2. A DAT (Digital Audio Tape) rendszer


2.1. Bevezetés

A hagyományos, analóg mágnesszalagos hangrögzítés a CD rendszerű digitális rendszerhez képest sokkal rosszabb hangminőséget produkál. Emiatt került sor egy digitális hangrögzítési eljárást alkalmazó, mágnesszalagos rendszer kifejlesztésére. Az 1983 nyarán megrendezett Nemzetközi DAT Konferencia célja egy egységes szabvány létrehozása volt a digitális mágnesszalagos hangrögzítésre.

Két rendszer létezik: az S-Dat (Still head) és az R-DAT (Rotary head). Az előző a hagyományos audio magnókhoz hasonlóan álló fejjel, hosszanti irányú sávokba rögzített audio jelet használ. A második forgó fejjel rendelkezik és a hanganyagot ferde sávokban rögzítik a szalagra - hasonlóan a video magnókhoz. Az R-DAT rendszer bizonyult jobbnak és 1987-ben a nyilvánosság előtt bemutatták az első példányt.

2.2. Az R-DAT rendszer jellemzői

2.2.1. Általános jellemzés

A digitális jelek mágnesszalagos rögzítésekor ugyanazok a fizikai törvényszerűségek érvényesek, mint analóg rögzítés esetén, azzal a különbséggel, hogy a PCM jel sávszélesség igénye 40 - 100-szorosa az analóg jelének. Ezt a megnövekedett sávszélesség igényt csak a szalagsebesség növelésével lehet biztosítani, ami viszont drasztikusan csökkenti a műsoridőt. Emiatt a video technikában már elterjedt forgó fejdobos, ferde sávos jelrögzítési technikát alkalmazzák.

Jellemzők:

A használt PCM formátumok:
Jogvédelmi okok miatt a kommersz készülékekből kihagyták a 44,1 kHz -es mintavételi frekvenciával történő felvétel készítés lehetőségét és egy speciális másolásvédelmi kódolást alkalmaznak (SCMS).(Természetesen léteznek stúdió célokra készült DAT magnetofonok, amelyek támogatják a 44,1 kHz -es mintavételezést is).
A DAT magnetofonok mechanikájának vezérléséről szervo áramkörök gondoskodnak.
 
2.2.2. Az R-DAT kazetta jellemzői
 
Az R-DAT kazetta kialakítása az 20. ábrán látható. Hasonlít a 8 mm -es videokazettára, de méretei eltérőek: 73 x 54 x 10,5 mm (hossz, szélesség, vastagság). Az alsó oldalon három azonosítási furat található a szalagfajta jelölésére és a felvétel védelmére. A szalagot a kazetta elején elhelyezett fedél védi az érintéstől és a portól. A szalag elejét és végét egy LED -ből és fototranzisztorból álló áramkör figyeli a kazettában elhelyezett plexi prizmák segítségével, amelyek a LED fényét a fototranzisztorra vetik.

A 20. ábrán látható jelölések:

1. érzékelő nyílások a szalagfajta és a sávszélesség felismerésére

2. illesztő furatok
3. érzékelő nyílás a törlés letiltására
4. érzékelő nyílás a gyári műsoros kazetták felismerésére
5., 7. vezető horony rögzítő pöcökkel
6. tolótető a szalagorsó-agyak védelmére
8. billenő porvédő
2. táblázat: az érzékelő nyilások értelmezése (1 = nyitott, 0 = zárt).
Érzékelő
1
2
3
0
0
0
13 mikrom-es szalagvastagság
0
1
0
13 mikrom-es szalagvastagság
0
0
1
13 mikrom-es szalagvastagság, megnövelt sávszélesség
0
1
1
13 mikrom-es szalagvastagság, megnövelt sávszélesség
1
x
x
Foglalt, jelenleg nem definiált

2.2.3. A mágnesszalag

Az adatsűrűség 94 kbit/mm, ezen kívül a szalagnak a nagy mechanikai igénybevételt is állnia kell, mert gyors kereséskor 200-szoros sebességgel halad el a fej előtt. Emiatt csak megfelelően jó minőségű szalag használható. Az R-DAT kazetta szalaganyaga igen egyenletes részecske szerkezetű fémporéteggel van bevonva. A szalag 3,8 mm széles, 13 mikrom vastag, remanenciája 260 mT, koercitív ereje 120 KA/m.

