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VERFAHREN UND SCHALTUNGSANORDNUNG ZUM DEMO-
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DULIEREN EINES VON EINEM MAGNETISCHEN INFOR-MATIONSTRÄGER ABGENOMMENEN,
TERNÄR MODULIER-TEN DATENSIGNALS.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie auf eine Schaltungsanordnung, die insbesondere zur Durchführung
dieses Verfahrens geeignet ist. Ein derartiges Verfahren ist aus "Rundfunktechnische
Mitteilungen", 1976, Heft 5, Seiten 188 bis 194 bekannt.
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Zum Auslesen des sogenannten EBU-Zeitcodes (EBU Technical Centre Tech.
3096-E "EBU code for the synchronization between film cameras and audio tape-recorders",
Seite 17) von Magnetfilmen und Tonbändern wird bei einem bekannten Verfahren ("Rundfunktechnische
Mitteilungen",
1976, Heft 5, Seite 192 Ziffer 2.4.1) das aufgezeichnete, ternäre, pulspolaritätsmodulierte
Zeitcodesignal von einem induktiven, differenzierenden Lesekopf abgenommen und mittels
Integration in seiner ursprünglichen Form restituiert. Anschließend wird aus dem
restituierten Signal ein Takt- und ein Datensignal gewonnen, deren Information beispielsweise
zur Anzeige gebracht oder zur Steuerung eines Schneidetisches oder zur erneuten
Aufzeichnung auf einen sekundären Informationsträger (Oberspielung) verwendet werden
kann. Mit Hilfe dieses Zeitcodes läßt sich auf einfache Weise bei der 2-streifigen
Film/Tonproduktion eine zeitliche Zuordnung zwischen dem Bildträger (Film) und dem
Tonträger (Tonband) dadurch herstellen, daß auf beiden Trägern die Uhrzeit als codierte
Information aufgezeichnet wird.
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Bei der Auswertung des tonseitigen Zeitcodes im Oberspielbetrieb oder
im Schneidebetrieb tritt das Problem auf, den Zeitcode bei Bandgeschwindigkeiten
sicher auszulesen, die von geringen Geschwindigkeiten bis zu extrem hohen Geschwindigkeiten
(z.B. 50-fache Normalgeschwindigkeit) reichen. Damit das abgenommene Zeitcodesignal
über diesen breiten Bandgeschwindigkeitsbereich integriert werden kann, müssen sehr
aufwendige Integrationseinrichtungen mit extrem hohem Dynamikumfang vorgesehen werden.
Die in der Praxis
erzielbare Integration genügt jedoch in keiner
Weise diesen Anforderungen; vielmehr treten aufgrund der fehlenden Gleichstromfreiheit
des EBU-Zeitcodes selbst bei maximal vertretbarem Schaltungsaufwand nicht mehr vernachlässigbare
Verzerrungen der Signal-Nullinie auf, welche die Auslese#sicherheit des Zeitcodes
bei hohen Bandgeschwindigkeiten beeinträchtigen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einem Verfahren
der eingangs erwähnten Art die Auslesesicherheit auch bei extrem hohen Bandgeschwindigkeiten
zu gewährleisten und gleichzeitig den zu dessen Durchführung erforderlichen baulichen
Aufwand zu verri"g ....
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine bevorzugte Schaltungsanordnung und deren Weiterbildungen ergeben
sich aus den Ansprüchen 2 bis 8.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, die Integration
des abgenommenen Signals zu vermeiden und damit ohne die bisher als zwingend angesehene
Restitution des abgenommenen
Signals in seine ursprüngliche Form
auszukommen. In völlig neuartiger Weise werden mittels der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte
allein aus dem abgenommenen, differenziert belassenen Zeitcodesignal die Daten-
und Taktinformation für die weitere Anwendung gewonnen. Damit lassen sich alle mit
der Integration des abgenommenen Signals verbundenen Schwierigkeiten hinsichtlich
Auslesesicherheit und baulichem Aufwand vermeiden. Als weiterer Vorteil kommt hinzu,
daß das differenziert belassene Zeitcodesignal gleichstromfrei ist, so daß aufnahme-
und/oder wiedergabeseitige Signalverzerrungen ohne nennenswerten Einfluß auf die
Auslesesicherheit bleiben. Desweiteren kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ohne nachteilige Auswirkungen eine relativ lange Verbindungsleitung zwischen
dem Lesekopf und der Code-Auswerteeinrichtung vorgesehen werden, womit eine bequeme
Nachrüstung vorhandener Bandgeräte ermöglicht wird. Schließlich ergibt sich bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine höhere Obersprechsicherheit zwischen
dem Zeitcodesignal und dem Nutzsignal, was insbesondere bei einer künftigen stereophonen
Magnetaufzeichnung und -wiedergabe vorteilhaft werden kann.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig.
la verschiedene zeitliche Signalverläufe zur Veranbis li schaulichung der einzelnen,
bei dem erfindungsgemaßen Verfahren vorgesehenen Verfahrensschritte, und Fig. 2
elektrische Schaltbilder von verschiedenen Ausbis 4 führungsformen einer Schaltungsanordnung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im folgenden soll unter Bezug auf Fig. 1 zunächst das erfindungsgemäße
Verfahren im einzelnen erklärt werden.
