Bővített monDAT - II. |
Legutóbbi kötetünkben cikksorozatot indítottunk az R-DAT magnó
belvilágáról, a Hi-Fi News & Record Review tavaly nyári cikkei nyomán.
Legelőször is az új médium fő működési elveit tisztáztuk, és
bemutattuk a miniatűr R-DAT magnókazettát. Most az R-DAT
csíkstruktúrájáról és csíkkövető rendszeréről lesz szó.
Mint a házi használatra szánt magnóknál általában, ezúttal is
nagyon fontos, hogy a szalagfogyasztás ne legyen túl magas. Az R-DAT
rendszer tervezői mindent elkövettek, hogy a lehető leggazdaságosabban
használják ki a szalagfelületet. Mivel a magnószalag hajlékony, és
gyártása csak egy bizonyos tűrésmezőn belül tekinthető hibátlannak, a
lejátszófej sohasem fogja tökéletesen pontosan követni a műsorcsíkot.
Analóg magnókon, minthogy ott a csík viszonylag széles, ez a hiba
ritkán okoz gondot. Az R-DAT-tal más a helyzet. Itt magas kimenőszintű
metálszalagot használnak, s az még igen keskeny műsorcsíkról is
kielégítő jel-zaj arányt produkál, ennek folytán csökken a
szalagfogyasztás, nemkülönben a kazettaméret - viszont most már
gondosan pozícionálni kell a magnófejet a csíkokhoz képest, hogy
minimalizálni tudják a követési hibát, s ezáltal maximális
kimenőfeszültséget nyerjenek.
A hagyományos magnók "haladásiránya" párhuzamos a műsorcsíkokkal,
s párhuzamosan futnak azok a kihagyások, az úgynevezett elválasztó
csíkok is (1. ábra), amelyeket éppen azért kell üresen hagyni, hogy az
esetleges követési hiba ne okozzon áthallást a műsorcsíkok között.
Ezekkel az elválasztó csíkokkal azonban szalagot pazarolunk.
1. A hagyományos felvétel során üres részt, elválasztó csíkot kell
hagyni a csíkok között. Ha a fej elállítódik, csupán csökkeni fog a
kimeneti jel, de nem fog keveredni a két csatorna jele. Az elválasztó
csík természetesen szalagveszteséget jelent.
2. Azimut-felvételhez (a) a fejrést megdöntik. Ha a felvételt
ugyanazzal a fejjel játsszák le, az átvitel kifogástalan, az ellenkező
dőlésszögű fejjel lejátszva viszont (b) a magasfrekvenciák
csökkennek. Kiegészítő ábránkon (c) a résferdeség és a csíkferdeség
fogalmát értelmezzük.
A képmagnó nem hosszirányban, hanem ferdén viszi fel a műsorjelet
a szalagra. (Egy bizonyos szögben megdöntve a magnófejet - lásd a 2a
ábrán, valamint kiegészítő, 2c jelű ábránkon.) A szomszédos csíkon a a
felvételi szöget ellentétes irányban kell megdönteni, s ezért ezekhez
az úgynevezett azimutfelvételekhez mindig páros számú magnófejre van
szükség (ezekre általában mint "A" és "B" fejekre hivatkoznak). Ha a
műsorcsíkot nem azzal a fejjel játsszák le, amelyikkel kell, akkor
aggasztó mértékű azimuthiba lép fel, mint ezt a 2/b ábra szemlélteti.