A gyári műsoros kazetták ún. kontaktmásolással készülnek. Szalaganyaguk az üres kezettákétól eltérő: BaFe, mert ennek az anyagnak kisebb a koercitív ereje.

2.2.4. Az R-DAT rendszer műszaki paraméterei

Négy különböző felvétel készítési üzemmód létezik:

1. Normál üzemmód: 48 kHz, 16 bites kvantálás.

2. Digitális rádióadások rögzítése: 32 kHz, 16 bites lineáris kvantálás.
3. Longplay üzemmód (felezett szalagsebesség): 32 kHz, 12 bites nemlineáris kvantálás.
4. Négy csatornás felvétel: 32 kHz, 12 bites nemlineáris kvantálás.
A stúdió célú DAT magnók esetén megtalálható még a 44,1 kHz -es, 16 bites lineáris kvantálású felvétel készítési lehetőség is.
További üzemmódot jelent a 44,1 kHz -es, 16 bites lineáris kvantálású hanganyagok lejátszása.
A rendszer további paramétereit az 3. és a 4. táblázat tartalmazza.

 
3. táblázat: általános adatok.
Jellemzők
Frekvenciamenet
5 Hz - 22 kHz + 0,5 dB (normál üzemmód esetén)
5 Hz - 14 kHz + 0,5 dB (long-play üzemmód esetén)
Jel-zaj viszony
90 dB (előkiemelés - utóelnyomás van; normál üzemmód)
88 dB (előkiemelés - utóelnyomás van; long-play üzemmód)
Rendszerdinamika
90 dB (előkiemelés - utóelnyomás van; normál üzemmód)
88 dB (előkiemelés - utóelnyomás van; long-play üzemmód)
Harmónikustorzítás
0,005 % - 1 kHz, normál üzemmód
0,05 % - 1 kHz, long-play üzemmód
Szinkronizálási hiba
nem mérhető
Hozzáférési idő keresési funkcióban
15 s (2 órás kazettánál)
Analóg bemenet
640 mV, 47 ohm (teljes kivezérlésnél)
Analóg kimenet
3 V, 2 ohm (teljes kivezérlésnél)

 
4. táblázat: az egyes üzemmódok adatai.
Üzemmódok
1.mód
2.mód
3.mód
4. mód
Műsoros kazetták
Hangcsatornák száma
2 2 2 4 2
Mintavételi frekv.(kHz)
48 32 32 32 44,1
Kvantálás
16 bites, lineáris
12 bites, nem lin.
16 bites, lineáris
Kódolás
2 -es komplemens kód
Szalagsebesség (mm/s)
8,15 8,15 4,08 8,15 8,15
Adatátviteli seb. (Mbps)
2,46 2,46 1,23 2,46 2,46
Hibajavítás
Kettős Reed - Solomon kód
Redundanciatényező (%)
37,5 58,3 37,5 37,5 42,6
Csatornakódolás
MNRZ-I m=8 n=10 (Eight-to-Ten Modulation)
Max. felvételi idő (min)
120 120 240 120 120

2.2.5. Sávfekvés

A szalag futási irányához képest a forgó fejdob ferdén áll. A fejek a fejdob ellentétes oldalán helyezkednek el, tehát 180 fokra egymástól. A fejdob 30 mm átmérőjű és 2000 1/min fordulatszámmal forog. A szalag a fejdob előtt 8,15 mm/s -os sebességgel halad el. A szalag futási irányához képest a fejdob 6 fokkal dől, így a fej és a szalag között 3,133 m/s -os relatív sebesség jön létre. A 7,5 Mbps -es adatátviteli sebesség elérése csak ily módon lehetséges.

