Способ адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации

 

Изобретение относится к технике цифровой записи и может быть использовано в аппаратуре передачи и приема, регистрации и обработки информации систем вычислительной техники, измерений, связи, цифровой аудио- и видеотехники. Сигналы записи преобразованных блоков кодовых групп записывают в виде последовательности маркерных полупериодных отрезков с эталонными значениями длительности и экстремумов амплитуды и информационных полупериодных отрезков. Значения длительности, экстремумов амплитуд и величины сдвигов вершины относительно центров полупериодов информационных полупериодных отрезков устанавливают в зависимости от значений соответствующих троек кодовых групп. Отличие способа состоит в адаптивном присоединении различного числа дополнительных битов к тем тройкам кодовых групп, в которых значения первых кодовых групп, определяющих длительности полупериодных отрезков, отличны от нуля. В полупериодных отрезках, соответствующих дополненным тройкам, формируют дополнительные вершины. Амплитуда и положение дополнительных вершин зависят от значений всех кодовых групп и битов дополненных троек. Способ позволяет повысить плотность записи цифровой информации на носитель записи. 2 ил. , 1 табл.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации, и может использоваться в аппаратуре передачи и приема, регистрации и обработки систем измерений, управления, связи, вычислительной техники, цифровой видео- и звукотехники.

Известен способ аналоговой магнитной записи цифровой информации, заключающийся в формировании полупериодных отрезков синусоидального сигнала, амплитуды которых зависят от значений двоичных сигналов, и их записи на магнитный носитель (патент 4586041 США, кл. G 11 В 5/09, 1986).

Недостатком способа является низкая плотность упаковки цифровой информации в запоминающей среде из-за низкой и заранее фиксированной по величине информативности полупериодных отрезков, равной одной кодовой группе на полупериодный отрезок.

Известен также способ аналоговой магнитной записи цифровой информации, состоящий в образовании из двоичных сигналов блоков кодовых групп, добавлении к блокам служебных битов, формировании сигналов записи блоков в виде последовательностей маркерных полупериодов синусоидального сигнала с эталонными значениями длительности и амплитуды и информационных полупериодов синусоидального сигнала с длительностями и амплитудами в соответствии со значениями прямых или обращенных информационных и служебных кодовых групп и битов и записи сигналов записи блоков на носитель (А. С. 1780507 СССР, кл. G 11 В 5/09, 1993).

Недостатком и этого способа является сравнительно невысокая плотность упаковки цифровой информации в запоминающей среде из-за ограниченной и заранее фиксированной по величине информативности полупериодных отрезков сигналов записи блоков, равной двум кодовым группам на полупериодный отрезок.

Из известных способов аналоговой магнитной записи цифровой информации наиболее близким по технической сущности является способ адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации, состоящий в образовании из двоичных сигналов блоков кодовых групп, включающих по три части кодовых групп, значения которых определяют соответственно длительности, амплитуды и положения вершин полупериодных отрезков относительно центров полупериодов в сигналах записи кодовых групп, формировании вариантов блоков кодовых групп, преобразованных путем производства по одной и в различных сочетаниях операций общего обращения значений кодов различных частей кодовых групп блоков, локального обращения значений и локальной инверсии пар кодовых групп, включающих по одной кодовой группе из первой и третьей частей, формировании соответствующих вариантам блоков служебных кодовых групп и битов, выборе варианта каждого непреобразованного или преобразованного блока с соответствующими значениями служебных кодовых групп и битов, обеспечивающего совместную запись каждой тройки кодовых групп одним полупериодом синусоидального сигнала при минимальной протяженности сигнала записи блока, формировании сигналов записи блоков в виде последовательностей маркерных полупериодов синусоидального сигнала с эталонными значениями длительности и амплитуды и информационных полупериодов синусоидального сигнала с длительностями, амплитудами и положениями вершин в соответствии со значениями информационных и служебных кодовых групп и битов выбранных вариантов блоков и записи сигналов записи блоков на носитель (патент 2138859 РФ, кл. G 11 В 5/09, 1999).

Однако и этот способ не обеспечивает при его использовании достаточно высокую плотность упаковки цифровой информации в запоминающей среде вследствие ограниченной информативности сигнала записи из-за фиксированного числа кодовых групп с заранее фиксированном числом битов, приходящихся на каждый полупериодный отрезок, хотя число кодовых групп в каждом полупериоде и поднято до трех благодаря адаптивным свойствам способа, обеспечивающим запись тройки кодовых групп одним полупериодным отрезком синусоидального сигнала за счет применения по одной или в сочетаниях трех специальных операций - в зависимости от текущих значений первых и третьих кодовых групп тройки.

