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Diese
Erfindung betrifft Datenkommunikationsverfahren.
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Es
wird in den letzten Jahren generell ausgeführt, dass digitale Audioeinrichtungen
und elektronische Musikinstrumente durch digitale Signalleitungen
verbunden werden, um dadurch eine Übertragung eines digitalen
Signals auszuführen.
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Eine
beispielsweise in einem Dokument des IEC 958 vorgeschriebene Audioschnittstelle
(nachfolgend einfach als digitale Audioschnittstelle bezeichnet)
wird bei einer digitalen Audioeinrichtung für öffentliche Wohlfahrt oder Geschäftstätigkeit
benutzt.
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Ein Übertragungsbeispiel
eines eine digitale Audioschnittstelle benutzenden digitalen Audiosignals
ist in 25 gezeigt. In 25 ist
eine Ausgangsschnittstelle 81 beispielsweise in einem Kompaktdisk-Spieler (CD-Spieler)
eingebaut, und eine Eingangsschnittstelle 89 ist beispielsweise
in einen Minidisk-Rekorder (MD-Rekorder) eingebaut. Außerdem wird
ein in ein Register 82 der Ausgangsschnittstelle 81 geschriebenes digitales
Audiosignal daraus ausgelesen und ihm in einer Paritätsbit-Additionsschaltung 83 ein
Fehlerkorrekturcode hinzuaddiert, dann wird das Signal in einer
Biphasenmodulations/Synchronmusteradditions-Schaltung 84 einer
Biphasenmarkenmodulation und einer Additionsverarbeitung eines Synchronmusters
unterworfen, in ein der digitalen Audioschnittstelle entsprechendes
digitales Audiosignal geformt und beispielsweise von einem Ausgangsanschluss
des CD-Spielers ausgegeben. Dann wird das Signal beispielsweise
von einem Eingangsanschluss des MD-Rekorders durch Koaxialkabel 85 oder
ein optischen Faserkabel 87 in die Eingangsschnittstelle 89 eingegeben.
Hier wird bei der Übertragung
durch das optische Faserkabel 87 das der digitalen Audioschnittstelle
entsprechende digitale Audiosignal mittels beispielsweise eines
im CD-Spieler vorhandenen Übertragungsmoduls 86 in
ein optisches Signal umgesetzt, und das optische Signal wird beispielsweise
mittels eines im MD-Rekorder vorhandenen Empfangsmoduls 88 in
ein der digitalen Audioschnittstelle entsprechendes digitales Audiosignal
umgesetzt.
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In
der Eingangsschnittstelle 89 wird das digitale Audiosignal
einer Detektion eines Synchronmusters und Biphasenmarkendemodulationsverarbeitung
durch eine Synchronmusterdetektions/Biphasendemodulations-Schaltung 90 unterworfen,
in einer Paritätsbit-Prüfschaltung 91 einer
Fehlerkorrekturverarbeitung unterworfen, durch ein Register 92 in
das originale digitale Audiosignal zurückgebracht und beispielsweise
zu einer digitalen Tonaufzeichnungsschaltung (nicht gezeigt) des
MD-Rekorders gesendet.
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Außerdem ist
es, wenn die digitale Tonaufzeichnung von einem MD-Rekorder zu einem
anderen MD-Rekorder oder zu einem DAT-Rekorder (DAT = digital audio
tape (digitales Audioband) ausgeführt wird und wenn der MD-Rekorder
mit einem einen DA-Umsetzer
aufweisenden digitalen Vorverstärker
verbunden wird, um ein digitales Signal direkt zu übertragen,
notwendig, die Ausgangsschnittstelle der digitalen Audioschnittstelle
im MD-Rekorder bereitzustellen.
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26 zeigt
einen Aufbau eines Subrahmens der digitalen Audioschnittstelle.
Außerdem
zeigt 27 den Aufbau von Subrahmen,
Rahmen und Blöcken
der digitalen Audioschnittstelle.
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Wie
in 26 gezeigt überträgt der Subrahmen
in einem Protokoll der digitalen Audioschnittstelle einen Kanal 1 (linker
Kanal) oder einen Kanal 2 (rechter Kanal) eines Stereosignals
und Kanäle 1, 2, 3 und 4 eines
Vierkanal-Stereosignals.
Außerdem
ist der Subrahmen aus insgesamt 32-Bit-Abschnitten wie folgt zusammengesetzt:
- ➀ Sync. Präambel ... 4-Bit-Abschnitte
von b0 bis b3
- ➁ RUX (Hilfsbit) ... 4-Bit-Abschnitte von b4 bis b7
- ➂ Audiodaten ... 20-Bit-Abschnitte von b8 bis b27
- ➃ Validitätskennzeichen
... 1-Bit-Abschnitt von b28
- ➄ Benutzerdaten ... 1-Bit-Abschnitt von b29
- ➅ Kanalstatuts ... 1-Bit-Abschnitt von b30
- ➆ Paritätsbit
... 1-Bit-Abschnitt von b31
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Wie
in 27 gezeigt erreicht der Rahmen eine Länge eines
64-Bit-Abschnitts, der zweimal so lang ist, wie der Subrahmen. In
der CD beträgt
die Abtastfrequenz 44,1 kHz, und es ist ein 2-Kanal-Stereosignal, das
16 Bit aufweist, aufgezeichnet. Wenn von der digitalen Audioschnittstelle
ein CD-Signal übertragen
wird, ist das MSB (höchstwertiges
Bit) der CD-Daten in 16 Bits in b27 des Subrahmens der digitalen
Audioschnittstelle platziert, und bis zum LSB (niedrigstwertiges
Bit) sind sie danach in b12 platziert. Außerdem ist 02 in den vier Bits
von b11 bis b8 des Subrahmens und b7 bis b4 des AUX platziert. Infolgedessen
wird in der digitalen Audioschnittstelle eine Übertragungsgeschwindigkeit
des CD-Signals gleich 44,1 kHz × 64
Bits = 2,8224 Mbps. Außerdem
korrespondiert in der digitalen Audioschnittstelle die Abtastfrequenz
mit 48 kHz und 32 kHz, was anders als 44,1 kHz ist.
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Bei
der Kanalcodierung der digitalen Audioschnittstelle wird eine Biphasenmarkenmodulation
ausgeführt,
bei der eine logische „0" durch zwei Bits
002 oder 112 ausgedrückt wird,
die, wenn angenommen ist, dass die Bitperiode gleich T ist, eine
Periode von T/2 aufweisen, und eine logische „1" durch 012 oder
102 von T/2 ausgedrückt wird, ausgeführt. Der
maximale Inversionsabstand der Biphasenmarkenmodulation ist die
Bitperiode T, und ihr minimaler Inversionsabstand ist gleich T/2.
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Für Synchronisation
und Präambel
wird ein 3T/2 umfassendes eindeutiges Symbol benutzt, das gegen die
Regel der Biphasenmarkenmodulation ist. Dieses Symbol umfasst drei
Typen, das heißt
den Beginn des Blocks und den Beginn des Kanals 1B, den
Beginn M des Kanals 1 und den Beginn W der Kanäle 2, 3 oder 4, und
es werden
B: 111010002 oder 000101112
M: 111000102 oder
000111012
W: 111001002 oder
000110112
benutzt.
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Wie
in 27 gezeigt besteht ein einzelner Block aus 192
Rahmenstücken,
und die Präambel
von B ist beim Beginn des Blocks platziert. Außerdem ist es möglich, in
einer Tabelle von 192 Bits eines einzelnen Blockabschnitts einen
Kanalstatus zu bilden und dadurch verschiedene Daten zu übertragen. Überdies
sind in dieser Tabelle keine mit einem Steuerungssignal der Einrichtung
und einer Adresse der Einrichtung korrespondierenden Daten vorgeschrieben.
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Da
zu der digitalen Audioschnittstelle keine Adresseninformation hinzugefügt ist,
wird eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation,
das heißt
eine Datenübertragung
nur zwischen durch Kabel verbundenen Geräten ausgeführt.
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Demgemäss sind
in einem Gerät,
welches wie beispielsweise ein Fernsehgerät (TV) eines Videogeräts und ein
Verstärker
und Empfänger
eines Audiosystems das Zentrum einer Signalverbindung wird, Signalleitungen
der digitalen Audioschnittstelle von mehreren digitalen Audioeinrichtungen
in einer Baumform konzentriert angeschlossen.
