DE3719406A1 - Verfahren und anordnung zur fehlerkorrektur von digitalen audiodaten - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Fehlerkorrektur von digitalen Audiodaten nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Der sogenannte D1-Standard zur digitalen Videoaufzeichnung sieht eine vierkanalige digitale Audioaufzeichnung vor. Dabei werden jeweils in einem Segment die digitalen Abtastwerte jedes der Tonkanäle zweifach in vier Sektoren aufgezeichnet. Jedes Segment enthält die Information von vier Tonkanälen. Um bei der Wiedergabe entstandene Fehler korrigieren zu können, werden bei der Aufzeichnung den Datenworten Prüfwörter hinzugefügt. Dabei wird ein doppelter Fehlerschutz verwendet, der darin besteht, daß einer Reihe von Datenwörtern, welche einen Codeblock bilden, Prüfwörter hinzugefügt werden und daß mehrere dieser Codeblöcke ein Datenfeld bilden, wobei senkrecht zur Richtung der Codeblöcke ebenfalls Prüfwörter gebildet werden. Die Bildung der Prüfwörter erfolgt jeweils nach einem Reed-Solomon-Code. In der Literatur sind hierfür die Ausdrücke "innere Codierung" und "äußere Codierung" gebräuchlich.

Durch eine Doppelaufzeichnung jedes Tonkanals wird der Fehlerschutz erweitert. Bei der Wiedergabe erfolgt zunächst eine Fehlererkennung und -korrektur innerhalb der Codeblöcke (innere Decodierung). Bei einem fehlerhaften Datenwort erfolgt eine Korrektur dieses Datenwortes. Bei mehr als einem fehlerhaften Datenwort kann nur erkannt werden, daß fehlerhafte Datenwörter vorliegen. Es wird daher bei mehreren Fehlern der gesamte Codeblock als fehlerhaft deklariert und ein Fehlermerker zusammen mit den Daten in einen nachfolgenden Speicher eingeschrieben. Bei der weiteren Fehlerkorrektur mit Hilfe eines sogenannten äußeren Decoders werden senkrecht zur Richtung der Codeblöcke für jeweils vier Bit eines Codeblocks zur Fehlerkorrektur Syndrome gebildet. Sofern von dem inneren Decoder ein Fehlermerker abgegeben wurde, ist der äußere Decoder in der Lage bis zu drei fehlerhafte Codeblöcke zu korrigieren. Sind mehr als drei Codeblöcke als fehlerhaft gemeldet, so kann keine Korrektur erfolgen. Die Auswirkungen der Fehler können lediglich durch eine spätere Interpolation gemildert werden. Außerdem besitzt der äußere Decoder nicht die Fähigkeit, Fehler zu erkennen. Dadurch wirken sich Daten mit falscher Identifikation oder nicht erkannter Fehler bei einer Korrektur äußerst störend aus.

Einzelheiten des obengenannten D1-Standard sind in den Druckschriften "Standard for Recording Digital Television Signals on Magnetic Tape in Cassettes" der European Broadcasting Union, Tech 3252-E, "Proposed American National Standard for Digital Videorecording" der Society of Motion Pictures and Television Engineers (SMPTE) 224M bis 228M und Fernseh- und Kinotechnik 1987, Heft 1/2, Seiten 15 bis 22 angegeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Fehlerkorrektur von digitalen Audiodaten, welche von einem Magnetband gelesen werden, zu verbessern.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs weist den Vorteil auf, daß bei Vorliegen einer Anzahl von Fehlern noch Fehlerkorrekturen möglich sind, bei der die bekannten Verfahren keine Fehlerkorrektur mehr ermöglichen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in besonders geschickter Weise das Vorhandensein einer Erst- und einer Zweitaufzeichnung ausgenutzt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung sowie eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine tabellarische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 ebenfalls als Tabelle den zeitlichen Ablauf der Verarbeitung eines Audiosegments nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Audiodatenfeld bilden jeweils 60 Byte die Zeilen des Datenfeldes, denen jeweils vier Prüfwörter a 8 Bit zugeordnet sind. Jeweils 20 Bit (ein Wort) stellen einen Abtastwert der Audiosignale dar. Zur Erleichterung der Fehlerverdeckung sind die Abtastwerte verwürfelt, so daß zeitlich nacheinander auftretende Abtastwerte nicht nacheinander in jeweils einem Codeblock auftreten.