Изобретение направлено на решение задачи повышения плотности упаковки цифровой информации в аналоговых запоминающих средах, например, магнитных, путем увеличения информативности сигналов записи блоков кодовых групп за счет адаптивного использования имеющейся в большинстве сформированных по способу-прототипу полупериодных отрезков сигналов записи блоков кодовых групп потенциальной информативности, величина которой зависит от текущих значений кодовых групп соответствующей тройки и свойств конкретных запоминающей среды и средств для записи и воспроизведения.

Поставленная задача решается тем, что в способе адаптивной аналоговой магнитной записи, состоящем в образовании из двоичных сигналов блоков кодовых групп, включающих по три части кодовых групп, значения которых определяют соответственно длительности, амплитуды и положения вершин полупериодных отрезков относительно центров полупериодов в сигналах записи кодовых групп, формировании вариантов блоков кодовых групп, преобразованных путем производства по одной и в различных сочетаниях операций общего обращения значений кодов различных частей кодовых групп блоков, локального обращения значений и локальной инверсии пар кодовых групп, включающих по одной кодовой группе из первой и третьей частей, формировании соответствующих вариантам блоков служебных кодовых групп и битов, выбора варианта каждого непреобразованного или преобразованного блока с соответствующими значениями служебных кодовых групп и битов, обеспечивающего совместную запись каждой тройки кодовых групп одним полупериодом синусоидального сигнала при минимальной протяженности сигнала записи блока, формировании сигналов записи блоков в виде последовательностей маркерных полупериодов синусоидального сигнала с эталонными значениями длительности и амплитуды и информационных полупериодов синусоидального сигнала с длительностями, амплитудами и положениями вершин в соответствии со значениями информационных и служебных кодовых групп и битов выбранных вариантов блоков и записи сигналов записи блоков на носитель, согласно изобретению, приформировывают дополнительные информационные биты ко всем или к части тех троек кодовых групп выбранных вариантов блоков, в которых значения первых кодовых групп отличны от нуля, устанавливают число дополнительных информационных битов к каждой дополняемой тройке кодовых групп в зависимости от значений всех ее кодовых групп и формируют в сигналах записи блоков соответствующие дополнительным тройкам кодовых групп полупериодные отрезки синусоидального сигнала с дополнительными вершинами, расположенными с противоположных основным вершинам сторон полупериодов, при этом амплитуды дополнительных вершин устанавливают всегда отличительно меньшими или большими амплитуд основных вершин, а значения амплитуд дополнительных вершин и положение последних относительно центров или краев полупериодов устанавливают в зависимости от числа и значений соответствующих дополнительных информационных битов.

На фиг. 1 представлена структурная схема варианта устройства для осуществления способа, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа.

Устройство для реализации способа содержит (фиг. 1) блок 1 запоминания и распределения двоичных сигналов, первый буферный регистр 2, блок 3 формирования вариантов преобразованного блока кодовых групп, первый коммутатор 4 троек кодовых групп, первый формирователь 5 серии импульсов, второй формирователь 6 серии импульсов, первый преобразователь 7 троек кодовых групп, сумматор 8 значений кодовых групп первой части блока кодовых групп, формирователь 9 признака допустимого варианта преобразованного блока кодовых групп, блок 10 выбора оптимального варианта преобразованного блока данных, блок 11 ключевых схем, второй буферный регистр 12, второй коммутатор 13 троек кодовых групп, второй преобразователь 14 троек кодовых групп, регистр 15 троек кодовых групп, формирователь 16 кодов чисел дополнительных информационных битов, регистр 18 дополнительных информационных битов, управляемый формирователь 19 серии импульсов, дешифратор 20 адреса, постоянное или перепрограммируемое ЗУ 21, цифроаналоговый преобразователь 22, блок 23 записи, блок 24 управления, формирователь 25 синхросигналов записи, формирователь 26 синхросигналов чтения, блок 27 воспроизведения, блок 28 дешифрации сигналов воспроизведения, формирователь 29 эталонной длительности, формирователь 30 эталонной амплитуды, формирователь 31 указателя знаков сдвигов основных вершин полупериодных отрезков, измеритель 32 текущей длительности полупериодов, измеритель 33 текущей амплитуды основных вершин полупериодов, измеритель 34 текущей амплитуды дополнительных вершин полупериодов, измеритель 35 текущей величины сдвигов основных вершин полупериодов, измеритель 36 текущей величины сдвигов дополнительных вершин полупериодов, дешифратор 37 длительности полупериодов, дешифратор 38 амплитуды основных вершин полупериодов, дешифратор 39 амплитуды дополнительных вершин полупериодов, дешифратор 40 сдвигов основных вершин полупериодов, дешифратор 41 сдвигов дополнительных вершин полупериодов, формирователь 42 кодов дополнительных битов, блок 43 формирования выходной последовательности двоичных сигналов.