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28 zeigt
ein Beispiel eines Systems, bei dem mehrere Audioeinrichtungen und
Videoeinrichtungen konzentriert an einen digitalen Verstärker angeschlossen
sind. Bei diesem Beispiel sind ein digitaler Tonprogrammtuner 101,
ein Lautsprecher 103, CD-Spieler 104 und 105,
ein MD-Rekorder 106,
einer DAT-Rekorder 107 und ein digitaler Videokassettenrekorder
(nachfolgend als DVCR (digital video cassette recorder) bezeichnet) 108 konzentriert
mit einem einen DA-Umsetzer aufweisenden digitalen Verstärker 102 verbunden.
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Außerdem sind
durch Signalleitungen (Koaxialkabel und optische Fasern) der vorher
beschriebenen digitalen Audioschnittstelle jeweilige Geräte unidirektional
oder bidirektional miteinander verbunden. Da die digitale Audioschnittstelle
nur zur unidirektionalen Übertragung
fähig ist,
sind zwischen bidirektional verbundenen Geräten (zwischen jeweiligen Geräten des
MD-Rekorders 106, des DAT-Rekorders 107, des DVCR 108 und
des digitalen Verstärkers 102)
zwei Signalleitungen vorhanden.
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Bei
dem in 28 gezeigten System ist es,
um ohne Unterstützung
oder automatisch beispielsweise vom CD-Spieler 104 oder 105 eine
Tonaufzeichnung oder dgl. im MD-Rekorder 106 zu machen,
notwendig, Steuerungssignale für
das obige zwischen diesen Geräten
zu übertragen.
Jedoch ist es, da, wie vorher beschrieben, keine Verfahren zur Übertragung
solcher Steuerungssignale in der digitalen Audioschnittstelle vorgeschrieben
ist, notwendig, eine andere Schnittstelle zur Steuerung gemeinschaftlich
zu benutzen. Deshalb ist der digitale Verstärker 102 durch Steuerungsbusse
mit jeweiligen Geräten
verbunden. Bei einer solchen Schnittstelle zur Steuerung gibt es
verschiedene Standards.
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Außerdem werden
in den letzten Jahren Performanceinformation, Steuerungsinformation,
Synchronisierungsinformation und/oder dgl. zwischen elektronischen
Musikinstrumenten übertragen,
die durch die von MIDI-Standards (MIDI = Musical Instrument Digital
Interface (digitale Musikinstrumentenschnittstelle)) vorgeschriebene
Schnittstelle verbunden sind (nachstehend einfach als MIDI-Musikinstrumente
bezeichnet) übertragen.
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Die
MIDI-Standards umfassen drei Typen von Anschlüssen wie beispielsweise einen
MIDI-IN-Anschluss (nachstehend einfach als IN (EIN) bezeichnet),
einen MIDI-OUT-Anschluss (nachstehend als OUT (AUS) bezeichnet)
und einen MIDI-THRU-Anschluss
nachstehend als THRU bezeichnet), und MIDI-Musikinstrumente sind normalerweise
mit IN und OUT ausgerüstet,
und THRU ist bei vielen Musikinstrumenten auch vorhanden. THRU ist
ein Anschluss, der die Funktion einer Ausgabe des vom IN eingegebenen
MIDI-Signals so wie es ist aufweist.
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Wenn
ein OUT eines MIDI-Musikinstruments (Master (Hauptinstrument)) 110 mit
einem der MIDI entsprechenden Kabel (nachstehend als ein MIDI-Kabel
bezeichnet) mit einem IN eines MIDI-Musikinstruments (Slave (Nebeninstrument)) 111 verbunden
ist und ein Keyboard (Tastatur) des MIDI-Musikinstruments 110 gespielt
wird, wird das MIDI-Musikinstrument 111 zusammen
ausgeführt.
Dasjenige, welches der Master wird, ist eine MIDI-Daten erzeugende
Einrichtung wie beispielsweise ein elektronisches Musikinstrument
und ein Sequenzer, der ein Keyboard aufweist, und wird als MIDI-Kontroller bezeichnet.
Als der Slave können
ein Tonquellenmodul von nur einer Tonquelle, die kein Keyboard aufweist,
ein Effektor bzw. Effekter (effecter) und alle anderen MIDI-Musikinstrumente
angeschlossen werden.
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Es
ist, wie in 30 gezeigt, möglich OUT
eines MIDI-Musikinstruments 112 mit
IN eines anderen MIDI-Musikinstruments 113 zu
verbinden und weiter THRU mit IN eines anderen MIDI-Musikinstruments 114 kaskadenartig
zu verbinden und außerdem
THRU mit IN eines anderen MIDI-Musikinstruments 115 kaskadenartig zu
verbinden, um dadurch mehrere MIDI-Musikinstrumente gleichzeitig
zu spielen. Da das MIDI-Signal jedesmal, wenn es durch den THRU
geht, verschlechtert wird, sind jedoch bei der wie in 30 gezeigten
Kaskadenverbindung mittels des THRU drei Geräte bis vier Geräte normalerweise
die Grenze.
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Deshalb
wird, um mehrere MIDI-Musikinstrumente miteinander zu verbinden,
ein Verfahren, bei dem, wie in 31 gezeigt,
der OUT eines MIDI-Musikinstruments 116 mit einer Parabox 117 (auch
als THRU-Box bezeichnet) verbunden wird und die Ausgänge der
THRU-Box mit IN mehrerer MIDI-Musikinstrumente 118 bis 121 verbunden
werden, benutzt. Wenn eine große
Anzahl von MIDI-Musikinstrumenten verbunden wird, besteht jedoch
das Problem, dass MIDI-Kabel bei der THRU-Box usw. konzentriert
sind.
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Bei
normaler MIDI-Kommunikation wird eine Übertragung in einer offenen
Schleife ausgeführt,
die auf der Übertragungsseite
(Masterseite) nichts damit zu tun hat, ob die Empfangsseite (Slaveseite)
korrekt empfängt
oder nicht. Jedoch werden, wenn die Datenmenge zwischen MIDI-Signalen
wie bei der Übertragung
von später
beschriebenen Abtastdaten groß ist,
die Daten aufgespalten, um eine Paketübertragung auszuführen. Zu
dieser Zeit wird eine Funktion bereitgestellt, bei der eine Fehlerprüfung zur
Bestätigung,
ob die Daten korrekt oder nicht korrekt gesendet worden sind, ausgeführt wird,
und es wird in dem Fall, dass die Daten nicht korrekt gesendet worden
sind, eine Wiederübertragung
angefordert. Dies wird als Übertragung
durch Händeschütteln (transfer
by handshake) bezeichnet. Wenn Händeschütteln ausgeführt wird,
ist es, wie in 32 gezeigt, erforderlich, mit
dem MIDI-Kabel IN eines MIDI-Masters 122 mit OUT eines
MIDI-Slaves 123 zu verbinden.
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Das
MIDI-Musikinstrument weist die Anschlüsse IN und OUT auf, doch wird
eine unidirektionale Kommunikation, bei der Standpunkte des Masters
und des Slaves fest sind, ausgeführt,
und es wird keine Korrespondenz zu einer bidirektionalen Kommunikation
gemacht. Deshalb besteht das Problem, dass, selbst wenn das Keyboard
des MIDI-Musikinstruments, das als der Slave eingesetzt worden ist,
einmal gespielt wird, das MIDI-Musikinstrument des Masters nicht
zum Ertönen
gebracht werden kann. Außerdem
wird bei einem in 30 gezeigten kaskadeverbundenen
System und bei einem die in 31 gezeigte
THRU-Box benutzenden System die Einrichtung, die als der Master
benutzt wird, im Voraus bestimmt, und es ist erforderlich, zur Performance
(Ausführung,
Funktionsfähigkeit,
Leistung) die Reihenfolge der Verbindung der MIDI-Musikinstrumente
zu bestimmen. Als ein Resultat ist, wenn das Musikinstrument bewegt
wird, eine Wiedereinstellung unbequem, was folglich das Problem
verursacht, dass der Aufbau eines einmal eingestellten Musikinstruments schwierig
zu ändern
usw. ist.
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Eine
zwischen MIDI-Musikinstrumenten übertragene
Mitteilung (message) wird als eine MIDI-Mitteilung bezeichnet. Die
MIDI-Mitteilung wird durch einen Bytezug in einem einzelnen Byte
oder mehr ausgedrückt.
Wie in 33 gezeigt ist der Bytezug der
MIDI-Mitteilung in ein Statusbyte und Datenbytes geteilt. Das Statusbyte
drückt
den Typ der MIDI-Mitteilung aus, und das MSB-Bit 7 ist „1". Das Statusbyte
ist normalerweise von Datenbytes in einer bestimmten Zahl begleitet.
