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Verfahren und Anordnungen zur Qualitätskontrolle
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bei Signal-Kopieranlagen Die Erfindung betrifft Verfahren und Anordnungen
zur Qualitätskontrolle bei der Signalüberspielung von einem Masterband, insbesondere
für Tonsignale, durch Vergleich der -Signalpegel beim ersten und bei weiteren Durchläufen
des Masterbandes.
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Anwendbar sind solche Kontroliverfahren und -an#ordnungen, insbesondere
für Naster-Sklavenkopieranlagen, auf denen Audiodarbietungen von einem oder mehreren
Masterbändern auf eine Vielzahl von Sklavenbändern übertragen werden, beispielsweise
für die Herstellung von Nusikkassetten. Derartige Kopier- oder Überspielanlagen
arbeiten mit vielfacher Aufnahme-/Wiedergabegeschwindigkeit im Vergleich zur Üriginalgeschwindigkeit
des Signaiprogramms und arbeiten kontinuierlich, so daß beim Kopieren einer gröberen
Auflage von Audioprogrammstücken das Masterband fortwährend läuft- und dabei einigen
hundert bis ca. tausend Durchläufen ausgesetzt Ist, Die Tonköpfe des Masterlaufwerks
bleiben während des Überspiel- oder Kopierbetriebs verdeckt und werden daher zwischendurch
auch nicht gereinigt. Demgegenüber erfolgt bei den normalerweise in größerer Anzahl
dem #asterlaufwerk parallel geschalteten Sklavenlaufwerken jeweils beim periodisch
erfolgenden Wechsel der Bandwickel eine vorbeugende Tonkopfrei-.
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nigung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einfache Qualftätskontrollverfahren
und geeignete Anordnungen dafür bereitzustellen, womit eine ständige, selbsttätige
Überwachung der Überspie#lvorgänge möglich ist.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe damit, daß bei der ersten
Überspielung -vom Masterband von jeder Spur als Referenzgröße
(Sollsignal)
ein Signal im oberen Frequenzbereich des zu überspielenden Mastersignals an einer
Stelle im Band abgetastet und gespeichert wird und bei nachfolgenden überspielungen
an derselben Stelle auf dem Band die jeweilige Istgröße (Istsignal) abgetastet und
der Istsignalpegel mit dem Sollsignalpegel verglichen wird und bei Feststellen einer
vorgegebenen Pegeldifferenz eine Kontroll- und/oder Schalteinrichtung betätigt wird.
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Dadurch wird es möglich, alle typischen Störungen beim überspielbetrieb,
die zu einer Beeinträchtigung der überspielten Signale fuhren, rechtzeitig zu erkennen
und Gegenmaßnahmen zu treffen oder selbsttätig auslösen zu können, Informationsausfälle
(Höhenverluste) von seiten des Masterbandes, die bisher zu umfangreichen Neubespielungen
und Materialausschuß - Musikkassetten von mangelhafter Qualität - führen konnten,
was als Zeitverluste und erhöhter Personalbedarf nachteilig war, können nunmehr
vermieden werden, da ständig während des Kopierbetriebs kontrolliert werden kann
und nicht erst nach Ende des Gesamtüberspielvorgangs und Abstellen des Master-Laufwerks,
wie bisher, Ferner wird dadurch eine dem Mastersignal individuell anpaßbare Qualitätskontrolle
ermöglicht, die von besonderer Wichtigkeit bei Kopieranlagen ist, die mit sehr hohen
Kopiergeschwindigkeiten arbeiten, z.B0 mit 64-facher Normalgeschwindigkeit und entsprechend
hohen Abtastfrequemzen.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann das Sollsignal die
im oberen Frequenzbereich des Mastersignals liegende Maximalamplitude des Mastersignals
sein.
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Eine andere vorteilhafte Verfahrensmaßnahme zur Lösung der gestellten
Aufgabe wird darin gesehen, daß das Sollsignal ein im oberen Frequenzbereich des
Mastersignals liegendes, extra erzeugtes und aufgezeichnetes Meßsignal, insbesondere
von 10 kHz ist. Dadurch wird die Qualitätskontrolle unabhängig von dem Frequenzspektrum
des jeweils gerade zu kopierenden Audioprogrammes.