Блок 1 запоминания и распределения двоичных сигналов подключен информационным входом к входу устройства и одним выходом - к информационному входу первого буферного регистра 2, подключенного выходом к информационному входу блока 3 формирования вариантов, подключенного одним выходом к одному информационному входу первого коммутатора 4 троек кодовых групп, вторым выходом - к другому информационному входу первого коммутатора 4 и к информационному входу блока 11 ключевых схем, а третьим выходом - к одному информационному входу первого преобразователя 7 троек кодовых групп, подключенного вторым информационным входом к выходу первого коммутатора 4 троек кодовых групп, а выходом - к информационным входам сумматора 8 и формирователя 9, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам блока 10, одним выходом подключенного к одному из управляющих входов блока 3, а другим - к управляющему входу блока 11 ключевых схем. Второй управляющий вход блока 3 и управляющие входы второго формирователя 6 серии импульсов и блока 10 подключены к выходу первого формирователя 5 серии импульсов, управляющие входы первого коммутатора 4, первого преобразователя 7 троек кодовых групп, сумматора 8 и формирователя 9 подключены к выходу второго формирователя 6 серии импульсов. Выход блока 11 ключевых схем подключен к информационному входу второго буферного регистра 12, подключенного одним выходом к информационному входу второго коммутатора 13, а другим - к одному информационному входу второго преобразователя 14 троек кодовых групп, другой информационный вход которого подключен к выходу второго коммутатора 13, а выход - к информационному входу регистра 15, соединенного одним выходом с первым управляющим входом управляемого формирователя 19, а другим - с информационным входом формирователя 16 кодов дополнительных битов и с первым информационным входом дешифратора 20 адреса, связанного выходом с адресным входом ЗУ 21, выход которого подключен к информационному входу цифроаналогового преобразователя 22, соединенного выходом с информационным входом блока 23 записи, подключенного выходом к выходной шине "На носитель" устройства. Выход формирователя 16 подключен к одному информационному входу блока 17 отбора дополнительных битов, подключенного другим информационным входом к второму выходу блока 1, одним выходом к одному управляющему входу блока 1, а другим - к информационному входу регистра 18 дополнительных информационных битов, связанного выходом со вторым информационным входом дешифратора 20 адреса.

Устройство содержит блок 24 управления, состоящий из формирователя 25 синхросигналов записи, подключенного первым и вторым управляющими входами к управляющим шинам устройства "Запись" и "Пуск" соответственно, третьим управляющим входом - к выходу управляемого формирователя 19 серии импульсов, подключенного выходом к управляющим входам перепрограммируемого ЗУ 21 и цифроаналогового преобразователя 22, а выходом - к управляющим входам блока 1, первого буферного регистра 2, первого формирователя 5 серии импульсов, второго буферного регистра 12, второго коммутатора 13, второго преобразователя 14, регистра 15, формирователя 16, блока 17, регистра 18 дополнительных битов, дешифратора 20, блока 23 записи и к второму управляющему входу управляемого формирователя 19 серии импульсов, а также из формирователя 26 синхросигналов чтения, связанного управляющим входом с управляющей шиной "Чтение" устройства.