A ferde sávok szélessége 13,5 mikrom, hossza 23,5 mm és közvetlenül egymás mellé veszik fel őket (nincsenek védősávok). Az áthallások elkerülése végett a két fej között ún. azimut eltolást alkalmaznak: a fejrések egymáshoz képest +/- 20 fokkal elforgatott helyzetűek. Az adott sávot csak a megfelelő résferdeségű fej képes olvasni. A két fej közötti +/-20°-os azimuteltolás tűrése +/-15'. A ferde sávokat a szalagon hosszanti irányban két segédsáv határolja, melyeknek különleges funkcióik vannak. A fent leírtakat illusztrálja a 21. ábra.

2.2.6. Felvételi formátum

A rögzített adatok blokkokra oszlanak. Sávonként 196 adatblokk található. Az egyes adatblokkok 36, egyenként 8 bites szimbólumból állnak. A PCM információt hordozó keretek mellett léteznek az ATF rendszernek, alkód információknak, szinkronizálási célokra és a rendszeradatok elválasztására fenntartott keretek.

A sávok kezdetét és végét 11 peremjelző blokk határolja. A PCM kódolású hangadatok a redundancia- és a hibajavító bitekkel együtt 128 blokkot foglalnak el. A különböző formátumú keretek (ATF, alkód, PCM adat) ún. IBG blokkokkal vannak elválasztva (Inter Block Gap), amelyeknek a különböző formátumú keretek közötti áthallás kiküszöbölése a feladatuk. Az IBG-ben fch/6 frekvenciát rögzítenek (fch = 9.408 MHz - ez a csatornafrekvencia). Így egyes blokkok szükség szerint törölhetők, vagy felülírhatók.
Az alkód és a PCM tartományban mindig egy PLL jelet helyeznek el az információ elé, aminek a frekvenciája fch/2. Ez segíti a lejátszóoszcillátor szinkronizálását. A PLL a preamble (előjelző) jel. A szubkód adatokat egy postamble követi, ami szintén fch/2 frekvenciájú jelet tartalmaz, de hossza kb. a fele a PLL hosszának. A sávok blokkfelosztása a 22. ábrán látható.

2.2.7. PCM formátum

A PCM kódolású, redundancia bitekkel ellátott hangjel 128 db., egyenként 36 szimbólumot tartalmazó blokkot foglal el egy ferde sávon. Egy blokkból a PCM adatok 32 db. 8 bites szimbólumot foglalnak le. A maradék 4 szimbólum szolgál a szinkronizálás, az azonosítás, a paritásvizsgálat (Q) és a blokkcímzés adatainak tárolására. A PCM formátum a 23. ábrán látható.

A megfelelő üzemmód kiválasztása az ID információk alapján történik.

Az A/D átalakító által előállított forráskódolású jelet a rögzítés előtt csatornakódolásnak kell alávetni. Ez a megbízható rögzítés és hibafelismerés ill. -javítás miatt szükséges, valamint a forráskódolású jelet még a mágneses jelrögzítés sajátosságaihoz is illeszteni kell.
A normál összekeverés mellett (interleaving) a keresztirányú összekeverést is alkalmazzák (cross interleaving). Így a PCM blokkokat páros és páratlan blokkcímek szerint különböztetik meg és így rögzítik a szalagra. (24. ábra) Így nagyobb kiterjedésű hiba is kijavítható.

2.2.8. ATF formátum
 
ATF = Automatic Track Following. Az automatikus sáv letapogatást biztosítja. Mivel a ferde sávok között nincs védősáv, így az ATF szervó áramkörökhöz szükséges vonatkoztatási jelek rögzítésére sem használnak külön sávot. Ehelyett a szükséges jelet a ferde sávokból kell előállítani. A ferde sávon két tartományt alakítanak ki, amikre azonosítás céljából időben elkülönített frekvenciacsomagokat rögzítenek (ATF frekvenciák), így pontos követés érhető el még sávtorzulás esetén is. Ezek azt adják meg, hogy páros, vagy páratlan adatblokksorozatot tartalmaz a letapogatott adatsáv. Az egyes zónákban különböző ATF frekvenciák találhatók:
A frekvenciacsomagok sávonként más elrendezésűek, a séma négy sáv után ismétlődik.

