Bővített monDAT - III. |
Az R-DAT technikáról indított cikksorozatunkban, amelyet a Hi-Fi
News & Record Review tavaly nyári cikkei nyomán közlünk, először az új
médium fő működési elveit tisztáztuk, és bemutattuk a miniatűr R-DAT
magnókazettát, majd ismertettük az R-DAT csík-struktúráját és
sávkövető rendszerét. Jelen cikkünk az R-DAT úgynevezett
csatornakódjával foglalkozik nem éppen könnyű olvasmány. Ennek
ellenére a laikus olvasónak is azt ajánljuk, vegyen mély lélegzetet,
és vágjon bele. Némi szellemi erőfeszítés árán nem csupán azt fogja
megérteni, hogyan kódolják a logikai információt mágnesszalagon
rögzíthető impulzusokká, hanem azt is megérezheti, mennyire
összefonódik a korszerű hangtechnika a számítástechnikával.
*
Az analóg technikában a felvételt a műsorhordozó közeg
tulajdonságai befolyásolják. A digitális technikában, amikor is a
műsorjelet mintavételezik, kvantálják és numerikus formában fejezik
ki, a hangminőség függetlenné válik a műsorhordozó médiumtól (nem
tekintve a dropoutokat). A dinamikatartomány többé nem határozza meg
közvetlenül a csíkszélességet. A digitális rendszer a zajra is
meglehetősen érzéketlen, hiszen a műsorjelnek csupán kétféle állapota
lehetséges, és mindkettőt nagyon jól meg lehet különböztetni a zaj
amplitúdójától. Ennek megfelelően, a digitális mágneses
hangrögzítésben is, a műsorhordozó anyagnak (ti. a hordozófóliára
felvitt, felmágnesezhető részecskéknek - a szerk.) csak kétféle
állapotát használják (Észak-Dél, illetve Dél-Észak), de a rendszernek
a zaj iránti érzéketlensége itt már jócskán mérséklődik: függővé válik
a csíkszélességtől. Ha lerontjuk valamely digitális hangcsík
jel/zaj-arányát, keskenyebb területen is átvihetjük ugyanazt az
információmennyiséget, s ezzel gazdaságosabbá tehetjük a rendszer
működését.
Minthogy a lejátszandó műsorjel impulzusaitól azt várjuk el, hogy
jól érzékelhetően kiemelkedjenek a zajból, célszerű tanulmányoznunk a
zaj forrásait. Két forrása van: az egyik maga a szalag, a másik a
magnófej. Bármely komponens, amelynek ellenállása van, hőmérsékletének
megfelelően zajt generál, és ez alól a szabály alól a lejátszófej sem
kivétel. Ha a felvétel már szalagon van, növelhetjük a jel/zaj-arányt
azáltal, hogy gyorsítjuk a fej mozgását a szalaghoz képest, ugyanis a
magnófej zaja konstans, a kimeneti feszültség viszont a relatív
sebességgel arányos. Ez az egyik oka annak, hogy a nagyobb sebességgel
mozgó forgófejes rendszereknek nagyobb lehet a felírási sűrűségük,
mint a kisebb sebességgel működő állófejes rendszereké. A másik ok
ennél sokkal gyakorlatibb.
A forgófejes készülék lineáris szalagsebességgel határozza meg a
sávtávolságot, az állófejeket viszont nehéz lenne úgy elkészíteni,
hogy csak egészen szűk rés legyen a csíkok között.
(Az állófejes magnók ugyanis hosszanti csíkokon készítik a
felvételt, a forgófejes készülékek viszont a csíkra ferdén keresztben
viszik fel a műsorsávokat "azimutfelvétel", lásd előző cikkünk 2-3.
