УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА ВИДЕОМАГНИТОФОНЕ Российский патент 1995 года по МПК G11B5/09 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в качестве накопителя цифровой информации для архивного хранения.

Известно устройство для цифровой звуковой записи, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок кодирования и перемежения, канальный модулятор, переключатель, усилитель воспроизведения, корректор, блок фазовой автоподстройки частоты, канальный демодулятор, блок коррекции ошибок, блок интерполяции, цифроаналоговый преобразователь, причем выход переключателя соединен с вращающимися головками, а выход усилителя воспроизведения с блоками управления двигателями тонвала и блока вращающихся головок [1]
Это устройство обеспечивает высокую плотность записи вдоль трека (дорожки), однако на поверхности магнитной ленты между парами треков имеются неиспользованные промежутки, которые обусловлены ортогональным расположением в плоскости вращения пары вращающихся головок. Кроме того, при файловой структуре записываемых данных на магнитной ленте появляются неиспользованные промежутки при каждом пуске, остановке и вхождении в синхронизм привода магнитных головок и ленты. Все это снижает коэффициент использования магнитной ленты.

Известно также устройство для цифровой магнитной записи информации на видеомагнитофоне, содержащее генератор, соединенный через делитель частоты с синхронизирующими входами устройства, коммутатор, входы которого соединены с блоками сопряжения и кодерами кодовоимпульсной модуляции, а выходы с последовательно соединенными цифровым кодером, цифроаналоговым преобразователем, формирователем видеосигнала, видеомагнитофоном, выделителем цифрового сигнала, аналого-цифровым преобразователем, цифровымим декодерами и декодерами импульсно-кодовой модуляции [2]
Указанное устройство осуществляет запись треков без промежутков. Однако при файловой структуре записываемых данных также снижается информационная емкость магнитной ленты, поскольку при высокой плотности записи и относительно малых размерах файлов площадь полезной записи на ленте несоизмеримо меньше площади участков ленты, расходуемой при пуске, остановке и вхождении в синхронизм привода магнитных головок и ленты в процессе записи каждого файла.

Цель изобретения повышение информационной емкости магнитной ленты с возможностью поиска заданного файла при цифровой записи на видеомагнитофоне.

Для достижения цели в устройство для цифровой магнитной записи информации на видеомагнитофоне, содержащее шину данных, адресную шину и шину управления, соединенные с блоком сопряжения, выход "Данные записи" которого через коммутатор соединен с входом канального кодера, генератор, соединенный с тактовым входом первого делителя частоты, первый выход которого соединен с входом "Запрос данных записи" блока сопряжения, видеомагнитофон, шина "Импульсы коммутации" которого соединена с входом первого формирователя, второй делитель частоты, декодер маркера данных и канальный декодер, введены первый и второй сдвиговые регистры, усилитель записи, усилитель воспроизведения, блок восстановления синхроинформации и второй формирователь, вход которого соединен с входом первого формирователя, а выход с шиной "Импульсы полей" видеомагнитофона, выход "Признак записи" блока сопряжения соединен со сбрасывающим входом первого делителя частоты, с управляющим входом усилителя записи и с шиной "Запись" видеомагнитофона, выход канального кодера через первый сдвиговый регистр и усилитель записи соединен с шиной "Вход данных записи" видеомагнитофона, первый выход первого делителя частоты соединен с адресным входом коммутатора, а второй выход с тактовым входом первого сдвигового регистра, выход "Управление" блока сопряжения соединен с шиной "Дистанционное управление" видеомагнитофона, шина "Выход воспроизведения" которого через усилитель воспроизведения соединена с входами второго сдвигового регистра и блока восстановления синхроинформации, выход которого соединен с тактовыми входами второго делителя частоты и второго сдвигового регистра, выход которого соединен с входом данных декодера маркера данных и канального декодера, выход которого соединен с входом "Данные воспроизведения" блока сопряжения, выход первого формирователя соединен с входом "Запрос прерывания" блока сопряжения, выход второго делителя частоты соединен с входом "Запрос данных воспроизведения" блока сопряжения и со сбрасывающим входом декодера маркера данных, выход которого соединен со сбрасывающим входом второго делителя частоты.