Jedoch werden gewisse Mitteilungen nicht von einem Datenbyte begleitet.
Das MSB-Bit 7 des Datenbytes ist „0".
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Wie
in 34 gezeigt ist die MIDI-Mitteilung in zwei, eine
Kanalmitteilung und eine Systemmitteilung, klassifiziert. Die Kanalmitteilung
ist Performanceinformation zur Steuerung eines individuellen Musikinstruments,
und die Systemmitteilung ist Steuerungsinformation, Synchronisationsinformation
oder dgl. zur Steuerung des ganzen MIDI-Systems. Da der MIDI-Mitteilung
ein Steuerungsbefehl, der eine Verbindung zwischen Musikinstrumenten
usw. betrifft, nicht zugeteilt ist, kann eine Einstellung des Systems,
eine Änderung
des Aufbaus oder dgl. nicht durch MIDI-Standards ausgeführt werden.
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Die
Systemmitteilung ist in eine Systemexklusivmitteilung (system exclusive
message), eine Systemgemeinsammitteilung (system common message)
und eine Systemrealzeitmitteilung (system realtime message) klassifiziert.
Die Kanalmitteilung umfasst eine Kanal-Tonmitteilung (nachstehend als eine
Tonmitteilung bezeichnet) und eine Kanal-Modusmitteilung (nachstehend
als eine Modusmitteilung bezeichnet).
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In
der MIDI-Mitteilung wird die Zahl von Datenbytes zwei Bytes oder
weniger, wobei die Systemexklusivmitteilung, das heißt drei
Bytes oder weniger, die das Statusbyte enthalten, ausgeschlossen
ist. In 34 ist ein kleiner Buchstabe
n, der das Statusbyte mit einer hexadezimalen Zahl ausdrückt, zum
Bezeichnen des MIDI-Kanals benutzt.
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Ein
Verfahren zum Bezeichnen des MIDI-Kanals ist in 35 gezeigt.
Wenn mehrere MIDI-Musikinstrumente durch MIDI-Kabel in 30 oder 31 mit
einem MIDI-Kontroller
verbunden sind, ist es möglich, ein
individuelles MIDI-Musikinstrument durch Bezeichnen des MIDI-Kanals
unabhängig
auszuführen.
Der MIDI-Kanal weist vier Bytes auf und kann maximal 16 Kanäle (in 35 mit „1ch" bis „16ch" bezeichnet) bezeichnen.
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36 zeigt
ein Beispiel eines Verfahrens zur Benutzung des MIDI-Kanals. Mit
einem MIDI-Kontroller 124 sind drei MIDI-Musikinstrumentsätze 125, 126 und 127 verbunden.
Das MIDI-Musikinstrument 125 setzt Töne eines Saxophons, das MIDI-Musikinstrument 126 setzt
Töne eines
Pianos und das MIDI-Musikinstrument 127 setzt Töne eines
elektrischen Basses. Außerdem
erzeugen, wenn vom MIDI-Kontroller 124 Performancedaten
für jeweilige
Teile gesendet werden, die jeweiligen Musikinstrumente Töne in Bezug
auf jeden Teil.
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Wie
beschrieben ist es bei den MIDI-Standards möglich, zwischen mehreren MIDI-Musikinstrumenten auf
der Empfangsseite (Slave) ein spezifisches MIDI-Musikinstrument
zu bezeichnen und mit dem MIDI-Kanal eine Mitteilung zu übertragen.
Jedoch ist es, da vier Bits in niedrigeren Stellen des Statusbytes
zur Bezeichnung des MIDI-Kanals benutzt werden, schwierig, den MIDI-Kanal
auf eine Anzahl von 16 oder mehr zu erhöhen.
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Wie
in 33 gezeigt wird der Betrieb mit einer asynchronen
seriellen Übertragung
mit einer Übertragungsgeschwindigkeit
von 31,25 kbps (± 1%)
der MIDI-Standards
ausgeführt.
Die Übertragung
wird in der Reihenfolge von Startbit, Bit 0,..., Bit 7 und Stoppbit
(insgesamt 10 Bits) ausgeführt,
und das Startbit ist eine logische „0" und das Stoppbit ist eine logische „1". Zur Übertragung
eines einzelnen Bytes sind 10 × (1/31,25
kHz) = 320 μs
erforderlich. Da für
eine Note-An-Mitteilung (message of note-on), die im MIDI-System
einen einzelnen Ton erzeugt, drei Bytes erforderlich sind, braucht
es 320 μs × 3 = annähernd 1
ms zur Erzeugung eines einzelnen Tons durch MIDI.
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Ein
mit einer Abtastfunktion versehenes MIDI-Musikinstrument wird als Sampler bezeichnet.
Abtasten (sampling) bedeutet, dass ein Benutzer Livetöne von Musikinstrumenten
in der Form von digitalen Daten erzeugt und diese Daten in einem
Speicher oder dgl. aufzeichnet. Außerdem werden zur Zeit der
Wiedergabe die digitalen Daten aus dem Speicher mit freiem Timing
(freie Zeitsteuerung) ausgegeben, um einen Klang zu erzeugen. Zur Übertragung
der aus dem Sampler ausgegebenen Abtastdaten wird eine Abtastpunkt-
bzw. Sampleausgabe, die eine der universellen Systemexklusivmitteilungen
ist, benutzt. Mit der universellen Systemexklusivmitteilung ist
es möglich,
zwischen von verschiedenen Herstellern hergestellten MIDI-Musikinstrumenten
Daten zu übertragen/empfangen.
Die Sampleausgabe ist ein gemeinsames Format zur Übertragung der
Abtastdaten des Samplers.
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37 zeigt
Datenformate von drei MIDI-Mitteilungen, einer Sampleausgabeanforderung,
eines Ausgabeheaders und eines Datenpakets. Wenn mit einem MIDI-Musikinstrument
eine Ausgabeanforderung in (1) ausgegeben wird, wird der Ausgabeheader
in (2) übertragen
und dann das Datenpaket in (3) übertragen.
Das Datenpaket weist eine feste Länge von 127 Bytes auf, und
die Datenlänge
beträgt
120 Bytes im Maximum.
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Normalerweise
enthalten die abgetasteten Wellenformdaten mehrere zehn Kbytes,
und es ist erforderlich, eine große Anzahl von Datenpaketen
zu übertragen.
Wenn eine solche große
Menge von Daten auf einmal übertragen
wird, ist zur Verarbeitung einer Übertragung und eines Empfangs
einer MIDI eine Menge Zeit erforderlich, was es infolgedessen unmöglich macht,
Performanceinformation wie beispielsweise eine Kanalmitteilung gleichzeitig
zu übertragen.
Deshalb ist in der MIDI-Eingabe/Ausgabe-Funktion normalerweise ein Schalter
zum Abschalten, so dass keine Systemexklusivmitteilung empfangen
wird, vorhanden.
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Wie
oben beschrieben bestehen bei herkömmlichen digitalen Audioschnittstellenstandards
die unten in (1) und (2) dargelegten Probleme.
- (1)
Es werden zwei Übertragungsleitungen
notwendig, um eine bidirektionale Übertragung durchzuführen, und
es sind auf der Geräteseite
zwei Anschlüsse
zur Eingabe und Ausgabe erforderlich.
- (2) Die Übertragungsleitungen
nehmen bei einem Gerät
zu, das ein Zentrum des Systems wird, und es sind mehrere Anschlüsse zur
Eingabe und Ausgabe konzentriert. Wenn eine andere Schnittstelle
zur Steuerung erforderlich ist, nimmt die Anzahl von Anschlüssen zur
Eingabe in das und Ausgabe aus dem Gerät zu.
- Außerdem
bestehen bei der Übertragung
einer Mitteilung entsprechend herkömmlichen MIDI-Standards die
unten in (3) bis (7) dargelegten Probleme.
- (3) Ungeachtet dessen, dass bei den MIDI-Musikinstrumenten IN-
und OUT-Anschlüsse
vorhanden sind, ist nur eine unidirektionale Kommunikation vorgeschrieben,
und infolgedessen sind sie nicht an eine bidirektionale Kommunikation
anpassbar.
- (4) Das MIDI-Musikinstrument, das der Master des Systems wird,
ist fest, was es infolgedessen unmöglich macht, ein flexibles
MIDI-System aufzubauen.