Блок 27 воспроизведения связан входом с входной шиной "С носителя" устройства, а выходом - с информационными входами формирователя 26 синхросигналов чтения, формирователей 29 эталонов длительности, 30 эталонов амплитуды и 31 указателей знаков сдвигов основных вершин полупериодов и признаков дополнительных вершин, измерителей 32 текущей длительности, 33 текущей амплитуды основных вершин, 34 величины сдвигов основных вершин, 35 текущей амплитуды дополнительных вершин и 36 величины сдвигов дополнительных вершин относительно центров полупериодов. Выход формирователя 29 эталонов длительности подключен к одному из информационных входов дешифратора 37 длительности, связанного вторым информационным входом с выходом измерителя 32 текущей длительности полупериодов, выход формирователя 30 эталонов амплитуды подключен к одному из информационных входов дешифратора 38 амплитуды основных вершин, связанного вторым информационным входом с выходом измерителя 33 текущей амплитуды основных вершин, один из выходов формирователя 31 указателей знаков сдвигов основных вершин и признаков дополнительных вершин подключен к одному из информационных входов дешифратора 39 величины сдвигов основных вершин, связанного другим информационным входом с выходом измерителя 34 текущей величины сдвигов основных вершин, а другой выход формирователя 31 подключен к одним из управляющих входов измерителя 35 текущей амплитуды дополнительных вершин, измерителя 36 текущей величины сдвигов дополнительных вершин, дешифратора 40 текущей амплитуды дополнительных вершин, дешифратора 41 текущей величины сдвигов дополнительных вершин, формирователя 42 кодов дополнительных информационных битов и блока 43 формирования выходной последовательности двоичных сигналов. Выходы дешифраторов 37, 38 и 39 подключены к соответствующим трем информационным входам формирователя 42 кодов дополнительных информационных битов и блока 43 формирования выходной последовательности, выходы дешифраторов 40 и 41 подключены к четвертому и пятому информационным входам формирователя 42 кодов дополнительных информационных битов, подключенного выходом к четвертому информационному входу блока 43 формирования выходной последовательности, связанного выходом с выходной шиной "Выход" устройства. Управляющие входы формирователей 29, 30 и 31, измерителей 32, 33, 34, 35 и 36, дешифраторов 37, 38, 39, 40 и 41 и вторые управляющие входы формирователя 41 и блока 43 подключены к выходу формирователя 26 синхросигналов чтения.