ábráit. - A szerk.) Amikor átlépünk a digitális technikába, azt
látjuk, hogy a jel/zajarány és a frekvenciaátvitel fontosságukat
tekintve - helyet cserélnek. Valamely digitalizált jel mindig
szélesebb frekvenciasávot fog át, mint az eredeti analóg jel, viszont
hangsúlyozni kell, hogy a szélesebb frekvenciatartományhoz rosszabb
jel/zajarány társulhat. (Ne feledjük: még ha nagy is a zaj, a
digitális technikában akkor is különbséget lehet tenni a numerikusan
feldolgozott kétféle információ, ti. a "van jel" és a "nincs jel"
között. - A szerk.) Ez megmagyarázza azt a paradoxont, hogy a
digitális magnónak szélesebb a frekvenciaátvitele, mégis kevesebb
szalagot használ. Akárcsak az analóg technikában, a forgófej
alkalmazásával széles frekvenciasávot lehet rögzíteni alacsony
szalagsebességgel, anélkül, hogy túlságosan rövid hullámhosszakat
kelljen felírni a szalagra. Az azimut-magnókon, minthogy ezek
műsorcsíkjai keskenyebbek a fej pólusszélességénél, további forrása a
nemkívánatos jeleknek a maradványáthallás a szomszéd csíkokról, mégha
csökkenti is ezt a hatást az azimuteffektus. Jól konstruált
készülékekben az áthallásból eredő zaj nagyjából ugyanakkora, mint a
többi forrásból érkező zaj.
Hogy lejátszáskor maximális jel/zaj-arányt érhessenek el, a
műsorjel hullámformáját általában átváltásokat tartalmazó, konstans
amplitúdójú váltóárammal jelenítik meg.
1. A felvétel gyakorlatilag a légrés kilépő pólusán történik, ahol is
a fej mágneses feszültsége a szalag koercitivitása alá csökken.
2. A valós mágneses jelrögzítési csatorna frekvenciaátvitele
A tényleges felvételi eljárást az 1. ábrán szemléltetjük. A
szalagot mágneses gerjesztés éri, amely erősödik, majd csökken, amint
a szalag elhalad a fej előtt. A felvétel gyakorlatilag a légrés túlsó
pólusán történik, ott, ahol a fej mágneses feszültsége az alá az érték
alá esik, amelyre a mágneses részecskéknek még éppen szükségük volna
ahhoz, hogy megváltoztathassák állapotukat. Minél meredekebben csökken
a gerjesztés a kilépő pólusnál, annál magasabb frekvenciákat lehet
rögzíteni. Ezért célszerű lenne szélesebbre választani a légrést.
Analóg felvételkor is ugyanez játszódik le, csak ott még
előmágnesezésre is szükség van, hogy linearizálják az átvitelt. A
digitális magnót a nonlinearitások nem zavarják, tehát semmi szüksége
előmágnesezésre. Amikor a felvételt lejátsszák, a kimeneti jel csak
bizonyos változtatással ("differenciálással") jeleníti meg a műsorjel
hullámformáját, minthogy a fej csak a fluxusváltozásra reagál. (Vagyis
csak a "van jel" és a "nincs jel" átmeneteinél kapunk kimeneti
feszültséget a fej kapcsain. - A szerk.)
Hogy igazán jól lehessen alkalmazni a mágneses hangrögzítést, ki
kell tanulni a hibáit. A 2. ábrán látható, hogy az előbb említett,
"differenciálási" hullámforma-változás következtében a fej
kimenőfeszültsége oktávonként 6 decibellel emelkedik (a DC jelhez
zérus kimenőfeszültség tartozik). Egy bizonyos frekvenciától kezdve a
lejátszófej már nem érzékeli teljes vastagságában a mágnesréteget: a
jelet egyre vékonyabb rétegről olvassa le. Ez a fő oka annak, hogy az
R-DAT szalagot oly vékonyra készítik, ugyanis a vastagabb aktívréteg
sem működne jobban, csak több helyet foglalna el a kazettában. A fenti
effektus 6dB/oktáv veszteséget okoz, éppen kiegyenlítve a
"differenciálási" hatást, ezért itt egy lineáris frekvenciaátvitelű
szakasz következik. A magnófej konstrukciójából (két pólus, köztük a
légréssel) következik, hogy a két pólus nem egyidőben "látja" a
szalagot: a kettő között időbeli késés lép fel. A fej átvitele
várakozásunknak megfelelően fésűfog-szerű, a jólismert
nullaátmenetekkel, valahányszor a fluxus kioltódik a légrés fölött.
