Digitale Bild- und Tonspeicherung: Signal- und Speichertheorie

1. Grundlagen der pulskodemodulierten Signalspeicherung.- 1.1. Problemstellung.- 1.2. Quellenkodierung.- 1.2.1. Analog-Digital-Wandlung durch Abtastprozesse.- 1.2.2. Quellenkodierung mit Redundanzreduktion.- 1.3. Datenorganisation.- 1.4. Fehlererkennende und -korrigierende Kodierung.- 1.4.1. Fehlerarten.- 1.4.2. Allgemeine Eigenschaften der Kodes.- 1.4.3. Erzeugung zyklischer Kodes.- 1.4.4. Beispiele für zyklische Kodes.- 1.4.5. Magnetbandspezifische Kodes.- 1.4.6. Komplexitätsmaße.- 1.4.6.1. Dekoderaufwand.- 1.4.6.2. Dekodierverzögerung.- 1.4.6.3. Logikkomplexität.- 1.4.6.4. Bausteinkomplexität.- 2. Aufzeichnungskodierung.- 2.1. Problemstellung.- 2.2. Kodeparameter.- 2.3. Kodierungsverfahren.- 2.3.1. Basisbandsignale mit und ohne Lauflängenbegrenzung.- 2.3.1.1. NRZ.- 2.3.1.2. Enhanced-NRZ (ENRZ).- 2.3.2. Binäre Phasenmodulation und Ableitungen.- 2.3.2.1. Phase-Encoding (PE).- 2.3.2.2. Miller-Kode (DM).- 2.3.2.3. Modifizierter Miller-Kode (M2FM).- 2.3.3. Mehrpositionsmodulation.- 2.3.3.1. Jacoby-Kode (3PM).- 2.3.3.2. Quadra-Phase (QP).- 2.3.4. Zero-Modulation.- 2.3.4.1. ZM.- 2.3.4.2. M2.- 2.3.5. Gruppenkodierung.- 2.3.5.1. GCR 4/5.- 2.3.5.2. GCR m/n.- 2.3.6. Adaptive Gruppenkodierung.- 2.3.6.1. Gabor-Kode (G).- 2.3.6.2. Franaczek-Kode (F).- 2.3.6.3. Horiguchi-Morita-Kode (HM).- 2.3.6.4. EFM-Kode.- 2.3.6.5. HDM-Kode.- 2.3.7. Randomized NRZ (RNRZ).- 2.4. Nachrichtentechnische Charakterisierung der Kodes.- 2.4.1. Leistungsdichtefunktion.- 2.4.2. Augenmuster.- 2.4.2.1. Amplitudenfenster.- 2.4.2.2. Zeitfenster.- 2.4.2.3. Abtast-Signal-Rausch-Abstand.- 2.4.3. Grenzspeicherdichte und Kodeaufwand.- 3. Magnetische Speicherprozesse.- 3.1. Streufelder von Magnetköpfen.- 3.1.1. Klassische Magnetköpfe.- 3.1.2. Integrierte Magnetköpfe.- 3.2. Streufelder von Magnetisierungsstrukturen.- 3.2.1. Grundgleichungen.- 3.2.2. Spezielle Magnetisierungsverteilungen.- 3.2.2.1. Diskrete Dipolladung im dreidimensionalen Gitter.- 3.2.2.2. Rasterelemente im zweidimensionalen Gitter.- 3.2.2.3. Rasterelemente mit reiner x-Magnetisierung.- 3.2.2.4. Kubische Spline-Approximation.- 3.2.2.5. Linearer Übergang.- 3.2.2.6. Arctan-Übergänge.- 3.3. Modelle der Magnetisierungshysterese.- 3.3.1. Mikroskopische Teilchenmodelle.- 3.3.1.1. Modelle ohne Wechselwirkung.- 3.3.1.2. Modelle mit Wechselwirkung.- 3.3.2. Skalare Magnetisierungskurven.- 3.3.2.1. tanh-Modell nach Potter und Schmulian.- 3.3.2.2. arctan-Anstiegsmodell.- 3.3.2.3. tanh-Anstiegsmodell.- 3.3.2.4. Vergleich der Modelle.- 3.3.2.5. Abgeleitete Modellgrößen.- 3.3.2.6. Skalares zweidimensionales Modell.- 3.4. Aufzeichnungsprozeß.- 3.4.1. Überblick.- 3.4.2. Dynamisch-iterative Modelle.- 3.4.3. Funktionale Modelle.- 3.4.3.1. Vektormodell für Impulsfolgen.