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In zweckmäßiger Weiterführung dieses Erfindungsgedankens kann das
Meßsignal ein bei Durchlauf des Masterbandes erzeugtes, von einem Steuersignal für
das Masterband abhängiges Signal sein, das insbesondere während der Dauer des Steuersignals
aufgezeichnet ist.-In einer Anordnung zur Durchführung der Verfahrensmaßnahmen nach
der Erfindung enthält jeder Abtastkanal einen Hochpaßfilter zum Ausfiltern des Soll-
bzw. Istsignals und einen löschbaren Signalspeicher und eine Vergleichsschaltung
für den Soll-Ist-Signalvergleich für die Kanäle.
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Auf diese Weise läßt sich eine wirtschaftlich günstige Anordnung realisieren,
In zweckmäßiger Ausgestaltung kann der Signalspeicher der erfindungsgemäßen Anordnung
als Analog- und Digitalspeichereinrichtung ausgebildet sein. Damit wird die wirtschaftlich
vorteilhafte Digitalelektronik genutzt, um eine größtmögliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit
der Anordnung mit minimalem wirt schaftlichen Aufwand erreichbar zu machen, Die
Fehlerrate liegt im ungünstigsten Fall bei 0,3 dB beim Digitalspeicher, In weiterer
zweckmäßiger Ausbildung kann der Analogspeicher aus einem RC-Glied großer Zeitkonstante
bestehen, wobei der Widerstand vorzugsweise durch den Eingangswiderstand eines Feldeffekttransistors
(FET) gebildet wird, Zweckmäßig ist für den Digitalspeicher eine Takt- und Steuerlogikschaltung
vorgesehen, die durch ein Steuersignal auf dem Masterband oder durch ein bei Durchlauf
des Masterbandes erzeugtes Steuersignal getriggert wird.
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Ein wesentlicher Vorteil gemäß der Erfindung ist es, daß die Anordnung
aufgrund ihres Aufbaus ggf. sowohl programmspezifisch eichbar ist, als auch ohne
jegliche Eichung mit einer vollelektronischen Einstellung auch von ungeschultem
Personal bedienbar ist. In jedem Fall werden mehrere Signalkanäle getrennt erfaßt,
um auch den Ausfall einzelner Kanäle selektiv erfassen zu können.
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Zur Anzeige von Störungen und/oder zum Auslösen notwendiger Gegenmaßnahmen
können alle bekannten Warn- und/oder automatischen Schalteinrichtungen verwendet
werden.
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Einzelheiten der Verfahren und Anordnungen nach der Erfindung sind
den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sowie der nachfolgenden
Beschreibung zu entnehmen.
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In der Zeichnung ist dargestellt in Fig. 1 ein Blockschaltbild einer
Kontroll-Anordnung nach der Erfindung Fig. 2 ein Schaltschema der Analog-Digital-Speicher
der Schaltung nach Fig. 1 Fig. 3 ein Zeitablaufs-Impulsfolge-Diagramm der Anordnung
Das Blockbild in Fig. 1 zeigt die prinzipielle Gesamtanordnung für die Verfahrensmaßnahmen
der Erfindung.
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Mit 1 bis 4 sind die Wiedergabe-Kanäle der Überspielanordnung bezeichnet,
sie entsprechen den vier Spuren auf dem Masterband. Bei vier Kanälen handelt es
sich beispielsweise um ein Doppel-Stereoprogramm.
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In jedem Kanal 1 bis 4 liegt ein Analog-Digital-Speicher 5 bis 8,
der in Fig, 2 getrennt dargestellt ist. Bevor die in Fig, 1 und Fig. 2 gezeigten
Details beschrieben werden, soll Fig0 3 den Taktablauf bei der wiederholten Abspielung
des Masterbandes erläutern. In Fig. 3 bedeuten die einzelnen Diagramme folgendes:
a) Periodischer Ablauf des Masterprogramms bei Loop-Bin-Betrieb b) Spannungsverlauf
am Analogspeicher c) Vergleichsphasen für Analog- mit Digitalspeicherwert d) Löschimpulse
für die Analogspeicher Der periodische Ablauf (ständige Wiederholung desselben Programms)
wird durch Zusammenkleben des Bandanfangs mit dem Bandende erreicht. Die so gewonnene
Bandschleife erheblicher Länge läuft in einem Schleifenkasten (Loop-Bin) im Endlosbetrieb.
