Mehrkanalige Vorrichtung zum digitalen Aufzeichnen und Wiedergeben von Audiosignalen
Die Erfindung betrifft eine mehrkanalige Vorrichtung zum digitalen Aufzeichnen und Wiedergeben von Audiosignalen mit mehreren digitalen oder analogen Ein- und Ausgängen und mit einem oder mehreren digitalen Speichern.
In der Mehrkanalaufzeichnungstechnik für Audiosignale existieren Bandmaschinen in analoger und digitaler Technik zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Audiosignalen mit mehreren digitalen oder analogen Ein- und Ausgängen und einer festen Anzahl von Kanälen.
Diese Geräte weisen zusätzlich zu der begrenzten, fest vorgegebenen Anzahl an Kanälen eine limitierte Spielzeit auf. Außerdem ist für den Zugriff auf eine bestimmte B andstelle ein zeitaufwendiger Suchlauf erforderlich, wobei die genaue Bandstelle nicht immer sicher getroffen wird. Beim Überspielen bereits bespielter Bandstellen (Overdubbing) ist nach der Überspielung keine Verschiebung der Ein- und Ausblendezeitpunkte sowie keine Änderung der Überblendzeit mehr möglich, so daß wertvolle Originalaufhahmen zum Teil zerstört werden können. Beim Zusammenstellen von einzelnen Musikpassagen (Editing) wird der mechanische Schnitt angewendet, der Originalaufnahmen zerstört. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer nicht begrenzten Anzahl von Kanälen für die Aufzeichnung und die Wiedergabe zeitlich unbegrenzte Aufnahme- und Wiedergabemöglichkeiten zu schaffen, bei augenblicklichem Zugriff auf jede beliebige S teile der Aufnahme, risikoloser Durchführbarkeit von Overdubbing und Editing und freier Wahl der Dauer der Überblendung.
Bei der eingangs genannten Vorrichtung ist dazu erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine bidirektionale Interfaceschaltung, die Ein- und Ausgänge aufweist, über einen Gruppen
von parallelen Daten führenden Systembus mit einem oder mehreren parallel geschalteten Speichermodulen verbunden ist, wobei eine mittels einer Bedieneinheit ansteuerbare Hauptsteuerung mit dem Systembus und dem oder den Speichermodulen gekoppelt ist, und daß jedes Speichermodul wenigstens einen digitalen Speicher mit austauschbarem Speichermedium sowie wenigstens einen digitalen Pufferspeicher derart aufweist, daß die abzuspeichernden Audiosignale zu ihrer Bearbeitung oder während des Austausche des Speichermediums im Pufferspeicher bereitgehalten werden. Ein etwa gefülltes Medium läßt sich ohne Aufzeichnungsunterbrechung gegen ein leeres Medium austauschen, da die Audiodaten am Eingang des Pufferspeichers mit geringerer Rate eintreffen, als am Ausgang des Pufferspeichers in den digitalen Speichermit austauschbaremSpeichermedium geschrieben werden können, so daß die zur Verfügung stehende Aufzeichnungszeit und, sinngemäß in umgekehrterDatenflußrichtung, die WiedergabezeitidchtdurchEigenschaften der Vorrichtung begrenzt ist
Zweckmäßig ist die Hauptsteuerung mit den Speichermodulen über einen Steuersignale führendenKommunikationsring verbunden. Es empfiehlt sich ferner, jedem Speichermodul einen eigenen Controller beizugeben, der die durch die Hauptsteuerung ausgelösten Funktionen des Speichermoduls eigenständig einleitet und deren Ablauf überwacht
Die Anzahl der für die Aufzeichnung erforderlichen Kanäle kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung dadurch beliebig erweitert werden, daß der Vorrichtung eine entsprechende Anzahl von Speichermodulen beigegeben wird, die für die Audiosignale an den Systembus parallel angeschlossen sind und im übrigen : durch die Kommunikationsschleife der Hauptsteuerung gesteuert sind. Jedes Speichermodul kann dann als einEinschub ausgebildet sein, derin eine Kontaktleiste im Inneren der Vorrichtung eingesteckt werden kann. Es versteht sich, daß die Kontaktleiste mit dem Systembus
verbunden ist.
Es empfiehlt sich, daß die Bedieneinheit eine Fernbedienung aufweist, deren Tasten einen mechanischen Hub besitzen und unter anderem den Funktionen Aufnahme, Wiedergabe und Stop zugeordnet sind.
Ferner empfiehlt es sich, der Bedieneinheit ein Display und eine Vorrichtung zum Zeigen auf Anzeigeelemente des Displays beizugeben, wobei in der Bedieneinheit die Funktionen der Hauptsteuerung einem Ort oder einem Ablauf auf dem Display oder einer Tastenfolge der Fernbedienung zugeordnet sein können.