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Fig. la zeigt das ursprüngliche, ternäre, pulspolaritätsmodulierte
Datensignal, wie es beispielsweise ein EBU-Zeitcodegenerator erzeugt und auf eine
Tonspur aufgezeichnet hat. Man erkennt leicht die Modulationsvorschrift: eine impulsförmige
Auslenkung aus der Signalnullinie in positiver Richtung bedeutet eine logische Eins,
eine entsprechende Auslenkung in negativer Richtung eine logische Null. Zwei nachteilige
Eigenschaften dieser Modulationsart sind ohne weiteres erkennbar: zum einen ist
der Code nicht gleichstromfrei, hat also je nach "Inhalt" erhebliche Mittelwertsschwankungen
zur Folge und andererseits ist er nicht verpolungssicher. Letzteres bedeutet, daß
das Umpolen eines Aufsprech- oder Lesekopfes eine Inversion des logischen Inhalts
zur Folge hat, also aus jeder "Eins" eine Null macht und umgekehrt.
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Der differenzierte Signalverlauf am Ausgang des Lesekopfes bzw. nach
einem proportionalen, also nicht integrierenden Vorverstärker, ist aus Fig. lb ersichtlich.
In dieser Form ist der Signalmittelwert nahezu völlig vom Dateninhalt unabhängig.
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Der erste Verfahrensschritt, ggf. nach einer proportionalen Vorverstärkung,
(welche vorteilhafterweise auch eine Regelung auf konstanten Signalpegel miteinschließen
kann) besteht in einem zweimaligen Schwellwertvergleich. Ein erster Vergleich liefert
die binäre Information bezüglich jener Zeitabschnitte, wo das differenzierte Signal
nach Fig. 1b einen positiven Sollwert Uv+ überschreitet.
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Fig. lc zeigt das hieraus resultierende erste binäre Vergleichssignal.
Der zweite Vergleich gibt die Zeitabschnitte an, wo das Signal nach Fig. lb einen
negativen Sollwert Uv unterschreitet.
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Fig. ld zeigt dementsprechend das hieraus resultierende zweite binäre
Vergleichssignal. Die Sollwertpegel Uv+ bzw. Uv- können fest eingestellt sein, sofer#n,
wie oben erwähnt, ein Vorverstärker mit Pegelregelung vorgeschaltet ist, sie können
aber stattdessen bzw. zusätzlich in Abhängigkeit vom Signalspitzenwert als fester
Bruchteil desselben nachgeführt werden. Schließlich kann es vorteilhaft-sein, durch
eine symmetrisch in der Mitte gestauchte Kennlinie im proportionalen Vorverstärker
vor dem zweimaligen Vergleich kleinere Störsignale (z.B. übersprechende Nutzmodulation)
auf der Signalnullinie zu unterdrücken. Das ist wegensdes differenziert belassenen
Signals gefahrlos möglich.
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Die beiden binären Vergleichssignale gemäß Fig. lc und Fig. ld werden
in einem weiteren Verfahrensschritt einander überlagert entsprechend Fig. le, welche
das resultierende binäre Oberlagerungssignal darstellt und zwar mit einer der späteren
Anschaulichkeit wegen etwas übertrieben gezeichneten Zeitverzögerung.
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Aus den drei binärlogischen Signalen gemäß Fig. lc, ld und le muß
nunmehr die ursprüngliche, in Fig. la enthaltene Bitfolge (1,0,0,1,1 im Beispiel)
identifiziert werden. Zu diesem Zweck wird zunächst das Uberlagerungssignal gemäß
Fig. 1e einer digitalen 2er-Teilung mit beliebiger Phasenlage unterworfen. Fig.
lf und Fig. ig zeigen die beider, wegen zufälliger Anfangsbedingungen möglichen
Phasenlagen des Aufbereitungssignals als Resultat der 2er-Teilung des Uberlagerungssignals.
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Betrachtet man nun gleichsinnige Übergänge eines der beiden möglichen
Aufbereitungssignale gemäß Fig. lf bzw. Fig. lg in zeitlicher Korrelation zu einem
der Vergleichssignale gemäß Fig. lc bzw. Fig. ld so erkennt man ohne weiteres, daß
die so markierten Zeitpunkte der Reihe nach in einem Vergleichssignal entweder die
wahre Bitfolge (im Beispiel 1,0,0,1,1) oder deren Komplement (im Beispiel 0,1,1,0,0)
anzeigen.