На фиг. 2 показаны: а) - последовательность двоичных сигналов, распределенная, для примера, по блокам из 36 трехбитовых кодовых групп (на чертеже блоки кодовых групп отмечены фигурными скобками снизу) и поделенная на первые, вторые и третьи части (соответственно первая, вторая и третья строки); б) - сигнал оптимально преобразованного исходного блока кодовых групп с выделенными четырнадцатью тройками кодовых групп (столбцами), к девяти из которых приформированы дополнительные информационные биты (выделенные на чертеже пятой строкой и подчеркнутые снизу), причем первые кодовые группы всех четырнадцати троек образуют первую часть блока и определяют длительности маркерных полупериодов (первые два кода) и информационных полупериодов (последние двенадцать кодов), вторые кодовые группы образуют вторую часть блока и определяют амплитуды тех же маркерных и информационных полупериодов, третьи кодовые группы, включающие по три информационных бита и одному служебному биту (третья и четвертая строки), входят в третью часть блока и определяют положение соответствующих основных вершин полупериодов синусоидального сигнала относительно их центров, причем значения информационных трехбитовых групп соответствуют величине сдвигов, а значения служебных битов - знакам сдвигов; первая тройка кодовых групп включает коды К (τ_Э), К(а_э) и К (Φ₀), определяющие эталонные значения τ_Э длительности, а_э амплитуды и нулевое значение сдвига Φ₀ единственной вершины первого маркерного полупериода, вторая тройка кодовых групп включает служебный признаковый двухбитовый код К_п1, составленный из первых двух служебных битов, код К(а_э), двухбитовый служебный код К_п2, составленный из вторых двух служебных битов, и однобитовый служебный код К_у, являющийся указательным, при этом значение К_п1 = 00 является, например, признаком отсутствия операций, значение К_п1 = 01 - признаком возможной операции локального обращения пар кодовых групп блока из первой и третьей его частей, значение К_п1 = 10 - признаком возможной операции локальной инверсии (перемены мест кодовых групп) тех же пар блока, значение К_п1 = 11 - признаком возможных одновременно осуществляемых операций локального обращения и локальной инверсии тех же пар блока, значение К_у указывает на свершение (К_у = 1) или несвершение (К_у = 0) в любой из двенадцати троек кодовых групп операций, определяемых значением кода К_п1 (в примере К_п1 = 01), в самой же второй тройке кодовых групп возможна только операция локальной инверсии первой и третьей кодовых групп, осуществляемая в случае, когда значение первой кодовой группы меньше значения третьей кодовой группы, при этом устанавливают К_у = 1 (в примере значение К_п1 больше значения К_п2, поэтому во второй строке К_у = 0); значение К_п2 = 00 является, например, признаком отсутствия операций, значение К_п2 = 01 - признаком операции общего обращения всех первых кодовых групп двенадцати информационных троек кодовых групп блока, значение К_п2 = 10 - признаком операции общего обращения всех третьих кодовых групп тех же двенадцати троек, значение К_п2 = 11 - признаком операции одновременно общего обращения всех первых и третьих кодовых групп тех же двенадцати троек кодовых групп (в примере К_п2 = 00); в пятой строке блока кодовых групп приведены приформированные дополнительные информационные биты к тем тройкам кодовых групп, в которых значения первых кодовых групп (определяющих длительности соответствующих полупериодов) отличны от нуля (вторая, третья, четвертая, пятая, шестая, восьмая, десятая, одиннадцатая и двенадцатая тройки), причем число дополнительных информационных битов для каждой дополняемой тройки кодовых групп установлено в зависимости от текущих значений всех ее кодовых групп с помощью специально составленной кодирующей-декодирующей таблицы, пример составления которой приведен ниже; в) - сигнал записи преобразованного по предлагаемому способу блока кодовых групп в виде последовательности четырнадцати полупериодных отрезков синусоидального сигнала, включающей первый маркерный полупериодный отрезок (крайний слева) с эталонными значениями длительности τ_Э и положительного экстремума амплитуды + а_э и нулевым сдвигом Φ = 0 вершины относительно центра полупериода, второй маркерный полупериодный отрезок (второй слева) с длительностью, зависящей от значения первой кодовой группы из второй тройки кодовых групп (в примере - от К_п1 = 01), эталонным значением отрицательного экстремума - а_э и сдвигом вершины на величину элементарного приращения ΔΦ со знаком, зависящим от значения К_у, например, с положительным при К_у = 0 (как в примере) и отрицательным при К_у = 1, и двенадцать информационных полупериодных отрезков синусоидального сигнала, длительность каждого из которых установлена в зависимости от значения определенной кодовой группы из двенадцати информационных троек или четверок кодовых групп (в качестве четвертых групп приняты приформированные к тройкам кодовых групп информационные биты), входящих в первую часть кодовых групп преобразованного блока (первая строка), значение экстремума амплитуды - в зависимости от значений определенной кодовой группы из второй части кодовых групп преобразованного блока (вторая строка), наличие одной или двух вершин в каждом из двенадцати информационных полупериодов определено отсутствием или наличием в нем дополнительных информационных битов, положение основных вершин (экстремумов амплитуд) относительно центров полупериодов определено в зависимости от значений соответствующих кодовых групп и указательных битов из третьей части (третья и четвертая строки) преобразованного блока, дополнительные вершины по амплитуде всегда относительно меньше (как в данном примере) или больше основных вершин, а точное значение их амплитуд а_д и величины сдвига Φ_д относительно центра (как в примере) или края полупериода определены по заранее составленной кодирующей-декодирующей таблице, пример составления которой рассмотрен ниже, - в зависимости от числа и значений дополнительных информационных битов; г) - сигнал воспроизведения преобразованного и записанного по предложенному способу блока кодовых групп после приведения его к однополярному виду; д) - дешифрованный из сигнала воспроизведения преобразованный блок двоичных сигналов; е) - двоичные сигналы задержанной и приведенной к исходному виду выходной последовательности (задержка для удобства представления на чертеже не показана), в которой восстановленный исходный блок двоичных кодов дополнен восстановленными двоичными кодами приформированных дополнительных информационных битов.

Способ адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы записи цифровой информации на магнитный носитель, и осуществляется следующим образом.

