DE2726842A1

DE2726842A1 - Verfahren und vorrichtung zur digitalen verarbeitung analoger signale

Info

Publication number: DE2726842A1
Application number: DE19772726842
Authority: DE
Inventors: William Edward Whitlock
Original assignee: LASE INDUSTRIES
Current assignee: LASE INDUSTRIES
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1977-12-22
Also published as: JPS5313406A; SE425130B; SE7706844L; NL7706492A; CA1083488A; US4030129A; FR2355353A1; GB1573959A; DE2726842C2; FR2355353B1; DK262977A; AU512513B2; AU2537777A; NO772065L

Description

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC. Läse Industries nil-la-10

13.6.1977 Se/P

Verfahren und Vorrichtung zur digitalen Verarbeitung analoger

Signale

Toningenieure haben seit langem erkannt , daß herkömmliche analoge Aufzeichnungstechniken sich rasch ihrem theoretischen Betriebsgrenzwert nähern, so daß kaum noch Raum für weitere bedeutende Verbesserungen von hoch qualitativer Tonwiedergabe durch diese Verfahren besteht. Andererseits wurden Vorschläge zum Gebrauch von Techniken gemacht, die die Signale auf digitalem Weg handhaben. Solche Methoden versprechen günstige Alternativen, da sie grundlegende theoretische Vorteile besitzen.Einerseits bleibt das Signal-/ Rauschverhältnis für digitale Signale fast vollständig von der Genauigkeit der anfänglichen Umwandlung abhängig. Deshalb sind digitale Signale, im Gegensatz zu analogen Signalen, zum großen Teil unbeeinflußt vom Umfang der Weiterverarbeitung. Darüberhinaus ist der Ausgangssignalpegel nicht abhängig von der Stabilität der Verstärkung der verschiedenen Schaltkreise und Kanäle. Probleme der frequenzabhängigen Rasenverschiebung oder anderer Nichtlinearitäten sind bei der übertragung nicht beteiligt. Digitale Signale können auch verzögert und auf magnetischen Medien über Jede beliebige Zeitspanne ohne Verschlechterung der Aufzeichnung , etwa infolge Kopierens zwischen benachbarten Lagen des Bandes oder Demagnetisierung , gespeichert werden. Darüberhinaus tritt keine Verschlechterung des Signal-/ Rauschverhältnisses beim Kopieren oder aufgrund von Problemen des Obersprechens zwischen Kanälen auf. Bandbewegungsprobleme einschließlich langsamer und schneller Bandgeschwindigkeitsschwankungen können mit einfachen digitalen

Puffern ausgeschaltet werden.

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D-707 SCHWÄBISCH GMOND GEMEINSAME KONTEN: D-β MÖNCHEN 70 Telefon: (07171) St »0 IVuuchc Bank München 70/37 3*9 (BLZ 700 70010) Telefon: (01*) 77 I» St

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Jedoch ergaben sich schwerwiegende Probleme bei der praktischen Anwendung von digitalen Techniken auf Tonsignale. Als erstes würden schlechte Übertragungsbedingungen, die normalerweise ein analoges Signal nur verschlechtern würden, sein digitales Äquivalent völlig zerstören. Sogar eine kleine Diskontinuität kann eine sehr unangenehme Tonstörung hervorrufen.Sogar ein Fehler eines einzelnen Bits, wenn er an der Stelle des Bits mit dem größten Gewicht auftritt, kann einen plötzlichen heftigen Wechsel im Pegel des Ausgangssignals bis zum halben Wert des Aussteuerungsbereichs erreichen, wodurch ein sehr lauter und unangenehmer knackender Ton entsteht.

Um diese Wirkungen von Datenfehlern zu verringern, wurden große Anstrergingen beim Entwurf und bei der Prüfung verschiedener komplexer Datenaufzeichnungs- und Übertragungsformate aufgenommen. Eine hochvervollkommnete Datenverarbeitungseinrichtung und Techniken hierzu sind zwar derzeit erhältlich. Jedoch viel zu aufwendig für kommerzielle Audiosysteme. Verschiedene Schwierigkeiten bei der Erzielung der geforderten Verläßlichkeit haben sich ergeben, wenn man innerhalb der Möglichkeiten und des Preisbereiches von bestehenden professionellen Audio-Bandtransportsystemen bleiben wollte. Die hauptsächliche Beschränkung liegt in den hohen Packungsdichten der Datenbits, die notwendig sind, um die benötigten Abtastfrequenzen in der Größenordnung von 40 kHz zu erhalten, wenn man eine ausreichende Zahl quanti sie render Bits erzielt, um zu beträchtlich verbesserten Signal-/Rauschverhältnissen bei herkömmlichen Audiobandgeschwindigkeiten zu kommen. Der gewöhnliche Behelf der Verwendung paralleler Spuraufzeichnung zur Erzielung größerer Bitpackungsdichten führt nur zu einem komplizierten Aufbau,der sich aufgrund der Band-

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schrägeteilung und der Datensynchronisation ergibt. Mehrfach vorhandene Audiokanäle komplizieren außerdem die Situation.

Eine Zusammenfassung der Jüngsten Entwicklungen und Trends bei der Mechanisierung von digitalen Audiosystemen kann in dem Aufsatz von J.Dwyer "Digital Techniques in Recording and Broadcasting " , erschienen in der Juni-Ausgabe 1975 von Wireless World,gefunden werden. Die darin genannte Lösung bedingt den Gebrauch einer Quantisierungsskala von logarithm!seher Art mit einer Aufzeichnung von ineinandergeschachtelten vielfachen Spuren für die Datenworte, die Paritätsbits zur Aufdeckung von Datenfehlern in den Bits größten Gewichts enthalten. Wenn ein Datenfehler entdeckt ist, wird das Ausgangssignal einfach auf seinanvorhergehenden richtigen Pegel gehalten, um die hörbare Diskontinuität auf ein geringstmögliches Maß zu bringen. Jedoch bestehen bei dieser Lösung schwerwiegende Einschränkungen , wenn der tatsächliche Signalverlust oder der fortdauernde Fehler sich über mehr als nur ein paar Abtastintervalle erstreckt. In diesem Fall würde die hörbare Diskontinuität ziemlich bemerkbar werden und das laute knackende Geräusch würde ziemlich hervortreten, wenn während des zwischenliegenden Intervalls der Pegel sich bedeutend ändern würde.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nachfolgend gezeigt und beschrieben ist, ist ein System dargestellt, das sich für vier Audiokanäle des Typs eignet, wie sie in modernen quadropbonisehen Geräten verwendet werden. Eine volle Audiobandweite bis zu 20 kHz kann damit verarbeitet werden, obwohl die tatsächliche Ausführung ein etwas eingeschränkteres Ansprechverhalten bei hohen Tonfrequenzen hatte, um die Verarbeitung auf anderen Informationskanälen zu gestatten. Insbesondere war das

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., sächliche System dazu ausgebildet, eine sjnchr . -erte visuelle und Audiowiedergabe für große Zuhörerräume zu bewerkstelligen, wobei über 40 % der Informationsverarbeitungskapazität der übertragung von HilfsSteuersignalen zu;n Betrieb des visuellen Gerätes bestimmt ist. Dagegen kann, wie nachstehend beschrieben, die volle Audiokapazität allein dadurch erhalten werden, daß einige der Kanäle für die Steuerung der visuellen Wiedergabe für den Gebrauch der Tonwiedergabe benutzt werden.

In Pig.l ist ein Blockdiagramm der hauptsächlichen Bestandteile einer Schaltung zum Verschlüsseln von Audiosignalen durch Pulscodemodulation in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Form der Erfindung gezeigt. Vier aniior/e Quellenprogrammslgnale werden durch vier verschiedene Audioeingangsslgnale Nummer 1, 2, 3 und 4 eingegeber:. Zusätzliche analoge Eingangssignale, die andere Arten von Informatiken enthalten z.B. die Steuerinformation zur Wiedergabe der Bildinformation, können durch Hilfssteuereinp-angssignale eingegeben werden, was von der besonderen Am rndung des Systems abhängt.Im besonderen können die Hilfskanäle dazu verwendet werden, etwa Synchronisier-und Steuersignale für die bestehende Wiedergabe zu verarbeiten oder das übertragene Audiosignal zu verstärken, anzuheben oder zu mischen. Jedes analoge Eingangssignal wird durch sein entsprechendes Ausblend-Tiel'paßfliter IO eingegeben, wodurch Signalfrequenzen ausgeschaltet werden, die den halben Wert der Abtastfrequenz für den betreffenden Kanal übersteigen , wie dies durch das Nyquistabtasttheorem gefordert wird. Um über den vollen Tonbereich arbeiten zu können, würden die Audiokanalfilterfrequenzen über 2o kHz ausschalten. Bei der tatsächlichen Ausführung mit dem etwas eingeschränkten Audiobereich beträgt die Grenzfrequenz in den Audiokanälen

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etwa 14 kHz. Wie nachstehend im einzelnen beschrieben wird, ist die Abtastfrequenz in den Hilfssteuerkanälen im allgemeinen um einen Paktor vier oder mehr niedriger, so daß die Grenzfrequenz in den Ausblend-Tiefpaßfiltern 10 in jedem dieser Kanäle bei einem entsprechend niedrigeren Wert gewählt wird.