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Bezeichnet man mit t1,t2,t3,t4 gleichermaßen die Zeitpunkte der Null-Einsübergänge
des Aufbereitungssignals (Fig. lf) und der
Eins-Null-Übergänge
des alternativen Aufbereitungssignals (Fig. 1g) und mit t1,,t2,,t3,,t4, die umgekehrte
Zuordnung so ergeben sich die folgenden vier Relationen: - die Bewertung des einen
Vergleichssignals(Fig. lc)mit der Übergangsfolge tl,t2,t3,t4 ... ergibt die wahre
Bitfolge (Fig. Ih) - die Bewertung desselben Vergleichssignals(Fig. lc)mit der anderen
Übergangsfolge tl',t2',t3',t4' ... ergibt die inverse Bitfolge (Fig. li) und umgekehrt:
- die Bewertung des anderen Vergleichssignals(Fig. 1d)mit der Übergangsfolge t1,t2,t3,t4
... ergibt die inverse Bitfolge (Fig. li) - die Bewertung desselben Vergleichssignals(Fig.
1d)mit der Übergangsfolge t1,,t21,t3,,t4 ... ergibt die wahre Bitfolge (Fig. Ih)
Man
geht nun so vor, daß zunächst eines der beiden Vergleichssignale (Fig. lc oder ld),
egal welches, mit dem in der Phase zufälligen Aufbereitungssignal (Fig. lf oder
Fig. lg, je nach Phasenzufall) bewertet wird, daß also mit jedem zweiten Übergang
des Aufbereitungssignals eine Probe aus dem gewählten Vergleichssignal entnommen,
dem logischen Null-bzw. Eins-Pegel zugeordnet und als dementsprechender Logikwert
bis zum nächsten gleichsinnigen Übergang festgehalten wird. Mit 50 %iger Wahrscheinlichkeit
entspricht die Folge der aus diesem Probenentnahmevorgang resultierenden Logikwerte
der wahren Bitfolge (Fig. ich). Es ist aber ebenso wahrscheinlich, daß man die inverse
Bitfolge nach Fig. li zunächst erhält. Zeigt sich, daß die wahre Bitfolge vorliegt,
so kann der Demodulationsvorgang ohne weiteres in derselben Weise, das heißt Zuordnung
bzw. Phase weiterlaufen.
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Zeigt sich dagegen, daß die Bitfolge invers ist, so können mehrere
Möglichkeiten vorgesehen werden, dieses richtigzustellen.
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Entweder wird vor oder nach der Probenentnahme ein Inversionsvorgang
zusätzlich eingeschaltet oder man vertauscht das Vergleichssignal, aus dem man die
Proben entnimmt, oder man invertiert das Aufbereitungssignal, macht also aus den
sich als verkehrt herausstellenden Bewertungszeitpunkten t1,t2,t3 ... die Zeitpunkte
tl',t2',t3' bzw. umgekehrt.
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Der EBU-Zeitcode hat im übrigen die nützliche Eigenschaft, daß er
sehr leicht auch automatisch daraufhin überprüft werden kann, ob er in wahrer oder
inverser Form vorliegt. Er enthält nämlich ein sogenanntes Synchronwort, welches
sich von den variablen Nutzinformationen in unverwechselbarer Weise dadurch abhebt,
daß in ihmwregelmäßig und ausschließlich, die bei wahrer Polarität maximal mögliche
lückenlose Folge von acht Logisch-Eins-Bits vorkommt. Die aus dem erfindungsgemäßen
Verfahren zunächst resultierende Bitfolge (Fig. lh bzw. Fig. li) braucht also nur
daraufhin überprüft zu werden, ob jemals eine Serie von mehr als 8 Einserbits auftritt.
Wenn ja, handelt es sich mit Sicherheit um einen invertierten Codezustand, der dann
auf eine der oben geschilderten Arten leicht korrigierbar ist.
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Es muß noch darauf hingewiesen werden, daß die geschilderte Verfahrensweise
unter Verwendung des differenziert belassenen Datensignals automatisch auch den
dem Code eigenen Nachteil der Verpolungsunsicherheit aufhebt indem auch eine Verpolung
bei der Plausibilitätsprüfung erfaßt und ggf. korrigiert wird.
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Im folgenden soll nun anhand der Figuren 2 bis 4 die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens erläutert
werden.