Der Start ist mit Pfleil S gekennzeichnet. Bei jedem Durchlauf erscheint zu Beginn
ein Steuersignal, der Cueton (I - III). Beim
Start wird zunächst
für einige Sekunden zur Vermeidung von Fehltaktungen während des Hochlaufs die vom
Cueton I getriggerte Taktung gesperrt. Dann wird in den Analogspeicher die Amplitude
der Hüllkurve 3 a eingespeist, Nach dem Ende des Cuetons I wird der Analogspeicher
10 durch Löschimpuls si wieder gelöscht. Beim ersten vollen Durchlauf des Programms
wird die Maximalamplitude UR der Hüllkurve eingespeichert (Fig. 3 a, 3 b) und zwar
analog und digital. Amd Ende des Cuetons II wird der Analogspeischer 10 durch Impuls
s2 wieder gelöscht. Wurde beim 1, Durchlauf ein bestimmter Schwellenwert U des digital
eingespe-icherten & Wertes nicht erreicht, so wird der Verstärkungsgrad des
Vorverstärkers 9 des Speichers 10 um einen definierten Betrag angehoben, womit sich
eine höhere Referenzgröße (Spannung URT in Fig. 3 b) ergibt, die bezüglich des Analogwertes
eine höhere Genauigkeit ermöglicht. Am Ende des Cuetons III wird der Analogspeicher
10 wieder gelöscht und der Digitalspeicher 11 gegenüber weiteren Signalpegeländerungen
gesperrt.
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Nach dem 3. vollen Durchlauf (während Cueton IV) findet zwischen der
Referenzspannung UR bzw URI des Digitalspeichers 11 und der vom Analogspeicher 10
bei jedem folgenden Durchlauf abgegebenen Spannung UV ein Vergleich statt (sO Fig0
3 c), der bei einer bestimmten Pegeldifferenz als Fehlerkriterium Kontroll-und/oder
Schaltvorgänge auslöst. Die Fehlerimpulse sind in Fig. 1 mit F bezeichnet.
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Zur Triggerung der gesamten Schaltung wird ein Cueton benutzt (üblicherweise
ca, 7 Hz, Zeitdauer 3 sec, am Ende der Spuren 3 und 4). Dieser Cueton ist erforderlich,
um die auf den Tochtergeräten der Kopieranlage entstehenden Reihenkopien des gleichen
Programms beim späteren Einspulen der Bänder in Cassetten automatisch trennen zu
können, Da die Funktionen der Speicher, Vergleicher und Anzeige schaltung zentral
gesteuert werden, wird in Fig. 1 zunächst der Triggerkreis beschrieben, Von Spur
3 wird der Cueton über einen steilen Tiefpaß 25 vom Programm getrennt. Dieser Filter
muß berücksichtigen, daß beim transponierten überspielen (z0B. 32-fach gegenüber
der Originalgeschwindigkeit) die Frequenzlage entsprechend angehoben wird (z.B.
auf
224 Hz). Ein nachfolgender Impulsformer 26 liefert einen der
Cuetondauer entsprechend langen negativen Impuls. Ein Inverter 46 steuert mit seiner
negativen Flanke, also mit dem Ende des Cuetons den Monoflop 32 (astabiler Multivibrator),
der über den Inverter 28 den Cuetonzähler 29 steuert, Der Zähler 29 wird am Ende
der ersten drei Cueimpulse weitergeschaltet, am Ausgang 41 tritt an s1s, s2' jeweils
nach dem 1. und 2. Cueton ein positiver, bleibender Spannungssprung, an s3 nach
dem 3. Cueimpuls ein negativer Sprung auf. Die mit einer Verzögerungszeit von einigen
Sekunden nach Auftreten von Wiedergabespannung der Spuren 1 und 2 kippende Hochlaufsperre
30 gibt einen negativen Dauerimpuls über den Inverter 31 an den Eingang des Monoflop
32, so daß erst dann der von Stufe 46 gelieferte Cueimpuls den Monoflop 32 erreicht
und die Triggerung auslösen kann. Damit werden beim Hochlauf des Masterbandes Fehlsteuerungen
vermieden, Der Triggerkreis enthält die Reset-Haupttaste 14S die uOaO über Inverter
47 den Zähler 29 vor der Einspeicherung eines neuen Programms auf Null setzt, Die
Und-Verknüpfung 42 sorgt dafür, daß die Reset-Haupttaste nur wirksam ist, wenn kein
Signal am Eingang von 30 vorhanden ist (Band steht still). Damit wird ein nicht