В режиме "Запись" по сигналу "Пуск" и соответствующим синхросигналам записи с выхода формирователя 25 блока 24 управления последовательность двоичных сигналов подают с входа устройства на вход блока 1 запоминания и распределения, с помощью которого осуществляют накопление двоичных сигналов, образование из них кодовых групп заданной протяженности (например, трехбитовых), распределение кодовых групп на блоки заданных размеров (например, из 36 кодовых групп) и представление их в виде трех частей (строк), как показано на фиг. 2, а. С выхода блока 1 данные поступают поблочно на первый буферный регистр 2, где они хранятся в указанном виде в течение одного цикла преобразований блока кодовых групп, осуществляемого с помощью первого формирователя 5 серии импульсов, управляющего последовательным формированием в блоке 3 вариантов преобразованного блока, число которых определяется числом служебных признаковых битов в кодах К_п1 и К_п2, равным в данном случае четырем, и составляет поэтому 2⁴ = 16. Каждый вариант непреобразованного или преобразованного блока вместе с двумя служебными признаковыми кодами, имеющими соответствующие номеру варианта значения, с помощью второго формирователя 6 серии импульсов, управляющего перебором и выдачей через коммутатор 4 троек кодовых групп блока на вход первого преобразователя 7 троек кодовых групп, сумматора 8 значений кодовых групп из первой части блока кодовых групп и формирователя 9 признаков допустимых вариантов проверяют варианты на допустимость, для чего необходимо, чтобы во второй маркерной тройке и всех информационных тройках значения первых кодовых групп были не меньше значений третьих кодовых групп, и оценивают значения сумм всех кодовых групп первой части блока кодовых групп. Сигналы управления сумм с выхода сумматора 8 и сигналы признаков допустимых вариантов с выхода формирователя 9 последовательно подают в блок 10, где производят выбор оптимального варианта из числа допустимых по минимальному значению соответствующей суммы, характеризуемого определенными значениями служебных признаковых кодов, т. е. своим кодом. Код выбранного варианта (в примере 0001) с выхода блока 10 подают в блок 3, с выхода которого частично преобразованный блок (в части общего обращения различных частей кодовых групп блока), если это предусмотрено кодом К_п2, через блок 11 ключевых схем по специальному управляющему сигналу с блока 10 подают на второй буферный регистр 12. С первого выхода буферного регистра 12 с помощью второго коммутатора 13 на один из информационных входов второго преобразователя 14 последовательно подают маркерные и информационные тройки кодовых групп первого блока кодовых групп, а с другого выхода регистра 12 на другой вход преобразователя 14 - код варианта оптимального преобразования блока кодовых групп. В блоке 14 сравнивают значения первой и третьей кодовых групп и, если значение первой меньше значения третьей, присваивают указательному биту данной тройки кодовых групп единичное значение и осуществляют над первой и третьей кодовыми группами операцию или операции, предусмотренные первым признаковым кодом, после чего направляют с выхода блока 14 преобразованную тройку кодовых групп вместе с указательным битом в регистр 15, а без указательного бита - в формирователь 16 кода числа дополнительных информационных битов, которые возможно приформировать к данной тройке кодовых групп. Определение числа дополнительных битов в формирователе 16 осуществляется по значениям всех трех кодовых групп тройки с помощью нижеприведенной таблицы. В рассматриваемом примере К_п1 = 01 и, следовательно, над каждыми первой и третьей кодовыми группами информационных троек кодовых групп возможно выполнение операции локального обращения, но осуществляют данную операцию только в тех тройках кодовых групп, где значения первых кодовых групп меньше значений третьих кодовых групп (третья, шестая, восьмая, девятая и двенадцатая кодовые группы на фиг. 2, б). А так как К_п2 = 00, то в выбранном варианте преобразованного блока кодовых групп не производят операцию общего обращения всех информационных кодовых групп ни первой, ни третьей его частей. С выхода формирователя 16 код числа дополнительных информационных битов к данной тройке кодовых групп подают в блок 17, с помощью которого отбирают необходимое число информационных битов из блока 1 запоминания и распределения. С выхода блока 17 отобранные информационные биты пересылают в регистр 18 дополнительных битов. С первого выхода регистра 15 первую кодовую группу тройки, определяющую длительность соответствующего полупериода, подают на вход управляемого формирователя 19 серии импульсов, задавая значением кода общую протяженность серии, а со второго выхода регистра 15 подают вторую и третью кодовые группы тройки вместе с указательным битом на вход дешифратора 20 адреса, на другой вход которого с выхода регистра 18 подают коды дополнительных информационных битов. Значения второй и третьей кодовых групп, указательного бита и информированных дополнительных информационных битов, если они есть в данной тройке, задают определенную заранее область перепрограммируемого ЗУ 21, содержащую коды заданного числа j ординат a_j полупериодного отрезка синусоидального сигнала соответственно с одной или двумя вершинами. Экстремальное значение амплитуды основной вершины задают значением второй кодовой группы тройки, а знак и величину сдвига вершины относительно центра полупериода - значениями указательного бита и третьей кодовой группы тройки. Экстремальное значение амплитуды дополнительной вершины, располагаемой с противоположной основной вершине стороны полупериода и величину ее сдвига относительно центра полупериода задают в зависимости от значений всех кодовых групп тройки по специальной кодирующей-декодирующей таблице, пример составления которой для случая трехбитовых кодовых групп в тройках представлен в таблице (см. в конце описания).