Совокупность признаков представленного технического решения необходима и достаточна для повышения информационной емкости магнитной ленты при цифровой записи на видеомагнитофоне, поскольку именно они обеспечивают максимальное использование магнитной ленты без каких-либо промежутков за счет поиска заданного файла в режиме воспроизведения и переключения в режим записи при движущейся ленте в результате обнаружения последнего трека искомого файла.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для цифровой магнитной записи информации на видеомагнитофоне; на фиг.2 формат цифровой записи на магнитной ленте видеомагнитофона; на фиг.3 блок сопряжения; на фиг.4 блок восстановления синхроинформации; на фиг.5 декодер маркера данных.

Устройство для цифровой магнитной записи информации на видеомагнитофоне содержит блок 1 сопряжения, коммутатор 2, канальный кодер 3, первый сдвиговый регистр 4, усилитель 5 записи, первый делитель 6 частоты, генератор 7, второй формирователь 8, первый формирователь 9, видеомагнитофон 10, усилитель 11 воспроизведения, блок 12 восстановления синхроинформации, второй сдвиговый регистр 13, второй делитель 14 частоты, декодер 15 маркера данных, канальный декодер 16, шину 17 данных, шину 18 адресов, шину 19 управления.

Коммутатор 2 предназначен для хранения и преобразования параллельного кода в параллельно-последовательный и содержит регистр КР1533ИР23 и мультиплексор К1533КП17. Канальный кодер 3 предназначен для преобразования параллельных четырехбитных слов в параллельные шестибитные слова и выполнен в виде постоянного запоминающего устройства на микросхеме К155РЕЗ. Первый сдвиговый регистр 4 предназначен для преобразования параллельных слов в последовательность импульсов с последующим кодированием ее по методу БВНМ и выполнен на микросхеме К1533ТМ9 и К1533ТМ2, включенной в счетном режиме. Усилитель 5 записи предназначен для согласования с записывающими головками и выполнен в виде двухтактного эмиттерного повторителя на транзисторах разной проводимости. Первый делитель 6 частоты предназначен для выработки тактовых частот записи и обмена с ЭВМ и выполнен в виде последовательного соединения двоичного счетчика К555ИЕ5 и кольцевого сдвигового регистра К555ИР8. Соотношение между тактовыми частотами записи и обмена устанавливается как 24/1 при двухсловном обмене. Генератор 7 выполнен на двух инверторах К1533ЛН1, замкнутых в кольцо через кварцевый резонатор.

Второй формирователь 8 предназначен для согласования разноуровневых сигналов видеомагнитофона 10 и выполнен на эмиттерном повторителе. Первый формирователь 9 предназначен для выработки однополярных импульсов по фронтам разной полярности входного сигнала и выполнен на микросхеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ К1533ЛП5. Усилитель 11 воспроизведения предназначен для формирования импульсов единиц по каждому переходу намагниченности магнитной ленты и содержит последовательно соединенные линейный усилитель, пиковый детектор в виде дифференцирующей RC-цепи, компаратор К597СА2 для формирования двухуровневого сигнала из аналогового и формирователь на микросхеме К1533ЛП5 для выработки однополярных импульсов по фронтам разной полярности.

Второй сдвиговый регистр 13 предназначен для преобразования последовательного кода в параллельное слово и выполнен на микросхеме К555ИР8. Второй делитель 14 частоты предназначен для выработки тактовых частот воспроизведения и обмена с ЭВМ и выполнен в виде кольцевого регистра К555ИР8 и одного разряда двоичного счетчика К555ТМ2. Канальный декодер 16 предназначен для восстановления исходной информации путем обратного преобразования шестибитных слов в четырехбитные и выполнен в виде постоянного запоминающего устройства на микросхеме КР556РТ11.