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Gemeinsam allen Ausführungsformen (Fig. 2 bis 4) ist, daß das Datensignal
(Fig. lb), vom differenzierenden Lesekopf 10 kommend, ggf. einen Proportional verstärker
20 durchläuft und von dort an die Ist-Eingänge 32 und 42 der beiden Komparatoren
30 und 40 gelangt. Dem Vergleichswerteingang 33 des einen Komparators 30 ist eine
positive Vergleichsspannung Uv+ zugeführt, die beispielsweise etwa der Hälfte der
positiven Daten signalauslenkung am Eingang 32 entspricht. Am Vergleichswerteingang
43 des anderen Komparators 40 liegt in Analogie zum vorher Gesagten eine negative
Vergleichsspannung Uv-. Beide Vergleicherausgänge 31 und 41 geben binäre Vergleichssignale
gleicher Polarität entsprechend Fig. lc und Fig. ld ab, die in einer Überlagerungseinrichtung
50, z.B. einem Logik-Gatter mit ODER-Wirkung> zum Oberlagerungssignal entsprechend
Fig. le zusammengefügt werden.
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Der Ausgang 51 der Uberlagerungseinrichtung 50 führt zum Takteingang
62 eines digitalen 2er-Teilers 60, an dessen Ausgang 61 das digitale Aufbereitungssignal
gemäß Fig. 1f bzw. Fig. lg vorliegt.
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Die bisherige Erläuterung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
bezieht sich gleichermaßen auf die Fign. 2, 3 und 4.
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Dies gilt im übrigen auch für die Tast- und Halteeinrichtung 80, die
Plausibilitätsprüfeinrichtung 90 und den 2er-Teiler 100. Der Unterschied zwischen
den Fign. 2, 3 und 4 besteht darin, daß eine
Umschalteinrichtung
70 bzw. 70' an unterschiedlicher Stelle vorgesehen ist, welche jeweils am Schalteingang
74 vom Ausgang 91 der Plausibilitätsprüfeinrichtung 90 über den 2er-Teiler 100 angesteuert
wird. Dabei sind folgende Alternativen möglich: - gemäß Fig. 2: die Umschalteinrichtung
70 ist an ihren beiden Eingängen 72, 73 mit den Komparatorausgängen 31, 41 verbunden,
während der Ausgang 71 dem Probeentnahmeeingang 81 des digitalen Tast- und Halteeinrichtung
80 zugeführt ist, oder - gemäß Fig. 3: einer der beiden Komparatorausgänge, z.B.
31, ist über eine Umschalteinrichtung 70' mit Inversionswirkung in einem Pfad dem
Probeentnahmeeingang 81 zugeführt, oder schließlich - gemäß Fig. 4. einer der beiden
Komparatorausgänge, z.B. 31 ist direkt mit dem Probeentnahmeeingang 81 verbunden
und desweiteren ist eine Umschalteinrichtung 70' mit Inversionswirkung in einem
Pfad dem Aufbereitungssignalausgang 61 des 2er-Teilers 60 nachgeschaltet.
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Dem Zeitsteuereingang 82 der Tast- und Halteeinrichtung 80 wird jeweils
das Aufbereitungssignal am Ausgang 61 zugeführt (gemäß Fign. 2 und 3), im Fall der
Fig. 4jedoch unter Zwischenschaltung der Umschalteinrichtung 70'. Der Ausgang 83
der Tast-und
Halteeinrichtung 80 bildet gleichzeitig den Datenausgang
88 der gesamten Schaltungsanordnung. Der zugehörige Taktausgang 99 der Schaltungsanordnung
entspricht dem - im Fall der Fig. 4 ggf.
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invertierten - Aufbereitungssignal vom Ausgang 61 des 2er-Teilers
60. Diese beiden Ausgangssignale werden zur weiteren Verarbeitung des Zeitcodes
(Anzeige, Sekundäraufzeichnung) benötigt, werden aber auch innerhalb der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung verwendet, um hieraus in der Plausibilitätsprüfeinrichtung 90
ein an deren Ausgang 91 abnehmbares Implausibilitätssignal abzuleiten, das immer>
wenn es auftritt, den 2er-Teiler 100 und damit auch die dort angeschlossene Umschalteinrichtung
70 bzw. 70' in die jeweils komplementäre Lage bringt, also die Datenfolge invertiert
bzw. in inverser Zuordnung bewertet.
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Als digitale Tast- und Halteeinrichtung 80 kann beispielsweise ein
D-Flipflop verwendet werden. Die Umschalteinrichtung 70 kann aus einzelnen invertierenden
2-fach-Gattern aufgebaut werden, wogegen sich die Umschalteinrichtung 70' mit der
dort benötigten Inversion in einem der beiden Schaltpfade vorteilhaft mit einem
EXCLUSIV-ODER bzw. einem EXCLUSIV-Oder-NICHT-Gatter realisieren läßt.