- (5) Wenn mehrere Musikinstrumente verbunden sind, sind Kabel
bei der THRU-Box konzentriert.
- (6) Die Übertragungsgeschwindigkeit
ist langsam, es ist schwierig, eine große Menge von Daten zu übertragen.
- (7) Verbindungsinformation des Systems und Steuerungsbefehle
zur Verbindung sind nicht vorbereitet.
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Außerdem wird
erwartet, eine Multiplexsynthese von Performanceinformation des
elektronischen Musikinstruments bei einem von einer die vorher beschriebene
digitale Audioschnittstelle benutzenden digitalen Audioeinrichtung
wie beispielsweise einem CD-Spieler wiedergegebenen Audiosignal
auszuführen,
oder eine Multiplexsynthese von Performanceinformation des elektronischen
Musikinstruments bezüglich
eines Tons (Stimme, Sprache (voice)) (stimmhaft (vocal)), der von
einem MD-Rekorder aufgezeichnet/wiedergegeben wird, um ihn digital
aufzuzeichnen, aber es ist schwierig gewesen, das elektronische
Musikinstrument und die digitale Audioeinrichtung digital zu verbinden,
da Datenformate und Datenübertragungsgeschwindigkeiten
der MIDI-Standards und der digitalen Audioschnittstelle voneinander
verschieden sind.
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Aus
dem US-Patent Nr. US-A-5 258 999 geht ein Datenkommunikationsverfahren
hervor, bei dem ein Format einer Schnittstelle zur Übertragung
digitaler Daten, die Audiosignaldaten enthalten, in ein Format zur bidirektionalen Übertragung
digitaler Daten umgesetzt wird.
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„IEEE 1394:
A Ubiquitous Bus",
Gary Hoffman und Daniel Moore, Compcon '95, San Francisco, CA, US, 5 bis 9,
März 1995
beschreibt den seriellen digitalen IEEE 1394-Datenkommunikationsbus und erwähnt, dass
er isochronen Transport, bei dem isochrone Pakete übertragen
werden, anwenden kann.
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„Chip links
DAT devices and DSP μPs", ELECTRICAL DESIGN
NEWS, NEWTYON; MA, US, 30. März 1992,
Vol. 37, Nr. 7, Seiten 89 und 91 erwähnt, dass eine digitale Einzelchip-Audioeinrichtung
dazu benutzt werden kann, ein unidirektionales Audiosignal von einem
DAT einzugeben, um es in ein bidirektionales Format zur Verbindung
mit einem DSP-Prozessor
umzusetzen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Datenkommunikationsverfahren bereitgestellt, bei
dem ein Format einer Schnittstelle zur unidirektionalen Übertragung
erster digitaler Daten, die Audiosignale aufweisen, und ein Format
einer Schnittstelle zur unidirektionalen Übertragung zweiter digitaler
Daten, die Musik/Musikinstrument-Daten aufweisen, in isochrone Übertragungsformate
einer Schnittstelle eines bidirektionalen Digitaldaten-Seriellkommunikationsbusses
umgesetzt werden, und die in die isochronen Übertragungsformate umgesetzten
ersten oder zweiten digitalen Daten auf dem bidirektionalen Seriellkommunikationsbus
als isochrone Pakete übertragen
werden, und wobei die isochronen Pakete einen für die ersten und zweiten digitalen Daten
gemeinsamen Header aufweisen, wobei der Header Kategorieinformation
der digitalen Daten, Zeitstempelinformation zur Synchronisierung
der digitalen Daten und Abtastfrequenzinformation der digitalen
Daten aufweist.
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Die
ersten digitalen Daten können
ein digitales IEC958-Audiosignal
aufweisen, und die zweiten digitalen Daten können ein MIDI-Signal aufweisen.
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Bei
einer bevorzugten Implementierungsform der unten beschriebenen Erfindung
ist der gemeinsame Header den folgenden mehreren Typen von digitalen
Daten gemeinsam gemacht:
Lineare digitale Audio-, nichtlineare
digitale Audio- und Musik/Musikinstrument-Signale. Außerdem kann
der Header einen Identifikationscode zur Identifikation eines mit
einem isochronen Übertragungszyklus
synchronen Übertragungsmodus
und eines dazu asynchronen Übertragungsmodus
bezüglich
mehrerer Typen von digitalen Daten aufweisen. Außerdem ist es auch möglich, einen
Identifikationscode zur Identifikation der Typen von digitalen Daten
zu den Daten des isochronen Übertragungsformats
hinzuzufügen.
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Außerdem ist
es möglich,
ein synchrones Signal einer Schnittstelle zur unidirektionalen Übertragung digitaler
Daten bitmäßig zu komprimieren
und das synchrone Signal in den Header einer isochronen Übertragung
einer Schnittstelle zur bidirektionalen Übertragung digitaler Daten
zu nehmen.
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Außerdem wird
bevorzugterweise die Größe der Datenblöcke in dem
isochronen Übertragungsformat der
Schnittstelle zur bidirektionalen Übertragung digitaler Daten
ungeachtet der Abtastfrequenz der Schnittstelle zur unidirektionalen Übertragung
digitaler Daten zueinander gleich bzw. gemeinsam gemacht. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind alle der mehreren mit der bidirektionalen
digitalen Schnittstelle verbundenen elektronischen Musikinstrumente
auf der Übertragungsseite
vorhanden. Die bevorzugte Implementierungsform der unten beschriebenen
vorliegenden Erfindung stellt bereit: Ein Datenkommunikationsverfahren,
bei dem die Zahl von Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen verringert ist und insbesondere
die Anzahlen von Kabeln und Anschlüssen, die für Signale und zur Steuerung
eines Geräts,
welches ein Zentrum des Systems wird, erforderlich sind, im Vergleich
mit einem herkömmlichen
System, das eine unidirektionale Schnittstelle benutzt, auch verringert
sind, ein Datenkommunikationsverfahren, das fähig ist, eine Funktion eines
elektronischen Musikinstruments zu verbessern, eine Technik zur Übertragung
eines digitalen Echt- bzw. Realzeitsignals wie beispielsweise eines
digitalen Audiosignals und eines Musik/Musikinstrument-Signals,
und eine Technik zum Einschränken
der Zahl von Anschlüssen
in einem Gerät
zur Eingabe oder Ausgabe eines digitalen Signals und Übertragung
des digitalen Audiosignals und des Musik/Musikinstrument-Signals
in einem gemeinsamen Format.
