugeführt werden. In Abhängigkeit von der Hauptgültigkeitsinformation speichert der Paritätskreis 120 einen Paritätswert in dem Fall, daß die Gültigkeitsinformation anzeigt, daß innerhalb der Daten ein Fehler aufgetreten ist
In Abhängigkeit von dem Hauptsteuerkreis 102 steuert ein in Fig. 1Oe dargestellter Ausgangsspeicherzähler 258 das Einspeichern der Dateninformation über die Leitungen 111 und 112 in den Ausgangsspeicher 124, wobei die Steuerung über Steuerleilungen 260 erfolgt
Ein Adressierbefehl zum Einschreiben wird über die Leitung 131 von einem in Fig. 10c dargestellten Register
261 erzeugt, das die Schreibadresse in Abhängigkeit des Hauptsteuerkreises 102 erzeugt. Der Adressierbefehl
besteht dabei aus der Synchronisationsidentifikationsinformation, d. h. den letzten vier Bit des Synchronisationswortes.
Das Register 261 bildet eine Verzögerungseinrichtung, welche die Information entsprechend
dem Ort der Identifikationsinformation abgibt, wodurch die zu handhabenden Datenunterblöcke identifiziert
werden. Die Ausgangsleitungen 131 sind mit dem Adressiersteuerkreis 128 verbunden, so wie dies in dem
folgenden noch erläutert wird.
Die zusammen mit den Daten in den Ausgangsspei-,cher
124 eingelesene Gültigkeitsinformation wird über einen in F i g. 1Od dargestellten Multiplexer 262 erzeugt,
,der gerade und ungerade C-ültigkeitssignale auf den zu
dem Ausgangsspeicher 124 führenden Ausgangsleitungen 264 erzeugt. Die Leitungen 264 leiten in beiden
Richtungen Signale und werden außerdem beim Auslesen von Daten aus dem Ausgangsspeicher 124 benutzt,
um entsprechende Paritätsbits aus dem Paritätsspeicher 122 über den in Fig. 10c dargestellten Multiplexer 266'
und die in F i g. 1Od dargestellten Paritätsgatter 268 auszulesen.
Während des Auslesens aus dem Ausgangsspeicher 124 werden gerade und ungerade Dateninformationen
über Leitungen 270 abgegeben, die mit dem Fehlerkorreklurkreis 126 verbunden sind. Zusätzlich wird
Steuerinformation bezüglich Fehlerkorrektur oder Verdeckung über Leitungen 272 einem Multiplexer 284 und
einem Gatterkreis 286 zugeführt, wobei letzterer ein Paar von Lesespeichern 288 des in F i g. 10g dargestellten
Fehlerkorrekturkreises 126 steuert Sobald Datenaus dem Ausgangsspeicher 124 gelesen werden, erfolgt
ein bitweiser Vergleich mit den Paritätswerten des Paritätsspeichers 122 über einen Paritätsgatterkreis 268,
wobei dies in Abhängigkeit von der Gültigkeitsinformation erfolgt, die in den Daten enthalten ist. Falls die
Gültigkeit der Daten und/oder die Gültigkeit der Paritätsinformation auf einer oder auf beiden Spuren
schlecht ist, werden über Leitungen 272 Fehlersignale zur Festlegung des betreffenden Kanals Lesespeichern
288 zugeführt. Falls ein Signalfesthalten bezüglich der geraden Spur vorgenommen wird, wird die Korrektur
durchgeführt, indem der ungerade Kanal der Information sowie die Paritätsinformation verwendet wird. Falls
jedoch ein Signal bezüglich des ungeraden Kanals vorliegt, dann wird das Verfahren durchgeführt, indem der
gerade Kanal der Daten mit der Parität Verwendung findet. Falls Signale bezüglich beider Kanäle vorliegen,
treten auf den Leitungen 272 Steuersignale auf, worauf dann eine Fehlerverdeckung nullter Ordnung innerhalb
des Fehlerkorrekturkreises 125 wie beschrieben durchgeführt wird.
r Die Fehlerkorrektur wird durchgeführt, wenn die Da-■
ten und die dazugehörigen Gültigkeitswerte aus dem Ausgangsspeicher 124 ausgelesen werden. So wie bereits
erwähnt, wird beim Einschreiben der Daten in den Ausgangsspeicher 124 die Gültigkeit festgelegt wonach
innerhalb des Paritätsspeichers 122 Paritätswerte eingespeichert werden oder nicht d. h. falls die Gültigkeitswerte schlechte Daten anzeigen, wurden die dazugehörigen
Varitätswerte bitweise ebenfalls gespeichert Beim Auslesen der Daten und Gültigkeitsinformationen
aus dem Ausgangsspeicher 124 trennt das System die dazugehörigen Paritätswerte ab, falls eine Fehlerkorrektur
oder Fehlerverdeckung durchgeführt werden muß. Die Abgabe der Daten und der Validitätsinformation
aus dem Ausgangsspeicher 124 wird unter der Steuerung der in Fig. 11 gezeigten Leseadressiereinheit
39 durchgeführt, wobei die entsprechenden Steuersignale über die Steuerleitung 130 zugeführt werden.