beabsichtigtes Löschen von Schalt zuständen und Speichern während des Überspielbetriebes
vermieden, Mit TA ist die Anlaufzeit des Masterbandes und mit T d die Durchlaufperiode
bereich net (Fig. 3 a)O Der in jedem Kanal 1 bis 4 vorhandene A-D-Speicher (Fig,
2) leitet die jeweilige Wiedergabespannung über einen Hochpaß HP mit einem Dämpfungsverlauf
von 6 dB/Oktave. Die Grenzfrequenz sollte auf die Originalfrequenzlage bezogen bei
ca. 5 kHz liegen (bei 32-facher Überspielgeschwindigkeit bei 160 kHz), um eine Bewertung
zugunsten höherer Tonfrequenzen zu erhalten, Der Hochpaß HP kann vorzugsweise einstellbar
sein. Durch diese oder eine andere geeignete Wahl des oberen Frequenzbereichs ist
es praktisch leicht möglich, typische Qualitätseinbußen durch Kopfverschmutzungen,
Oberflächenveränderungen des Bandes und ähnliche Fehler zu erfassen, bei denen zuerst
Pegelrückgänge im oberen Frequenzbereich einsetzen. Der nachfolgende Verstärker
9 speist den Analogspeicher 10#, der über einen Spitzenwertgleichrichter
einen
Kondensator mit sehr großer Entladezeitkonstanten auflädt.
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Die über einen Feldeffekttransistor niederohmig abgegriffene Hüllkurvenmaximalwert-Spannung
wird den Vergleichern 12 und 13 zugeführt, Da der Zähler 11 über die Resetleitung
R vor Programmanlauf auf Null gesetzt wurde, zeigt auch der Ausgang des Digital
Analog>Converters 15 die Spannung Oo Somit springt der Vergleicher 13 bei ansteigender
Spannung UR (Fig. 3 b) am Ausgang auf positives Potential; da s1' nach dem Cueton
I ebenfalls positiv wird und 53 noch positiv ist, kann nun die Taktfrequenz T des
Rechteckgenerators 45 für den Zähler 11 das Und-Gatter 16 passieren Der Zähler 11
läuft solange, bis die über 15 in eine Analoggröße zurückverwandelte, digitale Einstellung
des Zählers Übereinstimmung von UD mit UR bewirkt.
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In diesem Fall trennt der Vergleicher 13 durch negative Ausgangsspannung
das Taktsignal T mittels Gatter 16 vom Zähler 11 ab0 Steigt im Verlauf des Programms
UR weiter an, so wird Zähler 11 erneut gestartet und stoppt in gleicher Weise wie
zuvor beschrieben Erreicht die digitale Referenzspannung UD einen vorgegebenen Schwellenwert
US nicht (höhenarmes Programm) so behält der Vergleicher 17 an seinem Ausgang ein
positives Potential und steuert nach dem Cueton II mittels Sprung s2i das Und-Gatter
18 auf; über den Inverter 48 wird der Flip Flop FF umgeschaltet und die Verstärkung
des Vorverstärkers 9 um einen vorgegebenen Betrag (z>Bo 12 dB) erhöht, Der schaltungsmäßige
Teil zur Anpassung der Verstärkung an den Höhengehalt des Programms ist als gestrichelter
Baustein 27 in Fig, 2 zusammengefaßt. Beim zweiten Durchlauf (Fig. 3) wird im Analogspeicher
10 für den Fall UR = UD C U5 ein neuer Wert UR' gebildet und durch einen erneuten
Anlauf des Digitalspeichers 11 digital eingespeichert0 Die Umschaltung UR - UR'
bringt eine höhere Vergleichsgenauigkeit, da dann vom Digitalspeicher 11 ein höherer
Wert der dort abgegebenen Treppenspannung erreicht wird, Am Ende eines jeden Cuetons
wird der Analogspeicher 10 über die Resetleitung RA auf 0 gesetzt, Nach dem 2. vollen
Durchlauf werden die Gatter 16 und 18 über 53i bzw S3 verriegelt, so daß Zähler
11 und FF ihre Einstellung beibehalten, Das Zurücksetzen ist erst bei stehendem
Band über die Reset-Haupttaste
R möglich. Der Vergleicher 12 führt
dem Ausgang A des A-D-Speichers die positive Spannung UA zu, wenn die vom Analogspeicher
10 gelieferte Spannung UR die Referenzspannung UD einschließlich einer - evtl. einstellbaren
- Toleranzabweichung von z.B. 3 dB unterschreitet. Der Toleranz-Quotient ist durch
RT1/RT2 gegeben.