Die durch die Tiefpaßfilter gegegangenen analogen Signale werden den Eingängen eines analogen Multiplexers 12 zugeführt, damit jedes der Signale nacheinander an einen Abtast- und Haltekreis 14 gelangt, wo der momentane Analogwert des Eingangssignals während der Zeitspanne konstant gehalten wird, die erforderlich ist, damit der Wert in seinen digitalen Äquivalenzwert umgesetzt wird, und zwar durch einen schnell arbeitenden Analog-Digital-Wandler 16. Zu diesem Zweck gibt ein frequenzstabilisierter Kristalloszillator 18 Synchronisierimpulse mit einer Frequenz von 3,2768 MHz an einen als Frequenzteiler ausgebildeten Synchronisiersignalerzeuger 20 ab, der die passende Folge von Arbeitsgängen des analogen Multiplexers 12 , des Abtast- und Haltekreises 14, des Analog-Digital-Wandlers 16 und zugehöriger Schaltkreise koordiniert.

Bei der tatsächlichen Ausführung besteht der analoge Multiplexer 12 aus einer schnell arbeitenden elektronischen Schalteinrichtung, die auf Schaltimpulse vom Synchronisiersignalerzeuger 20 mit einer Frequenz von etwa252 kHz anspricht, um ihren Ausgang zwischen verschiedenen Eingangskanälen umzuschalten. Dies geschieht annähernd alle vier MikroSekunden, so daß das an den Abtast- und Haltekreis gelegte Analogsignal dem momentanen Spannungspegel des jeweils ausgewählten Eingangssignals entspricht. Ein kompletter Multiplexzyklus besteht aus 16 Schaltgängen und ist in 6j,5 MikroSekunden vollendet, die aus später noch zu erläuternden Gründen der Frequenz der Horizontalauslenkung für ein Standard-TV-Signal entsprechen. Der

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Frequenzteilerschaltkreis im Synchronisiersignalerzeuger ist deshalb so ausgeführt, einen Schaltimpuls an den analogen Multiplexer 12 nach dreizehn Impulsen des Kristalloszillators 18 , wobei diese Impulse einer Frequenz von 3,2768 MHz entsprechen, abzugeben. Die Impulse mit derselben Frequenz, die dem Abtast- und Haltekreis 14 zugeführt werden,werden um einen oder mehrere Impulse verzögert, um den Schaltübergängen im Ausgang des Multiplexers gestatten, sich zu beruhigen. In gleicher Weise werden Steuerimpulse vom Synchronisiersignalerzeuger 20 an den Analog-Digitalwandler 16 gelegt und weiter verzögert, damit der Ausgang des Abtast- und Haltekreises 14 ausreichend Zeit hat, sich zu stabilisieren, nachdem eine Veränderung des analogen Eingangs über den vollen Aussteuerungsbereich stattgefunden hat.

Die binären Ausgänge des Analog-Digitalwandlers 16 werden einem Parallel-Seriellwandler 22 zugeführt. Mit diesem System können die abgetasteten Analogwerte unter Verwendung einer herkömmlichen binären ZwoIfbitzählung quantisiert werden, ohne daß komplexe Bemessungsformate gebraucht werden. Typischer Weise werden nach dem vom Analog-Digital-Wandler benötigten Umwandlungsintervall die zwölf erzeugten Bits gleichzeitig in aufeinanderfolgende Stufen eines Schieberegisters geladen, damit sie nacheinander dem Ausgang des Parallel-Seriell-Wandlers 22 in Abhängigkeit von Schiebebefehlen des Kristalloszillators mit einer Frequenz von 3#2768 MHz abgegeben werden. Der Synchronisiersignalerzeuger 20 erzeugt auch ein periodisches Steuersignal, das Jedem vorangehenden Satz von zwölf Schiebeimpulsen folgt und dem nächsten Satz vorangeht, so daß das parallele Laden der binären Bits aus dem Analog-Digital-Wandlerausgang in die passenden Schieberegleterstufen des Parallel-Serlell-Wandlers 22 ausgelöst wird. Zur selben Zeit veranlaßt der

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Steuerimpuls einen Wort-Synchronisiersignalerzeuger 24, einen Synchronisierimpuls zur Verfügung zu stellen, der über eine Dauer von 0,3 Sekunden dem Zeitintervall eines einzigen Bits entspricht und jedem Datenwort aus zwölf Bit aus dem Parallel-Seriell-Wandler 22 vorangeht. Zusätzlich gibt der Synchronisiersignalerzeuger 20 periodische Impulse an einen Satz-Synchronisiersignalerzeuger 26 ab,der ein ausgedehntes Signal erzeugt, das sich über zwei ganze Wortintervalle erstreckt, die Jeder Folge von 14 binären Worten folgen. Die Synchronisierimpulse vom Wort- und Satzsynchronisiersignalerzeuger 24 bzw. 26 werden zusammen mit quantisierenden Datenbits, die aus dem Parallel-Seriellwandler 22 ausgelesen wurden, entsprechenden Eingängen eines quaternären Verschlüsslers 28 zugeführt, der vier bestimmte Ausgangssignalpegel erzeugt .

In Fig.2 ist ein Wellenformdiagramm dargestellt, das das quaternäre Pulscodeformat wiedergibt, das am Ausgang des Verschlüsslers 28 entsteht. Die verschlüsselten Daten erscheinen in wiederholter Satzgruppierung, die jeweils aus einer vorbestimmten Anzahl von binären Datenworten mit mehreren Bits bestehen, die voneinander durch Wort-Synchronisierimpulse 30 getrennt sind. Diese Impulse liegen bei einem positiven Größtwert der Spannung über die Zeltspanne eines Bits. Jede Satzgruppierung bei der tatsächlichen Ausführung hatte ein Format mit vierzehn aufeinanderfolgenden Datenworten mit einem Satz-Synchronisierimpuls 32 an jedem Ende, wobei über die gesamte Zeitspanne von zwei Wortintervallen ein geringstmöglicher Amplitudenpegel eingehalten ist. Die Zeitdauer betrug im spezifischen Teil 7*94 Mikrosekunden, womit die herkömmliche Zeitspanne für den horizontalen Rücklauf und die Austastung bei

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Standard-Video-TV-Signalen erreicht wird.

Wie genauer in der Wellenform eines einzelnen Wortes .in der unteren Hälfte derFig.2 zu sehen ist,besteht Jedes Datenwort aus zwölf einzelnen binären Bits, wovon jedes eine binäre Eins oder eine binäre Null repräsentiert. Es wird ein Codiersystem verwendet, bei dem keine Rückkehr zum Nullwert stattfindet, ein sogenanntes Non-returnto-zero-System (NRZ), das zwischen hohen und niedrigen Amplitudenpegeln hin- und hergeschaltet wird. Die zwölf binären Datenbits, die einen abgetasteten Amplitudenwert repräsentieren, werden in vorbestinunter Folge erzeugt, vorzugsweise mit dem Bit höchsten Gewichtes als erstem.

