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Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wieder-
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gabe codierter digitaler Signale Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Verarbeitung aufeinanderfolgender Werte eines digitalen Signales für dessen
codierte Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsträger, wobei zum Codieren die Werte
mindestens zwei verschiedenen Kategorien zugeordnet werden und die Werte der verschiedenen
Kategorien zueinander unterschiedliche Verzögerungen erfahren, ein Verfahren zur
Wiedergabe des codierten digitalen Signales sowie eine Vorrichtung zur Verarbeitung
der aufeinanderfolgenden Werte eines digitalen Signales gemäß den erfindungsgemäßen
Verfahren.
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Digitale Signale entstehen durch Abtastung des Wertes, beispielsweise
der Amplitude eines analogen Signales zu bestimmten aufeinanderfolgenden Zeitpunkten.
Die so erhaltenen Werte werden quantisiert, so daß diese Werte in der Form eines
Datenwortes der Länge n-Bit weiterverwendet werden. Ein sogenanntes Format gibt
eine Struktur an, gemäß welcher solche Datenwörter aneinandergereiht werden können,
was für deren serielle Ubertragung bzw.
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für den Datenaustausch zwischen Apparaten und/oder Maschinen notwendig
ist. Gemäß einem solchen Format ist beispielsweise die Länge der Datenwörter bestimmt.
Ein solches Format kann weiter bestimmen, daß diese Datenwörter zu Blöcken zusammengefaßt
werden und daß in solchen Blöcken Datenschutzwörter (redundante Datenwörter) vorzusehen
sind.
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Ein solches Format kann ebenfalls die Aufteilung eines Datenwortstromes
aus einem Kanal auf mehrere Spuren für die Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsträger
sowie die Regeln für die Codierung der Datenwörter definieren.
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Formate, welche sich zur Anordnung von digitalen Daten, welche zur
Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsträger bestimmt sind, besonders eignen, sehen
eine Aufteilung eintreffender Datenwörter in verschiedene Kategorien vor. So werden
auf einem Kanal eintreffende Datenwörter in geradzahlige und ungeradzahlige Datenwörter
kategorisiert und anschließend auf zwei parallele Kanäle verteilt (vgl. z.B.
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DE-OS 30 38 066). Die anschließende Verarbeitung der Datenwörter aus
den beiden parallelen Kanälen ist für beide Kanäle dieselbe. Dagegen werden die
Datenwörter aus dem einen Kanal z. B. die geradzahligen Datenwörter, verzögert zu
den (ungeradzahligen) Datenwörtern aus dem anderen Kanal verarbeitet, z. B. auf
dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet. Ein solches Format bietet unter anderem Vorteile
im Falle einer Beschädigung der Aufzeichnung oder des Aufzeichnungsträgers. Dies
insbesondere dann, wenn die in einer Decodiervorrichtung vorhandenen Möglichkeiten
zur Fehlerkorrektur ausgeschöpft sind.
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Dehnt sich die Beschädigung der Aufzeichnung längs der Datenspuren
nur über eine Strecke aus, die kürzer ist als der genannte Abstand zwischen den
gerad- und ungeradzahligen Datenwörtern, so sind jeweils nur die gerad- oder ungeradzahligen
Datenwörter einer Datenspur von der Beschädigung betroffen. Im Falle von Audiodaten
können die fehlenden oder fehlerhaften Datenwörter der einen Spur des einen Kanals)
dann durch Interpolation aus den richtigen Datenwörtern der anderen Spur (des anderen
Kanals) berechnet werden. Tritt beispielsweise eine umfangreichere Beschädigung
der Datenwörter durch einen Figerabdruck auf, so entstehen bei der Wiedergabe der
decodier-
ten Datenwörter zwei Zonen. In der einen Zone sind beispielsweise
die meisten der ungeradzahligen Datenwörter fehlerhaft. In der anderen Zone sind
die meisten der geradzahligen Datenwörter fehlerhaft. In der ersten Zone können
die fehlerhaften Datenwörter durch Datenwörter ersetzt werden, die aus geradzahligen
Datenwörtern interpoliert werden. In der zweiten Zone können die fehlerhaften Datenwörter
durch Datenwörter ersetzt werden, die aus ungeradzahligen Datenwörtern interpoliert
sind.
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Bei bandförmigen Aufzeichnungsträgern, deren Aufzeichnungen durch
Schneiden und Zusammensetzen des Bandes kombiniert werden, treten insbesondere dann
weitere Fehler auf, wenn bei der Codierung der Datenwörter sogenannte Codespreizung
(interleaving) verwendet wird. Durch Codespreizung werden aufeinanderfolgende Datenwörter
so von einander getrennt, daß sie über eine größere Strecke verteilt werden, wobei
zwischen die aufeinanderfolgenden Datenwörter andere Datenwörter zu liegen kommen.
Beim Bandschnitt werden die Datenwörter so beschädigt, daß Spreizungsfehler entstehen,
die zur Folge haben, daß diejenigen beim Codieren zugefügten Datenwörter die dem
Schutz der übrigen Datenwörter dienen, ihre Funktion nicht mehr erfüllen können.Dadurch
ergeben sich bei der Wiedergabe Lesefehler, die in diesem Falle nicht korrigierbar
sind.
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Auch in diesem Falle können die fehlerhaften Datenwörter der einen
Spur mit geradzahligen Datenwörtern, durch Interpolation mit ungeradzahligen Datenwörtern
der anderen Spur ersetzt werden, und umgekehrt. Ein Uberblenden von Datenwörtern
des einen Bandteils mit Datenwörtern des anderen Bandteiles ist auf diese Weise
möglich.