2.2.9. Alkód formátum

A szalagon az audio adatok mellett kiegészítő információk is tárolhatók alkód formájában.

Alapvetően kétféle alkód létezik:
1. a felhasználó által definiált alkód. A ferde sáv mindkét alkód zónájában megtalálható (8-as blokkok a 22. ábrán). A PCM adatoktól függetlenül változtatható, adatkódra és jelzőkódra osztható (lsd. 5. táblázat).
2. a blokkokon belüli alkódot az ID szimbólumok képezik. A tartalma a PCM adatoktól függetlenül nem változtatható meg.
A felhasználói alkód blokk szintén 36 szimbólumból áll, melyből 32 ténylegesen az alkód adat, 4 pedig a szinkronizáció, címzés, ID - felismerés, paritásvizsgálat céljait szolgálja (25. ábra).
 

A belső (felhasználó által nem módosítható) azonosítók a PCM tartományban a PCM adatokkal együtt kerülnek rögzítésre. 8 különböző PCM azonosító értelmezett (ID 0-7). Mindegyik 2 bites, a rögzítés együtt történik a PCM azonosító keret (PCM-ID-frame) címével 8 bites szavakban (W1). 8 PCM azonosítóból áll egy PCM azonosító keret. Minden W1 szóban a cím 4 bitet foglal el, ezért 4 bit marad az azonosítók számára, vagyis szavanként 2 azonosító rögzíthető. Egy sávon belül a 128 PCM blokkból minden második tartalmaz PCM azonosítókat, így egy sávban 16 PCM azonosító rögzíthető. A hozzátartozó blokkcím a W2 adatszóban kerül átadásra. A belső azonosítók jelentését a 6. táblázat tartalmazza.

 
5. táblázat: példa a felhasználói alkód alkalmazására.
Abszolút idő
Az eltelt műsoridő kijelzése a kazetta elejétől számítva.
 

Jelzőkódok

Program idő
Az eltelt műsoridő kijelzése a zeneszám kezdetétől számítva.
Index
Az eltelt műsoridő kijelzése az utolsó indextől számítva.
Tartalom
A tárolt zeneszám címek, a teljes műsoridő kijelzése.
Programsorszám
Az aktuális program sorszámának kijelzése.
Start
A program startpozíciójának kijelzése.
Adatkódok
Skip
Ugrás utasítás a következő start pozícióra.
End
Stop utasítás gyors előre tekercselésnél, vagy lejátszásnál.
TOC
Tartalomjegyzék kiírása.
6. táblázat: a blokkon belüli alkódok.
ID0
Formátumbesorolás (osztályozás). Audiojelek esetén 00. Lehetséges másfajta jelzés is pl. adatrögzítő rendszerekben. A 00-tól eltérő jelzés audio rendszerekben a némítást aktiválja.
ID1
A felvétel során alkalmazott kiemelés:
00 - kikapcsolva
01 - bekapcsolva, 50/15 mikros
ID2
Mintavevő frekvencia
00 - 48 kHz
01 - 44,1 kHz

10 - 32 kHz

ID3
Csatornák száma
00 - 2 csatorna
01 - 4 csatorna
ID4
A felbontás
00 - 16 bites, lineáris
01 - 12 bites, nemlineáris
ID5
Az alkalmazott sávszélesség
00 - 13,591 mikrom
01 - 20,410 mikrom (műsoros, kontaktmásolással készült szalagok esetén)
ID6
A másolásvédelmi rendszer jelzései
00 - digitális másolás megengedett 
10 - digitális másolás tiltott

11 - egyszeri digitális másolás megengedett

ID7
ez az ún. PACK-ID (csomag azonosító). 32 PACK ID 64 bitet tesz ki, és ez egy csomag (PACK). 16 különböző csomag definiálható, amelyből egyidejűleg 7 jelenhet meg, egy 8. lesz a paritáscsomag (Parity PACK), ami az előző 7 adatai alapján képződik.