Die Folge von Datenworten innerhalb eines Satzes , die durch die Arbeitsweise des analogen Multiplexers 12 bestimmt ist, ist vorzugsweise so angeordnet, daß aufeinanderfolgende Abtastwerte desselben Audiokanals unter gleichen oder nahe gleichen Abständen im Ausgang erscheinen. Z.B. ist beim tatsächlichen System die Anordnung so getroffen,daß sechs von vierzehn Worten in jedem Satz dazu benutzt werden, Steuerinformation für die Bilddarstellung zu übertragen, wobei aufeinanderfolgende Abtastwerte desselben Audiokanals genau acht Wortintervalle voneinander entfernt sind, so daß ein Abtastwert jedes Audiokanals alle 31,75 MikroSekunden erscheint. Bei der tatsächlich benutzten Ausführung wurde ein Wortfolgeformat benutzt, bei dem das erste Datenwort, das Jedem niedrigen Pegelwert eines Satzsynchronisiersignals jJ2 folgte, einen Synchronisier- und Identifiziercode enthält, der zur Steuerung der Bildwiedergabe benutzt wird. Auf das Anfangswort folgen nachfolgende Abtastwerte von jedem der vier Audiokanäle in den Positionen 2-5, und wiederum acht Worte später in den Positionen 10-12. Auf diese Weise erscheinen Abtastwerte für einen

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Audiokanal In den Positionen 2 und 10, für einen anderen in den Positionen 3 und 11, für den nächsten in den Positionen 4 und 12_y im letzten in den Positionen 5 und 13. Die Positionsangaben beziehen sich Jeweils auf die Positionen der Worte. Die übrigen Wortpositionen 6-9 und 14 sind für Steuerdaten für die Bildwiedergabe verfügbar.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform, die dann bevorzugt wird, wenn man über den vollen Audiobereich arbeiten will, wird eine vergrößerte Abtastfrequenz benutzt. Die Abtastwerte für Jeden der vier Audiokanäle in einem quadrophonisehen System würden in derselben Reihenfolge in der ersten bis vierten_y in der sechsten bis neunten, der elften bis vierzehnten Wortposition erscheinen, so daß Abtastwerte für Jeden Kanal dreimal anstelle von nur zweimal während Jedes Satzintervalls erscheinen. Es ist zu bemerken, daß das NRfc-Datenformat eine wirksame Signalfrequenz von nur der Hälfte der tatsächlichen Datenbitfrequenz ergibt, wodurch die Datenpackungsdichte vermindert werden kann. Auf diese Weise ist die effektive Datenfrequenz . nur 1,64 MHz , obwohl die Datenbits tatsächlich mit einer Frequenz von 3,27 MBits Je Sekunde erzeugt werden.

Unter Bezugnahme auf Flg.3 ist zu erkennen, daß die vier Ausgangssignalpegel aus dem quaternären Verschlüssler einem gewöhnlichen Video-Signaleingangsanschluß eines normalen Videobandsystems 34 oder eines vergleichbaren frequenzmodulierten Ubertragungssystems zugeleitet werden. Z.B. kann das Video-System }4 aus dem im Handel erhältlichen "SONY VO-1800 VIDEOCASSETTE"-Gerät bestehen, das nur eine geringe Abänderung erfordert, wie nachstehend erläutert wird. Da allerdings einiges von der Schaltung

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für die Vide ©verarbeitung , insbesondere die zur Verarbeitung von Parb- und Tonteilen des normalen Standard-TV-Signals, nicht benutzt werden, ist es möglich , daß ein weniger kompliziertes und aufwendiges Bandsystem zum besonderen Gebrauch im Zusammenhang mit vorliegender Erfindung hergestellt wird, das nur die grundsätzlichen Schaltkreisteile für die Modulation, Aufzeichnung, Wiedergabe und Demodulation von Luminanzsignalen enthalten muß. Da die Bau- und Arbeitsweise dieser Einheit und vergleichbarer Videobandsystemen den Fachleuten wohl bekannt sind, brauchen die internen Bestandteile und Schaltkreisfunktionen im einzelnen nicht beschrieben oder dargestellt werden, ausgenommen dort, wo es nötig ist die Abänderungen für vorliegende Erfindung zu verstehen.

Beim Gebrauch des normalen Videorekorders ?4 wird das codierte Eingangssignal aus dem quaternären Verschlüssler 28 direkt in die bestehende automatische frequenzkontrollierte Modulationsschleife im Frequenzmodulator-Abschnitt 36 eingegeben, wodurch der am Anfang bestehende Videosignalpfad durch die ßynchronisationstrenn- und die Farbsynchronisierschaltung übergangen wird. Nach der gewöhnlichen Vorverstärkung , um die Hochfrequenzsignalfestigkeit über 300 kHz zu erhöhen, wird das codierte Signal gleichstromverstärkt, wobei die Steuerung durch ein Frequenzfehlersignal geschieht, das in der Steuerschleife erzeugt wird, so daß die minimale erzeugte Ausgangsfrequenz entsprechend dem Satzsynchronisiersignal 32 niedrigen Pegels bei 3»8 MHz und die höchste Ausgangsfrequenz für die Wortsynchronisiersißnale hohen Pegels bei 5#4 MHz hergestellt wird. Dadurch werden die Synchronlsationsspitzen-und Weißspitzenmodulationsgrenzwerte des Standard-Video-Signals eingehalten. Das sich

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ergebende frequenzmodulierte Ausgangssignal ist in der Amplitude beschränkt, damit es in den Aufzeichnungsverstärkern des Aufzeichnungs-/Wiedergabeabschnitts 38 und aei Videoaufzeichnungsköpfen 4o und 42 zugeführt werden kann, mit Ausnahme der Tatsache, daß das gewöhnliche 688 kHz-Fallen-oder Kerbenfilter zur Ausschaltung der Chrominanzseitenbänder aus dem Luminenzsignalpfad im Interesse der Verbesserung des Ansprechverhaltens übergangen wird.

Das Videobandsystem 34 verwendet typischer Weise ein schraubenförmig drehbares Abtastsystem, in dem zwei Aufzeichnungsköpfe 40 und 42 in Berührung mit dem (nicht gezeigten)Band entlang geneigten diagonalen Wegen über mehr als eine halbe Umdrehung der (nicht gezeigten)Kopftrommeleinheit verbleiben. Damit die bestehende Servosteuerungsschaltung zur Regelung der Drehgeschwindigkeit der Kopftrommel relativ zur feststehenden Bandgeschwindigkeit während der Aufzeichnung benutzt werden kann, wird ein externes Synchronisierbezugssignal verwendet, das dem vertikalen Synchronisierimpuls in Vidäosystemen entspricht. Es wird bei der normalen 60 Hz-Frequenz durch den Synchronisiersignalerzeuger 20 bereitgestellt, um dem normalen Vertikalsynchronisiereingangsanschluß des Servosteuerungsabschnitts 46 zugeführt zu werden. Diese außerhalb erzeugten Synchronisierimpulse können deshalb mit den Kopfpositionsimpulsen verglichen werden, um Steuersignale zu erzeugen, die kennzeichnend dafür sind, welche Zeitverschiebung besteht. Sie werden angewandt, um magnetische Bremsenanordnungen zu betätigen, die die Geschwindigkeit der Kopftrommel steuern. Auch wird das während der Aufzeichnung aufzuzeichnende kodierte frequenzmodulierte Signal aus dem Frequenzmodulatorabschnitt 36 durch den Detektor-Demodulationsabschnitt 48 abgegeben, damit eine überwachung stattfindet,

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und zwar durch Setzen des beweglichen Kontakts eines Schalters mit einem eisigen Pol und zwei Stellungen 50 in seine obere Lage.

Bei aufgezeichneten Video-Signalen kann Jeder schraubenförmige Abtastbereich ein ganzes Videofeld übersteigen, so daß abwechselnde Schaltung zwischen den magnetischen Köpfen bei der Wiedergabe durch einen Servosteuerungsabschnitt 46 geschehen kann, während die vertikalen Austastintervalle vorliegen. Dagegen müssen in diesem Fall, wo keine vertikalen Synchronisierintervalle im codierten Signal vorhanden sind, die Umschaltungen für die Köpfe synchronisiert werden, damit sie während der Satzsynchronisierimpulse 32 erfolgen, damit kein Datenverlust bei der Wiedergabe entsteht. Zu diesem Zweck ist ein Kopfschaltsynchronisierer 44 vorgesehen, der schnell arbeitende elektronische Schalttore abwechselnd in die Lage versetzt, den Signalpfad zum Wiedergabeabschnitt 38 zwischen den zwei Köpfen 40 und 42 zu schalten.

Die Kopfumschaltung wird, wie beim gewöhnlichen Videosignal, in Abhängigkeit von Kopfpositionsimpulsen begonnen, die im Servosteuerungsabschnitt 46 durch Abtasten der Stellung der drehbaren Trommel erzeugt werden, wenn der entsprechende Kopf 40 oder 42 sich auf die führende Kante des Bandes bewegt, so daß er den schraubenförmigen Abtastpfad beginnt, wobei dies zur gleichen Zeit geschieht, wenn der andere Kopf das Ende des vorhergehenden Abtastpfads an der entgegengesetzten Bandkante erreicht.^Die Positionsimpulse für die Kopfposition versetzen den Kopfschaltsynchronisierer 44 in die Lage, wirksam zu werden, so daß er während eines nachfolgenden Satzsynchronisierimpulses 32, der vom frequenzmodulierten Signal in dem Detektor-Demodulator-Abschnitt abgeleitet ist, wirksam wird, anstelle des Zeitabschnitts während des normalen vertikalen Synchronisierimpulses wie er im normalen Videosignal vorhanden, jedoch im vorliegenden

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System nicht vorhanden ist

Bei der Wiedergabe wird, wenn sich der bewegliehe Kontakt des Schalters 50 in seiner unteren Stellung befindet, das im Aufnahme-Wiedergabe-Abschnitt 38 vom Band abgenommene verstärkte FM-Signal über Begrenzer-Speicher-Schaltungen 52 mit dem Detektor-Demodulationsabschnitt 48 verbunden. Zu diesem Zweck wird der Schaltkreis, der üblicher Weise mit dem Begrenzer-Speicher verbunden ist und die Vertikalaustastung feststellt, übergangen und das aufbereitete FM-Signal direkt an die Ausfallerkennung in der Entschlüssleranordnung geleitet,die nachstehend in Verbindung mit Fig.4 beschrieben wird. Andererseits wird das durch den FM-Detektor im Demodulatorabschnitt 48 erzeugte demodulierte Datensignal verstärkt und durch einen Entzerrungsschaltkreis aufbereitet, wodurch hochfrequente Signalamplituden abgeschwächt werden. Hierauf wird es in den Zwischenspeicher übernommen, um am normalen Videoausgangsanschluß für das System J>h zu erscheinen.