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Bekannte Codes, welche sich für die Aufzeichnung digitaler Audiosignale
eignen, ermöglichen im allgemeinen nur einen sehr beschränkten Schutz der Datenwörter
gegen die
Folgen von Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers durch
Fingerabdrücke, Bandschnitt usw.
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Um die Zuverlässigkeit digitaler Aufzeichnungen zu verbessern, ist
es üblich, dasselbe Signal auf mehreren Spuren auf dem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen.
Auf diese Weise und weil getrennte Spuren nur selten koinzidente (gleichzeitig auftretende)
Fehler aufweisen, kann eine zuverlässigere Wiedergabe erreicht werden, indem alle
Spuren gelesen werden und davon nur diejenigen Datenwörter oder Abtastwerte ausgegeben
werden, die als fehlerfreie Datenwörter erkannt sind.
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Der Nachteil solcher Verfahren besteht darin, daß falsche oder fehlende
Datenwörter nur in solchen Fällen aus einer weiteren Spur entneommen werden können,
wenn die einzelnen Spuren nicht korrelierende (wechselseitig abhängige) oder gleiche
Fehlermuster aufweisen. Gerade dies ist aber im Falle von Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers
durch Fingerabdrücke, Schnitt usw. der Fall, denn in diesen Fällen werden mehrere
oder alle Spuren betroffen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Aufnahme und zur Wiedergabe von digitalen Signalen zu schaffen, mit welchen der
Verlust an Abtastwerten, aus denen das aufgezeichnete Signal besteht, auf dem Aufzeichnungsträger
infolge von Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers in stärkerem Maße als bisher
bekannt, vermieden werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 17 gelöst.
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Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche
weitergebildet.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin
zu sehen, daß Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers auch dann noch nicht zu einem
unkorrigierbaren Fehler und damit zu einem nicht wiedergebbaren Signal führen, wenn
das beschädigte Gebiet auf dem Aufzeichnungsträger größer ist, als bisherige Datenschutzverfahren
dies zulassen. Ein wichtiger Vorteil besteht darin, daß die fehlenden oder fehlerhaften
Datenwörter als solche (äquivalent) aus einer weiteren Spur verfügbar sind. Das
bedeutet, daß diese Datenwörter die wirklichen Daten repräsentieren und nicht Daten,
die, durch Interpolation gewonnen, mehr oder weniger gute Näherungswerte der wirklichen
Daten darstellen. Dies ist besonders wichtig und vorteilhaft bei digitalen Audiosignalen.
Gemäß der Erfindung gesicherte Audiosignale ermöglichen in Fällen von Fingerabdrücken
und mechanischem Schnitt des Aufzeichnungsträgers eine originalgetreue Wiedergabe.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Folge aufeinanderfolgender
Datenwörter eines Signales in schematischer Darstellung, Fig. 2 und 3 je eine weitere
Folge von Datenwörtern gemäß Fig. 1, Fig. 4 eine Vorrichtung zur Verarbeitung der
Datenwörter, Fig. 5, 6 und 7 je eine schematische Darstellung verschiedener Kanäle,
Fig.
8, 9 und 10 je eine weitere Ausführung einer Vorrichtung zur Verarbeitung der Datenwörter,
Fig. 11, 12 und 13 je einen Teil einer Einrichtung zum Codieren in schematischer
Darstellung, Fig. 14 einen Teil eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers, Fig. 15
und 16 Folgen von Datenwörtern aus zwei Kanälen und deren Anordnung (Verteilung)
auf mehrere Spuren, Fig. 17 eine Darstellung der Behandlung der Datenwörter in einer
Codiereinheit, Fig. 18 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
und Fig. 19 und 20 je einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die Beschreibung der Erfindung erfolgt am Beispiel von digitalen Audiosignalen,
die aus einem analogen Audiosignal durch Abtasten mit einer Abtastfrequenz in an
sich bekannter und deshalb hier nicht näher dargestellter Weise gewonnen werden.
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Figur 1 zeigt somit eine Folge 1 von Werten oder Datenwörtern 2 bis
10, die aufeinanderfolgenden Abtastwerten des Audiosignales entsprechen. Fig. 2
zeigt dieselben Werte 2 bis 9 der Folge 1, wobei die gesamte Folge um einen Wert
zeitlich und örtlich gesehen versetzt ist.
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Zeitlich gesehen entspricht dies einem Versatz um eine Abtastperiode.
Fig. 3 zeigt dieselben Werte 2 bis 11 in
teilweise vertauschter
Reihenfolge 12. Diese Reihenfolge 12 geht aus der Folge 1 hervor, indem man die
Plätze von je zwei aufeinanderfolgenden Werten vertauscht.
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Fig. 4 zeigt je einen Aufnahmekanal 13 und einen Wiedergabekanal 14
eines an sich bekannten Aufnahme- und Wiedergabegerätes wie z. B. einem Digitalaudio-Magnetbandgerät.
Ein solches Gerät weist in bekannter Weise mindestens eine Codiereinheit 15 und
eine Decodiereinheit 16 auf. Solche Einheiten 15 und 16 können auch zu einer einzigen
Einheit zum Codieren und Decodieren zusammengefaßt sein. Im allgemeinen werden aber
codierte Daten einem Aufnahmekopf zugeführt, auf einem Band aufgezeichnet, von einem
Wiedergabekopf gelesen und der Decodiereinheit zugeführt. Codier- und Decodiereinheiten
bestehen im allgemeinen aus einem Speicher sowie zugehörigen Elementen wie Adreßgeneratoren
usw. Der Aufnahme- und Wiedergabekanal 13, 14 ist zwischen einer Verzweigung 17
und einem Selektor 18 in zwei parallele Kanäle 19 und 20 aufgeteilt.