Als Archivspeicher kommen auswechselbare Datenträger wie magnetooptische, optische oder magnetische Plattenspeicher oder Bandkassettenspeicher in Betracht
Zweckmäßig sind in der Interfaceeinheit mehrere parallel geschaltete, bidirektionale Formatkonverter vorgesehen, die verschiedene serielle Datenformate mit eigener oder extern vorgegebener Taktrate an ihren Eingängen einlesen und/oder an ihren Ausgängen ausgeben können und andererseits parallele Daten in Gruppen mit einem einheidichen, internen Datenformat auf den Systembus ausgeben und/oder vom Systembus einlesen. Zweckmäßig sind auch die Formatkonverter jeweils als Einschübe ausgebildet und an eine dem Systembus angeschlossene Kontaktleiste ansteckbar.
Ein weiterer, für die Studiotechnik bedeutender Vorteil ergibt sich bei der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 durch die Möglichkeit, Mehrspurschnitte mit allen zur Verfügung stehenden Kanälen der Vorrichtung durchzuführen, ohne dabei die Originalaufzeichnungen zu zerstören. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, ein festes Zeitintervall repetierend ohne Unterbrechung wiederzugeben oder aufzunehmen.
Zeitverkürzte oder-gestreckte Wiedergabe aufgezeichneter Audioklänge unterBeibehaltung der Originaltonhöhe ist ohne großen Aufwand an Rechenzeit möglich, da die Speichermodule eigenständige Controller enthalten, diedennotwendigenRechenprozeßparalleldurchführen können.
Eingriffe in die Organisation der Vorrichtung lassen sich besonders dann leicht durchführen, wenn Baugruppen des Controllers sowie Baugruppen der Interfaceschaltung als mehrfach programmierbare Logic- Arrays ausgeführt sind, wobei die Hauptsteuerung vorzugsweise bei jedem Einschalten der Vorrichtung die mehrfach programmierbaren Logic-Arrays programmiert.
Eine besonders hohe Flexibilität in der Verwaltung, Bearbeitung und Übertragung der Daten innerhalb der Vorrichtung läßt sich dann erreichen, wenn der Controller und die Hauptsteuerschaltung aus einem Netzwerk von Subcontrollern bestehen, wobei die Netzwerkverbindungen zwischen den einzelnen Subcontrollern ein einheitliches Signal- und Datenformat haben und der Datenaustausch zwischen den Subcontrollern seriell erfolgt.
Die Erfindung wirdnachstehend anhand des in der Figurdargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert; im übrigen wird zu bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung auf die Unteransprüche Bezug genommen.
Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Interfaceeinheit 1 , einem oder mehreren Speichermodulen 3, 30, einer Hauptsteuerung 4 und einer Bedieneinheit 6. Ein Systembus 2verbindetdie terfaceeinheitlüberMerrfacωeitongen32,34,36mitdenSpeichermodulen
3, 30.
Die Hauptsteuerung 4 steuert während der verschiedenen Funktionsabläufe die Datenflüsse des Systembusses 2 und ist dazu mit dem Systembus 2 über eine Mehrfachleitung 38 verbunden. Sie steuert außerdem die Funktionsabläufe der Speichermodule 3, 30 und ist dazu über einen Steuersignale führenden Kommunikationsring 5 mit den Speichermodulen 3, 30 seriell verbunden. Die Hauptsteuerung 4 weist einen System-Subcontroller 27 und einen Master-Subcontroller 28 auf, wobei beide mit dem Kommunikationsring 5, der System-Subcontroller jedoch zusätzlich über die Mehrfachleitung 38 mit dem Systembus 2 verbunden sind.
Die Speichermodule 3, 30 sind gleichartig aufgebaut, so daß die Beschreibung des Speichermoduls 3 genügt.
Das Speichermodul 3 besteht aus einem Controller 7 sowie einer oder mehreren Speichereinheiten, die gemeinsam mit 8 bezeichnet sind und von denen jede über einen Mehrfachleitungen 42, 44, 46 mit dem Controller 7 verbunden ist. In dem hier erläuterten Beispiel sind die Speichereinheiten 8 ausgeführt als zwei Magnetplattenlaufwerke 24, 25 und ein magnetooptisches Laufwerk 26 mit einer entnehmbaren Disk als Datenträger 9. Die Speichermodule 3, 30 sind als Einschübe ausgebildet, die jeweils anreihbar an einer Kontaktleiste 29 des Systembusses 2 sowie des Kommunikationsrings 5 beherbergt sind.