Mit Ausnahme des horizontalen Synchronisationstrenners, der im tatsächlichen Schaltkreis des Detektor-Demodulator-Abschnitts 48 der Einheit ebenfalls enthalten ist, wird die übrige Schaltung, die zur Steuerung der Vertikalsynchronisation und Farbsteuerung bei bestehenden Videobandeinheiten, z.B. der Bandeinheit 34 vorgesehen ist, nicht benützt und kann einfach abgeklemmt oder völlig weggelassen werden. Auf diese Weise wird das verschlüsselte FM-Signal durch das Videobandsystem 3^ aufgezeichnet und wiedergegeben, ganz als ob es ein in vier verschiedene! Pegelhöhen vorkommendes monochromatisches Videosignal wäre. Der hauptsächliche Vorteil bei der Verwendung eines solchen Videoaufzeichnungstechnik liegt in der möglichen hohen Relativgeschwindigkeit der Magnetköpfe über das Band, die im wesentlichen die früheren

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Schwierigkeiten ausschaltet, die mit den hohen Packungsdichten von Daten verbunden waren,die wiederum mehrfache Spuraufzeichnung oder eine äußerst leistungsfähige Bandanlage erforderten.

Gemäß Fig.4 wird das demodulierte Datensignal aus dem Videoausgang des Bandsystems 34 in geeigneter Weise gefiltert, normiert und in seiner Amplitude stabilisiert, und zwar durch die üblichen Signalaufbereitungsschaltkreise 54. Das aufbereitete Datensignal wird dann einem quaternären Entschlüssler 56 zugeleitet, der entsprechende pegelfühlende Schaltkreise verwendet, um die Ausgangsdatenbits wiederzugeben, die an einen Seriell-Parallelwandler 58 gelegt werden sollen. Die Satz- und Wortsynchronisationsimpulse werden in ähnlicher Weise einem Satzsynchronisationsdetektor 58 und einem Wortsynchronisationsdetektor 60 zugeführt, die Phasensteuersignale zur periodischen Rücksetzung des entsprechenden Zählstands eines Synchronisationsgenerators 62 , der als Frequenzteiler arbeitet, erzeugen. Frequenzteiler empfängt 3*2768 MHz-Synchronisierimpulse, die von einem phasenstarijangekoppelten Oszilator 64 erzeugt werden, der mit den ankommenden Datensignalen bezüglich der Frequenz synchronisiert ist. Der Synchronisationsgenerator 62 wiederum erzeugt einen Satzimpuls, der mit dem Empfang jedes Satzsynchronisiersignals zusammenfällt, das den Signalaufbereitungsschaltkreisen 54 zum Anhängen des wechselstromgekoppelten Eingangs an einen stabilen Gleichspannungsbezugspunkt dient. Insbesondere kann das wechselstromgekoppelte,ankommende Datensignal über einem Kondensator entwickelt werden, der seine Ausgangsbelegung periodisch durch den Satzimpuls geerdet erhält, wodurch die Satzsynchronisierspannung an die Bezugsspannung angehängt ist, so daß die passenden Spannungspegel für die Daten-und Wortsynchronisationseingänge hergestellt werden. Diese Pegel können dann durch entsprechende

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Amplitudendetektoren abgefühlt werden, z.B. festvoreingestellte Komparatoren im quarternären Entschlüssler 56.

Vom quaternären Entschlüssler 56 abgeleitete binäre Datenbits werden dann seriell in die Stufen des Schieberegisters eines Seriell-Parallel-Wandlers 66 unter der Kontrolle der Synchronisationsimpulse eingegeben, die mit der Oszillatorfrequenz vom Synchronisationgenerator 62 erzeugt werden. Wenn alle zwölf Registerstufen mit den Datenbits eines ganzen Wortes gefüllt sind,werden alle zwölf binären Bits parallel auf entsprechenden Biteingangsleitungen einen». Speicher 68 mit wahlweisem Zugriff zugeführt, also einen RAM, indem sie in einer ausgewählten Wortstellung gespeichert werden, die durch das bestehende Adressensignal aus einer Steuereinheit 70 für Speicheradressen und Lese-/Schreib-Steuerung bestimmt ist. Die Steuereinheit 70 für Speicheradressen kann typischer Weise aus einem dualen Zähler bestehen, dem eine geeignete Adressencodiermatrix zugeordnet ist, die die angegebenen Wortadressstellungen auswählt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel benutzt so eine duale Zähleranordnung einen binären Hauptzähler, dessen Zählstand fortwährend durch Jeden Wortsynchronisationsimpuls vom Synchronisationsgenerator 62 erhöht wird. Jede Zählerstufe im Hauptzähler ist parallel mit der entsprechenden Stufe eines umkehrbaren Speicheradressenzählers gekoppeltySO daß der im Hauptzähler vorhandene Zählerstand auf Befehl übertragen werden kann, um in den umkehrbaren Adressenzähler eingegeben zu werden, wenn das Datensignal nach einem zeitweisen Ausfall wieder aufgefangen wird.

Um eine schnellere Ausfallerkennung zu sichern, als die, die aufgrund einer normalen Videobandeinheit }4 gegeben ist, verwendet ein Ausfalldetektor 72 einen sehr schnellen zweipoligen Vergleicher zum Abfühlen des Verlusts der Begrenzung in der Schaltung zur FM-EntschlUsslung. Um dies

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zu erreichen, werden zwei Schmitt-Trigger mit zwei geeigneten positiven und negativen Spannungseinstellungen vorbelastet, die den ausgewählten Spannungsausschlagsbegrenzungen am wiedergegebenen FM-Signal entsprechen. Beide dieser Schmitt Trigger sind so angeschlossen, daß sie einen monostabilen Multivibrator für ein volles Bitintervall betätigen. Die Schmitt-Trigger-Ausgänge werden dann einem Fehlerdetektor zugeführt, der unmittebar anspricht, wenn kein Schmitt-Triggerimpuls vorhanden ist, um ein Datenfehlersignal an die Hoch-Tief-Steuertorschaltung für den umkehrbaren Zähler in der Steuereinheit 7o für Speicheradressen und Lese-Schreib-Steuerung abzugeben. Der Zählstand im umkehrbaren Zähler wird dann durch den nächsten und jeden folgenden Wortzählpuls herabgesetzt, der vom Synchronisiergenerator 62 empfangen ist, während das Datenausfallfehlersignal vorhanden ist. Dagegen wird der Zählstand im Hauptzähler fortwährend anwachsen, um sicherzustellen, daß die passende Adressenstelle gefunden wird, wenn der Ausfall stattfindet. Das Datenfehlersignal vom Fehlerdetektor 7^ blockt in gleicher Weise den Eingang von möglicherweise fehlerhaften Datenworten vom Seriell-Parallel-Wandler 66 in den Speicher 68 mit wahlweisem Zugriff ab, während Datenworte, die vorher eingegeben worden waren, von jedem vorhergehenden Speicheradressenplatz in umgekehrter Folge ausgelesen werden, wenn der Zählstand im umkehrbaren Zähler abnimmt.

Die zwölf Datenbitsausgänge jedes Speicherwortplatzes werden parallel einem entsprechenden Digital-Analog-Wandler 76 eingegeben, der auch die Bitausgänge von Jedem der anderen Wortplätze erhält, die einem bestimmten Audio- oder Steuerkanal zugeordnet sind. Z.B. ergibt beim bevorzugten Aus-

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fUhrungsbeispiel eine Speichereinheit für wahlweisen Zugriff mit einer totalen Kapazität von J5.O72 Bitpositionen 256 Wortadressenpositionen zu je zwölf Bit. Mit dem bestehenden Datenformat, das zwei Abtastwerte für Jeden der vier Audiokanäle während jeweils 16 Wortsatzintervallen enthält, ergibt der Speicher 32 Wortadressplätze, die Jedem Audiokanal zugeordnet sind, von denen jeder parallel mit entsprechenden Bitpositionseingängen eines ausgewählten Digital-Analog-Wandlers 76 verbunfen werden wird. Wenn die Speicherplätze für die Steuersignalkanäle und die Satzsynchronisationsintervalle nicht gebraucht werden, kann die Anzahl der Wortpositionen für Jeden der vier Audiokanäle bei gegebener Speicherkapazität verdoppelt werden, wodurch eine Gesamtzahl von 64 Wortpositionsausgängen geschaffen wird, die parallel auf jeden von vier Digital-Analog-Wandlern 76 mit der vorhin angegebenen Speicherkapazität übertragen werden.