Következésképpen minél kisebb a légrés, annál magasabbra tolódik az
első nullaátmenet frekvenciája. Ez ellentmond annak a követelménynek,
hogy a felvevőfej légrése széles legyen. Ezért alkalmaznak az analóg
magnózásban külön felvevő- és külön lejátszófejet. A digitális
technikában mód van a kompromisszumra, arra, hogy ugyanazt a fejet
használják felvételre és lejátszásra, mégpedig minőségveszteség
nélkül. További gazdaságossági tényező, hogy itt törlőfejre sincs
szükség: a mindössze kétféle állapotú jel annyira erős, hogy
maradéktalanul átír minden előző felvételt.
A frekvenciaátvitel a digitális technikában nem játszik oly fontos
szerepet, mint az impulzusátvitel, bár a kettő között szoros kapcsolat
van. Mint már mondtuk, a magnófej kiképzéséből (a légrés meglétéből)
következik, hogy a fluxus valamely változása mindig előbb éri el a
légrés egyik pólusát, mint a másikat. Ha a fluxusváltozások túl
gyorsan követik egymást, interferálni fognak. A 3. ábrán bemutatjuk,
hogy ha ilyen jelalakot kell rögzítenünk, egy sereg problémánk támad.
3. A DC-átvitel hiánya (a) időhibát okoz a szint elcsúszása miatt. A
magasátvitel hiánya csúcseltolódást idéz elő. A hiba korrigálható a
(c) kiegyenlítő áramkörrel
A DC (egyenáramú) átvitel hiánya szinteltolódással jár. A
szinteltolódás - meg az a tény, hogy a jelváltozás gyorsasága sem
végtelen - futásidő-hibát okoz, hacsak gondosan el nem "vágják" a
jelet középen. A DC-átvitel hiánya az R-DAT rendszerben különösen
súlyos hátrány, tekintve, hogy a jel egy forgó transzformátoron át jut
a fejre, és ugyanezen az úton is távozik, márpedig a transzformátor
szintén nem képes egyenáramú jel átvitelére.
A 3/b ábrán a légrés fizikai méretéből következően csúcseltolódási
torzítás lép fel, amely csökkenteni igyekszik a hullámforma
aszimmetriáját, futásidőhibát okoz (ez a jelenség "intersymbol
interference" vagy "pulse-crowding" néven ismeretes). Hogy
kompenzálják a csúcseltolódást, ekvalizáló áramkört
("impulzus-formálót") kell elhelyezni a lejátszófej után (3/c ábra).
Kettős késleltető áramkörre van szükség, hogy olyan jeleket nyerjenek,
amelyek közül az egyik siet, a másik késik a műsorjel középértékéhez
képest. Ezt a két jelet aztán inverz formában a centrális jelhez
adják, miáltal a csúcseltolódás csökken, ugyanis a "javított" jelek
keskenyebbek, ennélfogva már nem lapolják át egymást annyira.
Súlyos korlátja mindennemű magnófelvételnek a szalagsebesség
időbeli instabilitása, amelyet az analóg magnózásban nyávogás gyanánt
ismerünk. A digitális technikában lebegésnek (jitter) nevezik. A
kisfrekvenciás lebegést a szalagtengely vagy a fejdob excentricitása
okozza, a magasfrekvenciás "jitter"-t pedig annak köszönhetjük, hogy a
szalag rugalmas, és lebegésbe jön, mivel a felszín egyenetlenségei
miatt a szalagvezető elemeken változó nagyságú súrlódó erő ébred. A 4.
ábrán azt szemléltetjük, hogyan teszi bizonytalanná a lebegés a
műsorjel feszültségét a referenciához képest. A frekvencia
növekedésével ez a hatás csak erősödik, minthogy arányos a jel
eltolódásával. Nyilvánvaló, hogy a lebegést, amennyire csak lehet, ki
kell küszöbölni.
4. A lebegést úgy tekinthetjük, mint egyfajta zajt
5. A lebegést bizonyos határok között meg lehet szüntetni azáltal,
hogy a fluxusátmenetet az idő-alapegység többszörösére választják.