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Der Kanal 20 weist ebenfalls eine Codiereinheit 21 und eine Decodiereinheit
22 wie der Kanal 19 auf. Im Kanal 20 ist der Codiereinheit 21 eine Verzögerungseinheit
23 vorgeschaltet. Im Kanal 19 ist der Decodiereinheit 16 eine Verzögerungseinheit
24 nachgeschaltet. Diese Verzögerungseinheiten 23, 24 bestehen beispielsweise aus
einem Register oder mindestens einem Speicher. Die Decodiereinheiten 16 und 22 weisen
je zwei Ausgänge 25 und 27 bzw. 26 und 28 auf. Die Ausgänge 25 und 27 sind für die
eigentlichen Signale, die Ausgänge 26 und 28 sind für.Wortmarkierungen bestimmt,
die die einzelnen Werte oder Datenwörter an den Ausgängen 25 und 27 als richtig
oder falsch kennzeichnen.
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Fig. 5 zeigt Datenwörter in zwei Kanälen 29 und 30, wie sie beispielsweise
als Wiedergabe decodierter Datenwörter
ab einer Aufzeichnung auf
zwei Spuren auf einem Magnetband zu finden sind. Als Beispiel enthalte dabei der
Kanal 29 nur eine Kategorie von Werten, z. B. die geradzahligen Werte 2, 4, 6, 8,
10 der Folge 1, während der Kanal 30 nur die ungeradzahligen Werte 3, 5, 7, 9 der
Folge 1 enthalte. Mit 31 und 32 sind zwei Bereiche bezeichnet, in denen vorwiegend
fehlerhafte Datenwörter infolge eines Fingerabdruckes oder eines Bandschnittes vorhanden
sind. Infolge der unterschiedlichen Verzögerung der Datenwörter in den Kanälen 29
und 30 weisen die Bereiche 31 und 32 einen Abstand 33 zu deren Beginn oder Ende
voneinander auf. Ein Fehlerbild gemäß Fig. 5 ergibt sich beispielsweise wenn eine
Folge 1 gemäß Fig. 1 den beiden Kanälen 19 und 20 (Fig. 4) zugeführt wird, wobei
die Vorrichtung gemäß Fig. 4 keine Verzögerungseinheiten 23 und 24 aufweisen würde
und die Folgen 1 nach Beschädigung auf dem Aufzeichnungsträger an einer Stelle 34
beobachtet werden.
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Fig. 6 zeigt eine Darstellung von Datenwörtern auf zwei Kanälen 35
und 36 ähnlich Fig. 5. Der Unterschied besteht darin, daß die Folge 1 der Vorrichtung
gemäß Fig. 4 zugeführt ist, wobei die Vorrichtung mit den gezeigten Verzögerungseinheiten
23 und 24 versehen ist.
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Fig. 7 ist eine Kombination der Fig. 5 und 6 und gibt insbesondere
an, wo ein Bereich 37 liegt, in dem ein Uberblenden zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Datenströmen 38 und 39 am besten durchzuführen ist.
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Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung gemäß Fig. 4 in vereinfachter Darstellung
mit Codier- und Decodiereinheiten 40 und 41, Verzögerungseinheiten 42 und 43, diesen
nachgeschalteten Selektoren 44 und 45 sowie einem Selektor 46. Ein weiterer Selektor
79 ist über Leitungen 80, 81 und
82 mit den Selektoren 44, 45 und
46 verbunden. Leitungen 83 und 84 übertragen die Datenwörter von den Codier- und
Decodiereinheiten 40 und 41 zu den Selektoren 44 und 46.
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Leitungen 85 und 86 übertragen im Takt mit den Datenwörtern deren
zugeordnete Wortmarkierungen.
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Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführung der Vorrichtung.
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Bei dieser mündet ein Eingangskanal 47 in zwei Hauptkanäle 48 und
49. Diese werden wiederum in je vier Kanäle 50 bis 57 aufgeteilt, deren jeder mit
einer Codier- und Decodiereinheit 58 bis 65 versehen ist. Im Hauptkanal 49 ist eine
Verzögerungseinheit 66 allen Kanälen 54 bis 57 vorgeschaltet, im Hauptkanal 48 ist
eine Verzögerungseinheit 67 allen Kanälen 50 bis 53 gemeinsam nachgeschaltet. Ein
Selektor 68 führt die Hauptkanäle 48 und 49 zu einem Ausgangskanal 69 zusam-Fn#n.
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Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit vier parallel angeordneten Kanälen 19, 20, 19a und 20a. Für jeden dieser Kanäle
ist ein Speicher 76 oder 76a vorgesehen, der einerseits an den Aufnahmekanal 13
und andererseits über Ausgänge 25, 27 und 25a, 27a an je einen Selektor 88 ünd 88a
angeschlossen ist. Weitere Ausgänge 26, 28 und 26a, 28a sind für Wortmarkierungen
vorgesehen. Die Selektoren 88 und 88a weisen ebenfalls Ausgänge 14, 14b für Datenwörter
und Ausgänge 14a, 14c für Wortmarkierungen auf. Ferner sind zwei Adreßgeneratoren
78 und 78a vorgesehen, die über einen Bus 77, 77a mit den Speichern 76, und 76a
verbunden sind. Eingänge 87, 87a für Taktsignale (als Zeitsteuersignale) sind an
den Adreßgeneratoren 78 und 78a vorgesehen.