Блок 1 сопряжения (фиг.3) предназначен для обеспечения асинхронного обмена информацией видеомагнитофона с ЭВМ и содержит шину 17 данных, шину 18 адресов, шину 19.1 импульса вывода (из ЭВМ), шину 19.2 ответа, шину 19.3 запроса данных, шину 19.4 импульса ввода (в ЭВМ), шину 19.5 импульса запроса прерываний канала прямого доступа к памяти, регистр 20 данных записи, регистр 21 команд, кодер 22 команд, элементы И 23 и 24, дешифратор 25 номера порта, элементы ИЛИ 26 и 28, триггер 27, элемент И 29, регистр 30 данных чтения, шины 31-36.

Регистр 20 данных записи предназначен для преобразования неравномерной последовательности информационных слов в равномерную и выполнен на микросхемах КР1533ИР23. Кодер 22 команд предназначен для выработки кодовых последовательностей дистанционного управления видеомагнитофоном 10 и выполнен на микросхеме К1506ХЛ1, таблица истинности которой соответствует системе команд видеомагнитофона. Дешифратор 25 номера порта предназначен для активизации необходимого направления обмена в соответствии с режимом работы и выполнен на микросхеме К555ИД7. Регистр 30 данных чтения предназначен для хранения информационных слов в промежутках между обменом, имеет три состояния и выполнен на микросхеме КР1533ИР23.

Блок 12 восстановления синхроинформации (фиг.4) содержит входную шину 37, элемент И 38, зарядный резистор 39, зарядный диод 40, операционный усилитель 41, управляемый генератор 42, выходную шину 43, инвертор 44, элемент И-НЕ 45, разрядный резистор 46, разрядный диод 47, конденсатор 48 фильтра, резистор 49 фильтра. Операционный усилитель 41 с высоким входным сопротивлением предназначен для устранения влияния нагрузки на постоянную времени фильтра и выполнен на микросхеме КР544УД2. Управляемый генератор выполнен на микросхеме К531ГГ1П.

Декодер 15 маркера данных (фиг.5) предназначен для определения начала группы данных и содержит входную шину 50 данных воспроизведения, входную шину 51 запроса данных воспроизведения, элемент И 52, блок элементов НЕ 53, триггер 54, выходную шину 55, счетчик 56. Количество входов элемента И 52 соответствует количеству битов маркера данных (два байта). Элементы НЕ включены в линии, соответствующие нулевым битам маркера данных. Емкость счетчика 56 соответствует количеству слов в группе данных (включая и сам маркер данных). В качестве счетчика 56 использована микросхема К555ИЕ7.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

Запись и воспроизведение осуществляются на предварительно отформатированной магнитной ленте, для чего видеомагнитофон 10 с установленной видеокассетой включают в режим записи с помощью собственных органов управления. В результате на протяжении всей магнитной ленты на ее управляющую дорожку записываются импульсы частотой 25 Гц, поступающие с выхода "Импульсы коммутации" видеомагнитофона на его вход "Импульсы полей" через второй формирователь 8. При работе устройства в других режимах видеомагнитофон 10 всегда остается в режиме воспроизведения и синхронизируется по импульсам отформатированной дорожки, а режим записи обеспечивается за счет включения внешнего усилителя 5 записи.

Запись и воспроизведение цифровой информации в виде файлов конечной длины осуществляются при помощи персональной ЭВМ (на чертеже не показана), загруженной соответствующей программой и связанной с устройством шинами данных 17, адресов 18 и управления 19. Файлы записываются на магнитную ленту видеомагнитофона 10 последовательным кодом методом БВНМ.

В соответствии с принципом наклонно-строчной записи видеомагнитофона 10 файлы размещаются на треках (дорожках), формат записи которых создается программным путем. Этот формат (фиг.2) предусматривает пакеты единиц в начале и конце трека для вхождения в синхронизм восстановителя синхроинформации, блоки данных и маркеры для их опознавания при воспроизведении.