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Die
Erfindung wird nun weiter mittels eines illustrativen und nicht
einschränkenden
Beispiels anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Darstellung ist, die ein die vorliegende Erfindung
verkörperndes
erstes bidirektionales Datenübertragungssystem
zeigt;
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2 eine
schematische Darstellung ist, die einen grundlegenden Aufbau eines
Umsetzers in 1 zeigt;
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3 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer isochronen
und asynchronen Datenübertragungskonfiguration
in dem in 1 gezeigten System zeigt;
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4 eine
schematische Darstellung ist, die ein Format eines isochronen Pakets
des IEEE-1394 zeigt;
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5 eine
schematische Darstellung ist, die generelle Spezifikationen eines
CIP-Headers im isochronen IEEE-1394-Datenübertragungsmodus zeigt;
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6 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Formatkennzeichnung
von digitalem Audio, Musik/Musikinstrument usw. zeigt;
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7 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines CIP-Headers
zeigt;
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8 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel von SYT zeigt;
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9 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Datenformatkennzeichnung
zeigt;
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10 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Umsetzung zeigt,
wenn die Abtastfrequenz einer digitalen Audioschnittstelle 44,1
kHz beträgt;
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11 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Umsetzung zeigt,
wenn die Abtastfrequenz der digitalen Audioschnittstelle 48 kHz
beträgt;
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12 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Umsetzung zeigt,
wenn die Abtastfrequenz der digitalen Audioschnittstelle 32 kHz
beträgt;
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13 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines Isopakets zeigt;
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14 eine
schematische Darstellung ist, die ein die vorliegende Erfindung
verkörperndes
zweites bidirektionales Datenübertragungssystem
zeigt;
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15 eine
schematische Darstellung ist, die einen grundlegenden Aufbau eines
in 14 gezeigten Umsetzers zeigt;
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16 eine
schematische Darstellung ist, die eine Schreibanforderung für ein Datenblockpaket
im asynchronen IEEE-1394-Datenübertragungsmodus
zeigt;
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17 eine
schematische Darstellung ist, die eine Schreibanforderung für ein Datenquadletpaket
im asynchronen IEEE-1394-Datenübertragungsmodus
zeigt;
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18 eine
schematische Darstellung ist, die einen Aufbau eines FCP-Rahmens
in einem asynchronen Datenübertragungsmodus
des IEEE-1394-Seriellbusses zeigt;
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19 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Datenstruktur
zur Übertragung
der MIDI-Mitteilung
im FCP-Rahmen zeigt, wenn CTS = 00002 gilt;
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20 eine
schematische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel des FCP-Rahmens
zeigt;
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21 ein
Beispiel einer Bitzuordnung von DATAF eines Musik/Musikinstruments
betreffenden Formats von EMT = 0001002 des
CIP-Headers zeigt;
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22 ein
Blockschaltbild eines MIDI-Musikinstruments zur Ausführung einer
isochronen Datenübertragung
ist;
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23 eine
schematische Darstellung ist, die ein Verfahren zur Übertragung
einer Systemexklusivmitteilung in einem isochronen Übertragungsmodus
des IEEE-1394-Seriellbusses
zeigt;
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24 ein
Blockschaltbild ist, das ein noch anderes Beispiel eines die vorliegende
Erfindung verkörpernden
bidirektionalen Datenübertragungssystems
zeigt;
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25 eine
schematische Darstellung ist, die ein Übertragungsbeispiel eines eine
digitale Audioschnittstelle benutzenden digitalen Audiosignals zeigt;
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26 eine
schematische Darstellung ist, die einen Aufbau eines Subrahmens
einer digitalen Audioschnittstelle zeigt;
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27 eine
schematische Darstellung ist, die einen Aufbau von Subrahmen, Rahmen
und Blöcken einer
digitalen Audioschnittstelle zeigt;
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28 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines Systems zeigt,
in welchem mehrere Audioeinrichtungen und Videoeinrichtungen konzentriert
mit einem digitalen Verstärker
verbunden sind;
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29 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Verbindung
eines MIDI-Standards entsprechenden elektronischen Musikinstruments
zeigt;
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30 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Verbindung
von MIDI-Musikinstrumenten in Kaskadeform zeigt;
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31 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Verbindung
von MIDI-Musikinstrumenten in einer Baumform durch die THRU-Box
zeigt;
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32 eine
schematische Darstellung ist, die eine Handschüttelübertragung im MIDI-Musikinstrument zeigt;
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33 eine
schematische Darstellung ist, die ein Format der MIDI-Mitteilung
zeigt;
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34 eine
schematische Darstellung ist, die Typen von MIDI-Mitteilungen zeigt;
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35 eine
schematische Darstellung ist, die ein Verfahren zur Kennzeichnungen
des MIDI-Kanals zeigt,
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36 eine
schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines Verfahrens
zur Benutzung des MIDI-Kanals zeigt; und
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37 eine
schematische Darstellung ist, die Datenformate von drei MIDI-Mitteilungen,
einer Abtastausgabeanforderung, eines Ausgabeheaders und eines Datenpakets,
zeigt.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen detailliert
beschrieben. Bei den folgenden zwei Ausführungsformen ist die vorliegende
Erfindung auf den IEEE-1394 High Performance Serial Bus (IEEE-1394-Hochleistungs-Seriellbus,
nachstehend als IEEE-1394-Seriellbus
bezeichnet) angewendet.
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Die erste Ausführungsform
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Ein
mit der vorliegenden Erfindung angewendetes bidirektionales Datenübertragungssystem
weist beispielsweise und wie in 1 gezeigt
einen CD-Spieler 1, einen DAT-Rekorder 2, einen MD-Rekorder 3 und einen
CD-Spieler 4 als digitale Audioeinrichtungen auf. Jede
dieser digitalen Audioeinrichtungen weist eine digitale Audioschnittstelle
auf. Außerdem
sind der CD-Spieler 1 und der DAT-Rekorder 2 durch
Signalleitungen und Steuerungsbusse von digitalen Audioschnittstellen
mit einem IEC 958/IEEE-1394-Umsetzer 6 (nachstehend einfach
als Umsetzer bezeichnet) verbunden. Außerdem sind der MD-Rekorder 3 und
der CD-Spieler 4 durch Signalleitungen und Steuerungsbusse
von digitalen Audioschnittstellen mit einem Umsetzer 7 verbunden. Überdies
sind der Umsetzer 6, der Umsetzer 7 und ein DVCR
(Digital Video Cassette Recorder (digitaler Videokassettenrekorder)) 5 durch
die Kabel der IEEE-1394-Seriellbusse miteinander verbunden. Der
DVCR 5 weist eine digitale Schnittstelle für den IEEE-1394-Seriellbus
auf und ist dazu fähig,
ein digitales Audio/Video-Signal zu übertragen/empfangen, ohne das
es durch den Umsetzer geht.
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Darüberhinaus
ist es bei dem IEEE-1394-Seriellbusse benutzenden System möglich, wie
in 1 gezeigt, eine baumförmige Topologie, die anders
als die kaskadengeschaltete Bustyp-Topologieist, anzunehmen.
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Der
Umsetzer 6 und der Umsetzer 7 weisen die Funktion
einer Umsetzung des Protokolls der digitalen Audioschnittstelle
und des Protokolls des IEEE-1394 ineinander auf. In diesem Fall
wird ein der digitalen Audioschnittstelle entsprechendes digitales
Audiosignal in einem isochronen IEEE-1394-Modus übertragen. Der isochrone Modus
bedeutet einen Modus von Übertragungsdaten
die mit einem isochronen Zyklus von 8 kHz (125 μs) synchronisiert sind, der
von einem Gerät
erzeugt wird, das im Datenübertragungssystem
ein Zyklusmaster (Zyklushauptgerät)
wird, und wird zur Übertragung
von Realzeitsignaldaten wie beispielsweise eines dynamischen Bildsignals,
eines digitalen Audiosignals und/oder eines Musik/Musikinstrument-Signals
benutzt.
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Der
Umsetzer 6 und der Umsetzer 7 weisen auch die
Funktion einer Umsetzung des Protokolls des Steuerungsbusses und
des Protokolls des IEEE-1394 ineinander auf. In diesem Fall wird
ein Steuerungsbefehl des Steuerungsbusses im asynchronen IEEE-1394-Modus übertragen.
Der asynchrone Modus wird zur Aufzeichnung von Daten in einer Speichereinrichtung
wie beispielsweise einer Festplattenlaufwerkeinheit in einem nicht
realzeitlichen Modus und beim Lesen der Daten und zur Übertragung
eines Steuerungssignals des Geräts
benutzt.
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2 zeigt
einen grundlegenden Aufbau des Umsetzers. Der Umsetzer 20 weist
einen Physischschichtblock (PHY) 21 für den IEEE-1394-Seriellbus,
einen Verbindungsschichtblock (LIMC (link layer block)) 22,
eine CPU 23 und eine digitale Audioschnittstelle (digital
audio I/O) 24 auf. Der Physischschichtblock 21 führt eine
Physischchichtsteuerung wie beispielsweise Entscheidung des IEEE-1394-Seriellbusses,
Codieren/Decodieren von Kommunikationsdaten und Zuführen einer
Vorspannung aus. Außerdem
weist der Verbindungsschichtblock 22 einen Asynchrondaten-Verarbeitungsabschnitt
(Async) 25 und einen Isochrondatenverarbeitungsabschnitt
(Iso) 26 auf und führt eine
Verbindungsschichtsteuerung wie beispielsweise Erzeugung/Detektion
eines Pakets und Erzeugung/Detektion einer Header-CRC und Daten-CRC
aus. Außerdem führt die
CPU 23 eine Steuerung einer Anwendungsschicht aus. Außerdem kommuniziert
die digitale Audioschnittstelle 24 mit dem Isochrondatenverarbeitungsabschnitt 26 des
Verbindungsschichtblocks und kommuniziert das Steuerungssignal mit
der CPU 23. Überdies
führt die
digitale Audioschnittstelle 24 eine Pufferung dieser Signale
aus.