Jeweils 20 Bit sind für weitere Informationen (Interface Control Words = ICW) vorgesehen. Hier wird beispielsweise aufgezeichnet, ob eine Schnittstelle vorliegt.

Die Spalten des in Fig. 1 dargestellten Datenfeldes werden jeweils von vier Bit aus je einer Zeile gebildet. Jeder Spalte sind drei Prüfwörter (Zeilen 7 bis 9) zugeordnet.

Sind beispielsweise in Zeile 0, 2 und 5 nach dem Lesen vom Magnetband jeweils mehr als ein Fehler vorhanden, so können diese Codeblöcke vom inneren Decoder nicht korrigiert werden. Sie werden daher mit einem Fehlermerker EF versehen (siehe Spalte a)) an den äußeren Decoder geleitet. Anhand der Information aus den Fehlermerkern und den Prüfwörtern kann im äußeren Decoder eine Korrektur erfolgen. In den Spalten b) und c) sind Beispiele für Fehlermerker für jeweils eine Erst- und eine Zweitaufzeichnung (I. bzw. II.) angegeben, wobei jeweils vier der zugeführten Codeblöcke als fehlerhaft gekennzeichnet sind. Eine Korrektur durch den äußeren Decoder ist nicht möglich.

In Spalte d) ist angegeben, welche der Aufzeichnungen bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur weiteren Fehlerkorrektur durch den äußeren Decoder verwendet wird. Aus Spalte e) ist ersichtlich, daß bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur noch zwei fehlerhafte Codeblöcke dem äußeren Decoder zugeführt werden und somit eine vollständige Fehlerkorrektur möglich ist.

Die der Schaltung nach Fig. 2 bei 1 zugeführten Audiodaten haben bereits den inneren Decoder durchlaufen und enthalten einen Fehlermerker, wenn sie vom inneren Decoder als unkorrigierbar erkannt worden sind. Die Audiodaten werden in einen durch die obengenannten Druckschriften bekannten Entwürfelungsspeicher (Deshuffling Store) 2 eingeschrieben und von einer Lese-Steuerschaltung 3 ausgelesen. Dabei werden zeitmultiplex jeweils vier Bit Audiodaten und ein Bit Fehlermerker der Erst- und der Zweitaufzeichnung ausgelesen und den Registern 4, 5; 6, 7 zugeführt, wo sie durch entsprechende Taktung derart verzögert werden, daß sie an den Ausgängen der Register 5, 7 gleichzeitig anstehen. Die jeweils vier Bit parallel vorliegenden Audiodaten werden einer Vergleichsschaltung 8 zugeleitet, die jedoch nur aktiv ist, wenn keinem der Audiodaten ein gesetzter Fehlermerker EF zugeordnet ist. Dazu werden die Fehlermerker einer Oder-Schaltung 9 zugeführt, deren Ausgang mit einem Steuereingang EN der Vergleichsschaltung 8 verbunden ist.

Die Fehlermerker EF sowie das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 8 werden ferner zwei Oder-Schaltungen 10, 11 zugeführt, deren Ausgänge mit je einem Eingang eines Multiplexers 12 verbunden sind. Ferner ist der Ausgang der Oder-Schaltung 10 mit einem Steuereingang einer Multiplexsteuerschaltung 13 verbunden, welcher ebenfalls von der Lese-Steuerschaltung 3 Signale mit einem Edit-Flag zugeführt werden. Das Edit-Flag ist zu Beginn eines Segments eines Audiokanals gesetzt. Insbesondere wegen der Kennzeichnung von Schnittstellen ist eine getrennte Verarbeitung der "Interface Control Words" der Erst- und der Zweitaufzeichnung erforderlich. Deshalb wird von der Lese-Steuerschaltung 3 zur Multiplexsteuerschaltung 13 ein Signal geleitet, das eine Optimierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für die "Interface Control Words" unterbindet.