Der Controller 7 besteht aus einem symmetrischen Netzwerk von Subcontrollern 18...23. Die Netzwerkverbindungen zwischen den einzelnen Subcontrollern haben in Einklang zum Kommunikationsring 5 ein einheitliches Signal- und Datenformat, wobei der Datenaustausch seriell erfolgt. Der I/O-Subcontroller 18 istmit dem Systembus 2 über eine Mehrfachleitung 52 verbunden.
Außerdem bestehen Netzwerkverbindungen zu den beiden RAM-Subcontrollern 19, 20 sowie dem Kommunikationsring 5. Jeder der RAM-Subcontroller 19, 20 enthält einen lokalen Pufferspeicher.
Der RAM-Subcontroller 20 ist mit dem SCSI-Subcontroller 23 verbunden, der seinerseits an den Magnetplattenspeicher 25 angeschlossen ist. Der RAM-Subcontroller 19 ist mit dem SCSI-Subcontroller 21 verbunden, der seinerseits an den Magnetplattenspeicher 24 angeschlossen ist. Der SCSI-Subcontroller 22 ist mit beiden RAM-Subcontrollern 19, 20 sowie mit dem magnetooptischen Plattenspeicher 26 verbunden. Alle SCSI-Subcontroller 21, 22, 23 sind in den Kommunikationsring 5 einbezogen.
Die Interfaceeinheit 1 beherbergt bidirektionale, parallel geschaltete Formatkonverter 15, 16, 17, von denen jeder über Steckplätze mittels der Mehrfachleitungen 32, 34, 36 mit dem Systembus 2 verbunden ist. Jeder Formatkonverter 15, 16, 17 besitzt Ein- und/oder Ausgangsbuchsen 14, die es dem Benutzer erlauben, Fremdsignalquellen und/oder - empfänger an die Vorrichtung anzuschließen.
Die Bedieneinheit 6 ist in den Kommunikationsring 5 einbezogen und weist einen Personalcomputer 10 mit einem graphischen Display 12 und einer Fembedienung 11 auf, die beide mittels eines Controllers 13 mit dem Kommunikationsring 5 verbunden sind. Die Tasten der Fembedienung 11 weisen einen mechanischen Hub auf und sind unter anderem den Funktionen Aufnahme, Wiedergabe und Stop zugeordnet.
Der Personalcomputer mit graphischem Display stellt Funktionszustände, -ablaufe und - aufrufe der Vorrichtung graphisch dar und besitzt eine Vorrichtung zum Zeigen auf Anzeigeelemente des Displays 12, die hier als Trackball 13 ausgeführt ist.
Nachfolgend wird ausführlich die Funktion der Vorrichtung im B etriebszustand beschrieben.
Die Interfaceeinheit 1 nimmt beliebig kombinierbare Formatkonverter 15 auf, die den Anschluß der Vorrichtung an in der Studiotechnik gebräuchliche Geräte (Mischpulte, Bandmaschinen, Audioprozessoren, etc.) ermöglichen.
Dabei werden die an den Eingängen der Formatkonverter 15,16,17 eintreffenden seriellen Datenströme mit wählbarer Bitrate eingelesen und in der Aufeinanderfolge die Bits, die Audioinformationen tragen und zusätzliche Steuerbits differenziert, geordnet und als parallele Datenworte dem Systembus 2 zugeführt.
In umgekehrter Datenflußrichtung werden über den S ystembus 2 parallele Datenwörter von den Formatkonvertern 15,16,17 empfangen und die Reihenfolge der Bits, die Audioinformationen tragen, sowie zusätzliche Steuerbits so geordnet, daß die entstehenden, mit wählbarer Bitrate an den Ausgängen der Formatkonverter 15,16,17 ausgesandten Datenströme von den an die Vorrichtung angeschlossenen Geräten gelesen und ausgewertet werden können.
Der Systembus 2 ermöglicht das jederzeitige Erweitem der Vorrichtung um weitere Ein- und Ausgänge durch die Anreihbarkeit der als Einschübe ausgebildeten Formatkonverter 15,16,17, die mit dem Systembus 2 durch die Mehrfachleitungen 32, 34, 36 und die Kontaktleiste 29 verbunden sind.
Der Systembus 2 ermöglicht außerdem das jederzeitige Erweitem der Vorrichtung um weitere Aufnahme- und Wiedergabekapazität sowohl hinsichtlich der zur Verfügung gestellten Audio-Kanäle als auch hinsichtlich der zur Verfügung gestellten Aufnahmedauer durch die Anreihbarkeit der als Einschübe ausgebildeten Speichermodule 3, die mit dem Systembus 2 durch die Mehrfachleitung 52 und die Kontaktleiste 29 verbunden sind.