G emäß F i g. 1 Of umfaßt der Adressi ersteuerkreis 128
eine Serie von Multiplexschaltern 190, welche über die Leitung 130 von der Leseadressiereinheit 39 gesteuert
werden, um auf diese Weise die Datenausgabe aus dem Ausgangsspeicher 124 zu beeinflussen.
ίο Während des Einschreibens in den Ausgangsspeicher
124 werden die letzten vier Bits bezüglich der Identifikationsinformation des Synchronisationskode über die
in den Fig. 10c und 10g gezeigte Leitung 131 einem Paar von Lesespeichern 292 und von dort einem aus
einer Serie von synchronen Binärzählern bestehenden Adressierspeicher 294 zugeführt. Die Binärzähler des
Adressierspeichers 284 sind demzufolge mit den Muitiplexschaltern
290 des Adressierkreises 128 gekoppelt.
Die von dem Ausgangsspeicher 124 von Fig. 1 Of abgegebenen
Daten sowie die dazugehörige Gültigkeitsinformationen werden über die Leitungen 111,112 und
264 einem in Fig. 10g dargestellten Serien-Parallel-Wandler 296 des Fehlerkorrekturkreises 126 zugeführt
Die in paralleler Form vorliegenden Datenworte werden dann dem Fehlerkorrekturteil innerhalb des Kreises
126 zugeleitet und zwar insbesondere einer Serie von arithmetischen Logikkreisen 298, die mit dem Paar von
Lesespeichern 288 verbunden sind. Die Fehlerkorrektur wird innerhalb der Logikkreise 298 in Abhängigkeit der
verschiedenen Fehlerkorrektur- bzw. Fehlerverdekkungsbefehle durchgeführt, die über die Leitungen 272
und die Lesespeicher 288 zugeführt werden. Die Gültigkeitsinformation wird innerhalb der Lesespeicher 288
überprüft und die Daten werden entsprechend korrigiert falls ausreichend Paritätsinformation vorhanden
ist. Falls keine ausreichende Paritätsinformation vorliegt, erfolgt eine Fehlerverdeckung, so wie dies bereits
beschrieben worden ist
Die Fehlerkorrektur und Fehlerverdeckung erfolgt mit Hilfe einfacher Befehle, die von den Lesespeichern
288 abgegeben werden. Die auf diese Weise bereinigten digitalen Audiodaten werden dann über Ausgangspuffer
300 der in beiden Richtungen wirksamen Sammelleitung 50 zugeführt, wobei die Ausgangspuffer 300 dazu
dienen, eine Trennung der Sammelleitung 50 von den Logikkreisen 298 vorzunehmen. Die digitalen Audiodaten
gelangen auf die Sammelleitung 50, falls eine Adressierung von einem äußeren St°uerkreis 302 erfolgt, der
in dem nicht dargestellten Steuerkreis des Gerätes angeordnet ist Die verschiedenen über Tasten gesteuerten
Befehle — beispielsweise zur Aufzeichnung eines Kanals von Information auf verschiedene andere Kanäle,
die Abgabe der Audiodaten in digitaler Form an andere Geräte sowie das Durchführen verschiedener
Korrekturverfahren an den Daten — wird mit Hilfe eines äußeren Steuerkreises 302 durchgeführt
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abänderungen möglich. So können beispielsweise die Schieberegister
innerhalb des Paritätsspeichers 122 und des Ausgangsspeichers 124 kombiniert werden, um auf diese
Weise einen einzigen großen Speicher zu schaffen. Die Steuerung für das Einschreiben und Auslesen aus
diesem Speicher könnte dann in ähnlicher Weise durchgeführt werden, wobei ein Hauptsteuerkreis eingesetzt
wird.
Die örtlichen Steuerkreise 236,236' können entfallen,
wenn Hauptsteuerkreise verwendet -werden, die alle Steuersignale für die verschiedenen Daten und Paritäts-
29
speicher abzugeben. Ein derartiges System würde dann etwas weniger empfindlich gegenüber Fluktuationen
des Aufzeichnungsträgers sein.
Die digitalen Audioduen könnten anstelle in paralleler
Form ebenfalls in serieller Form der in beiden ■Richtungen wirksamen Sammelleitung 50 zugeführt
werden oder es könnte auch eine Serienianwandlung bei der Zuführung zu dieser Sammelleitung 50 erfolgen.