A lejátszó áramkör eredendő célja, hogy rekonstruálja a műsorjel
hullámformáját. A műsorjel amplitúdójának nincs jelentősége, csupán a
jelet felíró áram- és fluxusváltozás idejét kell nagyon pontosan
leképezni. A hullámformát integrációval állítják helyre, ez éppen
ellentéte annak a bizonyos differenciálásnak, amelyet a fej okoz.
A rekonstruált hullámforma most már mindenben pontosan megfelel az
eredetinek, csak éppen időbeli bizonytalanság járul hozzá a zaj és a
lebegés következtében. Mint ahogy a bináris áramkörök tervezésekor is
úgy védekeznek a zaj ellen, hogy kétféle feszültségértéket
alkalmaznak, s azoknak távolsága nagyobb, mint a zaj okozta
bizonytalanság - hasonlóképpen, a digitális magnófelvételi technikában
is úgy küzdenek az időbeli bizonytalanság ellen, hogy megfordítják a
fluxusok irányát, más szóval az átmeneteket valamely időalapegység
többszörösein idézik elő; ez az alapegység nagyobb, mint a tipikus
időbizonytalanság időtartama. Ennek a lebegéskivédő-mechanizmusnak a
működését szemlélteti az 5. ábra.
6. Tipikus digitális láncszövet-mintázat (vízszintes kiterjedése a
lebegés, függőleges kiterjedése a zaj; a vízszintes tengely a vágási
szint). A döntési pontokon arról kell döntést hoznunk, hogy a
feszültség meghaladja-e a vágási szintet, avagy alatta marad-e. Ezt
még zaj és lebegés jelenlétében is megtehetjük, ha a lánc szeme
elegendően tiszta marad.
7. A valóságos adatok szélsőséges esete. Az "egyesek" és "nullák"
folytonos váltakozása adja a legmagasabb frekvenciát (Nyquist-arány =
a mintavételi frekvencia fele). Folytonos "egyesek" (vagy "nullák")
DC-feszültséget, azaz egyenáramot adnak. A valóságos adatok DC-től a
Nyquist-arányig terjednek
8. Az egyszerű FM-csatornakód (a) minden bithez fluxusváltozást
rendel, ez működik órajel gyanánt. Ez a rendszer nem hatékony. Az
órajelek arányát redukálni lehet (b) azáltal, hogy csupán a "nullák"
közé rakunk órajelet. Ennek az órajelnek a visszanyeréséhez azonban
lejátszáskor fáziscsatolt hurokra van szükség
Mivel a digitális átmenet az időegység többszörösein következik
be, az oszcilloszkóp, amelyre véletlen eloszlású jelet bocsátunk,
olyan mintát fog mutatni, mint valamiféle láncszövet. A zaj
függőlegesen, a lebegés (jitter) vízszintesen burkolja, fátyolozza a
láncszemeket (6. ábra). A bináris áramkörnek a láncszemek közepén,
szabályosan ismétlődő távolságokban, döntést kell hoznia arról, hogy a
jel most éppen melyik állapotában leledzik (van-e, avagy nincs-e). Ezt
a döntést meg lehet hozni, ha a láncszem elfogadhatóan tiszta marad.
Vagyis több lebegést engedhetünk meg, ha kevés a zaj, és vica verza.
Arra nincs mód, hogy az adatokat közvetlenül vigyük fel a
műsorhordozóra. A valóságos adatáradatban folyamatos "egyesek" és
"zérusok" is adódhatnak, márpedig, mint a 7. ábrán kimutatjuk: ezek
valójában DC (egyenáramú) komponensei az információnak. Az "egyesek"
és "zérusok" egyenletes váltakozása a másik szélsőséget reprezentálja:
a bit rate frekvenciájának a felét. A mágneses hangrögzítők alsó
határfrekvenciája nem terjed egészen egyenfeszültségig, és az időbeli
instabilitás miatt arra sem képesek, hogy meg tudják különböztetni az
azonos bitek szakadatlan sorozatát. Más szavakkal: ha "zérusok"
sorozatát vesszük fel két "egyes" között, akkor a lebegés (jitter)
miatt nem lehet pontosan megszámolni, hány "zérusunk" van. Mindezeket
a problémákat megoldhatjuk egy úgynevezett csatornakóddal, amely az
adatokat órajellel kombinálja, ezzel módot ad a szomszédos bitek
megkülönböztetésére, és csökkenti a műsor egyenfeszültség és
kisfrekvenciás tartalmát.