Wenn kein Ausfall festgestellt wird, können die parallelen Bitausgänge- vom Seriell-Parallel-Wandler 66 direkt durch den Speicher 68 mit dem wahlweisen Zugriff an den passenden Digital-Analogj-Wandler 76 für Jeden Kanal gegeben werden. Natürlich wird, wenn ein Datenausfall festgestellt wird, dieser direkte Weg unterbrochen, so daß nur die Daten, die von vorhergehenden Speicheradressplätzen in umgekehrter Ordnung ausgelesen werden, durch den entsprechenden Wandler 76 aufgenommen werden.

An dieser Stelle sollte festgestellt werden, daß die verschiedenen Toranordnungen und gegenseitigen Verbindungen zwischen dem Seriell-Parallel-Wandler 66 und dem Ausgangs-Digital-Analog-Wandler 76 , wie auch die Realisierung des

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Speichers 68 mit wahlweisem Zugriff und seiner Speicheradressen- und Lese-/Schreibsteuereinheit 70 in vielerlei Arten abgewandelt werden kann, um die gewünschte betriebsmäßige gegenseitige Beziehung zu erhalten, die das angegebene verbesserte Systemverhalten zur Meisterung eines Datenausfalls erzielt. Viele solcher abweichender Anordnungen sind denen, die den Entwurf digitaler Datenverarbeitungs-und logischer Schaltungsanordnungen kennen, geläufig. Z.B. könnte es bei Abwesenheit einer Datenausfallerkennung vorzuziehen sein, die Übertragung des Datenausgangs vom Seriell-Parallel-Wandler 66 auf den entsprechenden Digital-Analog-Wandler 76 für eine Zeit von einem oder mehreren Wortintervallen zu verzögern, wodurch die Daten zuerst in einen Speicherwortplatζ gegeben würden und dann ausgelesen würden, wenn ein nachfolgendes Wort eingegeben wird, um eine Zeitverzögerungsspeicherfunktion zu schaffen. Auch könnte es in einigen Fällen vorzuziehen sein, einen einzelnen Digital-Analog-Wandler 76 vorzusehen, der die digitalen Worte vom oder durch den bloßen Lesespeicher 68 erhält, und dabei eine geeignete Anordnung eines Demultiplexers und einer Abtast- und Halteanordnung zur Abgabe der aufeinanderfolgenden analogen Ausgänge an Jeden Ausgangskanal vorzusehen. Diese Ausgangsanordnung würde der Eingangsanordnung entsprechen, die in Zusammenhang mit Fig.l beschrieben ist, jedoch hat die tatsächliche Anordnung, wie sie hier beschrieben wurde, bestimmte Kostenvorteile insofern, als die Not wendigkeit einer kostspieligeren Abtast- und Halteschaltung vermieden wird.

Schließlich wird der analoge Ausgang aus jedem Digital-Analog «-Wandler 76 auf ein spannungsgesteuertes Tiefpaßfilter 78 gegeben, das die Signalamplitudenübergänge von

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einem Abtastintervall zum nächsten ausglättet. PUr die Audiokanäle werden die spannungsgesteuerten Tiefpaßfilter 78 mit einer maximalen Grenzfrequenz betrieben, die den oberen Grenzen der Audiobandweitenmöglichkeiten des Systems entspricht. Bei der tatsächlichen Ausführung würde letztere ungefähr 14 kHz betragen. Mit der abweichend hiervon bevorzugten Form zur größtmöglichen Ausweitung des Audiobereichs würde die Grenzfrequenz 20 kHz sein. Für die anderen Informationskanäle könnte eine unterschiedliche maximale Grenzfrequenz je nach Abtastfrequenz verwendet werden. Das aktive variable Bauteil in den spannungsgesteuerten Tiefpaßfiltern 78, typischer Weiseein herkömmlicher analoger Multiplizierschaltkreis, erhält sein Steuersignal von einer Filtersteuerschaltung 80. im allgemeinen wird eine Steuersignalspannung in Übereinstimmung mit der Ladung erzeugt, die sich an einem integrierenden Kondensator aufbaut, der mit einem vorbestimmten Betrag während jedes Wortintervalls ge- oder entladen wird, je nach dem ob ein Datenausfall festgestellt wird. Insbesondere liefern bei Abwesenheit einer Ausfallerkennung positive Zählimpulse von der Steuereinheit 70 für Speicheradressen und Lese-Schreib-Steuerung während Jedes Wortintervalls eine Ladung an den integrierenden Kondensator, welcher sonst eine langsame allmähliche Entladung erleidet, in ausreichender Höhe, um den Ladungspegel an sein vorhergehendes Maximum zu bringen, wodurch die maximale Grenzfrequenz im spannungsgesteuerten Tiefpaßfilter 78 erhalten wird. Jedoch wird bei einer Ausfallerkennung die Zufuhr von Ladeimpulsen unterbrochen, so daß der integrierende Kondensator seine allmähliche Entladung fortsetzt und immer mehr die Grenzfrequenz des spannungsgesteuerten Tiefpaßfilters 78 herabsetzt. Abweichend hiervon könnte die

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Feststellung eines Ausfalls dazu benutzt werden, während jedes Wortintervalls eine genaue Pulsentladung auszulösen, die einer gewählten Ladezeitkonstante entspricht, oder, falls erwünscht, einem Ladeimpuls entspricht, der während Jedes Wortintervalls in Abwesenheit eines Ausfalls abgegeben wird. Die genauen Zeitkonstanten bei Lade- und Entladeintervallen für die Filtersteuerung 80 werden natürlich in Übereinstimmung mit den geforderten Möglichkeiten des Audiosystems und der Speicherkapazität gewählt.

Im Betrieb ist die insgesamt erzielte Wirkung die, daß die obere Grenzfrequenz des spannungsgesteuerten Tiefpaßfilters 78 während eines Ausfalls allmählich herabgesetzt wird, so daß irgendein plötzlicher Sprung im analogen Ausgangspegel ausgeglättet wird, der sich aufgrund der Wiederaufnahme von Daten ergibt. Dadurch wird eine hörbare Diskontinuität vermieden. Da die Größe der möglichen Amplitudenungleichheiten zwischen dem übermittelten Audiosignal und dem vom Speicher 68 während eines Ausfalls wiedergegebenen Signals um so mehr anwächst,je langer der Ausfall besteht, wird die Banlweite des spannungsgesteuerten Tiefpaßfilters 78 dementsprechend herabgesetzt , um seine Glättungsmöglichkelt zu verbessern. Auf diese Weise wird die Möglichkeit zur Ausfilterung hörbarer Diskontinuitäten im Ausgang automatisch in direktem Verhältnis zur erwarteten Größe der Signaldiskontinuität erhöht.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Spannungssteuersignal für die Filter 78 nach einem erkannten Signalausfall zunächst verhältnismäßig rasch während der ersten paar Wortintervalle entladen, in^dem man eine verhältnismäßig kurze Entladezeitkonstante verwendet. Jedoch erfolgt

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die Herabsetzung danach mit einer mäßigen Geschwindigkeit. Andererseits ist nach der Wiederaufnahme von Daten die Wiederladung aus jedem Wortintervallimpuls beträchlich geringer, als die anfängliche Entladungsgeschwindigkeit, so daß die verstärkte Tiefpaßfilterwirkung über ein Zeitintervall beibehalten wird, das über den erlernten Ausfall hinausgeht, wodurch ein Schutz gegen vorübergehende Datenwiederaufnahme und erneuten Ausfall geschaffen wird. Typischer Weise kann die Zeit, die erforderlich ist, um den maximalen Steuerpegel in der Filtersteuerung 80 wieder herzustellen, fünf mal größer als die Zeit des Datenausfalls sein. Typischer Weise beträgt die Zeit, die erforderlich ist, die maximale Grenzfrequenz von ihrem herabgesetzten Wert auf ihren Höchstwert zu bringen, einem Wert in der Größenordnung von 2 oder 3 Millisekunden.