Der Verzögerungsspeicher 54 und der Formatgenerator 62 könnten ferner kombiniert und durch einen gro-Ben
Speicher ersetzt werden. Die Steuerung würde in diesem Fall in ähnlicher Weise durchgeführt werden.
Obwohl im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels ein verbessertes Signalformat sowie eine verbesserte
Fehlerkorrektur bzw. Verdeckung in Verbindung mit einem audiodigitalen System beschrieben worden
ist, so sei betont, daß das beschriebene Grundkonzept ebenfalls für andere Datenverarbeitungssysteme
verwendbar ist, beispielsweise bei einen hohen Datenfluß aufweisenden Meßgeräten hoher Zuverlässigkeit
Beispielsweise können auf dem Gebiet von Satelliten und Flugkörpern mehrere Signalköpfe des digitalen Audio-Aufzeichnungs-
und Wiedergabegerätes in Kombination mit einem Datenmultiplexer verwendet werden,
um über Funk einen einzigen Kanal von Daten mit hoher Bitgeschwindigkeit aufzuzeichnen.
Hierzu 19 Blatt Zeichnungen
30
35
40
45
50
55
60
65
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe einer Folge von digitalen Datenwörtem auf bzw.
von einem Aufzeichnungsträger, mit einer Verarbeitungseinrichtung, die aus den Datenwörtem Fehlerkorrekturdaten
ableitet und zusammen mit Fehlererkennungs- und Synchronisationsinformationen auf
mehreren Aufzeichnungskanälen aufzeichnet und von diesen wiedergibt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verarbeitungseinrichtung (12) folgende Stufen aufweist:
— eine erste Stufe (Formatiereinheit 24), die aus den Datenwörtem Datenwortblöcke bildet, von
denen jeder aus mehreren in gleichbleibender Reihenfolge entnommenen Datenwörtem besteht,
und die aus den Datenwörtem der Datenwortblöcke Blöcke mit Fehlerkorrekturdaten
erzeugt;
— eine zweite Stufe (Prüfcode-Generator 66), die an vorbestimmten Stellen der Datenwortblöcke
und der Blöcke mit Fehlerkorrekturdaten die Fehlererkennungsinformationen einfügt;
— eine dritte Stufe (Kanal-Kodierer 68), die an
vorbestimmten Stellen der Datenwortblöcke und der Blöcke mit Fehlerkorrekturdaten die
Synchronisationsinformationen einfügt;
— eine vierte Stufe (Formatsteuereinheit 29), welehe
die mit den Fehlererkennungs- und Synchronisationsinformationen versehenen Datenwortblöcke
und Blöcke mit Fehlerkorrekturdaten jeweils zusammengefaßt in vorgegebener Reihenfolge auf mehrere Aufzeichnungskanäle
verteilt aufzeichnet, derart, daß zwischen aufeinanderfolgenden, zusammengefaßten Blökken
jedes Kanals ein vorgegebener Zeitabstand eingehalten ist;
— eine fünfte Stufe (Kanaldekodiereinheit 36, Formatauflöseeinheit
38) für eine Datenwortblock-Auflösung und Fehlerkorrektur, welche in den vom Aufzeichnungsträger abgenommenen Datenwortblöcken
enthaltene Datenwortfehler anhand der mitgelieferten Fehlerkorrekturdaten sowie der Fehlererkennungs- und Synchronisationsinformationen
feststellt und diese korrigiert und/oder verdeckt und schließlich die Eingangs-Datenwörter wiederherstellt, und daß
die fünfte Stufe mit der vierten Stufe (29) in Verbindung steht, derart, daß diese ein Haupttaktsignal
sowie verschiedene Untertaktsignale zur Steuerung der Datenwort-Wiedergabe liefert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Stufe (Formatsteuereinheit
29) für jeden Aufzeichnungskanal einen Verzögerungskreis (70, 72) mit zwei zugeordneten Steuerungskreisen
(74, 76) aufweist, um die Länge von datenfreien Blockzwischenabständen, die den vorgegebenen
Zeitabstand zwischen den zusammengefaßten Blöcken jeden Kanals darstellen, zu verändern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die dritte Stufe (66,68)
an vorbestimmten Stellen der Blockzwischenabstände Fehlererkennungs- und Synchronisationsinformationen
einfügen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe (24) einen
Parallel/Serien-Wandler (52) aufweist, der parallele
Datenwörter in zwei Datenwortserien (gerade und ungerade Datenwörter) aufteilt, und daß diesem
Wandler ein Formatgenerator (62) nachgeschaltet ist, welcher aus den beiden Datenwortserien die Datenwortblöcke
und die Blöcke mit Fehlerkorrekturdaten in Form von Paritätsdaten bildet
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formatgenerator (62) einen Speicher