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Aus Fig. 1 ist nun die weitere Funktion versehbar, Tritt also bei
einem der 4 Speicher 5 bis 8 eine Pegeldifferenz als Fehlerkriterium auf, so wird
der betreffende Ausgang A (UA) positiv; beim Auftreten des Cuetons liefert der Ausgang
des Impulsformers 26 einen negativen Impuls, der über das Und/Oder-Gatter 24 das
betreffende Und-Gatter 23 und die zugehörige Lampe 22 einschaltet. Gleichzeitig
erhält das Oder-Gatter 33 Spannung, schaltet den Ausgang des Und Gatters 21 (sofern
der Cueton III durchlaufen ist) auf negativ; der Inverter 34 schließlich steuert
das Flip-Flop 35 und schaltet die Alarmlampe 19 ein, Dadurch wird das Gatter 24
aufgeschaltet, so daß alle Gatter 23 für positive Steuersignale der Speicher 5 bis
8 geöffnet bleiben; die der jeweiligen Spur zugeordnete Lampe 22 bleibt somit stromführend,
Das ist aber nur möglich, wenn die Analogspeicher 5 bis 8 nicht gelöscht werden,
Hierfür wird von Ausgang 21 im Fall einer Pegeldifferenz ein Nullpotential an das
Und-Gatter 38 angelegt, wodurch der löschende Cueton von Ausgang 28 nicht mehr über
das Gatter 38 gelangen kann. Über die Taste 44 können Alarm und Lichtanzeige und
eventuelle weitere Schalteinrichtungen während des Betriebes manuell gelöscht werden,
falls die überspielung nicht gestoppt werden soll.
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Neben der dargelegten Lösung zur Qualitätskontrolle, den Signal-Sollwert
in einer hohen Frequenzlage je Spur zu speichern und jeden je Umlauf abgetasteten
Istwert mit dem Sollwert zu vergleichen, wird im folgenden noch eine weitere Möglichkeit,
die Reproduzierqualität zu überwachen, angegebene Man zeichnet gleichzeitig mit
dem Cuetonsignal (7,5 Hz) ein Meßsignal mit einer hohen Frequenz (z.Ba 10 kHz) auf.
Das bei der Wiedergabe erhaltene Pegelverhältnis der beiden aufgezeichneten
Signale
verschiedener Frequenzen wird als Referenzgröße eingespeichert und bei den folgenden
Durchläufen verglichen. Die beiden Signale werden durch Filter frequenzmäßig getrennt,
die Weiterleitung in die Speicher und Komparatoren geschieht durch zeitliches Aus
tasten über die Hüllkurve des Cuetonsignals (T ca. 125 ms). Die technische Lösung
entspricht in wesentlichen Teilen der beschriebenen Art.
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Da es sich um eine Aufzeichnung mit definiertem Pegel handelt, kann
in Fig. 2 der Schaltungsteil 27 entfallen. In Fig. 1 beschränkt sich der Cueton-Zähler
auf 2 Zählschritte (s11 und S3t). Zwischen die vier Wiedergabeeingänge 1 bis 4 und
die Eingänge der A-D-Speicher 5 bis 8 sind Austastschaltstufen einzufügen, die dafür
sorgen, daß die Speicher nur während der Cuetonphase angesteuert werden können.
Die Modifikationen sind nach dem Stand der Technik mit bekannten Mitteln möglich.
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In diesem Lösungsbeispiel wird auf allen Spuren ein Cuetonsignal benötigt
und die 10 kHz-Aufzeichnung ist am Beginn und Ende aller Spuren hörbar, wenn auch
eine vernachlässigbare Zeit lang, Außerdem müssen bei der Masterbandherstellung
die 10 kHz-Neßsignale aufzeichnet werden, während bei der oben beschriebenen Verfahrensweise
kein Eingriff in übliche überspielanlagen notwendig ist.
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Die beschriebenen Verfahrensmaßnahmen und Anordnungen sind mit Vorteil
auch bei den Sklavenlaufwerken einsetzbar.
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