Die Multiplexsteuerschaltung 13 steuert außer dem Multiplexer 12 auch noch den Multiplexer 14, welcher je nach Stellung die Audiodaten der Erstaufzeichnung oder der Zweitaufzeichnung dem äußeren Decoder 15 zur weiteren Fehlerkorrektur zuführt. Die korrigierten Audiodaten können vom Eingang 16 zur weiteren Verarbeitung entnommen werden. Außerdem ist der Ausgang des äußeren Decoders 15 mit einer Schaltung 17 verbunden, welche erkennt, ob das dafür vorgesehene Wort des ersten Codeblocks des Datenfeldes das Vorliegen einer Schnittstelle anzeigt. In Abhängigkeit davon wird von der Schaltung 17 die Multiplexsteuerschaltung 13 und die Vergleichsschaltung 8 gesteuert.

Im folgenden wird zunächst die Funktion der in Fig. 2 dargestellten Anordnung erläutert, wenn kein Schnitt vorliegt. Das Auslesen der Audiodaten aus dem Speicher 2 erfolgt mit doppelter Taktfrequenz, so daß während jeweils einer Taktperiode des für die weitere Verarbeitung verwendeten Takts einmal Daten der Erstaufzeichnung und einmal Daten der Zweitaufzeichnung ausgelesen werden. Wie bereits erwähnt, stehen diese Daten parallel an den Ausgängen der Register 5 und 7 an. Die Vergleichsschaltung 8 prüft die Identität der Daten der Erst- und der Zweitaufzeichnung, falls beide als fehlerfrei gekennzeichnet sind. Sind die Daten nicht identisch, wird über die Oder-Schaltungen 10, 11 ein Fehlermerker ausgegeben. Sind die Daten mindestens einer der Aufzeichnungen bereits mit einem Fehlermerker versehen, wird die Vergleichsschaltung 8 über die Oder-Schaltung 9 deaktiviert.

Die Multiplexsteuerschaltung 13 prüft den Fehlermerker der Erstaufzeichnung. Liegt ein Fehlermerker vor, so wird das entsprechende Datenwort der Zweitaufzeichnung dem äußeren Decoder 15 zugeführt. Bei einem nicht gesetzten Fehlermerker wird die Erstaufzeichnung der Fehlerkorrektur zugeführt. Es wird somit erreicht, daß fehlerfreie Daten dem äußeren Decoder zugeführt werden, wenn aus einer der Aufzeichnungen erkennbar fehlerfreie Daten erhalten werden. Während bei dem bekannten Verfahren der äußere Decoder bei mehr als drei fehlerhaften Codeblöcken je Datenfeld überlastet ist, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, noch eine Korrektur durchzuführen, wenn bis zu drei gleiche Codeblöcke in der Erst- und in der Zweitaufzeichnung fehlerhaft sind und die Gesamtzahl der fehlerhaften Codeblöcke je Datenfeld größer als drei ist. Die Überlastung des äußeren Decoders tritt erst ein, wenn vier gleiche Codeblöcke in beiden Aufzeichnungen fehlerhaft sind.

An einer Schnittstelle sind Daten der Erst- und der Zweitaufzeichnung innerhalb eines Segments verschieden. Sie können daher nicht im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgetauscht werden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird daher, an einer Schnittstelle die Multiplexsteuerschaltung 13 und die Vergleichsschaltung 8 ausgeschaltet, so daß die weitere Fehlerkorrektur mit Hilfe des äußeren Decoders zunächst für die Audiodaten der Erstaufzeichnung und danach die Korrektur der Audiodaten der Zweitaufzeichnung jeweils für ein Datenfeld erfolgt.