Az időbeli alapegységet, amelyen belül a felvételi fluxus előjele
megfordul (vagy marad ami volt), időcellának nevezik. A
csatornakódolás olyan technika, amellyel a valóságos adatokat
csatorna-bitekké konvertálják. Fontos megállapodás, hogy az "egyes"
csatorna-bit a fluxus változását reprezentálja, a "zéró" pedig azt,
hogy nincs változás a fluxusban.* (* Lektori megjegyzés dr. Takács
Ferenc tollából: ez valójában az INRZ (Inverting Non, Return to Zero)
detiniciója. A szerző innen kezdve összekever két dolgot, a
csatornakódot (vagy modulációt), i1letve a beírási módot. Ezt a kettőt
az irodalom és a szóhasználat is összekeveri. Példák:)
Minthogy az R-DAT-ban alkalmazott kód meglehetősen komplex,
bevezetés gyanánt más, bizonyos egyszerűbb kódokat is bemutatunk.
Az FM-kódoláskor minden egyes adat-bitet két csatorna-bit hordoz.
Az első mindig egy "egyes", vagyis minden bitegység fluxusváltozással
kezdődik; a második csatorna-bit megfelel az adat-bitnek. Minthogy az
egyik bit folyvást ugyanaz, ez a kód nem éppen effektív, de a
folyamatos órajel könnyen szinkronizálja a feldolgozó áramkört.
Az FM-kódolás "óraművének" ezt a rendkívüli redundanciáját az
MFM-kódolásban erősen csökkentik, azáltal, hogy a vevőkészülékben
fáziscsatolt hurkot alkalmaznak, amely rövid időre át tudja hidalni a
hiányzó óraátmeneteket. Az összes nívósabb rendszer lényegében ezt a
technikát használja, amikor is minden adatblokkot egy szinkronizáló
hullámformának ("preamble") kell megelőznie, hogy a zárt fáziskörű
hurkot a megfelelő frekvenciára állítsa, mielőtt az adat megérkezik. A
bit-egység közepén az átmenetet megtartják a bináris "egyes" számára,
de a bit-egység végződésének átmenetére csak akkor van szükség, ha
folyamatosan "zérusok" következnek. Még mindig két csatorna-bitre van
szükség minden egyes adat-bithez, de szomszédos csatorna-bitek már nem
lehetnek egyformán "egyesek". Minthogy megkettőződött az átmenethez
szükséges minimális időtartam, megduplázódott az adatsűrűség is. Az
MFM-eljárást ma is használják még, a duplasűrűségű floppy lemezekhez.
A későbbi kódok, köztük az R-DAT-é is, egy kívánatosabb
karakterisztika szerint konvertálják az adat-bitek mintázatát
(csoportját) a csatorna-bitek mintázatává, egy átszámítási kulcs
segítségével, amelyet kódszótárnak nevezünk. Vegyünk például 4
adat-bitet. Ezek 24, azaz 16 féle mintázatot képezhetnek.
Ha csupán eggyel több, tehát 5 csatorna-bittel jelenítjük meg őket
(25=32 mintázat), akkor a lehetséges mintázatoknak a felét
használtuk ki. Hogy e mintázatok közül végül is melyiket érdemes
használni és melyiket nem, azt kompromisszum alapján döntik el:
egyaránt tekintettel vannak a frekvencia-sávszélességre, a
DC-tartalomra és a lebegés- (jitter-) érzéketlenségre.