Der S ystembus 2 transportiert Audio-Datenworte zwischen den Formatkonvertern 15,16,17 selbst, zwischen denFormatkonvertern 15,16,17 undden Speichermodulen 3 und umgekehrt, sowie zwischen den Speichermodulen 3 selbst.
Der Ablauf des Datentransports auf dem Systembus 2 wird von der Hauptsteuerung 4 koordiniert Dabei entspricht in einer periodisch wiederholten Abfolge von Datenworten eine Stelle innerhalb dieser Abfolge einem bestimmten Audio-Kanal. Durch Festlegen der Stelle innerhalb der Abfolge wird jedem Ein- oder Ausgang der Formatkonverter 15, 16, 17 undjedemKanal der Speichermodule 3 eine Kanalnummer zugewiesen. Die Hauptsteuerung 4 kann die Abfolge verändern und nimmt so auf die Kanalzuordnung innerhalb der Vorrichtung Einfluß. Damit wird durch einfaches Umprogrammieren die sonst sehr zeitaufwendige Umverdrahtung der angeschlossenen Geräte überflüsig.
Die Hauptsteuerung 4 setzt die vom Bediener mittels der Bedieneinheit 6 bestimmten Funktionen der Vorrichtung in entsprechende Datenflußabfolgen innerhalb der Vorrichtung um.
Dazu sind die Speichermodule 3 und die Bedienheit 6 durch einen Kommunikationsring 5 mit der Haupsteuerung 4 verbunden. Die an der Bedieneinheit 6 eingegebenen Befehle des Benutzers werden mittels des Kommunikationsrings 5 an die Hauptsteuerung 4 weitergegeben, die diese B efehle in Steuersequenzen umwandelt und wiederum mittels des Kommunikationsrings 5 an die Speichermodule 3 weitergibt.
Die Speichermodule 3 bestehen aus einem eigenständig arbeitenden Controller 7 und einer oder mehrerer Speichereinheiten 8. Der Controller 7 kann auf alle zum Speichermodul 3 gehörenden Speichereinheiten 8 gleichzeitig zugreifen. Dabei empfängt jeder Controller 7 über den I/O-Subcontroller 18 parallele Datenworte vom Systembus 2, sendet die
empfangenen Datenworte zu den beiden als lokale Pufferspeicher fungierenden RAM- Subcontrollern 19, 20 undlegt sie zu einem späteren Zeitpunkt mittels derSCSI-Subcontroller 21, 22, 23 in eine der Speichereinheiten 8 ab.
In umgekehrter Datenflußrichtung holt der Controller 7 mittels der SCSI-Subcontroller 21...23 die in den Speichereinheiten 8 abgelegten Datenworte in die lokalen Pufferspeicher der RAM-Subcontroller 19, 20 zurück, um sie zu einem späteren Zeitpunkt auf Anforderung der Hauptsteuerung 4 mittels des I/O-Subcontrollers 18 auf den Systembus 2 zu schicken. Die lokalen Pufferspeicher der RAM-Subcontroller 19, 20 sind so ausgelegt, daß Datenflüsse vonoderzudenSpeichereinheite 8gleichzeitigundimmermitdervondenSpeichereinheiten 8 bestimmten maximalen Datenflußgeschwindigkeit erfolgen können.
Die Speichermodule 3 sind im Einklang mit dem Systembus 2 elektrisch, funktional und mechanisch so gestaltet, daß ein Anreihen der Speichermodule 3 in der Vorrichtung zum Zwecke der Erweiterung hinsichtlich der Spielzeit und der Anzahl der zur Verfügung gestellten Kanäle der Vorrichtung jederzeit möglich ist
Jedes Speichermodul 3 ist für die Aufzeichnung von jeweils 8 Audiokanälen zuständig. Dazu werden die vom I/O-Subcontroller 18 empfangenen und den RAM-Subcontrollern 19, 20 zwischengespeicherten Audioinformationen zunächst in den Magnetplattenspeichern 24, 25 temporär abgelegt. Sie stehen damit sofort zur Wiedergabe zur Verfügung. Möchte der Benutzer eine bestimmte Passage einer erfolgten Aufnahme anhören, werden die entsprechenden Audioinformationen von den Magnetplattenspeichern 24, 25 in die RAM- Subcontroller 19, 20 zurückgeholt und mittels des I/O-Subcontrollers 18, des Systembusses 2 und der Formatkonverter 15,16,17 hörbar gemacht. Dabei sind die Zugriffszeiten der Magnetplattenspeicher 24, 25 so kurz, daß sie für den Benutzer nicht wahrnehmbar sind, d.h. er kann jede beliebige Stelle einer erfolgten Aufnahme im unmittelbaren Zugriff
augenblicklich erreichen.