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Fig. 11 zeigt in schematischer Darstellung einen Teil
der
Speicher 76 (Fig. 10), in denen an sich bekannte Operationen zum Codieren der eingegebenen
Datenwortblöcke stattfinden. Solche Speicher haben eine Struktur, die durch Spalten
und Zeilen darstellbar ist. Aus der Gesamtheit der Spalten und Zeilen sind hier
nur zwei Spalten 115, 116 und zwei Zeilen 117, 118 eingezeichnet.
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Schnittstellen der Spalten und Zeilen bilden Speicherplätze, von denen
lediglich ein Speicherplatz 119 im Schnitt der Spalte 116 und der Zeile 118 eingetragen
ist. Einzelne Datenwörter 101 bis 112, 102' bis 112' sowie 101" bis 112" sind an
verschiedenen Plätzen dieser Speicher 76 eingezeichnet. Dasselbe gilt für die Figuren
12 und 13.
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Fig. 14 zeigt einen Teil eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers 120
mit Spuren 121 bis 128 für Aufzeichnung aus verschiedenen Kanälen.
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Fig. 15 zeigt Datenwörter 132, die von 1 bis 24 numeriert sind. Die
Datenwörter 132 sind in diesem Beispiel auf vier Spuren 133, 134, 135 und 136 angeordnet.
Je zwei Spuren 133, 134 und 135, 136 gehen aus einem Kanal 137 und 138 hervor. Der
Begriff Spuren wird üblicherweise verwendet, um den Ort anzugeben, an dem die Daten
im Abstand zum Rand eines Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet werden. Solange die
Daten noch im Apparat sind, spricht man von einem Kanal, in dem sie sich bewegen.
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Um nicht von einem Kanal und von seinen Unterkanälen sprechen zu müssen,
sei hier der Begriff Spur verwendet als denjenigen Teil eines Kanales, der durch
Aufteilung oder Verzweigung entstanden ist. Das bedeutet, daß die Datenwörter 132
z. B. der Spur 133 später wirklich auch in derselben Spur auf dem Aufzeichnungsträger
zu finden sind. Zwölf aufeinanderfolgende Datenwörter 132 in einer Spur 133, 134,
135 oder 136 bilden zusammen einen
Block 139. Gemäß dem bekannten
DASH-Format gehören zu einem Block 139 noch zusätzliche Datenschutzwörter (redundante
Datenwörter), die hier aber der Einfachheit der Darstellung halber weggelassen sind.
Pfeile 140 und 141 geben für die Kanäle 137 und 138 an, gemäß welcher Regel die
Datenwörter in den Spuren 133, 134 und 135, 136 angeordnet werden. Die hier dargestellten
Regeln entsprechen dem DASH-M-Format.
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Fig. 16 zeigt eine Anordnung von Datenwörtern 132 aus zwei Kanälen
143 und 144 auf je vier Spuren 145, 146, 147, 148 und 149, 150, 151, 152. Die Datenwörter
132 sind von 1 bis 48 numeriert. Auch hier geben Pfeile 153 und 154 die Regeln an,
gemäß welchen die Datenwörter 132 aus dem Kanal auf die vier Spuren verteilt werden.
Diese Regeln sind Teil des DASH-S-Formates.
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Fig. 17 zeigt dieselben Datenwörter 132 aus Fig. 15 schematisch dargestellt
in ihrer Anordnung in einer Codiereinheit. Vor der Codiereinheit werden sie seriell
verarbeitet, in der Codiereinheit werden sie parallel verarbeitet. Die zwölf Datenwörter
132 oder die Blöcke 139 jeder Spur aus Fig. 15 sind deshalb hier mit Bezugszeichen
133', 134', 135' und 136' bezeichnet. An der Stelle 155 sind die geradzahligen und
die ungeradzahligen Datenwörter 132 zu Gruppen 156 bis 163 zusammengefaßt, wobei
aber innerhalb der Gruppen 156 bis 163 die Reihenfolge der Datenwörter nochmals
gemäß weiteren Regeln des DASH-M-Formates vertauscht ist. Zur Codierung werden die
Datenwörter 132 in unterschiedlicher Weise gegeneinander verzögert, so daß die einzelnen
Datenwörter nicht mehr unmittelbar aufeinander folgen. Sie bilden Gruppen 156' bis
163'. Dies geschieht gemäß bekannten Regeln der Codespreizung.
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Fig. 18 zeigt eine Anordnung ähnlich der gemäß Fig. 4.
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Deshalb sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen
und hier nicht weiter aufgeführt. Beide Kanäle 19 und 20 münden in eine Verteilereinheit
164, die über Leitungen 165 und 166 mit Vertauschungseinheiten 167 und 168 (Permutationseinheiten)
verbunden sind. Solche Vertauschungseinheiten sind Stand der Technik, da sie bereits
in digital arbeitenden Audioaufnahmegeräten verwendet werden. Leitungen 169, 170
und 171, 172 verbinden diese mit den Codiereinheiten 15 und 21. Die Decodiereinheiten
16 und 22 sind über Leitungen 25 und 27 mit Rückvertauschungseinheiten 174 und 175
verbunden, welche wiederum über Leitungen 72 und 173 mit dem Selektor 18 verbunden
sind. Die Leitungen 26 und 28 dienen in bekannter Weise der Ubertragung der entsprechenden
Wortmarkierungen. Den Ausgang des Selektors 18 bilden Leitungen 176 und 177 für
Datenwörter und 178 für Wortmarkierungen.