Rögzíthetők még keresési- (Search Code -> SC) és segéd adatok (Auxiliary Code -> AC). Egy adott sáv minden 128 blokkjából minden második W1 adatszóban kap helyet, szavanként egy SC vagy AC. A PCM adatokkal együtt kerülnek rögzítésre, így a PCM adatok megváltoztatása nélkül nem változtathatók meg.

Az SC tartalmazza a felvétel számát, indexét, abszolút idejét, a szalag kezdet- és végfelismeréshez és a számok kezdetének felismeréséhez szükséges adatokat. 4 részre oszlik (SC1 - SC4).
Az AC is 4 részre oszlik. Az AC1 tartalmazza a 4. - 7. biteken a funkcióhozzárendelés item kódját. Tárolható abszolút-, program-, és index idő, illetve jelzők (flagek), továbbá tartalomjegyzék (TOC), katalógusszám, nemzetközileg szabványosított felvételkódok és szoftverkódok.

2.2.10. Az SCMS rendszer

Serial Copy Management System (soros másolás kezelő rendszer). A zenei adatok és a DAT felvételek veszteségmentes, digitális másolását szabályozza. Jelforrás lehet CD lejátszó, digitális rádió, vagy másik DAT magnetofon. A rendszer meggátolja a profi kalózmásolatok előállítását.

A kommersz készülékek digitális audio felülete mindig az SPDIF-nek megfelelő a kompatibilitás érdekében.
Az audio adatok mellett átmásolódnak kategória- és másolásvédelmi ismertetőjegyek, illetve az audio jel lejátszásához szükséges adatok. DAT felvételkor a 6-os PCM azonosító beállítása a kategória- és a másolásvédelmi ismertetőjegyek függvényében történik. Ezeket a funkciókat a felhasználó nem tudja befolyásolni, nem is kerülnek kijelzésre.
A szubkód azonosítók jelforrástól függően kerülnek átvitelre:
CD-ről DAT-ra nem viszik át a szubkódokat.
DAT-ról DAT-ra átvitelre kerülnek a START és SKIP azonosítók is.
DSR-ről nem viszik át a szubkódokat.
Általában egy programról egy db digitális másolat készítése megengedett. Ez a másolat az SCMS rendszer jelzőbitjein már az 10 ismertetőjegyet fogja hordozni. Ez vonatkozik a saját felvételekre is. Nincs lehetőség a digitális jelnek több készüléken keresztül történő végigláncolására sem. Forráskódolás segítségével akarják megoldani, hogy a saját felvétel esetén a másolásvédelem megszüntethető legyen.
Az 1. generációs DAT magnók nem tartalmazzák az SCMS rendszert, de ezekkel a készülékekkel gyakran nem is lehetséges közvetlen digitális másolat készítése CD-ről.

2.3. Az R-DAT magnetofon felépítése

A mechanikai felépítés hasonló a képmagnókéhoz, de lényegesen precízebb, a méretek kisebbek, a szalagfutás és -feszítés stabilabb. Nincs szükség törlőfejre, mert a régi adatok törlése felülírással történik.
Az alkódokkal megvalósított különleges funkciók megvalósításának feltétele, hogy a szalag még 100-szoros sebesség esetén is körülfogja a fejdobot. A nagy súrlódás csökkentése és a szalag élettartamának megnövelése érdekében a szalag csak 90°-os szögtartományban fogja át a fejdobot. (26.ábra). Vagyis a fejek a körülfordulási időnek csak az 50 % -ban érintkeznek a szalaggal. Emiatt a rögzítésre kerülő adatfolyamot időben komprimálni kell. Lejátszás folyamán a komprimálást megszüntetik és újra folyamatossá alakítják az adatfolyamot. A 27. ábrán látható a rögzítésre kerülő komprimált jel. Néhány hordozható készülékben a fejdob átmérőjét 15 mm-re csökkentették, ebben az esetben a fejdob körülfogási szög 180°. A szalagvezérlést két további, egymáshoz képest 90° -ra elhelyezett fejjel oldják meg.
 