В таблице представлена часть из 80-ти рассчитанных кодирующих-декодирующих ансамблей взаимозависимостей (в виде строк таблицы), каждая из которых содержит набор значений параметров τ , а и Φ основной вершины (первая колонка таблицы), соответствующее им число возможных приформированных дополнительных информационных битов (вторая колонка), наборы возможных значений двоичных кодов, составленных из указанного числа дополнительных битов (третья колонка), и набор значений параметров а_д и Φ_д дополнительной вершины, каждое из которых соответствует одному конкретному значению дополнительных битов. Максимальное число ансамблей для всех возможных значений параметров τ , а и Φ основной вершины при трехбитовых кодовых группах равно 279, для восьми из которых, а именно (τ₀, a₀, Φ_0-7), в принципе невозможно образовать дополнительную вершину, для некоторой части ансамблей - нецелесообразно из-за ненадежности дешифрации при воспроизведении (в таблице такие ансамбли отмечены прочерками в строках).

Максимальное число дополнительных битов в каждом ансамбле ограничено числом возможных наборов значений параметров а_д и Φ_д дополнительной вершины, гарантирующих достаточно надежную дешифрацию параметров обеих вершин в сигнале воспроизведения. Окончательную коррекцию содержания таблицы осуществляют экспериментальным путем в испытательном режиме записи- воспроизведения эталонных блоков кодовых групп на конкретные носители информации и в конкретных запоминающих устройствах, что позволяет адаптивным образом и максимально использовать потенциальную информативность полупериодных отрезков синусоидального сигнала в конкретных запоминающих устройствах.

По сигналам серии импульсов с формирователя 19 из ЗУ 21 считывают коды a_j ординат (на чертеже ординаты a_j условно показаны кружками на непрерывной функции) и подают их в цифроаналоговый преобразователь 22, с выхода которого снимают непрерывный сигнал записи блока кодовых групп с приформированными к отдельным тройкам кодовых групп дополнительными информационными битами в виде, представленном на фиг. 2, в, и подают его в блок 23 записи, с помощью которого сигнал преобразованного блока данных в указанном виде записывают на носитель.

Взаимно однозначное соответствие между значениями M_τ первых кодовых групп и длительностью τ полупериодных отрезков при заданном значении τ_Э= τ₀ , где τ₀ - минимальное значение длительности полупериодных отрезков синусоидального сигнала, соответствующее верхней частоте полосы пропускания линейного тракта записи-воспроизведения, значениями М_а вторых кодовых групп и экстремальными значениями а амплитуды полупериодных отрезков при заданном минимальном значении экстремумов а_о амплитуды, значениями M_Φ третьих кодовых групп и величиной сдвига Φ вершины полупериодов устанавливают, как и в способе-прототипе, по следующим формулам: τ = τ₀+(M_τ+1)•Δτ, a = a₀+M_a•Δa, где Δτ , Δa и ΔΦ - элементарные приращения соответственно длительности, амплитуды и сдвига вершин, величину которых задают исходя из требуемых уровней плотности и надежности записи, , и m_τ m_а и m_Φ - разрядности соответственно первых, вторых и третьих кодовых групп в тройках, положительные значения Φ соответствуют нулевым значениям указательных битов К_у = 0, отрицательное - единичному, т. е. К_у = 1. Взаимно однозначное соответствие между набором значений параметров основной вершины τ , а , ± Φ и числом приформированных к тройке кодовых групп дополнительных информационных битов, а также между значениями указанных битов и значениями амплитуды а_д и величины сдвига ± Φ_д дополнительной вершины устанавливают с помощью представленной таблицы.