Az adat-bitek és a csatornabitek arányszáma az úgynevezett
kód-arány. Ha a kód-arány alacsony, könnyebben lemondhatunk bizonyos
mintázatokról, s növelhetjük az adatsűrűséget azáltal, hogy csak olyan
mintázatokat választunk, amelyekben az "egyesek" (az átmenetek) távol
esnek egymástól. Sajnos, minél több csatorna-bittel jelenítünk meg
ugyanannyi adat-bitet, annál rövidebb a váltások közötti távolság,
annál kevésbé tudunk védekezni a lebegés ellen. Van a kódok
minőségének mérésére egy igen fontos paraméterpár, az úgynevezett
hosszútávú limit ("Run Length Limit"). Ez a minimális, illetve
maximális távolságot adja meg két csatornabeli "egyes" között. Minél
nagyobb a Tmax és a Tmin aránya, annál nagyobb
lesz a hullámforma aszimmetriája, ez pedig csúcseltolódáshoz és
DC-csúszáshoz vezet.
Az R-DAT szalagfelhasználása azért olyan alacsony, mert a csíkok
igen közel vannak egymáshoz, a lineáris adatsűrűség pedig (a csíkok
mentén) igen nagy; ez utóbbit a fej konstrukciójának és a
csatornakódnak köszönhetjük. Az R-DAT fej légrése tipikusan 0,25
mikron. Az R-DAT csatornakódját feltétlenül úgy kellett megválasztani,
hogy azimut-rendszerrel párosítva is jól működjön. A nagy csíksűrűségű
azimut-felvételeken számottevő áthallás lép fel a kis frekvenciákon,
így hát a csatornakódnak nemcsak hogy mentesnek kell lennie a DC-től,
de még el is kell nyomnia a kis frekvenciákat. Azonkívül, minthogy a
törlési funkció itt abból áll, hogy csupán átírják az előző jeleket, a
törlés akkor a leghatékonyabb, ha a felvételben alacsony a leghosszabb
és a legrövidebb hullámhosszak aránya.
9. Példák a 8/10 kódszótárból: nem-nulla DSV-jelű szimbólumok (két
változat) és nulla DSB-jű szimbólumok (egy változat)
A 9. ábrán példákat láthatunk a 8/10 csoportkódra. Nyilvánvaló,
hogy valamely csatornabeli hullámformának, amely ugyanannyi időt tölt
"fenn", mint "lenn", nincs nettó DC-tartalma: minden olyan tízbites
mintázat használható, amely teljesíti a zérus DC kritériumát. Minthogy
az "egyesek" szomszédosak is lehetnek, a fluxusátmeneteknek szalagon
rögzítendő aránya gyakorlatilag valamivel magasabb ugyan a bit
rate-nél, viszont az a lebegésmérték, amelyet még el tud viselni, 0,8
adat-bit periódust tesz ki (az MFM-ben csak 0,5 adat-bit periódust).
Sajnos, a 10 csatorna-bitből nem adódik ki 256 DC-mentes kombináció,
pedig ennyire lenne szükségünk, hogy 8 adat-bitet szalagra vihessünk.
Azonkívül jó volna, ha a "szavak" nem nyúlnának túl hosszúra, mert
akkor hatékonyabban lehetne átírni a régi felvételt, és csökkenteni
lehetne a csúcseltolódást. Az R-DAT 8/10 kódjában nem több, csupán
három csatornabéli "nullát" engedélyeznek két "egyes" között, a
Tmax ezért csak négyszeresen fogja meghaladni a
Tmin értékét. A 10 bites mintázatok között mindössze 153
akad, amelynek szóhosszúsága sem nyúlik túl a limiten, azonkívül
DC-mentes is. A kód DC-tartalmát az úgynevezett DSV révén
regisztrálják (Digital Sum Value, digitális összegérték). Minden
csatornabit periódusban, amikor a felvételi áram az egyik irányban
kering, egyet hozzáadnak az összegértékhez, amikor pedig az áram
iránya ellentétes, egyet kivonnak belöle. Nyilvánvaló, hogy az olyan
jeleknek, mint amilyen a négyszögjel, a DSV-je nulla, mert ezek a
jelek egyenlő időt töltenek mindkét alapállapotukban. Az aszimmetrikus
jelek DSV-je viszont nem-nulla.