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Fig. 19 zeigt in schematischer Darstellung eine Matrixeinheit 179,
die in der Lage ist, die Datenwörter aus den Kanälen 19 und 20 in je zwei Kanäle
oder Spuren 133, 134 und 135, 136 aufzuteilen. Solche Matrixeinheiten sind ebenfalls
bekannt und bestehen im wesentlichen aus einem Speicher und einem Adreßgenerator.
Dieser kann so programmiert werden, daß die gewünschte Aufteilung und Vertauschung
der Datenwörter für die Spuren erfolgt.
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Teile der Codiereinheiten 15 und 21 sowie die Vertauschungseinheiten
167 und 168 sowie die Verteilereinheit 164 bilden zusammen eine solche Matrixeinheit
179.
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Fig. 20 zeigt eine Matrixeinheit 180, welche eine Aufteilung in acht
Spuren 145 bis 152 vornehmen kann. Dieser, wie übrigens auch der Matrixeinheit 179
kann eine Schalteinheit 181 vorgeschaltet sein. Diese ist in der Lage, wahlweise
die Kanäle 19 und 20 so zusammenzuschalten,
daß in beiden Kanälen
dieselben Datenwörter erscheinen.
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Das bedeutet, daß z. B. alle Datenwörter der Figuren 15 oder 16, die
die gleiche Nummer tragen, auch denselben Wert oder Abtastwert darstellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man zum Beispiel
eine Folge 1 von Datenwörtern 2 bis 10 zwei verschiedenen parallelen Kanälen zuführt.
In einem dieser Kanäle wird die Folge 1 unverändert codiert. Im anderen Kanal wird
die zeitliche Folge (Sequenz) der Datenwörter 2 bis 10 (beispielsweise) so verändert,
daß eine neue Folge entsprechend Fig. 2 oder 3 entsteht.
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Diese Änderung kann darin bestehen, daß die Folge 1 um ein Datenwort
verschoben wird, oder daß je zwei aufeinanderfolgende Datenwörter vertauscht werden.
In der Vorrichtung gemäß Fig. 4 wird dementsprechend beispielsweise die Folge 1
dem Aufnahmekanal 13 zugeführt und anschließend auf die beiden Kanäle 19 und 20
aufgeteilt.
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Im Kanal 19 wird die Folge 1 der Codiereinheit 15 zugeführt, wo geradzahlige
und ungeradzahlige Datenwörter auf getrennten Wegen weiterbearbeitet werden, was
durch zwei Eingänge 70 und 71 angedeutet ist. Im Kanal 20 wird die Folge 1 um ein
Datenwort oder um eine Abtastperiode in der Verzögerungseinheit 23 verzögert und
der Codiereinheit 21 zugeführt, wo sie in bekannter Weise weiterverarbeitet wird.
Es sei weiterangenommen, daß auf dem Aufzeichnungsträger die codierten Datenwörter
Beschädigungen ausgesetzt werden, die sich über eine Länge erstrecken, die kürzer
ist als der Abstand 33 wie durch die Bereiche 31 und 32 dargestellt (Fig. 5). Am
Ausgang 72 der Verzögerungseinheit 24 ergibt sich ein Fehlerbild gemäß Fig. 5. Am
Ausgang 27 der Decodiereinheit 22 ergibt sich ein Fehlerbild gemäß Fig. 6. Ein Vergleich
dieser beiden Fehlerbilder zeigt, daß nach wie vor alle Datenwörter wiedergegeben
sind. Die fehlenden Daten-
wörter des Bereiches 31 sind an der
entsprechenden Stelle im Kanal 35 zu finden, die fehlenden Datenwörter des Bereiches
32 sind im Kanal 36 zu finden. Dies geht ebenfalls aus Fig. 7 hervor. Entsprechende
Bereiche 31' und 32' werden durch Datenwörter aus den Kanälen 30 und 29 ergänzt.
Auf diese Weise fehlen keine Datenwörter.
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Die fehlerhaften Datenwörter der Bereiche 31, 31' und 32, 32' werden
in den Decodiereinheiten auf an sich bekannte Weise markiert, was bedeutet, daß
parallel zu den Datenwörtern entsprechende Wortmarkierungen von den Decodiereinheiten
16 und 22 über Ausgänge 26 und 28 ausgegeben und dem Selektor 18 zugeführt werden.
Dieser wählt gültige Datenwörter aus und setzt auf an sich bekannte Weise eine vollständige
Folge entsprechend Folge 1 für den Ausgangskanal 14 zusammen. Im Ausgangskanal 14
übertragene Werte (Datenwörter) werden ebenfalls durch Wortmarkierungen in einem
parallelen Ausgangskanal 14a begleitet. Die Funktionsweise der Vorrichtung gemäß
Fig. 8 ist im Prinzip dieselbe mit dem Unterschied, daß mit Hilfe der Selektoren
44 und 45 die Wirkung der Verzögerungsschaltungen 42 und 43 beseitigt werden kann.