В первом блоке данных каждого трека записывается служебная информация, содержащая номер трека и имя файла, необходимые при поиске заданного файла. Поиск используется как при воспроизведении, так и при записи. Режиму записи может предшествовать режим воспроизведения с поиском того файла, после которого без каких-либо промежутков необходимо записать следующий файл. Обнаружение последнего трека искомого файла инициализирует переход из режима воспроизведения в режим записи в начале следующего трека при движущейся ленте. Изложенный алгоритм работы осуществляется под управлением программы ЭВМ в обход встроенной в видеомагнитофон системы управления, не обеспечивающей такое изменение режимов без остановки ленты.

При запуске программы на соответствующий регистр блока 1 сопряжения из ЭВМ поступает командное слово, которое определяет необходимый режим работы. В зависимости от него в блоке сопряжения микросхемой КР1506ХЛ1 вырабатывается последовательность командных импульсов, которая по шине видеомагнитофона "Дистанционное управление" устанавливает привод магнитной ленты в необходимый режим (рабочая скорость или ускоренная перемотка вперед и назад), а если операция предусматривает запись или воспроизведение, то запускается также блок вращающихся головок видеомагнитофона 10. Он вырабатывает импульсы коммутации, которые подключают вращающиеся головки к цепям записи или воспроизведения трека. По импульсам коммутации в начале каждого трека формирователем 9 вырабатывается сигнал запроса прерываний канала прямого доступа к памяти ЭВМ. Программа воспринимает этот запрос через время, необходимое для разгона и входа в синхронизм привода магнитной ленты и вращающихся головок, после чего канал прямого доступа программируется в соответствии с вектором прерываний на нужный режим работы.

Режим "Запись". По шине "Управление" блока 1 сопряжения программой ЭВМ видеомагнитофон 10 устанавливается в режим воспроизведения, а его вращающиеся головки высоким уровнем сигнала на шине "Признак записи" подключаются к выходу усилителя 5 записи. При этом запускается привод ленты и синхронизируется он от заранее отформатированной управляющей дорожки. Потенциалом шины "Признак записи" разрешается также работа усилителя 5 записи и первого делителя 6 частоты, запускаемого генератором 7.

Делитель 6 частоты вырабатывает импульсы запроса данных канала прямого доступа к памяти с периодом, достаточным для преобразования параллельного слова данных в последовательные. Программа начинает обрабатывать эти запросы после окончания программирования канала прямого доступа и записи пакета единиц в начале трека. На каждый запрос данных из ЭВМ поступает слово данных записи, которое с регистра блока 1 сопряжения поступает на информационный вход коммутатора 2, управляемого по адресному входу делителем 6 частоты. Коммутатор 2 преобразует параллельное слово данных в параллельно-последовательные четырехбитные слова, каждое из которых перекодируется в шестибитное слово канальным кодером 3 и поступает на вход параллельной загрузки сдвигового регистра 4. Канальное кодирование заменяет каждое четырехбитное слово на одну шестибитную комбинацию, удовлетворяющую условию сбалансированности, то есть в каждом шестибитном слове, прошедшем перед записью кодировку по методу БВНМ, должно быть равное количество положительных и отрицательных переходов цифрового сигнала. Это предотвращает ошибки, обусловленные изменением постоянной составляющей записываемого сигнала. Делитель 6 частоты вырабатывает также тактовые импульсы записи, с помощью которых на сдвиговом регистре 4 параллельный код данных преобразуется в последовательный и кодируется в соответствии с методом записи БВНМ, предусматривающим изменение направления намагниченности при записи каждой единицы. Закодированные данные через усилитель 5 записи поступают на шину видеомагнитофона "Вход данных записи".

На каждом треке записывается заданное количество слов данных, после которых записываются единицы до окончания трека, то есть до момента выработки следующего запроса прерываний канала прямого доступа. Если выдан весь файл, то по инициативе программы на регистр команд блока 1 сопряжения подается управляющее слово остановки видеомагнитофона.