A fennmaradó 103 adatkombinációt tehát olyan csatornamintázattal
jelenítik meg, amelynek DSV-je nem-nulla. A 103 adatmintázat
mindegyikéhez 2 csatorna-mintázatot rendelnek, az egyiknek plusz 2, a
másiknak mínusz kettő a DSV-je. Az egyszerűség kedvéért, a kettő
között csak annyi különbséget tesznek, hogy az első csatorna-bitet
invertálják. Hogy melyik csatornabit mintázatot használják, azt az
előző szó DSV-je szerint határozzák meg.
Például, ha az adatsort a 153 DC-mentes mintázattal rögzítik, a
kód DSV-je nulla lesz. Ha az első adategységben, amelyiknek nem-nulla
a paritás-bitje, a plusz 2 DSV-mintázatot használják, a mintázat
végének kódja szintén plusz 2 lesz. Ezután a következő (nem-nulla
DSV-jű) mintázatot mínusz 2 DSV-jű kóddal rögzítik, így az eredő DSV
nulla lesz. Ezzel a módszerrel a kód DC-mentes marad, és rövidül az
átmenetek maximális távolsága. Ezt a fajta kódot alacsony
diszparitásúnak nevezik.
Hogy a dekódolás logikája ne legyen ennyire komplex, a
csatornakódot használó felvételek készítéséhez általában komputerrel
optimalizálják az adatmintázatok és a csatornamintázatok viszonyát.
Ezt a 8/10 kóddal is megtették, a kódolási szabályt egy programozott
logikai áramkör (PLA) tartalmazza. A logikai rendszer csak DC-mentes
vagy +2 DSV-értékű mintázatokat produkál, minthogy a -2 DSV
mintázatokat elő lehet állítani az előbbiekből (az első bit
megfordításával). A DSV-t igen érdekes módon becslik. Ha a csatorna
egyik bitpárjában az egyik bit "egyes", a bitpárnak DC-mentesnek kell
lennie, hiszen eltérő a szintjük. Ha egy 10 bites mintázatban az öt
páros csatorna-bit paritásértéke egy, akkor a szóbanforgó mintázat
DSV-je 0, ±4 vagy ±8. Ha az eredmény nulla, a DSV ±2, ±6 vagy ±10
lehet. A kód azonban csak nullát vagy plusz 2-t tartalmazhat, így a
paritásuk megkülönbözteti őket.
10. A jelek kódolása az "igazság-táblázat" szerint (a) a DSV
ellenőrzése előtt. A (b) áramkör ellenőrzi a kód diszparitását
azáltal, hogy "fejbentartja" mely szimbólumok DSV-je tér el a
nullától. Az ezeknek megfelelő, de ellenkező előjelű DSV értékeket
törölni fogja a memóriából
A 10/a ábrán az "igazságtáblázat" látható, a 10/b ábrán pedig a
dekódoló áramkör. A logikai "kapuk" alsó készlete kiszámítja a
legutóbbi mintázat paritását, és a DSB-bit a tárolóba kerül. A
következő adatbyte-ot a logikai áramkör bemenetére adva, kimenetén egy
10 bites mintázatot kapunk. A jelsorozat, ha a paritása nulla,
érintetlenül jut a rendszer kimenetére. Ha paritása DSV=+2, a felső
kapuk detektálják. Ha a tárolás megtörtént, ez azt jelenti, hogy a
legutóbbi mintázat +2 DSV-jű, vagyis a csatorna-mintázat első bitjét a
logikai kapuk ebben a sorban invertálták, és a tár törlődik, mert a
kód DSV-je visszatért nullára. A dekódolás egyszerűbb, mert a 10-es
kódról a 8-as adatokra már közvetlen kapcsolat útján lehet
visszatérni.