Uber einen nicht näher dargestellten elektronischen Schalter kann über die Leitung
80 den Selektoren 44, 45 und 79 ein Signal zugeführt werden, das angibt, ob die
Vorrichtung zwei im Zeitmultiplexverfahren im Eingangskanal 13 zugeführte Signale
oder ein einziges, aber in erfindungsgemäßer Weise (doppelt) aufzuzeichnendes Signal
verarbeiten soll. Bei doppelter Aufzeichnung werden durch das Signal in Leitung
80 die Selektoren 45 und 79 so geschaltet, daß sie die Signale über die Eingänge
B empfangen können. Der Selektor 44 wird auf den Eingang A geschaltet. In diesem
Zustand wird der Selektor 46 durch ein Ausgangssignal vom Selektor 79 so angesteuert,
daß er zur Bildung einer Ausgangsfolge für den Ausgangskanal 14 nur gültige Datenwörter
aus den Leitungen 83 oder 84 ver-
wendet. Dazu werden die Wortmarkierungen
in der Leitung 85 über die Leitung 81 dem Selektor 79 gemeldet, der so den Selektor
46 zwischen A und B umschaltet, je nachdem, ob eine richtige oder falsche Wortmarkierung
über die Leitung 81 gemeldet wird. Ebenso könnten natürlich auch die Wortmarkierungen
in der Leitung 86 beobachtet werden. Bei Aufzeichnung zweier Signale (Kanäle) im
Zeitmultiplex werden die Selektoren 45 und 79 so umgeschaltet, daß deren Eingänge
A Signale empfangen können. Der Selektor 44 wird auf B geschaltet. So werden die
Verzögerungseinheiten 42 und 43 über die Eingänge 74.und 75 (im Bypass) umgangen.
Am Eingang A empfängt der Selektor 79 Taktsignale, die über die Leitung 82 den Selektor
46 so steuern, daß die beiden Folgen wieder miteinander gemischt (kombiniert) werden.
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Eine Anordnung gemäß Fig. 9 wird gewählt, wenn die Geschwindigkeit
des Aufzeichnungsträgers sehr klein ist.
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Bei dieser Anordnung besteht weiter die Möglichkeit, statt allen,
z. B. hier vier Kanälen eine einzige Verzögerungseinheit 66, 67 zuzuordnen, jedem
der Kanäle 50 bis 57 eine eigene Verzögerungseinheit zuzuordnen.
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Statt der gezeigten Verzögerung der Folge 1 in einem der beiden Kanäle
19, 20, kann eine Xnderung der zeitlichen Folge (Sequenz) der Werte auch durch z.
B. bloße Vertauschung von Ein- oder Ausleseadressen für einen Speicher durchgeführt
werden. Da die Codiereinheiten und die Decodiereinheiten im wesentlichen beispielsweise
aus einem Speicher 76 (Fig. 10) bestehen, geschieht dies für den Kanal 20 durch
Vertauschung der Einleseadressen und Rück-Vertauschung der Auslesedadressen. Der
Speicher 76 wird dabei über einen Bus 77 von einem Adreßgenerator 78 mit den entsprechenden
Speicheradressen versorgt.
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Über einen Eingang 87 angelegte Taktsignale steuern ie1~
Adreßgenerator
78 entsprechend. Die Vertauschung der Werte durch die Vertauschung der Einleseadressen
ist (für eine Codiereinheit) in Fig. 3 angedeutet.
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Um die Vorgänge beim Codieren gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
genauer zu betrachten, sei angenommen, daß im Aufnahmekanal 13 (Fig. 10) eine Folge
von zwölf Datenwörtern, die zum gleichen Datenblock gehören, eingegeben werde. Es
handle sich dabei um die in den Figuren 11, 12 und 13 gezeigten Datenwörter 101
bis 112, die im Aufnahmekanal 13 in der folgenden Reihenfolge in Serie (in folgender
Ordnung) auftreten: 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 Diese Folge
wird allen Speichern 76, 76a zugeführt. Im Speicher 76 des Kanals 19 werden nur
die ungeradzahligen Datenwörter und im Speicher 76 des Kanals 20 nur die geradzahligen
Datenwörter eingelesen. Dasselbe gilt für die Speicher 76a, wo im Kanal 19a die
ungeradzahligen und im Kanal 20a die geradzahligen Datenwörter weiterverarbeitet
werden.
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In den Speichern 76 werden die seriell eintreffenden Datenwörter aber
parallel eingelesen und zwar blockweise, wie dies an der mit 130 bezeichneten Stelle
der Speicher 76 (Fig. 11) ersichtlich ist. In einer sogenannten Scrambling-Operation
werden beispielsweise an der mit 131 bezeichneten Stelle der Speicher 76 die Datenwörter
an neue Plätze eingelesen, so daß sich eine neue Folge ergibt, in der die Datenwörter
beispielsweise wie folgt auftreten: 102' 106' 110' 104' 108' 112' 101' 105' 109'
103' 107' 111'.
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In an sich bekannter Weise werden beim Codieren die einzelnen Datenwörter
unterschiedlich stark gegeneinander verzögert. Deshalb ergibt sich nach erfolgter
Codierung
eine Verteilung der Datenwörter 101 bis 112 in den Speichern
76 wie sie aus der Fig. 11 hervorgeht. Dabei sind beispielsweise die geradzahligen
Datenwörter insgesamt stärker verzögert als die ungeradzahligen Datenwörter, wie
das ein Vergleich mit einer Zeitachse t zeigt.