Die Wiederholung der vorhergehend wiedergegebenen Abtastwerte in der verkehrten Reihenfolge während eines Ausfalls sichert so eine symmetrische akustische Wellenform, die die Symmetrie der meisten musikalischen Signale nachahmt. Dementsprechend erzeugt selttt ein verhältnismäßig schwerwiegender Ausfall über mehrere Abtastintervalle keine hörbare Diskordanz, selbst bei Datenwiederaufnahme nicht. In den meisten Fällen ist die Wirkung für den gewöhnlichen Hörer nicht einmal feststellbar und auf alle Fälle weniger bemerkbar als eine ähnliche Verschlechterung einer analogen Übertragung.

Während die spannungsgesteuerten Filterelemente vom analogen Typ in den meisten Fällen geeignet sind, könnten sich Probleme wegerjder Tendenz solcher Schaltkreise ergeben, kapazitive

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Ladungspegel beizubehalten, die unter bestimmten Umständen eine getreue Wiedergabe der vorhergehend gespeicherten Abtastwerte und eine schnelle Wiederaufnahme des genauen Audiosignals nach Datenwiederaufnahme verhindern würde. Aus diesem Grunde könnte auch eine aus vielen möglichen digitalen Filtertechniken verwendet werden, um die gewünschte analoge Arbeitsweise zu simulieren oder das Frequenzverhalten sogar zu verbessern, indem die gespeicherten Abtastwerte in abgeänderter Form zur Nachahmung anderer Signalcharakteristiken wiedergegeben werden. Z.B. könnten unter Benutzung bestehender digitaler Filtertechniken mit zusätzlicher Rechen- und Speichermöglichkeit die vorhergehend gespeicherten digitalen Werte während des Ausfallzeitintervalls als Änderungen von vorbestimmten Grundlinienpegeln aus wiedergegeben werden. Solche Grundlinienpegel könnten als Flankenfunktion hergestellt werden,wobei die Flankensteilheit der mittleren Amplitudenvariation in der unmittelbar vorhergehenden Reihe von gespeicherten Datenwerten entsprechen würde,wodurch Amplitudenvariationen niedrigerer Frequenz während des Ausfalls fortgesetzt würden. Hiernach könnte, bei Wiederaufnahme der Daten, die Amplitudendifferenz zwischen dem vom Speicher zuletzt wiedergegebenen Wert und dem tatsächlichen Abtastwert, der wieder·empfangen wird, allmählich überbrückt werden, indem von jedem darauffolgenden tatsächlichen Abtastwert ein zunehmender Anteil der augenblicklichen Differenz zwischen dem gefilterten Ausgangswert und dem vorhergehenden Abtastwert abgezogen wird. Wie diese können auch andere spezifische digitale Filterwirkungen gewählt werden, um dem besonderen Ausfall- und Wiederaufnahmefall, der gewünscht wird, gerecht zu werden.

Es ist ersichtlich, daß dieses Verfahren zur Ausschaltung oder zumindest Geringsthaltung von Diskontinuitäten aufgrund

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eines Datenausfalls zwar besonders wertvoll bei der Handhabung der Wiedergabe von Audiosignalen auf vielen Kanälen ist, jedoch auch sehr wirksam bei der digitalen Übertragung von anderen Analogsignalen ist. Z.B. könnte die automatische Ausschaltung von Diskontinuitäten aufgrund eines Datenausfalls die mechanische oder elektrische überlastung eines Servomechanismus bei ferngesteuerten Positioniersystemen vermeiden.

Außerdem 1st zu beachten, daß bestimmte bevorzugte Formen des Systems beschrieben und gezeigt wurden, um die Natur der Erfindung zu erläutern, daß jedoch zahlreiche Abwandlungen in Bauteilen, in der logischen Abfolge, in der Schaltungsanordnung und in anderen Einzelheiten nach Wunsch oder Notwendigkeit vorgenommen werden können, um die grundsätzlichen Betriebsfunktionen zu erzielen, wie sie hier beschrieben und beansprucht sind. Solche Abänderungen sind dem Fachmann auf dem Gebiet der digitalen Datenverarbeitung und der übertragung geläufig. Insbesondere können, ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken, die verschiedenen hier beschriebenen digitalen logischen Anordnungen auf vielfache Weise realisiert werden, um den besten Gebrauch von erhältlichen integrierten Schaltkreisen und anderen Arten logischer Bauteile zu machen. Auch können verschiedene andere Signalverbesserungsschaltungen und Techniken hinzugezogen werden, um das hier beschriebene grundsätzliche System zu verbessern oder abzuändern, und zwar über die in der Beschreibung insbesondere erwähnten alternativen Ausführungsformen hinaus, die nur als Erläuterungsbeispiele angegeben sind.

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Leerseite

Claims

ΡΑΓΕΝ'ΑΝνΑΐΤζ

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

LÄSE Industries nil-la-10

I3.O6.I977 Se/P.

PATENTANSPRÜCHE

System zur weitestmöglichen Verringerung erkennbarer Ausgangsdiskontinuitäten bei der Wiedergabe digital übertragener Abtastwerte von kontinuierlichen Analogsignalen, gekennzeichnet, durch

eine Einrichtung zur Übernahme aufeinanderfolgender digitaler Worte mit mehreren Bits, die den augenblicklichen Amplitudenwert aufeinanderfolgender Abtastwerte des Analogsignals repräsentieren,

eine Speichereinrichtung zur Eingabe jedes der übernommenen aufeinanderfolgenden digitalen Worte zur Speicherung in einem von mehreren aufeinanderfolgenden Wortadressplätzen,

eine Ausfalldetektoreinrichtung zum Abfühlen einer ausgewählten Charakteristik des übertragenen , übernommenen Signals, um ein Fehlersignal zur Anzeige von Übertragungsfehlern zu erzeugen,

eine auf das Fehlersignal ansprechende Speicheradresseneinrichtung zur Unterbrechung der normalen Folge des Eingangs übernommener digitaler Worte und zum Auslesen von vorhergehend eingegebenen Datenworten aus den Adressplätzen in umgekehreter Reihenfolge zu ihrem Eingang,

eine Digital-Analog-Wandler-Einrichtung zur

Übernahme entweder der in Vorwärtsrichtung ein-709851/1187

D-707 SCHWABISCH CMOND GEMEINSAME KONTEN: D-8 MÖNCHEN

Telefon: (07171) 56 90 IXuuJir IUnIt Munjien 70/37369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 89) 77 I»

H. SCHROETER Telegramme: Sihroepu S<Ji» il>i«ii (.mund 02/00 535 (BI Z 613 700 86) K.LEHMANN Telegramme: Sdiroep«

Bnlusiw » Telex: 7248 868 pagtl J Pouithnklionta MünAen 167941804 Lipowtkrifrafir 10 TeIn: 5 212 248 paw« d

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gegebenen digitalen. Worte oder der digitalen Werte, die von den aus der Speichereinrichtung im umgekehrter Folge ausgelesenen digitalen Worten abgeleitet sind, um analoge Werte zu erzeugen, die aufeinanderfolgenden Abtastwerten des kontinuierlichen analogen Signals entsprechen,

eine gesteuerte Tiefpaßfiltereinrichtung mit einer wahlweise veränderlichen Grenzfrequenz, die in Abhängigkeit vom Fehlersignal, ausgehend von einem maximalen Audiopegel, nach und nach verringerbar ist und die während der Abwesenheit des Fehlersignals nach und nach auf den Höchstpegel zurückgeführt oder an diesen gehalten wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß Jeder digital übertragene Abtastwert in Form einer frequenzmodulierten Wortreihe binärer Bits mit synchronisierenden Signalen zur Trennung jeder Wortreihe übertragen wird,

daß die genannte übernehmende Einrichtung aus einem Frequenzdemodulator zur seriellen Feststellung des binären Werte jedes Bits besteht,

daß die Speichereinrichtung einen auf die synchronisierenden Signale ansprechenden Seriell-Parallel-Wandler zur seriellen Registrierung jedes binären Bits einer gesamten Wortreihe, die parallel am ausgewählten Wortadressplatz eingegeben werden soll, enthält,

daß die Ausfalldetektoreinrichtung aus einem Frequenzmodulationsdetektor besteht, der ein Fehlersignal immer dann erzeugt, wenn die Ampli-

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tude des übernommenen frequenzmodulierten Signals geringer als ein minimaler Pegel ist, um die Eingabe vom im Seriell-Parallel-Wandler registrierten Bits zu verhindern.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die synchronisierenden Signale wortsynchronisierende Signale enthalten, die während eines Bitintervalls erzeugt werden, das jedem digitalen Wort folgt, und Satzsynchronisiersignale enthalten, die während eines oder mehrerer diskreter Wortintervalle erzeugt werden/las oder die jeder vorbestimmten Folge digitaler Worte folgt oder folgen, wobei die binären Bitwerte durch diskrete mittlere Modulationspegel und die Wort- und Satzsynchronisiersignale durch diskrete extreme Modulationspegel wiedergegeben werden, die den Modulationsfrequenzgrenzen eines normalen Videoaufzeichnungsgerät entsprechen,

daß die übernehmende Einrichtung eine Einrichtung zur Feststellung der extremen Modulationspegel der wort- und satzsynchronisierenden Signale und einen phasenstarren Oszillator enthält, der in Abhängigkeit von der Detektoreinrichtung zur Erzeugung von Synchronisiersignalen zur Steuerung der Registrierung der Bits im Wandler und zur Eingabe der Wortreihe in die ausgewählten Adressplätze in der Speichereinheit arbeitet.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Steuer-Tiefpaßfilter ein spannungsgesteuertes Tiefpaßfilter ist, das in Abhängigkeit von einer

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kapazitiven Ladung arbeitet, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit während jedes Wortintervalls entladen und in Richtung auf eine maximale Ladung nach Eingabe Jedes aufeinanderfolgenden digitalen Worts in die Speichereinrichtung zunimmt, wobei die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters bei Vorliegen eines Fehlersignals durch die Entladung herabgesetzt und durch aufeinanderfolgende Ladezuwachseinheiten nach Beendigung des Fehlersignals nach und nach auf ihren ursprünglichen Wert gebracht wird.

