Новый, более эффективный кассетный формат

[ram_scan]

Нашел интересную книжку John R. Barry, Edward A. Lee , David G. Messerschmitt "Digital communication", ее 19 глава, посвященная контролю спектра кодированных данных, имеется в свободном доступе. Там как раз рассматривается теория построения блочных кодов, вроде 8b/10b (он является лишь частным случаем). Читаю запоем. Надежда есть!

В любом случае коды типа 8b/10b для работы с лентой не стрельнут. У них широкий спектр, поэтому ФАПЧ будет постоянно пролетать мимо тазика. Такой метод кодирования можно использовать на "линии связи" на которой задержка и крутизна фронта не гуляет.

Магнитофон в этом смысле штука очень капризная (очень сильно гуляет как скорость так и АЧХ/ФЧХ тракта), а для того чтобы от ФАПЧ была реальная польза нужно чтобы сигнал в спектре имел всего один ярко выраженный пик, то есть либо манчестер, либо дифференциальный манчестер.

Собственно очень похожая (почти такая-же но другая, там FM в чистом виде) кухня и реализована в фирменном спековском загрузчике.

На мой взгляд у метода есть реальный запас по увеличению символьной скорости, правда придется добавлять помехозащищенное кодирование (магнитная лента имеет склонность к выпадениям сигнала), причем хэмминг на большой скорости не потянет (будет выпадать пачка мит идущих подряд), и надо использовать пакетный код, что-нть вроде рида-соломона (да дохрена их).

По умозрительным прикидкам символьная скорость будет расти быстрее избыточности корректирующего кода, поэтому выигрыш в 1.5...1.75 раза по сравнению со стандартной я думаю получить можно без снижения надежности считывания по сравнению со стандартной.

[Titus]

На мой взгляд у метода есть реальный запас по увеличению символьной скорости, правда придется добавлять помехозащищенное кодирование (магнитная лента имеет склонность к выпадениям сигнала), причем хэмминг на большой скорости не потянет (будет выпадать пачка мит идущих подряд), и надо использовать пакетный код, что-нть вроде рида-соломона (да дохрена их).

Если на магнитной ленте выпадают биты, то обычно это десятки-сотни бит. С такой коррекцией никаким обозримо простым лоадером не обойдешься.
Еще одна проблема - это сильный завал АЧХ в области высоких частот, неравномерность АЧХ в процессе одной записи, изрядное гуляние скорости, а так же в некоторых случаях фазово-частотные искажения, из-за которых слепляются кобинации 1->0 и 0->1 в нечто среднее и сложноразличимое.

[ram_scan]

Если на магнитной ленте выпадают биты, то обычно это десятки-сотни бит. С такой коррекцией никаким обозримо простым лоадером не обойдешься.
Еще одна проблема - это сильный завал АЧХ в области высоких частот, неравномерность АЧХ в процессе одной записи, изрядное гуляние скорости, а так же в некоторых случаях фазово-частотные искажения, из-за которых слепляются кобинации 1->0 и 0->1 в нечто среднее и сложноразличимое.

От пылинок выпадают обычно два-три бита (зажеванность ленты не рассматриваем). На самом деле рид-соломон позволяет исправлять и 100 выпавших бит и 200, просто вычислительных мощностей надо больше, и избыточной информации тоже.

Завал АЧХ влияет только на крутость фронтов, при манчестере это некритично. Гуляние скорости - тоже, спектр сигнала сосредоточен либо на символьной скорости N либо на N/2 (в зависимости от того нули или единицы пишутся), причем манчестер самосинхронизирующийся (то есть в каждом бите можно выделить несущую).

Единственная серьезная проблема - выпадения сигнала и достаточно большая вычислительная сложность рида-соломона.

[Дмитрий]

От пылинок

разве что металлическая стружка... либо достаточно большой слой пыли

[BYTEMAN]

разве что металлическая стружка... либо достаточно большой слой пыли

осыпание ленты - первое, что вызывает выпадения.

[Дмитрий]

осыпание ленты

не спорю, лента сыпется, но вот усомнился в выпадении битов от пылинки.

[Advertiser]

[Titus]

От пылинок выпадают обычно два-три бита (зажеванность ленты не рассматриваем). На самом деле рид-соломон позволяет исправлять и 100 выпавших бит и 200, просто вычислительных мощностей надо больше, и избыточной информации тоже.

Завал АЧХ влияет только на крутость фронтов, при манчестере это некритично. Гуляние скорости - тоже, спектр сигнала сосредоточен либо на символьной скорости N либо на N/2 (в зависимости от того нули или единицы пишутся), причем манчестер самосинхронизирующийся (то есть в каждом бите можно выделить несущую).

Единственная серьезная проблема - выпадения сигнала и достаточно большая вычислительная сложность рида-соломона.

Нет, от пылинок, пожалуй, не выпадает.

Завал АЧХ влияет не просто на крутизну фронтов, а в плохих случаях способно вообще уничтожить нулевые биты:


Гуляние скорости тоже может тоже быть весьма интенсивным, затрудняя синхронизацию даже в стандартном ЧМ сигнале.

[Barmaley_m]

Новости следующие.

Начитавшись теории и по результатам размышлений, я реализовал еще один кассетный формат для экспериментов. Он очень похож на синклерский формат, как по смыслу, так и по звуку и скорости. Однако у него постоянная (в отличие от синклерского) скорость записи, которая равна скорости записи нулей в синклерском формате. Поэтому, в наихудшем случае скорость нового формата совпадает с синклерским; в наилучшем - превосходит его в 2 раза, а в среднем - превосходит его в полтора раза. Так как выигрыш в скорости незначительный, формат подходит главным образом для испытаний на магнитофоне haywire. Я испытывал его на эмуляторе, создавая сигнал с выбросами АЧХ на низких частотах при заваленных высоких - грузится не хуже, чем синклерский. Так что надеюсь, что на этот раз все пойдет. Прилагаются, как обычно, исходники загрузчика и сохранялки, программа-конвертор с исходником, и tap-файл с тестовой программой, которую следует запустить на реале.

Загрузчик не на 100% вылизан по тактам, но вроде работает. Вылизывать загрузчик буду, когда создам формат с приемлемой работоспособностью.

Кодировка в новом формате является простейшим бимодальным блочным кодом, преобразующим каждый бит данных в 2 кодированных бита следующим образом. В первом состоянии кодера, "0" кодируется как "10", а "1" - как "11". Во втором состоянии все инвертируется: "0" кодируется как "01", а "1" - как "00". Состояния кодера переключаются всякий раз, когда кодируется бит данных "1".

Отсюда можно заметить, что код сбалансирован по постоянному току, а максимальная длина последовательности одинаковых бит составляет 2. Максимальное значение текущей битовой суммы (Running Digital Sum, RDS) составляет +-1. Эти характеристики кода такие же, как у синклерского формата.

Этот код также можно описать так, что лог. "0" соответствует два фронта сигнала, а лог. "1" - один фронт. Такой же код применяется при передаче сигнала по кабелю S/PDIF. Формат этот применяется и на дискетах, где он называется "FM".

Просьба к haywire - провести испытания формата на своем реале. По результатам испытаний будем изобретать более эффективные форматы.

[haywire]

Не работает.

[Barmaley_m]

Ну и ну! Это уже начинает напоминать детективную историю! Haywire, можешь прислать вав-файл с сигналом магнитофона? Попробую покумекать, в чем еще может быть дело. Если можешь, пришли два файла: первый со Спектрума, с аудиовыхода, а второй - с другого магнитофона. Спасибо!