In einem parallelen und unabhängig im Hintergrund laufenden Prozeß werden die in den Magnetplattenspeichern 24, 25 temporär abgelegten Audiodaten einer Neuaufzeichnung wieder ausgelesen, mittels der RAM-Subcontroller 19, 20 gepuffert, um nun endgültig mittels des optischen Plattenspeichers 26 auf den Datenträger 9 geschrieben zu werden. Damit ist die Aufzeichnung der Vorrichtung entnehmbar und kann archiviert werden. Darüber hinaus sind damit aber alle Audioinformationen doppelt gespeichert -einerseits in den Magnetplattenspeichern 24, 25, andererseits im optischen Plattenspeicher 26. Beim Overdubbing, also dem Versuch, bestimmte Passagen einer Aufzeichnung durch erneutes Aufzeichnen dieser Passage zu verbessern, werden die Daten der Neuaufzeichnung zunächst nur in den Magnetplattenspeichern 24, 25 gespeichert, also verbleiben die Daten der zu verbessernden Passage unberührt im optischen Plattenspeicher 26. Die Daten der Neuaufnahme als auch die der zu verbessernden Aufnahme werden bis zur Bestätigung des Benutzers, daß die Neuaufnahme gelungen war, nicht verändert. Um zu beurteilen, ob die Neuaufzeichnung gelungen war, werden dem Benutzer die Überblendungen zurverbessertenPassageundzurücklediglich simuliert. Dabeikann er die Zeitpunkte und die Dauer der Überblendungen nachträglich verändern. Verwirft er die Neuaufnahme, werden die Daten der zu verbessernden Passage vom optischen Plattenspeicher zurück in die Magnetplattenspeicher kopiert und die Neuaufnahme damit rückgängig gemacht Umgekehrt werden, wenn er die Neuaufnahme mitden gewählten Überblendungen als gelungen bestätigt, die Daten der Neuaufnahme von den Magnetplattenspeichern einschließlich der entsprechenden Überblendungen in den optischen Plattenspeicher kopiert. Dies hat zur Folge, daß mittels der offenbarten Vorrichtung Overdubbing vollkommen risikolos ist.
Beim Editing, also dem Zusammenfügen getätigter Aufnahmen in einer neuen, vom BenutzererwünschtenReihenfolge, bleiben dieDaten der Auf Zeichnung ebenfalls unberührt. Es wird lediglich gespeichert, in welcher Reihenfolge und mit welcher Überblendzeit die einzeln Aufnahmen wiedergegeben werden. Der Benutzer kann die Reihenfolge und die Überblendzeit jederzeit verändern oder auch zur noch nicht veränderten Fassung zurückkehren. Damit ist auch das Editing vollkommen risikolos.
Um kontinuierliche Aufnahmen beliebiger Zeitdauer zu ermöglichen, kann der Wechsel des Datenträgers 9 auch während der laufenden Aufzeichnung erfolgen. Dazu fungieren die Magnetplattenspeicher 24, 25 als Zwischenpuffer mit First-In-First-Out-Charakteristik. Die Audiodaten werden solange direkt auf den optischen Plattenspeicher 26 geschrieben, bis der Datenträger 9 voll ist. Er kann jetzt gegen einen leeren getauscht werden. Die während des Wechsels eintreffenden Audiodaten werden nun auf den Magnetplattenspeichern 24, 25 zwischengespeichert, um dann in der zeitlich richtigen Reihenfolge auf den neuenDatenträger 9 geschrieben zu werden. Innerhalb eines gegebenen Zeitabschnitts treffen weniger Audiodaten am Eingang des von den Magnetplattenspeichern 24, 25 gebildeten Zwischenpuffers ein, als am Ausgang auf den magnetooptischen Plattenspeicher 26 geschrieben werden. Dadurch ist der Zwischenpuffer nach einem Wechsel des Datenträgers 9 innerhalb ausreichender Zeit wieder leer und die Audiodaten können solange wieder direkt auf den optischen Plattenspeicher 26 geschrieben werden, bis der neue Datenträger 9 das nächste Mal voll ist.
Das bedeutet, daß man den Wechsel eines vollen Datenträgers 9 gegen einen leeren beliebig oft wiederholen kann. Die auf den Datenträgem 9 aufgezeichneten Daten fügen sich nahtlos zu einer Aufnahme beliebiger Zeitdauer zusammen.