Ezt a hatást úgy érthetjük meg a legkönnyebben, ha a műsorcsíkot úgy
képzeljük el, mint egymásután következő, párhuzamos, ferdén
elhelyezett sávok sorozatát. Azimuthiba esetén csillapításkülönbség
lép fel az éppen lejátszott sáv és a szomszédos csíkon fekvő sávok
között. Bizonyos hullámhosszakon - a ferde rés megnövekedett
résfüggvény csillapítása miatt - nincs kimenőjel; más (főleg hosszabb)
hullámhosszakon némi kimenőfeszültség jelenik meg; ez az effektus a
fésűfoghatásra emlékeztet, és erősen csökkenti a szomszédos csíkok
közötti áthallást. Ha olyan csatornakódot használnak, amelynek csekély
az alacsonyfrekvenciás tartalma, nem fog gondot okozni a hosszú
hullámhosszakon fellépő azimuthiba. A ferde sávok között pedig nem
vész el a szalagfelület, vagyis a szalagot így a lehető legjobban
kihasználhatják.
A digitális magnózásban nincs külön törlési folyamat, a régi
felvételt egyszerűen átírják az új hullámformával (3. ábra). Ez a
technika, párosítva az azimut felvételi technikával, megengedi, hogy a
műsorcsík keresztirányú sávjai keskenyebbek legyenek a magnó
fejrésének szélességénél. Egyszerűen csak olyan alacsony
szalagsebességet választanak, hogy a szalag ne tudjon egy egész
sávnyit előrehaladni a fejdob egyetlen fordulata alatt. Az R-DAT
magnók fejrésének szélessége 20,4 mikrométer, de csupán 13,59
mikrométer széles csíkokat rögzít. Lejátszásra is ugyanazokat a
fejeket használják, noha a fejrésük 50%-kal szélesebb a csíkokénál.
3. Azimut-felvételen a csíkok keskenyebbek lehetnek a légrésnél,
amikor felülírják az előző felvételt.
(* Az angol Track szó jelentése - egyebeken kívül - sáv, avagy
csík. A magyar szabvány készítői az utóbbi elnevezés mellett
döntöttek, feltehetően azért, mert a "sáv" szót fenn kívánták tartani
a "frekvenciasáv" fogalom számára. Ez a megkülönböztetés véleményünk
szerint nyelvi-stiláris szempontból indokolatlan, műszakilag pedig
valószínűleg túlságosan merev - mindazonáltal megpróbáljuk elfogadni,
ahol tehetjük.)
A 4. ábrán látható, hogy a műsorcsík mindkét szélén áthallás lép
fel, de azt erősen csökkenti az azimut-effektus (lásd ismét a 2/b
ábrán). Az a távolság, amellyel a magnófej belenyúlik a szomszédos
csíkba, meghatározza az áthallás frekvenciaspektrumát, minthogy
megváltoztatja az azimut-hatás "fésűfogai" közti késést. Fontosabb
ennél, hogy a jel/áthallás arány kevésbé fog függeni a követési
hibától. Amikor ugyanis a magnófej félrecsúszik valamelyik irányban,
akkor az áthallás erről az oldalról növekedni, a másikról csökkenni
fog, és ezt a különbséget detektálni lehet - ez teszi lehetővé a
csíkkövetést. Ezáltal elfogadhatóvá válnak bizonyos követési
pontatlanságok, valamint azok a maradványhibák, amelyek jelen vannak
bármely sávkövető szervo-rendszerben.
4. Ha a lejátszó rés szélesebb a csíknál, a kívánatos jel nemkívánatos
áthallással fog keveredni. Ha a fej elállítódik, a jel/áthallás arány
nem csökken, mindaddig, amíg a fej a teljes csíkot "látja".
Az azimut-szöget körültekintően kell megválasztani. Minél nagyobb
ez a szög, annál kisebb lesz az áthallás - ámde csökken a "felírási
sebesség", pontosabban a felső határfrekvencia. (Az effektív felírási
sebesség egyenlő a relatív szalagsebességnek és az azimutszög
koszinuszának szorzatával.) Kisebb mértékben ugyan, de még azt is
figyelembe kell venni, hogy a magnószalag mágneses tere irányhatást
mutat, a mágneses részecskék elhelyezkedése szerint. A zajra viszont
nincs hatással az azimutszög, és annak sincs értelme, hogy az
áthallást egészen a zajszint alá szorítsák. Az azimutszög értékét
végül is ±20 fokban szabták meg. Ezzel az áthallást körülbelül a zaj
szintjére redukálták. A kimeneti szint vesztesége (a felírási sebesség
csökkenése folytán) mindössze 1dB.