aufweist, in dem die aus den Datenwortserien und den zugehörigen Paritätsdaten gebildeten Blökke
speicherbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe ein Prüfcode-Generator
(66) ist, der einen die Fehlererkennungsinformation festlegenden Prüfcode erstellt und die kodierten
Informationen jeweils am Ende (bezüglich des Datenwortflusses) jeden Blocks aus Datenwörtem, Paritätsdaten
und Blockzwischenabständen anfügt
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Stufe ein Kanal-Kodierer
(68) ist, der einen die Synchronisationsinformationen enthaltenden Synchronisationskode erzeugt und die
kodierten Informationen jeweils am Anfang (bezüglich des Datenwortflusses) jeden Blocks aus Datenwörtem,
Paritätsdaten und Blockzwischenabständen anfügt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Stufe ein Kanal-Dekodierer
(36) ist, der die vom Aufzeichnungsträger abgenommenen Datenwortblöcke dekodiert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenwortblock-Auflösungs- und
Fehlerkorrekturanordnung (Formatauflöseeinheit 38) sowie der Dekodierer (36) der fünften Stufe im
einzelnen umfassen:
— einen Steuerkreis (102), der ein regelmäßiges
Taktsignal und dementsprechende Steuersignale — beispielsweise zur Veränderung des Wortblock-Zwischenabstandes
— abgibt,
— einen Extraktionskreis (104), der den Prüfkode entfernt und ein Gültigkeitssignal entsprechend
dem Auftreten oder Nichtauftreten von Datenwortfehlern erzeugt,
— einen Paritätsspeicher (122), der beim Auftreten eines Datenwortfehlers die Paritätsdaten speichert,
— einen Ausgangsspeicher (124), der unabhängig von Datenwortfehlern die Datenwortblöcke in
Abhängigkeit von Steuerbefehlen des Steuerkreises (102) speichert und
— einen Fehlerkorrekturkreis (126), der in Abhängigkeit vom Gültigkeitssignal eine Fehlerkorrektur
oder Fehlerverdeckung durchführt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Speicherkreis (108)
vorgesehen ist, der Paritäts- und Datenwortblöcke in Abhängigkeit vom Steuerkreis (102) kurzzeitig
speichert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der ersten Stufe (24)
und am Ausgang der fünften Stufe (36,38) der Verarbeitungseinrichtung
(12) ein in der Eingangs- und Ausgangsrichtung des Datenwortflusses wirksamer
Datenübertragungsweg (50) vorgesehen ist, über den der Verarbeitungseinrichtung zusätzliche externe
Steuersignale zur Durchführung von Korrektur-, Misch- und weiteren Datenverarbeitungsvorgängen
zuführbar sind.
10
15 bleme und Nachteile aut: Beispielsweise können ungünstige
Signalübertragungsbedingungen, die ein Analogsignal nur verschlechtern würden, bei einem äquivalenten
Digitalsignal zu einem vollständigen Signalausfall führen. Selbst eine ganz kurze Unterbrechung, wie sie
durch einen Fehler in einem einzigen Bit bedingt sein kann, kann zu einer erheblichen Audiosignalverschlechterung
und zu unangenehm empfundenen Tönen führen, falls der betreffende Bitfehler an einer signifikanten Bitstelle
auftritt Während bei Analogsystemen allenfalls eine graduelle Verschlechterung der Signalqualität Zustandekommen
würde, kann eine digitale Verarbeitungseinrichtung vollständig versagen. Daher sind bei
der digitalen Audio-Datenverarbeitung spezielle Fehlerkorrekturen und/oder Fehlerverdeckungen erforderlich,
um die störenden Folgen der verschiedenen Arten von Signalverlusten und Datenfehlern während der
Wiedergabe des aufgezeichneten digitalen Audiosignals möglichst klein zu halten.
Um eine wirksame Korrektur und/oder Verdeckung von Fehlern durchführen zu können, muß zuerst das
Auftreten eines Fehlers festgestellt werden. Ein erstes Anzeichen für einen Fehler ergibt sich bei einer Überwachung
der Hüllkurve des wiedergewonnenen Audio-
30
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Vorrichtungen dieser Art werden zunehmend eingesetzt,
da digitale Datenwörter relativ einfach verarbeitet, übertragen und gespeichert werden können. Wie bei
Rechnern, Meßvorgängen und bei der Aufzeichnung von Videosignalen haben digitale Verarbeitungsvorrichtungen
auch für die Aufzeichnung und Wiedergabe von Audiosignalen erheblich an Bedeutung zugenommen.
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