- 3.4.3.2. Eindimensionales Skalarmodell für Einzelimpulse.- 3.4.3.3. Eindimensionales Skalarmodell für Impulsfolgen.- 3.4.3.4. Eindimensionales Skalarmodell für Senkrechtspeicherung.- 3.4.4. Nichtlineare Aufzeichnungsverzerrungen.- 3.4.4.1. Bitbeeinflussung durch vorhergehende Übergänge.- 3.4.4.2. Aufzeichnungsentmagnetisierung durch nachfolgende Übergänge.- 3.4.4.3. Überschreibbeeinflussung.- 3.4.4.4. Beeinflussung durch Kopfremanenz.- 3.4.5. Feldanstiegszeit.- 3.5. Theorie der Signalwiedergabe.- 3.5.1. Ansatz für induktive Köpfe.- 3.5.1.1. Direkte Methode über Nutzflußberechnung.- 3.5.1.2. Reziprozitätstheorem über Kopffeld.- 3.5.1.3. Harmonische Bandflußdämpfung und Fourierrücktransformation.- 3.5.2. Sinusspannung bei schmalen Spuren (dreidimensionale Betrachtung).- 3.5.3. Bandflußdämpfung isotroper und längsanisotroper Medien.- 3.5.4. Bandflußdämpfung senkrechtanisotroper Medien.- 3.5.5. Wiedergabeimpulse bei Teilchenschrägstellung und Senkrechtanisotropie.- 3.5.6. Optimierung des Anisotropiewinkels.- 3.5.7. Wiedergabespannung isotroper und längsanisotroper Medien.- 3.5.7.1. Impulsfolgen.- 3.5.7.2. Wiedergabespannungsfrequenzgang.- 3.5.7.3. Impulsresponse.- 3.5.7.4. Kanalparameter.- 3.6. Wiedergabe mit magnetoresistiven Köpfen.- 4. Magnetbänder.- 4.1. Überblick.- 4.2. Klassifizierung der Aufzeichnungsmoden.- 4.2.1. Längsaufzeichnung.- 4.2.2. Senkrechtaufzeichnung.- 4.2.3. Isotrope Aufzeichnung.- 4.2.4. Optimale Zirkularstrukturen.- 4.3. Speichermaterialien.- 4.3.1. Partikelschichten.- 4.3.2. Metallschichten.- 4.3.2.1. Metallschichten mit Längsorientierung oder isotrop.- 4.3.2.2. Metallschichten mit Senkrechtorientierung.- 4.4. Vergleichende Betrachtungen.- 4.4.1. Hystereseeigenschaften.- 4.4.2. Speichertechnische Eigenschaften.- 4.5. Bandrauschen.- 4.6. Signal-Rausch-Abstand.- 4.7. Störende Amplitudenmodulation.- 4.8. Dropout-Störungen.- 4.8.1. Experimentelle Ergebnisse.- 4.8.2. Dropout-Modell.- 4.9. Amplitudenstatistik.- 4.10. Modelle des Band-Kopf-Kontaktes.- 4.10.1. Anforderungen an den Verlauf der Magnetbandbiegelinie.- 4.10.2. Berechnung der Magnetbandbiegelinie.- 4.10.2.1. Elastischer Biegebalken unter Zuglast.- 4.10.2.2. Hydrodynamische Gleichung.- 4.10.2.3. Dynamisch-iteratives Modell.- 4.10.3. Einfluß der elastischen Oberflächendeformation.- 4.10.4. Berücksichtigung der Oberflächenrauhigkeit.- 4.10.5. Erweiterung auf ein dreidimensionales Modell für Band.- 4.10.6. Dreidimensionales Modell für rotierende flexible Platten.- 4.10.7. Berücksichtigung der Gleitreibung bei realem Kontakt.- 4.10.8. Simulation von Abriebprozessen.- 4.10.9. Bestimmung der mechanischen Grundgrößen des Magnetbandes.- 4.10.9.1. Berechnung der Biegesteifigkeit.- 4.10.9.2. Bestimmung des Elastizitätsmoduls.- 4.10.9.3. Messung der Biegesteifigkeit.- 4.10.9.4 Ermittlung der spezifischen Masse.- 5. Magnetköpfe.