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Fig. 11 zeigt die gegenseitige Lage der einzelnen Datenwörter eines
Datenblockes in den beiden Kanälen 19 und 20. Figuren 12 und 13 zeigen in den beiden
Kanälen 19a und 20a codierte Datenwörter 101 bis 112. Das bedeutet, daß bei der
vorgeschlagenen doppelten Aufzeichnung derselben Datenwörter diese jeweils einmal
gemäß Fig. 11 und ein weiteres Mal gemäß Fig. 12 oder 13 aufgezeichnet werden. Bei
der Codierung gemäß Fig. 12 wird die Stellung der einzelnen Datenwörter gemäß einer
wählbaren (Ordnungs-)Regel vertauscht (permutiert). Diese Vertauschung innerhalb
einer Gruppe von Datenwörtern oder Werten, die durch einen Vergleich der Fig. 11
und 12 leicht feststellbar ist, bewirkt, daß dieselben Datenwörter nicht zur selben
Zeit auf dem Aufzeichnungsträger auftreten. Z. B. wird das Datenwort 109 aus dem
Kanal 19a erst nach dem Datenwort 109 aus dem Kanal 19 auftreten, usw.
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Wird beim Codieren der doppelt aufzuzeichnenden Datenwörter 101 bis
112 in den Kanälen 19a und 20a die Behandlungsweise für die geradzahligen und die
ungeradzahligen Datenwörter vertauscht, so entsteht eine Anordnung der Datenwörter
101 bis 112 nach der Codierung und zur Aufzeichnung wie sie aus der Fig. 13 ersichtlich
ist. Bei die ser Behandlungsweise werden zwei Gruppen von Datenwörtern vertauscht.
Entsprechende Datenwörter aus den Kanälen 19a und 20a sind weiter entfernt als die
Datenwörter aus den Kanälen 19 und 20. Es ist klar,
daß die Kombination
der Anordnungen der Fig. 11 und 13 die Datenwörter bei Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers
besser schützt als die Kombination der Anordnungen der Fig. 11 und 12.
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Fig. 14 zeigt ferner eine besonders günstige Anordnung von auf je
vier Spuren verteilten zwei Aufnahmekanälen 13. Dabei sollen die Spuren 121 bis
124 und somit die eine Hälfte des Aufzeichnungsträgers 120 ausschließlich unveränderte,
d. h. gemäß Fig. 11 aufgezeichnete Datenwörter (aus den zwei Aufnahmekanälen 13)
enthalten. Die Spuren 125 bis 128 enthalten die gemäß Fig. 12 oder 13 doppelt aufgezeichneten
gleichen aber untereinander vertauschten oder verzögerten Datenwörter. Wird die
eine Hälfte des bandförmigen Aufzeichnungsträgers 120 beschädigt, so sind in der
anderen Hälfte immer noch alle Datenwörter vorhanden.
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Im Falle einer Audioaufzeichnung lassen sich nicht nur die Audiosignale
auf die erfindungsgemäße Weise verarbeiten, sondern es empfiehlt sich, Hilfssignale,
welche in ähnlicher Art wie die Audiosignale aufgezeichnet werden, ebenfalls dieser
Verarbeitung zu unterziehen. Solche Hilfssignale sind beispielsweise unter der Bezeichnung
"Labels" in der Literatur über Digitalaudio beschrieben worden.
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Mit Hilfe der Fig. 15 bis 20 wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben
wie es für Datenwörter 132, die im DASH-Format organisiert sind, arbeitet. Dazu
ist anzunehmen, daß die Datenwörter 132 in der Reihenfolge ihrer Nummern in den
Kanälen 19 und 20 der Vorrichtung gemäß Fig.
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18 oder der Fig. 19 und 20 anfallen. Bei der Verteilung der Datenwörter
aus dem Kanal 19 oder 137 auf die einzelnen Spuren 133 und 134 gelten die Regeln
des DASH-M-Formates. Die Verteilung erfolgt gemäß den Pfeilen 140.
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Bei der Vorteilung der Datenwörter aus dem Kanal 20 oder 138 auf die
Spuren 135 und 136 erfolgt die Verteilung gemäß den Pfeilen 141. Die hier ersichtlichen
Regeln für die Verteilung bewirken einerseits,daß die Reihenfolge der Datenwörter
in derselben Spur aufgebrochen (unzusammenhängend) wird, und andererseits, daß Datenwörter,
die dieselbe Nummer tragen, einmal in den oberen Spuren 133 und 134 des Kanales
137 und einmal in den unteren Spuren 135 und 136 des Kanales 138 sicher auftreten.
Dies ist besonders gut zu sehen, wenn man die Datenwörter 132, die die Nummern 1
bis 4 tragen aus den Kanälen 137 und 138 vergleicht. Diese Operationen finden in
der Verteilereinheit 164 und in den Vertauschungseinheiten 167 und 168 oder in der
Matrixeinheit 179 statt.
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Anschließend werden die Datenwörter 132 der Spuren 133 und 134 über
die Leitungen 169 und 170 in die Codiereinheit 15 eingelesen, so daß sie dort blockweise
parallel verarbeitbar sind. Dort werden sie ebenfalls in Kategorien (geradzahlige
und ungeradzahlige in Bezug auf ihre Stellung in der Gruppe) aufgeteilt, so daß
Gruppen 156, 157, 158 und 159 gebildet werden. Dasselbe geschieht mit den Datenwörtern
der Spuren 135 und 136, die über die Leitungen 171 und 172 in die Codier-Einheit
21 geführt werden und dort Gruppen 160, 161, 162 und 163 bilden.
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In den Codiereinheiten 19 und 21 werden alle diese Datenwörter gemäß
bekannten Regeln verzögert, so daß nun Gruppen 156' bis 163' von Datenwörtern entstehen,
die zeitlich oder örtlich gesehen zueinander versetzt sind.
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Später werden die Datenwörter der Gruppen 156' und 157'.