Fig. 3 zeigt in vereinfachter Weise den Zeitablauf beim erfindungsgemäßen Verfahren. In Zeile a) sind jeweils Zeitabschnitte für Audiokanäle I bis IV dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für jeden der Audiokanäle unabhängig voneinander angewandt werden. In der Darstellung nach Fig. 3 ist lediglich die Fehlerkorrektur gemäß der Erfindung für den Audiokanal I schematisch dargestellt. In Zeile b) ist die zeitliche Abfolge bei einer Schnittstelle dargestellt. Hier werden zunächst die Daten der Erstaufzeichnung und dann darauffolgend die Daten der Zweitaufzeichnung korrigiert. In Zeile c) werden in identischer Weise zweimal hintereinander Daten korrigiert, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus der Erst­ und aus der Zweitaufzeichnung gewonnen wurden. Dieses findet bei der Wiedergabe statt, wenn keine Schnittstellen vorliegen. Zusätzlich ist in Fig. 3 noch dargestellt, daß den Daten jeweils Daten mit einem Edit-Flag für die Erstaufzeichnung und für die Zweitaufzeichnung vorangehen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Fehlerkorrektur von digitalen Audiodaten, welche von einem Magnetband gelesen werden, wobei mehrere Datenwörter zusammen mit zugeordneten ersten Prüfwörtern jeweils einen Codeblock bilden, wobei ferner mehrere Codeblöcke ein Datenfeld bilden, für welches senkrecht zur Richtung der Codeblöcke zweite Prüfwörter gebildet und aufgezeichnet sind, und wobei eine Erst- und eine Zweitaufzeichnung der Audiodaten vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe nach einer Fehlererkennung und/oder -korrektur mit Hilfe der ersten Prüfwörter zur weiteren Fehlerkorrektur mit Hilfe der zweiten Prüfwörter von der Erstaufzeichnung und der Zweitaufzeichnung jeweils möglichst fehlerfreie Codeblöcke ausgewählt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Audiodaten der Erst- und der Zweitaufzeichnung miteinander verglichen werden, wenn beide Audiodaten nach der Fehlererkennung und/oder -korrektur mit Hilfe der ersten Prüfwörter als fehlerfrei gekennzeichnet sind, und daß bei Nichtübereinstimmung der Audiodaten beide Audiodaten als fehlerhaft gekennzeichnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Fehlerkorrektur mit Hilfe der zweiten Prüfwörter Datenfelder gebildet werden, welche soweit wie möglich, die fehlerfreien Codeblöcke der Erst- und der Zweitaufzeichnung enthalten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Fehlererkennung und/oder -korrektur mit Hilfe der ersten Prüfwörter die Audiodaten und zugeordnete Fehlermerker (Error Flags) in einen Zwischenspeicher eingeschrieben werden und daß entsprechende Daten der Erst­ und der Zweitaufzeichnung parallel aus dem Speicher ausgelesen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Audiodaten nach der Fehlererkennung und/oder -korrektur zusammen mit Fehlermerkern (Error Flags) in einen Speicher eingeschrieben werden und daß die jeweils entsprechenden Daten der Erst- und der Zweitaufzeichnung unmittelbar nacheinander ausgelesen und durch entsprechende Taktung und Verzögerung parallel vorliegen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang von Audioaufzeichnungen verschiedenen Inhaltes (Schnittstellen) die Fehlerkorrektur mit Hilfe der zweiten Prüfwörter jeweils für die Erst- und die Zweitaufzeichnung nacheinander erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal in Abhängigkeit vom Vorliegen einer Schnittstelle von den Audiodaten abgeleitet wird, welche bereits mit Hilfe der zweiten Prüfwörter korrigiert sind.

8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Einrichtung zur Fehlerkorrektur mit Hilfe der ersten Prüfwörter ein Zwischenspeicher (2, 4 bis 7) vorgesehen ist, aus dem jeweils Abschnitte der Erst- und der Zweitaufzeichnung parallel auslesbar sind, daß an Ausgänge des Zwischenspeichers (2, 4 bis 7) eine Vergleichsschaltung (8) zum Vergleich der Audiodaten der Erst- und der Zweitaufzeichnung angeschlossen ist, daß eine Logikschaltung (10, 11), welcher das Vergleichsergebnis und die Fehlermerker der Erst- und Zweitaufzeichnung zuführbar sind, zur Steuerung eines ersten und eines zweiten Multiplexers (12, 14) dient, und daß der erste Multiplexer (14) für die dem Speicher (2, 4 bis 7) entnommenen Abschnitte der Erst­ und der Zweitaufzeichnung und daß der zweite Multiplexer (12) für Fehlermerker (EF) vorgesehen ist, welche mit Hilfe der Logikschaltung (10, 11) gebildet sind, und daß Ausgänge der Multiplexer (12, 14) mit Eingängen einer weiteren Fehlerkorrekturschaltung verbunden sind.