В режиме "Чтение" воспроизведенные с носителя сигналы записи блоков данных в виде последовательностей полупериодных отрезков синусоидального сигнала с одной или двумя вершинами усиливают в блоке 27 воспроизведения, приводят к одной, например положительной, полярности (фиг. 2, г) и подают на входы формирователя 26 синхросигналов чтения и блока 28 дешифрации сигналов воспроизведения. В формирователе 26 по началу каждой последовательности (по первому маркерному сигналу) формируют сигналы управления блоками 28 и 43 и формирователем 42. В блоке 28 с помощью формирователей 29, 30 и 31 формируют эталоны длительности и а^' _э амплитуды для всего сигнала блока, а также указатели знака сдвига основных вершин для второго маркерного и всех информационных полупериодов и признаки дополнительных вершин для информационных полупериодов, с помощью измерителей 32-36 определяют значения длительности τʹ полупериодов, экстремумов амплитуд основных а^' и дополнительных а^' _д вершин и величины их сдвигов ± Φʹ и ± для каждого текущего полупериодного отрезка, с помощью дешифраторов 37-39 формируют в соответствии с относительными значениями длительности, амплитуды, знака и величины сдвигов основных вершин полупериодов значения кодовых групп и указательных битов соответствующих им троек (фиг. 2, д - первые четыре строки), а с помощью дешифраторов 40 и 41 в соответствии с относительными значениями амплитуды, знака и величины сдвига дополнительных вершин полупериодов - коды экстремумов их амплитуды и величины их сдвигов относительно центров полупериодов, по которым вкупе с кодовыми группами троек в формирователе 42 формируют с использованием указанной таблицы коды дополнительных информационных битов (фиг. 2, г - пятая строка). При этом значения эталонов длительности и длительности τʹ текущих полупериодов определяют, как и в способе-прототипе, по длительности полупериодных отрезков, определенной на отличных от нуля уровнях, например, на уровнях ±0,5 а^' _э и ±0,5 а^', что позволяет минимизировать влияние искажений длительности полупериодов на нулевом уровне из-за нелинейностей в местах стыка полупериодов. В блоке 43 осуществляют в соответствии с дешифрированными из второго маркерного полупериода признаковыми кодами операций и значениями восстановленных битов обратные преобразования кодовых групп и формируют из последних вместе с поступающими из формирователя 42 кодами дополнительных информационных битов выходную последовательность двоичных сигналов, подаваемую на выход устройства в виде, представленном на фиг. 2, е.

Способ обеспечивает существенное повышение плотности упаковки цифровой информации в аналоговых запоминающих средах, например, магнитных, за счет текущей адаптации к меняющимся значениям входных двоичных сигналов и, следовательно, параметров сигналов записи кодовых групп путем максимального использования информативности каждого полупериодного отрезка синусоидальных сигналов без изменения его длительности. Проиллюстрируем эффект от использования предложенного способа расчетным путем на примере представленных на фиг. 2 исходного и преобразованного по предложенному способу блоков данных при одной и той же протяженности сигнала записи блоков, равной при Δτ = 0,05 τ₀ 16,1 .

Плотность упаковки данных по способу-прототипу составляет (без учета служебных битов): Плотность упаковки данных по предложенному способу составляет (также без учета служебных битов):

Формула изобретения

Способ адаптивной аналоговой магнитной записи цифровой информации, состоящий в образовании из двоичных сигналов блоков кодовых групп, включающих по три части кодовых групп, значения которых определяют соответственно длительности, амплитуды и положения вершин полупериодных отрезков относительно центров полупериодов в сигналах записи кодовых групп блоков, формировании вариантов блоков кодовых групп, преобразованных путем производства по одной и в различных сочетаниях операций общего обращения значений кодов различных частей кодовых групп блоков, локального обращения значений и локальной инверсии пар кодовых групп, включающих по одной кодовой группе из первой и третьей частей, формировании соответствующих вариантам блоков служебных кодовых групп и битов, выборе варианта каждого непреобразованного или преобразованного блока с соответствующими значениями служебных кодовых групп и битов, обеспечивающего совместную запись каждой тройки кодовых групп одним полупериодом синусоидального сигнала при минимальной протяженности сигнала записи блока, формировании сигналов записи блоков в виде последовательностей маркерных полупериодов синусоидального сигнала с эталонными значениями длительности и амплитуды и информационных полупериодов синусоидального сигнала с длительностями, амплитудами и положениями вершин в соответствии со значениями информационных и служебных кодовых групп и битов выбранных вариантов блоков и записи сигналов записи блоков на носитель, отличающийся тем, что приформировывают дополнительные информационные биты ко всем или к части тех кодовых групп выбранных блоков, в которых значения первых кодовых групп отличны от нуля, устанавливают число дополнительных информационных битов к каждой дополняемой тройке кодовых групп в зависимости от значений всех ее кодовых групп и формируют в сигналах записи блоков соответствующие дополненным тройкам кодовых групп полупериодные отрезки синусоидального сигнала с дополнительными вершинами, расположенными с противоположных основным вершинам сторон полупериодов, при этом амплитуды дополнительных вершин устанавливают всегда отличительно меньшими или большими амплитуд основных вершин, а значения амплитуд дополнительных вершин и положение последних относительно центров или краев полупериодов устанавливают в зависимости от числа и значений соответствующих дополнительных информационных битов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4