A jel-zaj arányt elsősorban a csík szélessége és a szalag
energiája határozza meg. A csíkszélességet úgy választották meg, hogy
a házi használatra szánt kazettákkal a jel/áthallás legyen a domináns
a jel/zajjal szemben.
A műsoros kazetták szalagjára a műsort kontakt-másolással veszik
fel (lásd erről 4. kötetünk lapszemléjét-a szerk.), és ez az eljárás
csak akkor működik, ha a másolat-szalagnak kisebb a koercitív ereje,
mint a mesterszalagé. A műsoros kazetták szalagja tehát túlságosan kis
jelet adna le, és a jel/áthallással szemben a jel/zaj dominálna; minek
következtében gyakoribbá válnának a hibák. A megoldás: a műsoros
szalagokon 50 százalékkal növelik a ferde csíkok szélességét. Ennek
folytán az áthallás és a zaj szintje is ugyanabban az arányban
csökken, mint a kimeneti energiáé, s a műsoros szalag végül is
ugyanazt a minőséget produkálja, amit a normál, magas koercitív erejű
szalag. A csíkok szélesítését azáltal érik el, hogy a lineáris
szalagsebességet éppen 50 százalékkal, tehát 8,15mm/s-ról
12,225mm/s-ra növelik. A műsoros kazetták emiatt csupán 80 percesek
lehetnek, szemben a normál szalaggal, amelynek játékideje 120 perc.
Ezt azonban nem tekintik veszteségnek: "a közönség amúgy sem akar túl
sok műsort vásárolni egyszerre". A fekete hanglemezre még azért
panaszkodtak a vevők, hogy gyakran nincs rajta több zene oldalanként
20 percnél; az ezüstlemezek között is ritka, amelyiken kitöltötték a
teljes, 75 perces műsoridőt.
A csíkkövető rendszer mindkét esetben ugyanazon az elven működik,
de a részletekben azért van különbség, s ezekre ki fogunk térni.
A hagyományos képmagnókban a követést hosszirányú vezérlő csík
segíti, amely mindegyik ferde csíkhoz egy-egy impulzust rendel. Ezeket
az impulzusokat egy rögzített (álló)fej detektálja, a fázisukat
összehasonlítja a fejdob által generált impulzus fázisával, és a
különbségjellel vezérli a szalagtengelyt. Ez a módszer beválik az
analóg képmagnók széles csíkjain, de a nagy adatsűrűségű rendszerekhez
már nem használható a rögzített fej szerelési pontatlansága, valamint
a szalagfeszítő erő ingadozása miatt. (A kontrollfej mindenképpen
mechanikai komplikációkat okoz.) Az R-DAT tehát magukon a ferde
műsorcsíkokon helyez el speciális szabályzójeleket. Ezeket leolvasva
nyeri azt az információt, amellyel a szalagtengely forgását
korrigálja. Minthogy a sávok ferdén helyezkednek el, és egy ferde
tengelyű forgófej olvassa le őket, a szalag mozgásának szabályzásával
tudják sávon tartani a forgófejet (5. ábra).
5. A hélix-letapogatás során a fej csíkkövető mozgását a szalag
lineáris helyzetével szabályozzák, vagyis a forgófej követési
hibájával vezérlik a szalagtengelyt.