2.4. A jelfeldolgozás folyamata

2.4.1. A felvétel

Az analóg bemenetről történő felvétel készítésekor a csatornaelválasztás jobb, mint 80 dB 8 kHz-es frekvencián. Az analóg hangfrekvenciás jel sávhatárolását az anti-aliasing szűrő végzi. A vágás 15, vagy 20 kHz -nél történik meg a választott üzemmódtól függően. Ezután a mintavevő és -tartó áramkör segítségével létrehozzák a PAM impulzusokat. Az A/D átalakító ezeket kvantálja és az értékeket kettes komplemens kódban ábrázolja. A mintavevő és -tartó és az A/D átalakító fizikailag egy egységet alkotnak. Az A/D átalakító 32, 44,1 és 48 kHz -es mintavételi ferkvenciájú jeleket is képes kvantálni. Az átkapcsolásról a folyamatvezérlő áramkör gondoskodik. Professzionális készülékek esetén lehetőség van a mintavételi frekvencia és az előkiemelés (pre-emphasis) szabad megválasztására. Kommersz készülékek esetén az előkiemelés mindig be van kapcsolva.

A jobb és bal csatorna jelét ezután egy TDM multiplexerre vezetik. 48 kHz -es mintavételi frekvencia esetén az adatátviteli sebesség:

            48 kHz * 2 * 16 bit = 1,53 Mbps

Ezután a multiplexelt jelet egy interfészre vezetik. Ide csatlakozik a digitális bemenet is. A digitális be-/kimenetek általában SPDIF előírás szerintiek (Sony/Philips Digital Interface Format), amelyek az IEC 958-2 előírásainak megfelelőek. A digitális be-/kimenetek koax kábelesek, vagy fénykábelesek.
Ezután történik meg a blokkosítás és a hibajavítást szolgáló redundancia szimbólumok beiktatása. Az R-DAT rendszer egy speciális hibafelismerő és -javító eljárást használ: a kettős Reed-Solomon kódot, amelyet I. S. Reed és G. Solomon 1960-ban hoztak nyilvánosságra. A hibajavító fokozatok neve: C1- és C2-kódoló. A feldolgozásra kerülő szóhossz nem lehet nagyobb 8 bitnél. Minden hibajavító szón egy ECC-interleaving (Error Correction Code) műveletet hajtanak végre, majd az adatok még egy Cross-interleavingen mennek át.
A C1 kódolóban minden 28 szimbólumhoz 4 hibajavító szimbólumot rendelnek (P hibajavító kód). A hibajavító szimbólumok egy sávon belül két egymás melletti blokkba kerülnek (1 blokk 32 db. 8 bites adatszót tartalmaz).
A C1 dekóder hibajavító képessége max. 4 szó, ha ismert a hiba helye, ellenkező esetben 2 szó.
A C2 kódolóban minden 26 szimbólumhoz 6 hibajavító szimbólumot rendelnek (Q hibajavító kód). A hibajavító szimbólumok egy sávon belül egymástól 4 blokknyira kerülnek elhelyezésre.
A C2 dekóder hibajavító képessége max. 6 szó, ha ismert a hiba helye, ellenkező esetben 3 szó.
Az ECC-interleaving elv a C1 és C2 hibajavító kódok egy sávon belüli elosztását teszi lehetővé.
Lejátszáskor először a PCM blokkok keresztbe összefésült szavai kerülnek helyreállításra, majd megtörténik a C1 és C2 dekóderek segítségével a hibafelismerés és hibajavítás. Azok a hibák, amelyek ily módon nem javíthatók a hibaelfedés segítségével kerülnek "kijavításra". A teljes hibajavító rendszer működése a 28. ábrán látható. A hibajavító kapacitás összességében olyan nagy, hogy a lejátszás során egy fej teljes kiesése még nem hallható. Az adatok összekeverésének módja a választott üzemmód függvénye. A plusz információk mértéke a 4. táblázatban látható. A hibajavítás miatt a hibajavító áramkör kimenetén az adatátviteli sebesség már 2,46 Mbps.
A következő lépés az alkód adatok beiktatása az adatfolyamba egy második multiplexer segítségével. A csatornakódolásra csak ezután kerülhet sor. Olyan csatornakódra volt szükség, amely a fej és a mágnesszalag által alkotott csatorna sávszűrő jellegéhez illeszthető. Ez az MNRZ-I m=8 és n=10 paraméterekkel (Eight-to-Ten Modulation). A bináris egy értéket a bitcella közepén bekövetkező élváltás jelenti. Az ATF frekvenciákat is a csatornakódolás során adják a jelhez.
A lehetséges 1024 db 10 bites kódszóból csak 512 kerül felhasználásra. Ezek egy táblázatban kapnak helyet (ROM), amely a 10 bites kódszón kívül tartalmazza a kódszó DC szintjét is. Ehhez a ROM-hoz kerülnek a 8 bites PCM- és szubkód adatok és ezek, illetve a DC szint alapján áll elő a 10 bites kódszó. A 8/10 moduláció nem okoz DC szint eltolódást. A 8/10 moduláció után a szavak NRZ-I átalakításon mennek át. Tmin : Tmax = 1 : 4 (két egyes között max. három 0 lehet). A kódolt csatornabitek impulzushossza:

            min. 0,8T-től max. 3,2T-ig (T = 1 adatbit időbeli hossza).

            0,8T = 1 Tch (Tch = 1 csatornabit időbeli hossza).

Megállapodás szerint a kódolás során nem alakulhat ki olyan kód, amely egymás után kétszer a maximális impulzushosszat eredményezné, ez ugyanis a szinkron karakter számára van fenntartva.

Az időbeli komprimálás miatt szükség van egy közbenső tárolóra, ahová a jelet felvételkor beírják és a komprimált jelnek megfelelő időközönként olvassák ki.
A végső adatátviteli sebesség 7,5 Mbps.

2.4.2. Lejátszás

Általában ugyanazokat a fejeket használják mint amit a felvételhez (kombinált fejek). Egyes High end, illetve profi készülékek külön felvevő és lejátszó fejekkel rendelkeznek, így lehetségessé válik a felvett anyagba történő belehallgatás már a felvétel alatt (monitoring). A fejdobon ebben az esetben 4 fej található, és minden csatornához külön kapcsolás szükséges a felvételhez és a lejátszáshoz is. Így lehetővé válik a hanganyag szerkesztése. A fejek által kiolvasott jeleket felerősítik és a fejátkapcsoló impulzus segítségével egyetlen hangfrekvenciás jellé alakítják. Az átviteli csatorna sávszűrő jellege miatt a jelelak szinuszos, amit impulzusformáló áramkörökkel négyszög jellé alakítanak. Következik az órajel regenerálás és az eredeti 8 bites blokkstruktúra helyreállítása. A fázisjitteres (szinkronizálási hibás) jelet tárolókba olvassák és a helyreállított órajel ütemében újra kiolvassák, majd elvégzik a hibajavítást. A hibajavító áramkör kimenetén már az eredeti 16, vagy 12 bites minták jelennek meg. Ezután jön a D/A átalakítás, deglitche áramkör, aluláteresztő szűrő. A rendszerdinamika javítása érdekében négyszeres oversampling eljárást alkalmaznak.

A felvétel és a lejátszás folyamatának blokkvázlata a 29. ábrán látható.
 

2.5. Szervorendszerek

A bonyolult mechanika és a különleges funkciók miatt szükséges pontos fejdobfordulatszám és szalagfutás vezérléséről négy szervo áramör gondoskodik. Nevezetesen:

1. Capstan szervo.

2. ATF szervo.
3. Fejdobszervo.
4. Csévélőtárcsa szervo.

2.5.1. A capstan szervo

Feladata az állandó - 8,15 mm/s - sebességű szalagadagolás biztosítása normál üzemmódban, illetve az ATF szervoval közösen a ferde sávok korrekt sávközépi letapogatását végzi (tracking).