11. Tipikus fáziscsatolt hurok, ahol is a VCO-nak, azaz
feszültségvezérelt oszcillátornak a bemeneti frekvencia
többszörösével kell működnie. Ha a bemenőjel késik, a kimenet még
működni fog egy ideig, ugyanazzal a frekvenciával, mielőtt
elhangolódna
12. A csatornabeli mintázat helyreállításához egy fáziscsatolt hurokba
betáplálják a csatornakódot, amely szabadon fut az átmenetek között,
de az átmeneteknél korrigálják a fázisát. Megszámlálva a VCO-sarkokat
az átmenetek között, rekonstruálni lehet a csatorna-biteket. Ha a
jelhordozó sebesége változik, a VCO követni fogja. Ha két átváltás
között túl nagy a távolság, a VCO már nem tudja elég gyakran
korrigálni a fázist, és lebegés jelenlétében elhibázza a bitek
detektálását
Mivel a csatornakód nem mindig tartalmaz fluxusváltozást a
csatorna-bit pozícióban, dekódoláskor elengedhetetlen egy fáziscsatolt
hurok, hogy rekonstruálhassák a csatorna-bitek pontos idejét. A
fáziscsatolt hurkokban a feszültség-vezérelt oszcillátort (VCO) az a
fázishiba vezérli, amelyet a kimenet, illetve bizonyos referencia
között lehet mérni, úgy, hogy az oszcillátor végül is ugyanazzal a
frekvenciával működik, mint a referencia. Ha a VCO és a
fáziskomparátor közé frekvenciaosztót helyezünk (11. ábra), a VCO
frekvenciája a referencia-frekvencia többszöröse is lehet. Ez
mellesleg erősebben is csillapítja a visszacsatoló hurkot. Ha a
fáziscsatolt hurok referenciájául egy csatornakódot használnak, az
átmenetek alkalmával a hurok össze tudja hasonlítani a két állapot
fázisát, de ha az átmenetek között csatornabeli "nullák" vannak, a
hurok benntartja a legutolsó ismert frekvenciát és fázist egy újabb
átmenet bekövetkeztéig. A VCO-ciklusokat így meg lehet számolni,
ezáltal felmérhetik a csatornabeli "nullák" számát és dekódolhatják az
információt. Ezt a mechanizmust a 12. ábra szemlélteti. Nyilvánvaló,
hogy az adatokat nem lehet szétválasztani, ha a hurok nincs zárva,
viszont a hurok addig nem tud záródni, amíg nem figyelte meg az
átmeneteket egy megfelelő hosszúságú periódusig. A megoldás: minden
adatblokkot átmenetek mintázata előzi meg, csupán azért, hogy időbeli
referenciát szolgáltasson a fáziscsatolt hurok szinkronizálásához. Ezt
a mintázatot, mint az egyszerűbb MFM-technikánál már említettük,
preamblenek (bevezetés) nevezik.
Természetesen mindig tudni kell, hogy az adatfolyamon belül mikor
fejeződött be a preamble, és mikor kezdődnek a tényleges adatok. A
gyakorlatban a szavakat folyamatosan veszik fel, egyiket a másik után,
bitenként, "betűköz" nélkül, és hiába tudja a tervező, hogy a blokk
mondjuk 12 szót, szavanként 16 bitet tartalmaz, ha a szalag egyszerűen
csak 192 bitet rögzít egysorban. Az első bit egzakt helyzetét nem
ismerjük, ennélfogva nem rakhatunk minden bitet a helyére, a megfelelő
szóba. A szinkron elcsúszása katasztrofális következménnyel jár, mert
elegendő 1-bit diszparitás, és a szavak úgyszólván egymásbacsúsznak;
ez olyan, mint valami folyamatos jelkiesés. A preamble végén tehát
úgynevezett szinkronmintázatot illesztenek be. Ez a mintázat minden
blokkhoz azonos, a lejátszó áramkör felismeri, és "nulláz", vagyis
innen kezdi el számlálni a blokk bitjeit. Azzal, hogy a számlálást a
szinkronmintázattól kezdi, majd az adathalmazt szó-hosszúságú részekre
osztja, a lejátszó áramkör pontosan fel tudja ismerni a szóhatárokat.
Az R-DAT-ban a szinkronizáló mintázatot a csatorna-bitekben alakítják
ki, nem az adat-bitekben. Ilyesfajta technikát alkalmaznak a
CD-rendszerben is.
Legközelebb: a hibajavító stratégia.