Ha a szalag túl gyors, és a következő sáv elfut a fejdob előtt,
mielőtt az még körbefordulhatott volna, a fej túl "magasan" áll, ha
pedig a szalag lassú, a fej túl "alacsonyan" áll a csíkon. Ennek
megfelelően fogják gyorsítani, illetve lassítani a szalagtengelyt, a
csíkkövető rendszer utasítására. Analóg magnóban ez nyávogást okozna,
a digitális magnóban viszont az adatokat egy buffermemória tárolja, s
kiegyenlíti az adatfolyam áramlásában fellépő ingadozást. Minden egyes
csík rögzített számú mintát tartalmaz, így egyszersmind a fejdob
sebességét is ellenőrzik, és a mintavételi frekvenciát is pontos
értékén tartják. Ezzel a rendszerrel elérik, hogy a fejdob minden
egyes forgásakor egy-egy csík kerül a fejek elé. A pillanatnyi
szalagsebesség így értelemszerűen megegyezik a felvételével. Ha aztán
műsoros kazettát helyezünk a gépbe, a csíkkövető rendszer
automatikusan felgyorsítja a szalagtovábbító tengelyt, s az szélesebb
sávnyival továbbítja a szalagot a fejdob egy-egy fordulatára. Olyan
technikákat is javasoltak, amelyek a korrekciós információt magába a
jelfolyamba vinnék be (mint a Philips 2000 és a Video-8 VCR),
csakhogy ezt nehéz megvalósítani, ha a csíkok egy részén később új
felvételt készítenek. Az R-DAT ezért a csíkok egy különválasztott
részét veszi igénybe a sávkövetéshez. Ezt a technikát ATF-nek (Area
Divided Track Following = osztottmezejű sávkövetés) nevezik. A 6.
ábrán egy követési hiba felderítésének szokásos menetét mutatjuk be. A
szomszédos csíkok sávja (eltérő pontokon) pilotjeleket: burstöket
tartalmaznak. A pilotjel frekvenciája 130kHz, viszonylag alacsony,
azért, hogy ne legyen érzékeny az azimut-veszteségre. Az "A" csíkon
haladó "A" magnófej észlelni tudja a szomszédos, "B" csíkok
pilotjeleit.
A 7/a ábrán a fej jól követ, az oldalról leolvasott pilotjelek
azonosak. Ha a fej félrecsúszik (7/b), az egyik pilotjel amplitúdója
megnő, a másiké csökken. Minden egyes pilot burstjel amplitúdóját
mintavételezéssel felmérik, és "benntartják", hogy össze lehessen
vetni a következőével.
6. Az R-DAT sávkövetó rendszerében a magnófej által detektált jel a
szomszéd csíkokról származó pilotjeleket is tartalmazza. Ezek a
pilotjelek alacsony frekvenciájúak, így nem befolyásolja őket az
azimut-hatás. A rendszer mintát vesz a pilotjelek amplitúdójából, és
különbséget képez belőlük.
7. A helyesen (a) követő fej egyenlő amplitúdójú pilotjeleket
produkál. Ha a fej rosszul követ (b), az első pilotjel megnő, a másik
csökken, és e kettőből komponálják a követési hibajelet a 8. ábrán
bemutatott módon.
Bizonyos gyakorlati megfontolások miatt komplikáltabbá kellett
tenni ezt az egyszerű rendszert. A pilotjeleknek úgy kell
elhelyezkedniük, hogy kétoldalról mindig eltérő időben jelentkezzenek.
Ehhez minden egyes sávban kell lennie pilotjelnek, a követési hiba
detektálásakor viszont figyelmen kívül kell hagyni a műsorcsík saját
pilotjelét. Továbbá még szinkronjelekre is szükség van,
meghatározandó, mikor kell mintát venni valamely pilotjelből. Végül
meg kell gátolni a téves utasításokat, vagyis hogy a készülék
letiltson, ha netalán azt észleli, hogy a szalagsebesség éppen
kétszerese a normálisnak.