System zur weitestgehenden Herabsetzung feststellbarer Ausgangsdiskontinuitäten bei der Wiedergabe aufeinanderfolgender digitaler Worte mit mehreren Bits, die die Augenblicksabtastwerte eines kontinuierlichen Audiosignals wiedergeben, gekennzeichnet, durch

eine Speichereinrichtung mit seriell adressierbaren Wortplätzen zur aufeinanderfolgenden Eingabe von zu speichernden , aufeinanderfolgenden digitalen Worten mit mehreren Bits,

einer Einrichtung zum Feststellen eines möglichen Fehlers des Werts Jedes digitalen Worts mit mehreren Bits vor der Eingabe in die Speichereinrichtung,

eine umkehrbare Adresseinrichtung, die auf die Feststelleinrichtung anspricht, um die Eingabe Jedes digitalen Worts mit mehreren Bits zu verhindern, von dem festgestellt ist,daß es möglicherweise einen Fehler enthält, und um die Arbeltsweise der Adresseinrichtung umzukehren, so daß aus der Speichereinrichtung seriell aufeinanderfolgende digitale Worte mit mehreren Bits ausgelesen werden,

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die vorhergehend eingegeben worden waren, in der umgekehrten Folge zur Eingabefolge, während ein möglicher Fehler festgestellt wird,

eine Ausgangseinrichtung zur Übernahme aufeinanderfolgender digitaler Worte mit mehreren Bits, die in die Speichereinrichtung ein- oder aus dieser ausgelesen worden waren, zur Wiedergabe einer Annäherung an die kontinuierlichen Audiosignale

6. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgangseinrichtung ein Tiefpaßfilter mit einer wahlweise steuerbaren Grenzfrequenz enthält, die während der Feststellung eines möglichen Fehlers von einem Größtwert herabgesetzt wird und die darauf nach und nach auf ihren Höchstwert zurückgeführt wird, wenn aufeinanderfolgende digitale Worte mit mehreren Bits wiederum in die Speichereinrichtung eingegeben werden.

7· System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Filtereinrichtung aus einem spannungsgesteuerten Tiefpaßfilter besteht, wobei die Steuerspannung nach und nach während der Intervalle zwischen der Eingabe jedes digitalen Worts mit mehreren Bits in die Speichereinrichtung entladen und bei Eingabe Jedes digitalen Worts mit mehreren Bits in die Speichereinrichtung um einen vorbestimmten Betrag erhöht wird.

8. System nach Anspruch 5# dadurch gekennzei c h net,

daß aufeinanderfolgende digitale Worte mit mehreren Bits als frequenzmodulierte Signale vorliegen,

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daß die genannte, mögliche Fehler feststellende Einrichtung aus einem Frequenzmodulatordetektor besteht, der einen möglichen Fehler anzeigt, wenn die Amplitude des frequenzmodulierten Signals unterhalb eines vorgewählten Pegels liegt.

9. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß die Speichereinrichtung außerdem einen Seriell-Parallel-Wandler zur seriellen Speicherung aller Bits jedes digitalen Worts mit mehreren Bits vor der Eingabe in einen der Wortplätze enthält.

10. System zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe von Audiosignalen, gekennzeichnet durch eine Wandlereinrichtung zur seriellen Erzeugung einer Folge digitaler Worte mit mehreren Bits, die die Augenblickswerte von Audiosignalabtastwerten wiedergeben, die während vorbestimmter Abtastintervalle genommen wurden,

eine Versdilüsslereinrichtung zur Erzeugung der unterscheidenden synchronisierenden Impulse zwischen aufeinanderfolgenden binären Worten mit mehreren Bits für wenigstens ein Bitintervall und zwischen aufeinanderfolgenden Reihen von binären Worten mit mehreren Bits für wenigstens einen Wortintervall,

eine Modulatoreinrichtung, die in Abhängigkeit von den binären Worten mit mehreren Bits und von den synchronisierenden Signalen zur Erzeugung eines frequenzmodulierten Signals innerhalb des MHz-Bereichs arbeitet, der zur Videoaufzeichnung verwendet wird, wobei das frequenzmodulierte Signal die einzelnen Bitwerte und die synchronisierenden Signale wiedergibt,

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eine Aufzeichnungseinrichtung mit einem Bandabtastsystem mit rotierendem Kopf zur Aufzeichnung der frequenzmodulierten Signale, die in Abhängigkeit von den aufgezeichneten synchronisierenden Signalen zur Wiedergabe der genannten binären Signale mit mehreren Bits bei der Wiedergabe arbeitet.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichn e t ,

daß die Modulatoreinrichtung einen Frequenzmodulator eines Videorekorders für die Modulation eines hochfrequenten Trägers mit monochromatischen Signalen enthält,

daß die Verschlusslereinrichtung die synchronisierenden Impulse bei größten bzw. kleinsten Amplituden entsprechend den Synchronisierspitzen- und Weißspitzenpegeln eines normalen Videosignals erzeugt und außerdem eine Einrichtung zur Erzeugung der einzelnen Bitwerte bei entsprechenden mittleren oberen und unteren Amplitudenwerten enthält, wodurch das Trägersignal des Videoaufzeichnungssystems bei vier bestimmten Modulationsfrequenzen moduliert wird, die die synchronisierenden Signale und die einzelnen Bitwerte wiedergeben.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufzeichnungseinrichtung aus einem Videobandsystem zur schraubenförmigen Abtastung mit einer Mehrzahl von magnetischen Aufzeichnungsköpfen besteht, die quer relativ zur Längsbahn eines Magnetbandaufzeichnungsmediums rotiert werden,

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daß die synchronisierenden Impulse zwischen aufeinanderfolgenden binären Worten mit mehreren Bits in Übereinstimmung mit dem Auslenkintervall eines Standardvideosignals erzeugt werden.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufzeichnungseinrichtung in Abhängigkeit von den synchronisierenden Signalen arbeitet, um den Signalweg während der Wiedergabe zwischen den Aufzeichnungsköpfen umzuschalten, während die synchronisierenden Impulse zwischen aufeinanderfolgenden Wortreihen wiedergegeben werden.

14. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wandlereinrichtung aus Abtast- und Halteschaltungen zur periodischen Registrierung des Augenblickwerts der Amplitude des Analogsignals, aus einem Analog-Digital-Wandler zur Erzeugung einer Mehrzahl von binären Bitausgängen zur Wiedergabe des Augenblickwerts der von der Abtast- und Halteschaltung registrierten Amplitude und einer Parallel-Seriell-Wandler-Einrichtung zur aufeinanderfolgenden Wiedergabe jedes der binären Bitausgänge in vorbestimmter Folge besteht, die der Verschlüsslereinrichtung zuzuführen sind, um die mittleren oberen und unteren Amplitudenpegel während eines vorbestimmten Wortintervalls entsprechend dem horizontalen Ablenkintervall eines normalen Videosignals zu erzeugen.