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Bei
dem vorher beschriebenen, in 1 gezeigten
System wird beispielsweise ein im CD-Spieler 1 regeneriertes
digitales Audiosignal in ein der digitalen Audioschnittstelle entsprechendes
Signal geformt und zu einem Umsetzer 6 übertragen. Im Umsetzer 6 wird
das von der digitalen Audioschnittstelle 24 eingegebene digitale
Audiosignal zum Isochrondatenverarbeitungsabschnitt 26 des
Verbindungsschichtblocks 22 gesendet, und hier wird ein
Isochrondatenblockpaket (nachstehend als Isopaket bezeichnet) vom
IEEE-1394 erzeugt und vom Physischschichtblock 21 zum IEEE-1394-Seriellbus
ausgesendet. Im Umsetzer 7 wird das vom Physischschichtblock 21 eingegebene
Isopaket durch den Isochrondatenverarbeitungsabschnitt 26 zur
digitalen Audioschnittstelle 24 gesendet, hier in ein der
digitalen Audioschnittstelle entsprechendes Signal zurückgebracht und
zum MD-Rekorder 3 gesendet, und hier wird das digitale
Audiosignal aufgezeichnet.
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Ähnlich wird
es auch möglich,
ein im CD-Spieler 4 regeneriertes digitales Audiosignal
im DAT-Rekorder 2 aufzuzeichnen. Überdies wird es auch möglich, das
Signal in einem Digitalaudiodaten-Aufzeichnungsbereich des DVCR 5 digital
aufzuzeichnen.
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Außerdem wird,
wenn in dem in 1 gezeigten System ein Steuerungsbefehl übertragen
wird, der vom CD-Spieler 1 ausgegebene Steuerungsbefehl
durch den Steuerungsbus zum Umsetzer 6 übertragen. Im Umsetzer 6 wird
der von der digitalen Audioschnittstelle 24 eingegebene
Steuerungsbefehl von der CPU 23 zum Asynchrondaten-Verarbeitungsabschnitt 25 des
Verbindungsschichtblocks 22 gesendet, und wird hier ein Asynchrondatenblockpaket
(nachstehend als Asynchronpaket bezeichnet) des IEEE-1394 erzeugt
und vom Physischschichtblock 21 zum IEEE-1394-Seriellbus
ausgesendet. Im Umsetzer 7 wird das vom Physischschichtblock 21 eingegebene
asynchrone Paket durch den Asynchrondaten-Verarbeitungsabschnitt 25 und
die CPU 23 zur digitalen Audioschnittstelle 24 gesendet.
Dann wird es zum Befehl bezüglich
des Steuerungsbusses zurückgebracht
und zum MD-Rekorder 3 gesendet,
um dadurch dessen Betrieb zu steuern.
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3 zeigt
ein Beispiel einer Zeitsteuerung bzw. eines Timings, wenn ein digitales
Audiosignal und ein Steuerungsbefehl vom CD-Spieler 1 zum
MD-Rekorder 3 übertragen
werden und ein digitales Audiosignal und ein Steuerungsbefehl auch
vom DAT-Rekorder 2 zum DVCR 5 übertragen werden.
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Ein
Signalstrom A ist ein vom CD-Spieler 1 zum MD-Rekorder 3 übertragenes
digitales Audiosignal, und ein Signalstrom B ist ein vom DAT-Rekorder 2 zum
DVCR 5 übertragenes
digitales Audiosignal. Diese Signalströme A und B werden durch die
digitale Audioschnittstelle in den Umsetzer 6 eingegeben.
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Außerdem zeigen 11A und 11B des
Befehls A Beispiele eines Steuerungsbefehls, die vom CD-Spieler 1 und
MD-Rekorder 3 gegenseitig ausgetauscht werden. Außerdem zeigen 12A und 12B des
Befehls B Beispiele eines Steuerungsbefehls, die vom DAT-Rekorder 2 und
dem DVCR 5 gegenseitig ausgetauscht werden. Jedes von diesen
ist von der digitalen Audioschnittstelle in den Umsetzer 6 eingegeben
worden.
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Die
Signalströme
A und B werden auf dem IEEE-1394-Seriellbus
in einem isochronen Zyklus von 125 μs übertragen, nachdem sie im Umsetzer 6 in
Isopakete umgesetzt sind. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit
in diesem Fall ist auf irgendeine von 100 Mbps, 200 Mbps oder 400
Mbps eingestellt. In 3 ist der Signalstrom A in die
Isopakete 13A bis 13F umgesetzt worden, und der
Signalstrom B ist in die Isopakete 14A bis 14F umgesetzt
worden.
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Außerdem sind
die Befehle 11A und 11B in die asynchronen Pakete 15A und 15B umgesetzt
worden, und die Befehle 12A und 12B sind in die
asynchronen Pakete 16A und 16B umgesetzt worden.
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Außerdem werden
diese Isopakete und asynchronen Pakete auf dem IEEE-1394-Seriellbus
zeitmultiplexiert und übertragen.
Zu dieser Zeit werden die Isopakete 13A bis 13F und 14A bis 14F unter
Benutzung verschiedener Kanäle übertragen.
Die Einrichtung auf dem IEEE-1394 schaut auf eine auf einen Header
(von dem Details später
beschrieben werden) eines Isopakets geschriebene Kanalnummer und
gibt notwendige Isopakete ein. Außerdem weisen die asynchronen
Pakete 15A und 15B und die asynchronen Pakete 16A und 16B Ursprungseinrichtungsadressen
und Bestimmungseinrichtungsadressen auf. Übrigens wird hier, da die Details
der Datenübertragungssteuerung
auf einem solchen IEEE-1394-Seriellbus in der Spezifikation des IEEE-1394
der Öffentlichkeit
zugänglich
gemacht worden sind, keine Beschreibung gegeben.
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Die
auf dem IEEE-1394-Seriellbus übertragenen
Isopakete und asynchronen Pakete werden in den Umsetzer 7 eingegeben.
Die Isopakete 13A bis 13F werden in den ursprünglichen
Signalstrom A zurückgebracht
und durch die digitale Audioschnittstelle zum MD-Rekorder 3 gesendet.
Außerdem
werden die asynchronen Pakete 15A und 15B auch
in die ursprünglichen
Befehle 11A und 11B zurückgebracht und durch die Steuerungsbusse
zum MD-Rekorder 3 gesendet.
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Andererseits
werden die Isopakete 14A bis 14F durch den IEEE-1394-Seriellbus
so wie sie sind zum DVCR 5 gesendet und in diesen eingegeben. Ähnlich werden
die asynchronen Pakete 16A und 16B durch den IEEE-1394-Seriellbus
so wie sie sind auch zum DVCR 5 gesendet und in diesen
eingegeben.
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Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Platzieren eines der digitalen Audioschnittstelle
entsprechenden digitalen Audiosignals auf einem Isopaket des IEEE-1394
detailliert beschrieben.
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4 zeigt
ein Isopaket des IEEE-1394. Ein Datenblockpaket des IEEE-1394 wird
in der Einheit von 32 Bits (nachstehend als ein Quadlet bezeichnet)
ausgedrückt.
Der im ersten Quadlet lokalisierte Kanal zeigt die asynchrone Kanalnummer.
Der Isokanal kann durch die 6 Bits 64 Kanäle identifizieren. Wenn zwei
Bits in einem Kennzeichenfeld „tag" gleich 012 sind, wird ein gemeinsamer isochroner Paketheader
(nachstehend als ein CIP-Header bezeichnet) von solchen zwei Quadlets
am Kopf des Datenfeldes eingesetzt. Zum Zweck der Behandlung von
Realzeitdaten in einem digitalen Audio-Video-Signal einer digitalen Videoeinrichtung,
einer digitalen Audioeinrichtung oder dgl. wird der Wert des Kennzeichens „tag" auf 012 gesetzt.
Die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich auf
den Fall von „tag" = 012.
Außerdem
ist es, wenn „tag" = 002 gilt, nicht
erforderlich, den CIP-Header einzusetzen.
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5 zeigt
einen CIP-Header, wenn der Wert „tag" = 012 gesetzt
ist. Im ersten Quadlet des CIP-Headers bleibt eine Zuordnung von
Bits vom Format abhängig
ungeändert.