Режим "Воспроизведение". Видеомагнитофон 10 запускается и синхронизируется аналогично режиму "Запись", но работа усилителя 5 записи и первого делителя 6 частоты запрещается низким уровнем сигнала на шине "Признак записи". Этим же потенциалом вращающиеся головки видеомагнитофона подключаются к входу усилителя 11 воспроизведения, в котором уровень считанного сигнала доводится до необходимого, исключается низкочастотная составляющая пиковым детектором и по нуль-переходам компаратором формируется двухуровневый БВНМ-сигнал воспроизведения, по каждому фронту которого формируется импульс информационной единицы с помощью схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

В блоке 12 восстановления синхроинформации системой фазовой автоподстройки (ФАПЧ) по информационным импульсам вырабатывается последовательность синхроимпульсов, с помощью которых в сдвиговый регистр 13 заносятся последовательно воспроизводимые данные. В параллельном виде они с выхода регистра поступают в декодер 15 маркера и канальный декодер 16, восстанавливающий исходные данные для выдачи их в ЭВМ через блок 1 сопряжения. Обмен с ЭВМ осуществляется по сигналам "Запрос данных воспроизведения", которые вырабатываются вторым делителем 14 частоты синхроимпульсов по мере заполнения сдвигового регистра 13 очередным словом. Фазировка делителя 14 частоты производится маркерами данных, которые выделяются декодером 15 маркера из воспроизводимых данных.

Режим "Поиск". Этот режим всегда начинается с режима "Воспроизведение". Программа сравнивает воспроизведенный номер текущего трека с заданным и в зависимости от знака и величины результата либо продолжает воспроизведение, либо запускает ускоренную перемотку вперед или назад. Длительность перемотки определяется величиной разности номеров текущего и искомого треков. Перемоткой видеолента подводится в область заданного трека, и вновь включается режим "Поиск". При обнаружении номера заданного трека программа переходит в нужный режим работы (запись или воспроизведение), начиная со следующего трека без остановки ленты.

Блок сопряжения (фиг.3) работает следующим образом.

После программирования канала прямого доступа к памяти ЭВМ на шине 18 адресов устанавливается двоичный код номера порта, через который на шину 17 данных поступает командное слово. Оно записывается в регистр 21 команд, выбор которого осуществляется дешифратором 25 по номеру порта и импульсу вывода 19.1 через элемент И 23. Один из выходов регистра 21 команд связан с шиной 32 "Признак записи" и определяет режим работы устройства. Кодовые комбинации на других выходах этого регистра управляют режимом движения магнитной ленты видеомагнитофона. Кодером 22 команд эти коды преобразуются в последовательность импульсов, интервалы между которыми соответствуют командам управления видеомагнитофоном.

Обмен данными осуществляется по сигналам "Запрос данных записи" 34 или "Запрос данных воспроизведения" 35, которые через элемент ИЛИ 28 поступают на установочный вход триггера 27 запроса данных. В ответ ЭВМ выдает по шине 18 адресов номер порта вывода данных и дешифратором 25 через элемент И 23 разрешается запись в регистр 20 данных записи, куда по импульсу вывода 19.1 записывается слово данных. По шине 19.2 "Ответ" триггер запроса 27 приводится в исходное состояние.

При воспроизведении импульс вывода 19.1 отсутствует, а по импульсу ввода 19.4 с регистра 30 данных чтения в ЭВМ заносится слово данных. Обновляются данные на этом регистре по сигналам 35 запроса данных воспроизведения, а из высокоимпедансного состояния он выводится через элемент И 29 по импульсу ввода 19.4 при поступлении на вход дешифратора 25 номера порта воспроизведения.

Блок восстановления синхроинформации (фиг.4) работает следующим образом.

Генератор 42, управляемый по частоте выходным потенциалом операционного усилителя 41, вырабатывает синхроимпульсы, которые в противофазе поступают на входы фазового детектора (элемент И 38 и элемент И-НЕ 45). На другие их входы поступают короткие импульсы 37 воспроизведенных единиц. Если они опережают по фазе опорную последовательность генератора 42, то через элемент И 38 и зарядную цепочку 39, 40 заряжается конденсатор 48. Это приводит к повышению частоты генератора 42 до тех пор, пока разница фаз не станет нулевой.