15· System zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe von Audiosignalen, gekennzei chne t durch

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eine Einrichtung zum periodischen Abtasten des Augenblickwerts der Amplitude Jedes Audiosignals mit einer mehr als doppelt so großen Häufigkeit als der höchsten gewünschten Arbeitsfrequenz,

eine Einrichtung zum Wandeln jedes als Abtastwerts genommenen Amplitudenwerts in eine Reihe von binären Bits, die während eines vorbestimmten Wortintervalls in einer Folge erzeugt werden,

eine Einrichtung zum Erzeugen von Wortsynchronisiersignalen während wenigstens eines Bitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden digitalen Worten und zum Erzeugen von Satzsynchronisiersignalen während wenigstens eines Wortintervalles nach Jeder vorbestimmten Folge binärer Worte,

eine Aafzeichnungseinrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe der binären Bits und der Synchronisiersignale in Form frequenzmodulierter monochromatischer Videosignale, wobei Jedes Wortintervall dem horizontalen Auslenkintervall eines normalen Videosignals entspricht,

eine Speichereinrichtung mit seriell adressierbaren Wortplätzen zum aufeinanderfolgenden Speichern aufeinanderfolgender digitaler Worte mit mehreren Bits, wobei die Worte die als Abtastwerte genommenen Amplitudenwerte wiedergeben,

eine Wandlereinrichtung zum Demodulieren frequenzmodulierter Signale, die von der Aufzeichnungseinrichtung wiedergegeben wurden, zur Erzeugung von digitalen Worten mit mehreren Bits für die Eingabe in ausgewählte Wortplätze der Speichereinrichtung,

eine In Abhängigkeit vom wiedergegebenen frequenzmodulierten Signal arbeitende Einrichtung zur Fest-

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stellung möglicher Fehler im Wert Jedes digitalen Worts mit mehreren Bits vor der Eingabe in die Speichereinrichtung,

eine in Abhängigkeit von dieser einen Fehler feststellenden Einrichtung arbeitende Umkehrbare Adresseinrichtung zur Verhinderung einer Eingabe jedes digitalen Worts mit mehreren Bits während der Feststellung eines möglichen Fehlers und zur Umkehrung der Arbeitsweise der Adresseinrichtung zwecks serieller Auslesung vorhergehend eingegebener digitaler Worte mit mehreren Bits aus der Speichereinrichtung in der umgekehrten Folge der Eingabe,

eine Ausgangseinrichtung zur Übernahme der in die Speichereinrichtung eingelesenen oder daraus ausgelesenen digitalen Worte mit mehreren Bits zwecks Wiedergabe einer Annäherung an das Audiosignal.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgangseinrichtung einen Digital-Analog-Wandler zur Erzeugung von Analogwerten in Übereinstimmung mit den Abtastwerten aufeinanderfolgender Worte mit mehreren Bits und eine Steuertiefpaßfiltereinrichtung enthält, die eine wahlweise veränderliche Grenzfrequenz zeigt, die während der Feststellung eines möglichen Fehlers nach und nach von einem höchsten Audiopegel abnimmt und nach und nach zum Höchstwert zurückgeführt oder bei diesem gehalten wird, wenn kein möglicher Fehler festgestellt wird.

17- System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Abtasteinrichtung eine Multiplexereinrichtung

zum periodischen Nehmen von Abtastwerten des Augenblick-709851/1187

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werts der Amplitude jedes von einer Mehrz von Eingangsaudiosignalen während desselben Abschnitts jedes Satzintervalls enthält.

18. System nach Anspruch 17» dadurch g ek e η η ζ e-i ohne t,

daß die Aufzeichnungseinrichtung einen Frequenzmodulator zur Modulation eines hochfrequenten Trägersignals in Abhängigkeit von den binären Bits und den synchronisierenden Signalen bei diskreten Modulationspegeln innerhalb des Bereichs von annähernd 3,8-5,4 MHz enthält.

19· System nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet,

daß der Modulator frequenzmodulierte Ausgänge bei annähernd j5,8 und 5*^ MHz in Abhängigkeit von den synchronisierenden Signalen und bei zwei diskreten mittleren Frequenzen in Abhängigkeit vom binären Wert jedes binären Bits erzeugt.

20. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zur Feststellung möglicher Fehler einen Frequenzmodulationsdetektor enthält, der in Abhängigkeit von der Amplitude des Frequenzmodulationssignals arbeitet, das durch die Aufzeichnungseinrichtung wiedergegeben wird, zur Erzeugung eines Fehlersignals immer dann, wenn die Amplitude des Frequenzmodulationssignals unterhalb eines vorbestimmten Pegels liegt.

21. System nach Anspruch 15« dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zur Erzeugung von Wortsynchronisationeimpulsen aus einem quarternären Verschlüssler zur 709851/1187

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Erzeugung der Synchronisierimpulse beim Synchronisierspitzenund Weißspitzen^Modulationsgrenzwert eines normalen Videosignaleingangs zur Aufzeichnungseinrichtung enthält, und daß mittlere Ausgangspegel zur Wiedergabe des binären Werts Jedes binären Bits erzeugt werden.

22. System nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufzeichnungseinrichtung aus einem Videoband" aufzeichner mit schraubenförmiger Abtastspur, drehbarem Magnetlcopfsystem und einer Kopfumschalteinrichtung besteht, die in Abhängigkeit von den wiedergegebenen Satzsynchronisierimpulsen arbeitet, um den Signalweg zwischen den Magnetköpfen am Anfang und am Ende Jeder Schraubenabtastung nur während der Wiedergabe der Satzsynchronisiersignale umzuschalten.

23· Verfahren zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe von Audiosignalen, dadurch gekennzeichnet,

daß aufeinanderfolgende Abtastwerte der Amplitude Jedes Audiosignals mit mehr als der zweifachen Häufigkeit der gewünschten oberen Arbeitsfrequenz des Audiobereichs genommen werden,

daß Jeder Abtastwert in ein den Amplitudenwert wiedergebendes binäres Wort mit mehreren Bits umgewandelt wird,

daß Jedes Bit dieser aus mehreren Bits bestehenden binären Worte mit sjrehronieierenden Impulsen seriell erzeugt wird« die aufeinanderfolgende Worte in der Reihe trennen, sowie mit Satzimpulsen, die wiederholte Folgen dieser Impulse trennen, wobei die Satzimpulse während eines oder mehrerer Wortintervalle mit einer Häufigkeit erzeugt werden, die

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der horizontalen Synchronisationsfrequenz eines normalen Videosignals entspricht,

daß die aus mehreren Bits bestehenden binären Worte dem Videoeingang eines Videoaufzeichners zugeführt werden, um den internen hochfrequenten Träger bei vier diskreten Pegeln zwischen dem Synchronisationsspitzen-und dem Weißspitzen-Modulationsgrenzwert eines normalen Videosignals zu modulieren,

daß die modulierten Signale mittels eines rotierenden Kopfs durch ein Schraubenabtast-Videobandsystem aufgezeichnet und wiedergegeben werden,

daß die frequenzmodulierten Signale zur Wiedergabe der aus mehreren Bits bestehenden binären Worte in einer Folge demoduliert werden,

daß die wiedergegebenen, aus mehreren Bits bestehenden binären Worte nacheinander in einer bestimmten Folge von Speicheradressplätzen gespeichert werden,

daß die Frequenzmodulation des wiedergegebenen Signals zur Feststellung möglicher Fehler überwacht wird,

daß die Eingabe wiedergegebener , aus mehreren Bits bestehender, binärer Worte in die Speicheradressplätze unterbrochen und die Adressfolge .zum Auslesen der aus mehreren Bits bestehenden, vorhergehend gespeicherten Worte in umgekehrter Folge umgekehrt wird, wenn ein möglicher Fehler festgestellt ist,

daß das in den Adressenplatz eingegebene oder daraus ausgelesene, aus mehreren Bits bestehende binäre Wort in einen analogen Wert gewandelt wird, der den abgetasteten Amplitudenwert wiedergibt,

daß die analogen Werte einer Tiefpaßfilterung unterworfen werden, um eine Annäherung an das analoge

Signal zu erzeugen. _ 709851/1187

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24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch g e k e η η zeichnet,

daß durch die Tiefpaßfilterung eine wahlweise veränderliche Grenzfrequenz gegeben ist, die normalerweise bei einem Höchstwert gehalten wird, der der gewünschten oberen Audioarbeitsfrequenz entspricht, die aber bei der Peststellung eines möglichen Fehlers nach und nach herabgesetzt wird sowie auf ihren Größtwert nach und nach wieder zurückgeführt wird, nachdem die Feststellung eines möglichen Fehlers beendet ist.

25· Verfahren nach Anspruch 23* dadurch gekennzeichnet,

daß der hochfrequente Träger durch die Satz- und Synchronisierimpulse bei den Synchronisierspitzen- und Weißspitzenmodulationsgrenzwerten eines normalen Videosignaleingangs moduliert wird, während die binären Bits bei zwei diskreten dazwischenliegenden Pegeln zwischen diesen Modulationsgrenzwerten moduliert werden.

26. Verfahren nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet,

daß die Abtastwerte nacheinander von jedem von vier Audioeingangskanälen genommen werden, wobei aufeinanderfolgende Abtastwerte aus Jedem Kanal in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Multiplexerfolge in gleichen Abständen genommen werden.

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