Eine Quellenknoten-ID (nachstehend als SID (source node ID) bezeichnet)
stellt eine Knoten-ID auf dem IEEE-1394-Seriellbus der Einrichtung, die ein
Isopaket aussendet, dar. Eine Datenblockgröße (nachstehend als DBS (data
block size) bezeichnet) ist eine Zahl, die eine Länge des
Datenblocks mit Quadlet darstellt. Eine Fraktionszahl (nachstehend
als FN (fraction number) bezeichnet) ist eine Zahl von Datenblöcken, wo
ein Quellenpaket geteilt ist. Eine Quadletauffüllzählung (nachstehend als QPC
(quadlet padding count) bezeichnet) wird benutzt, wenn die FN einen
Wert anders als 002 zeigt. Ein Quellenpaketheader
(nachstehend als SPH (source packet header) bezeichnet) wird auf 12 gesetzt, wenn das Quellenpaket einen originalen
Quellenheader aufweist. Ein Datenblockzähler (nachstehend als ein DBC
(data block counter) bezeichnet) ist ein kontinuierlicher Zähler in
acht Bits und wird zum Detektieren einer Abübertragung des Quellenpakets
benutzt. Ein Format-ID-Feld (nachstehend als ein FMT (format ID
field) bezeichnet) im zweiten Quadlet des CIP-Headers wird zur Identifikation
eines vom IEEE-1394-Seriellbus übertragenen
Formats benutzt. Die Spezifikationen eines formatabhängigen Feldes
(nachstehend als FDF (format dependent field) bezeichnet) werden
vom FMT bestimmt.
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6 zeigt
ein Zuordnungsbeispiel des FMT. Wie in 6 gezeigt
sind die Formate der DVCR-Signalübertragung
und der MPEG-Signalübertragung
mit FMT = 0000002 bis 0000012 bezeichnet.
Außerdem
sind die für
nichtkomprimiertes digitales Audio (nachstehend als lineares Audio
(linear audio) bezeichnet) bezeichneten Übertragungsformate mit FMT
= 000102, für Bit-komprimiertes digitales
Audio (nachstehend als nichtlineares Audio (nonlinear audio) bezeichnet)
mit 00000112 und für Musik/Musikinstrument mit
0001002 bezeichnet. Wenn FMT = 1111102 gilt, sind im vorgeschriebenen Bereich
des CIP-Headers Spezifikationen, die von Herstellern herstammen,
zur Kenntnis gebracht. Außerdem
werden, wenn FMT = 1111112 gilt, Vorschriften
der jeweiligen Felder DBS, FN, QPC, SPH und DBC beseitigt.
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7 zeigt
einen CIP-Header, der linearem Audio, nichtlinearem Audio und Musik/Musikinstrument gemeinsam
ist. Das Format dieses Headers ist durch Teilen des in 5 gezeigten
FDF in ein Datenformatfeld (nachstehend als DATAF (data format field)
bezeichnet) und eine Synchronzeit (nachstehend als SYT (synchronous
time) bezeichnet) gebildet. Durch einander gleich bzw. gemeinsam
Machen der Datenübertragungsformate
von dem FMT zugeordneten digitalem Audio und von Musik/Musikinstrument
wird die Übertragung
auf den IEEE-1394-Seriellbus leichter.
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8 zeigt
einen Rufbau der SYT. Wenn ein Zeitstempelwert gegeben ist, werden
16 Bits der SYT in 4 Bits der Zykluszählung (cycle count) und 12
Bits des Zyklusversatzes (cycle offset) geteilt. In dieser Zykluszählung wird
ein Wert von 4 Bits in den niedrigen Positionen von 13 Bits der
Zykluszählung
eines in einem Zyklusmaster (Zyklushauptgerät) auf dem IEEE-1394-Seriellbus
vorhandenen Zykluszeitregister benutzt. Für 12 Bits des Zyklusversatzes
wird der Wert von 12 Bits des Zyklusversatzes des Zykluszeitregisters
so benutzt, wie er ist.
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9 zeigt
ein Bitzuordnungsbeispiel des Datenformats DATAF von linearem Audio.
In 9 ist ein asynchroner Modus ein Übertragungsmodus,
der einen Zeitstempel der SYT ohne Synchronisierung mit dem Zyklus
von 125 μs
in einem isochronen Modus benutzt. Dieser Modus wird zur Umsetzung
eines Digitalaudioschnittstellensignals einer Einrichtung, die nicht
mit einem externen Takt, generell dem eines CD-Spielers für Verbraucher, synchronisiert,
in das IEEE-1394-Format
benutzt.
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Der
synchrone Modus ist ein Modus zu einer mit dem isochronen Zyklus
von 125 μs
synchronisierenden Übertragung
und wird für
eine Einrichtung benutzt, die zum Synchronisieren mit einem externen
Takt eines CD-Spielers und eines Rekorders für Geschäfts-Tätigkeitszwecke fähig ist.
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Die
Spezifikationen von Ursprungs- bzw. Rohaudio werden benutzt, wenn
die Einrichtung, die keine Schnittstellenanschlüsse der digitalen Audioschnittstelle
aufweist, ein digitales Audiosignal unabhängig vom Format auf den IEEE-1394-Seriellbus überträgt.
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Bei
der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist der Signalstrom
der digitalen Audioschnittstelle in die Blockeinheiten geteilt,
um ein Quellenpaket zu erhalten, das mit einem daran angebrachten
Header übertragen
wird. In der digitalen Audioschnittstelle sind drei Typen von Abtastfrequenzen
(nachstehend als Fs bezeichnet) 48 kHz, 44,1 kHz und 32 kHz, spezifiziert.
Da ein einzelner Block der digitalen Audioschnittstelle aus 192
Rahmen besteht, ist die Länge
eines einzelnen Blocks in der jeweiligen Fs wie folgt:
Fs:
48 kHz ... 192 – 48
kHz = 4 ms
Fs: 44,1 kHz ... 192 – 44,1 kHz = 4,35374 ms
Fs:
32 kHz ... 192 – 32
kHz = 6 ms
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Demgemäss ist die
Zahl von in einem einzelnen Block enthaltenen Isopaketen in jeder
Fs höchstens wie
folgt:
Fs: 48 kHz ... 4 ms – 125 μs = 32
Fs: 44,1 kHz ...
4,35374 ms – 125 μs = ungefähr 35
Fs:
32 kHz ... 6 ms – 125 μs = 48
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Bei
der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist die Zahl von
Daten enthaltenden Isopaketen in einem einzelnen Block ungeachtet
des Wertes von Fs auf 24 gesetzt. Außerdem wird in Bezug auf andere
Isopakete ein Paket mit nur einem Header, das kein Quellenpaket
aufweist (nachstehend als Dummypaket (Leerpaket) bezeichnet) übertragen.
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Da
die Bitanzahl der Daten in einem einzelnen Block 64 Bits × 192 =
12.288 Bits beträgt,
ist die Bitanzahl von Daten in einem effektiven Paket gleich 12.288
Bits – 24
= 512 Bits. Wenn diese Zahl bzw. Figur (figure) in ein Quadlet umgesetzt
wird, werden 16 Quadlets erhalten, und es wird DBC = 16 = 000100002 erhalten. 16 Quadlets korrespondieren mit
16 Subrahmenabschnitten, das heißt einem Abschnitt von 8 Rahmen
der digitalen Audioschnittstelle.
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10 zeigt
ein Beispiel einer Übertragung
eines Isopakets mit diesen 8 Rahmen (frames, FRs) als eine einzelne
Einheit. Wenn die in einem Puffer in einem Umsetzer zu speichernden
Daten von 8 Rahmen erforderliche Zeit in Bezug auf jede Fs berechnet
wird, wird das folgende erhalten:
Fs: 48 kHz ... 8 – 48 kHz
= 166,7 μs
Fs:
44,1 kHz ... 8 – 44,1
kHz = 181,4 μs
Fs:
32 kHz ... 8 – 32
kHz = 250 μs
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Wie
in 10 gezeigt gibt es im Fall Fs = 44,1 kHz annähernd 35-24
= 11 Dummypakete während
der Übertragung
eines einzelnen Blocks, und ein einzelnes Dummypaket wird übertragen,
nachdem fast effektiv zwei Pakte übertragen sind.
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Außerdem gibt
es, wenn Fs gleich 48 kHz ist, während,
wie in 11 gezeigt, ein einzelner Block übertragen
wird, 32-24 = 8 Dummypakete, und ein einzelnes Dummypaket wird übertragen,
nachdem drei effektive Pakete übertragen
sind.
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Ähnlich werden,
wenn Fs = 32 kHz ist, 48-24 = 24 Dummypakete übertragen, während, wie
in 12 gezeigt, ein einzelner Block übertragen
wird, und effektive Pakete und Dummypakete werden fast alternierend übertragen.
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13 zeigt
ein Beispiel eines Formats eines Isopakets. Wie in 13 gezeigt
werden die Inhalte der Subrahmen-32-Bits der digitalen Audioschnittstelle
so wie sie sind zum Isopaket übertragen.
Jedoch wird ein Vierbitabschnitt aus Synchronisation und Präambel umgesetzt
in:
B: LSB 11 ** MSB
M: LSB 01 ** MSB
W: LSB 00 **
MSB
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Hier
ist in ** normalerweise 002 eingesetzt.