Egy sebesség- és egy fázisszabályozó áramkörből áll (30. ábra). A sebességszabályozó áramkörben egy tachométergenerátor állítja elő a szabályozójelet, amelynek ferkvenciájával lesz arányos a hibafeszültség. A szabályozófeszültség a referencia érték és a tachométergenerátor által adott érték összehasonlítása alapján képződik.
A fázisszabályozó áramkör a pontos sávletapogatásért felelős. Hibafeszültségét az ATF szervo adja. A sebesség - és fázisszabályozó áramkörök hibafeszültségei együttesen adják a capstan motor vezérlőfeszültségét.
A capstan szervonak még a normál szalagsebesség 16 -szorosánál is hibátlanul kell működnie.

2.5.2. Az ATF szervo

A pontos sávletapogatás alapjele az ATF tartomány 130,67 kHz -es jele (pilotjel). Ezt a frekvenciát úgy választották meg, hogy a fejek azimuthelyzete ne befolyásolhassa jelentős mértékben az amplitúdóját. Lejátszáskor ezért a fej a két szomszédos sáv áthallásából származó mérőjel komponenseket is letapogatja. Pontos sávletapogatás esetén a két áthallás értéke megegyezik. Az áramkör a 31. ábrán látható.

A nagyfrekvenciás jelből aluláteresztő szűrővel választják ki a mérőjelet, amit egyenfeszültséggé alakítanak. Mivel a mérőjelet mindkét szomszédos sávban kiértékelik, azonban az ATF tartományok nem egymás mellet helyezkednek el a sávokon, a kapott egyenfeszültségeket átmenetileg mintavevő és -tartó áramkörben tárolják, amelyeket a vezérlő áramkör kezel. Ha a letapogatás nem sávközépen történik, akkor a differenciálerősítő kimenetén megjelenő egyenfeszültség megváltozik, ennek hatására pedig a capstan motor visszaállítja a helyes sávkövetést.
 

2.5.3. A fejdobszervo

Feladata a fejdob fordulatszámának pontosan 2000 1/min -es fordulaton tartása normál üzemmód esetén, illetve a forgás fázisának szabályozása. A fordulatszám és a fázis szabályozására külön áramköröket alkalmaznak. A különleges funkciók miatt a szalagról a normál sebesség 200 -szorosánál is ki kell tudni olvasni az adatokat. Ehhez a fejdob forgása és a szalagadagolás közötti relatív sebességet állandó értéken kell tartani. A fejdob sebessége a szalagadagolás sebességének megváltozásával a következőképpen változik:

            szalag = +200 => 3025 1/min

            szalag = -200 => 964 1/min.

A sebességszabályozó áramkörben a tachométergenerátor jelét használják, míg a fázisszabályozóban helyzetjelző jeladó szolgáltatja a szabályozó és a fejátkapcsoló jelet.

2.5.4. A csévélőtárcsa szervo

Feladata a szalaghúzás egyes üzemmódoktól függően változó, de különben állandó értéken tartása. A csévélőtárcsa szabályozó jele a fejdob forgásából származik. A csévélőtárcsa fordulatszámát a fejdob fordulatszámával szinkronban változtatják, így a gyors keresési funkció és a szalaghúzás közötti illesztés optimális. Egy lehetséges megvalósítás látható a 32. ábrán.

Az alapelv az, hogy gyorskeresésnél a fejek több sávot kereszteznek és a nagyfrekvenciás feszültség szintje minden sávugrásnál csökken. A keresztezett sávok száma a keresés sebességével és irányával arányos.

A szintcsökkenéseket a komparátor alakítja négyszögjelekké, amiket a frekvencia-feszültség átalakító egyenfeszültséggé alakít. A fejek nem folyamatosan érintkeznek a szalaggal, így ebben az esetben is mintavevő és -tartó áramkört alkalmaznak, aminek a kimenetén jelenik meg a szabályozójel. Ezt összehasonlítják a referencia jellel és a különbségi jel vezérli a csévélőmotort.
A következő részben különböző digitális audio tömörítési eljárásokkal foglalkozunk és megvizsgálunk egy komplett rendszert - a MiniDiscet - amely egy speciális audio tömörítési eljárásra épül.
 
Előző    Kezdőlap   Tartalomjegyzék   Következő