- 5.1. Eigenschaften, Parameter und Entwicklungsprobleme.- 5.1.1. Technologische Probleme.- 5.1.2. Materialeigenschaften.- 5.2. Komplexe Permeabilität.- 5.2.1. Frequenzabhängigkeit.- 5.2.2. Feldabhängigkeit.- 5.3. Magnetischer Kreis.- 5.3.1. Innere Feldstärke und magnetischer Widerstand.- 5.3.2. Magnetischer Widerstand bei kleinen Feldern.- 5.3.2.1. Spaltwiderstand.- 5.3.2.2. Kernwiderstand.- 5.3.3. Wirkungsgrad klassischer Magnetköpfe.- 5.3.4. Wirkungsgrad integrierter Magnetköpfe.- 5.4. Spaltfeldstärke.- 5.4.1. Statisches Verhalten.- 5.4.2. Wechselstromverhalten.- 5.4.3. Lineares dynamisches Verhalten.- 5.4.4. Nichtlineares dynamisches Verhalten.- 5.5. Elektrischer Kreis.- 5.5.1. Impedanz, Induktivität und Verlustwiderstand.- 5.5.2. Wiedergabewicklung und Signal-Stör-Abstand.- 5.5.2.1. Problemstellung.- 5.5.2.2. Windungszahl und Wiedergabespannung (Resonanzbetrachtung).- 5.5.2.3. Windungszahl und Signal-Rausch-Verhältnis (Kopf-Elektronik-Anpassung).- 5.5.3. Aufzeichnungswicklung und Wickelraum.- 5.5.4. Abschirmung.- 5.5.4.1. Einlagige Abschirmungen.- 5.5.4.2. Mehrlagige Abschirmungen.- 5.6. Ermittlung von Kenngrößen am fertig montierten Magnetkopf.- 5.6.1. Magnetische Widerstände und Permeabilitäten.- 5.6.2. Magnetische und speichertechnische Spaltweite.- 5.6.3. Sättigungsfeldstärke, Remanenz und Koerzitivfeldstärke.- 5.7. Ermittlung von Materialkenngrößen durch Zwischenkontrolle an Ringkernproben.- 5.7.1. Impedanzmessung.- 5.7.2. Hysteresemessung.- 6. Speicherkanal.- 6.1. Signal-Rausch-Anpassung.- 6.1.1. Wiedergabeelektronik.- 6.1.2. Rauschquellen.- 6.1.3. Elektronikrauschen.- 6.2. Symbolinterferenz.- 6.3. Signalerkennung.- 6.3.1. Bedingungen für interferenzfreie Signale.- 6.3.2. Übersicht über Filterausführungen.- 6.3.3. Optimalfilterung.- 6.3.4. Vorentzerrung des Sendesignals.- 6.3.4.1. Grundprinzip.- 6.3.4.2. Ausführungsformen.- 6.3.5. Partial-Response-Kodierung.- 6.3.5.1. Grundprinzip.- 6.3.5.2. NRZ.- 6.3.5.3. NRZI.- 6.3.5.4. Interleaved-NRZI.- 6.3.6. Wahrscheinlichkeitsdekodierung im Partial-Response-Kanal.- 6.3.7. Maximum-likelihood-Spitzendetektor im unentzerrten Kanal.- 6.3.8. Vergleich zwischen verschiedenen Bitdetektoren.- 6.3.8.1. Signal-Rausch-Verhältnis.- 6.3.8.2. Amplitudenschwankungen.- 6.3.8.3. Spurübersprechen.- 6.4. Überallesfehlerwahrscheinlichkeit.- 6.5. Systementwurf.- 6.5.1. Konzeption.- 6.5.2. Beispiel: Band-Kopf-System.- 7. Audiovisuelle Speicher.- 7.1. Digitale Videospeicher.- 7.1.1. Grundkonzeption.- 7.1.2. Vergleich der digitalen und analogen Speicherung.- 7.1.3. Ausführungsbeispiele.- 7.1.4. Versuche mit anderen Speichermedien.- 7.2. Digitale Audiospeicher.- 7.2.1. Überblick.- 7.2.2. Studiomaschinen.- 7.2.3. Kassettenrecorder.- 7.2.4. PCM-Audioprozessoren für Videorecorder.- 7.3. PCM-Schallplatten.- Sachwörterverzeichnis.