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158' und 159', 160' und 161', 162' und 163' jeweils zusammen in einer
Spur auf einem Aufzeichnungsträger in an sich bekannter Weise aufgezeichnet. Vergleicht
man in Fig. 15 Datenwörter aus verschiedenen Gruppen, die dieselbe Nummer tragen,
so stellt man fest, daß sie örtlich
und zeitlich zueinander versetzt
sind. Dies ist beispielsweise für Datenwörter 132 mit den Nummern 3 durch einen
Pfeil 182 dargestellt. Die Gruppen 162' und 163' werden anschließend beispielsweise
über einen Aufnahmekopf 183 auf einer Spur auf einem Aufzeichnungsträger 184 in
der gegezeigten (Reihen-) Folge autezeichnet. Dasselbe gilt für die anderen Gruppen
156' bis 161' auf anderen Spuren.
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Damit wird ersichtlich, daß, wenn man dieselben Datenwörter 132 über
zwei Kanäle 19 und 20 oder 137 und 138 verarbeitet, wobei die Verteilung der Datenwörter
auf die Spuren und die Vertauschung der Reihenfolge in den Spuren 133, 134, 135
und 136 gemäß den Regeln des DASH-M-Formates erfolgt, je zwei Datenwörter, die denselben
Wert angeben, möglichst gut auf dem Aufzeichnungsträger verteilt sind und somit
das Risiko, gleich beiden Datenwörter durch Fehler oder Beschädigung zu verlieren,
klein ist.
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Bei der Wiedergabe der digitalen Signale, beispielsweise über Wiedergabeköpfe,
von denen hier nur ein Wiedergabekopf 185 für eine Spur gezeigt ist, laufen dieselben
Vorgänge in umgekehrter Richtung ab. In den Decodiereinheiten 16 und 22 sowie in
den Rückvertauschungseinheiten 174 und 175 werden wieder Folgen von Datenwörtern
132 hergestellt, wie sie aus der Fig. 15 ersichtlich sind. Möglicherweise werden
dabei einige Datenwörter 132 fehlen oder falsch sein. Dies wegen Fehlern, die bei
der Aufzeichnung und der Wiedergabe auftreten können.
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Deshalb wird in den Decodiereinheiten 16 und 22 jedem Datenwort 132
eine Wortmarkierung beigegeben. Dies ist so zu verstehen, daß in den Decodiereinheiten
16 und 22 parallel zu den Speicherplätzen für die Datenwörter 132 auch je ein Speicherplatz
für eine Wortmarkierung vorgesehen ist. Die Speicherplätze für die Wortmarkierungen
sind aber viel kleiner, weil sie nur ein Bit zu
speichern haben.
Dieses Bit gibt an, ob das Datenwort 132 im entsprechenden Speicherplatz richtig
oder falsch ist. Dies wird durch an sich bekannte Prüfoperationen bestimmt, die
nichts mit der vorliegenden Erfindung zu tun haben.
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Diese Wortmarkierungen gehen in der weiteren Verarbeitung einen Weg
über Leitungen 26 und 28, der genau parallel (identisch) zum Weg der Datenwörter
132 verläuft. Im Selektor 18 kann aufgrund der Wortmarkierungen erkannt werden,
ob ein bestimmtes Wort richtig oder falsch ist.
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Da bei zweifacher Aufzeichnung eines Signales über zwei Kanäle 19
und 20 jedes Datenwort mit demselben Wert zweimal vorkommt, kann im Selektor 18
eine Folge von Datenwörtern 132 zusammengestellt (wiederhergestellt) werden, die
weitestgehend nur aus richtigen Datenwörtern besteht.
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Um Datenwörter aus zwei Kanälen 143 und 144 auf je vier Spuren 145,
146, 147, 148 und 149, 150, 151, 152 aufzuteilen, wie das aus Fig. 16 bekannt ist,
ist eine Vorrichtung notwendig, die im wesentlichen gleich aufgebaut ist, wie die
Vorrichtung aus Fig. 18. Der Unterschied besteht darin, daß nach der Verteilereinheit
164 statt zwei, vier Kanäle mit gleichem Aufbau folgen. Die Arbeitsweise einer solchen
Vorrichtung ist dementsprechend identisch und muß somit nicht wiederholt werden.
Auch in diesem Fall werden Datenwörter 132, die dieselbe Nummer und somit auch denselben
Abtastwert tragen, zweifach aufgezeichnet, jedoch nicht notwendigerweise zweifach
in dem gleichen Paar von Spuren bei identischer Definition der Reihenfolge der Spuren
aus beiden Kanälen.
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Ein Vergleich der Datenwörter mit den Nummern 1, 14, 5 und 2 verdeutlicht
dies in Fig. 16.
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Durch Matrixeinheiten 179 und 180 kann, wenn diesen eine Schalteinheit
181 vorgeschaltet ist, mit derselben Vorrichtung, die für dieselben Regeln für die
Verteilung und Vertauschung von Datenwörtern programmiert ist, wahlweise einfache
Aufzeichnung zweier Datenströme auf je zwei oder vier Spuren oder doppelte Aufzeichnung
eines Datenstromes auf zwei oder vier Spuren nach dem gleichen Format, z. B. dem
DASH-Format, durchgeführt werden. Es ist klar, daß die Zahl von zwei oder vier Spuren
hier nur als Beispiel gedacht ist. Da das DASH-Format eine Anzahl von Spuren pro
Audiokanal vorsieht, der einer Potenz (1,2 oder 4) von 2 entspricht (2, 4, 8 oder
einfach 2 Spuren), kann das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung problemlos
für diese Fälle angepaßt werden.