A 8. ábra az R-DAT tényleges sávkövető rendszerét szemlélteti. A
pilot-burst előbb az "A" sávokon, majd a "B" sávokon jelentkezik. Noha
a pilot-burst periódusa lényegében csak két sávot ölel fel,
kiterjesztik négy sávra azáltal, hogy megváltoztatják azoknak a
szinkronjeleknek a periódusát, melyek a pilotjel mintavételezését
irányítják, illetve megakadályozzák a téves vezérlést. Amikor az "A"
fej olvasni kezdi a sávot, először a sáv saját pilotjelét észleli,
majd az alatta levő "B" csíkban levő sávét. A "B" fej ezzel szemben
először a fölötte levő csíkból, majd az alatta levőből, legvégül a
saját sávjából kapja a pilotjelet. A követési hibajelet ilyenkor a két
előzőből komponálják. A gép könnyűszerrel megállapítja, melyik
számítási módszert kell alkalmaznia, ugyanis a szinkronjeleknek eltérő
a frekvenciájuk aszerint, hogy az "A" csíkban vannak-e elhelyezve
(522kHz), avagy a "B" csíkban (784kHz).
8. ATF, azaz osztottmezejű sávkövetési rendszer az R-DAT-ban. Az ábra
léptéke nem helyes; hogy könnyebb legyen követni a felvételi
mintázatot, a mintázat-hosszakat az adatblokkok dimenziójához
arányítottuk. Az ábrán megadott frekvenciák Fch (channel bit rate
clock) leosztásából származnak. A szinkronjelek szabályozzák, mely
időpillanatokban vegyenek mintát a pilotjelek amplitúdójából.
A fennmaradó területekre az 1,56MHz-es "interlock" résfrekvenciát
veszik fel, ennek nincs más szerepe, mint hogy törli az előző
felvételeket. Ezek a pilot és szinkronjelfrekvenciák furcsának tűnnek,
pedig logikusan jutottak hozzájuk: egyszerű leosztással kapták meg
őket a master channel bit rate clock-ból. A channel bit rate clock
(Fch) 9,408MHz, s ezt 72-vel, 18-cal, 12-vel és 6-tal kell elosztani,
hogy megkapjuk a pilot, a két szinkronjel és a törlés frekvenciáját.
Hogy a szomszéd csíkokból észlelt pilotjel-amplitúdókat milyen idővel
kell mintavételezni, ezt a szinkronjelek határozzák meg. Mivel a
magnófej mindig három sávot lát egyszerre, a saját sáv szinkronjeleit
nemkívánatos, idegen jelek között kell detektálnia. Az időjel egyik
oldalán interlock résfrekvencia helyezkedik el: ez elég magas ahhoz,
hogy az azimut-hatás redukálni tudja. A másik oldalon pilotjel
található, ez nem érzékeny az azimutra. Ebből az következik, hogy a
szinkronjelet könnyebb detektálni a követési hibától a pilot felé eső
irányban, mint a másik irányban. Az aszimmetria folytán a rendszer
hatékony munkatartománya körülbelül +4 és -5 mikron közé esik, egy 4
mikronos holtterülettel a sávok között. Miután a sávkövető szervót úgy
tervezték, hogy minimalizálja a követési hibát, egyensúlyi helyzetben
ez a holt terület érdektelenné válik. A követési hibajelet a
pilotjelek amplitúdó-különbsége produkálja, így a szervo hurokban
fellépő feszültség arányos lesz a lejátszó feszültséggel. Ez utóbbi
azonban ingadozni fog amiatt, hogy a fejnek is megvannak a maga
tűréshatárai, továbbá hogy a szalag sem fekszik fel rajta tökéletesen
simán. Ezen úgy segítenek, hogy egy automatikus feszültségszabályozó
áramkört (AGC) építenek a szervorendszerbe. Ennek működéséhez
felhasználják a pilotjel-amplitúdók különbségét is. Két mintavevő és
-benntartó fokozat tárolja az AGC paramétereit külön-külön a két fej
számára. A szervorendszer működését tehát az sem zavarja meg, ha a két
fejnek eltérő az érzékenysége (a gyártásból kifolyólag, vagy mert
elszennyeződtek).
Legközelebb: a digitális hangrögzítés elvei; hogyan dolgozik az
R-DAT csatornakódja.