Если воспроизведенные импульсы 37 единиц отстают по фазе от синхроимпульсов, то через элемент И-НЕ 45 и разрядную цепочку 46, 47 происходит разряд конденсатора 48. Это приводит к снижению частоты генератора 42 до величины, при которой устраняются ошибки по фазе. При выпадении данных воспроизведения на конденсаторе 47 сохраняется потенциал, соответствующий частоте перед выпадением, поскольку входное сопротивление операционного усилителя 41 и запертых при этом диодов 40 и 47 увеличивают постоянную времени цепи разряда.

Декодер маркера данных (фиг.5) работает следующим образом.

Воспроизведенные данные 50 в параллельном виде поступают на схему опознавания маркера данных. Биты с единичными значениями разрядов маркера поступают на входы элемента И 52, а биты с нулевыми значениями через элементы НЕ 53. После считывания последнего бита маркера данных элемент И 52 воздействует на устанавливающий вход триггера 54. Он разрешает работу счетчика 56 и второго делителя 14 частоты (фиг.1), который вырабатывает импульсы запроса данных воспроизведения и поддерживает тем самым обмен с ЭВМ. Счетчик 56 в это же время подсчитывает количество воспроизведенных слов по сигналам 51 запроса данных воспроизведения и после последнего слова группы данных сбрасывает триггер 56. В результате обмен с ЭВМ прекращается на время считывания очередного маркера и он не передается в ЭВМ.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в качестве накопителя цифровой информации для архивного хранения. Сущность изобретения: под управлением программы ЭВМ файлы конечной длины через блок сопряжения, канальный кодер, сдвиговый регистр, усилитель записи записываются на магнитную ленту видеомагнитофона. Режиму "Запись" предшествует поиск заданного файла путем воспроизведения ранее выполненной записи и передачи данных в ЭВМ через усилитель воспроизведения и канальный кодер. Обнаружение последнего трека заданного файла вызывает переход в режим "Запись" без остановки магнитной ленты, что обеспечивает отсутствие промежутков между файлами. Положительный эффект: повышение информационной емкости магнитной ленты с возможностью поиска заданного файла при цифровой записи на видеомагнитофоне. 5 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА ВИДЕОМАГНИТОФОНЕ, содержащее шину данных, адресную шину и шину управления, соединенные с блоком сопряжения, выход "Данные записи" которого через коммутатор соединен с входом канального кодера, генератор, соединенный с тактовым входом первого делителя частоты, первый выход которого соединен с входом "Запрос данных записи" блока сопряжения, видеомагнитофон, шина "Импульсы коммутации" которого соединена с входом первого формирователя, второй делитель частоты, декодер маркера данных и канальный декодер, отличающееся тем, что в него введены первый и второй сдвиговые регистры, усилитель записи, усилитель воспроизведения, блок восстановления синхроинформации и второй формирователь, вход которого соединен с входом первого формирователя, а выход с шиной "Импульсы полей" видеомагнитофона, выход "Признак записи" блока сопряжения соединен со сбрасывающим входом первого делителя частоты, с управляющим входом усилителя записи и с шиной "Запись" видеомагнитофона, выход канального кодера через первый сдвиговый регистр и усилитель записи соединен с шиной "Вход данных записи" видеомагнитофона, первый выход первого делителя частоты соединен с адресным входом коммутатора, а второй выход с тактовым входом первого сдвигового регистра, выход "Управление" блока сопряжения соединен с шиной "Дистанционное управление" видеомагнитофона, шина "Выход воспроизведения" которого через усилитель воспроизведения соединена с входами второго сдвигого регистра и блока восстановления синхроинформации, выход которого соединен с тактовыми входами второго делителя частоты и второго сдвигового регистра, выход которого соединен с входом данных декодера маркера данных и канального декодера, выход которого соединен с входом "Данные воспроизведения" блока сопряжения, выход первого формирователя соединен с входом "Запрос прерывания" блока сопряжения, выход второго делителя частоты соединен с входом "Запрос данных воспроизведения" блока соряжения и со сбрасывающим входом декодера маркера данных, выход которого соединен со сбрасывающим входом второго делителя частоты.