Es ist möglich,
die Audiodaten von 20 Bits, Hilfsdaten AUX von vier Bits und **
aufzuaddieren und sie dadurch als Audiodaten von 26 Bits zu benutzen.
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Wie
in 13 und 14 gezeigt
wird bei der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform der Datenabschnitt
eines einzelnen Isopakets mit 8 Rahmen als die Einheit bei der Übertragung
eines Signals der digitalen Audioschnittstelle übertragen. Wie in 27 gezeigt
ist das erste Quadlet des Datenabschnitts gleich B oder M, und der
Datenabschnitt beginnt nie von W. Außerdem ist B beim ersten Quadlet
des Datenabschnitts positioniert und wird nie in der Mitte des Datenabschnitts
positioniert. Obgleich die Audiodaten zuerst beim LSB beginnend übertragen
werden, kann es so eingerichtet sein, dass sie zuerst beim MSB beginnend übertragen werden.
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Die zweite Ausführungsform
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Eine
zweite Ausführungsform
eines bei der vorliegenden Erfindung angewendeten bidirektionalen
Datenübertragungssystems
ist in 14 gezeigt. Bei diesem Datenübertragungssystem
sind MIDI-Musikinstrumente 31 bis 34, ein CD-Spieler 35,
ein MD-Rekorder 36, MIDI/IEEE-1394-Umsetzer 37 bis 40 (nachstehend einfach
als Umsetzer bezeichnet), ein Personalcomputer 41 und eine
Festplatteneinheit 42 vorhanden.
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Dann
sind OUTs der MIDI-Musikinstrumente 31 bis 34 jeweils
durch MIDI-Kabel mit INs der Umsetzer 37 bis 40 verbunden,
und INs der MIDI-Musikinstrumente 31 bis 34 sind jeweils
durch MIDI-Kabel mit OUTs der Umsetzer 37 bis 40 verbunden.
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Außerdem sind
die Umsetzer 37 bis 40, der CD-Spieler 35,
der MD-Rekorder 36, der Personalcomputer 41 und
die Festplatteneinheit 42 durch den IEEE-1394-Seriellbus
gemeinsam miteinander verbunden. Kurz gesagt weisen diese Einrichtungen
die Knoten-ID auf dem IEEE-1394-Seriellbus auf.
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Die
Umsetzer 37 bis 40 führen eine gegenseitige Umsetzung
zwischen dem MIDI-Signal und dem Protokoll des IEEE-1394-Seriellbusses
aus. Beispielsweise wird ein vom OUT des MIDI-Musikinstruments 31 in den
IN des Umsetzers 37 eingegebenes MIDI-Signal im Umsetzer 37 in
das Isopaket oder synchrone Paket des IEEE-1394 umgesetzt und dann
zum IEEE-1394-Seriellbus
ausgesendet. Umgekehrt wird ein Paket, das von einem anderen Musikinstrument
durch einen anderen Umsetzer zum IEEE-1394-Seriellbus ausgesendet und
vom Umsetzer 37 empfangen worden ist, hier in das MIDI-Signal
umgesetzt und vom OUT zum IN des MIDI-Musikinstruments 31 gesendet.
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Der
CD-Spieler 35 und der MD-Rekorder 36 weisen die
digitale Audioschnittstelle und den in 2 gezeigten
und zur gegenseitigen Umsetzung zwischen Protokollen im Innern fähigen IEC958/IEEE-1394-Umsetzer
auf. Demgemäss
ist es möglich,
das Isopaket und das asynchrone Paket in Bezug auf den IEEE-1394-Seriellbus
direkt zu senden/empfangen. Überdies
kann ähnlich
wie bei der 1 der IEC958/IEEE-1394-Umsetzer außerhalb
des CD-Spielers 35 und des MD-Rekorders 36 installiert
sein.
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Der
Personalcomputer 41 und die Festplatteneinheit 43 weisen
die digitale Schnittstelle (den Physischschichtblock und den Verbindungsschichtblock,
die in 2 gezeigt sind) für den IEEE-1394-Seriellbus auf
und sind dazu fähig,
das Isopaket und das asynchrone Paket in Bezug auf den IEEE-1394-Seriellbus direkt zu
senden/empfangen.
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Gemäß dem wie
oben aufgebauten bidirektionalen Kommunikationssystem wird die vom
MIDI-Musikinstrument 31 ausgegebene Performanceinformation
der MIDI-Musikinstrumente 32 bis 34 mittels des
Umsetzers 37 in das Protokoll des IEEE-1394-Seriellbusses umgesetzt und zum
IEEE-1394-Seriellbus ausgesendet. Dann wird die Performanceinformation
in den Umsetzern 38 bis 40 in die Performanceinformation
der MIDI-Musikinstrumente 32 bis 34 invertiert
und in die INs der jeweiligen MIDI-Musikinstrumente 32 bis 34 eingegeben.
Damit ist es möglich,
die MIDI-Musikinstrumente 31 bis 34 gleichzeitig
zu spielen.
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Außerdem kann
Performanceinformation, Steuerungsinformation oder dgl. des MIDI-Musikinstruments
in der Festplatteneinheit 42 aufgezeichnet/wiedergegeben
werden. Außerdem
ist es auch möglich,
auf der Anzeige des Personalcomputers 41 eine Bildschirmanzeige
auszuführen.
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Außerdem ist
es möglich,
die vom MIDI-Musikinstrument ausgegebene Performanceinformation
und das wiedergegebene digitale Audiosignal des CD-Spielers zu synthetisieren
und sie im MD-Rekorder 36 oder der Festplatteneinheit 42 aufzuzeichnen.
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Bei 14 weisen
die Umsetzer 37 bis 40 IDs auf dem IEEE-1394-Seriellbus
auf, und es ist möglich, zu
entscheiden, welches MIDI-Musikinstrument die MIDI-Mitteilung durch
Benutzung der ID-Nummer für
die Quellen-ID des asynchronen Pakets (später beschriebene 16 und 17) überträgt. Das
heißt,
bei dem in 14 gezeigten Aufbau kann jedes
der MIDI-Musikinstrumente als der Master betrieben werden, und es ist
nicht, wie in 30 oder in 31 gezeigt,
erforderlich, eine Verbindung zu fixieren, sondern es könnnen andere
MIDI-Musikinstrumente von jedem Keyboard gespielt werden.
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15 zeigt
ein Beispiel eines Umsetzers zwischen MIDI-Standards und dem IEEE-1394-Seriellbusformat.
Dieser Umsetzer besteht grob aus einem Übertrager-Empfänger-Abschnitt der MIDI-Mitteilung,
einer digitalen Schnittstelle für
den IEEE-1394-Seriellbus und einer CPU 54.
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Der Übertrager-Empfänger-Abschnitt
der MIDI-Mitteilung besteht aus einem Puffer 51 der zum
MIDI-OUT-Anschluss auszugebenden MIDI-Mitteilung, einem Puffer 52 der
vom MIDI- IN-Anschluss
eingegebenen MIDI-Mitteilung und einem Universal Asynchrones Receiver/Transmitter
(UART, (universeller Asynchron-Empfänger/Übertrager)) 53.
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Die
digitale Schnittstelle zum IEEE-1394-Seriellbus besteht aus einem
Verbindungsschichtblock 55 und einem Physischschichtblock 56.
Diese Blöcke
sind ähnlich
zu den korrespondierenden Blöcken
in 2 aufgebaut.
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Die
von der CPU 54 ausgegebene MIDI-Mitteilung wird im UART 53 in
asynchrone serielle Daten umgesetzt und durch den Puffer 51 vom
MIDI-OUT-Anschluss auf das MIDI-Kabel ausgegeben. Außerdem wird die
vom MIDI-IN-Anschluss durch den Puffer 52 eingegebene MIDI-Mitteilung
im UART 53 in Paralleldaten umgesetzt und in die CPU 54 eingegeben.
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Wenn
die MIDI-Mitteilung auf das asynchrone Paket geladen übertragen
wird, wird die von der CPU 54 ausgegebene MIDI-Mitteilung
zu einem Asynchrondaten-Verarbeitungsabschnitt 57 gesendet
und von diesem durch den zum IEEE-1394-Seriellbus ausgesendet. Dann
wird, wenn die auf das Isopaket geladene MIDI-Mitteilung übertragen
wird, die von der CPU 54 ausgegebene MIDI-Mitteilung zu
einem Asynchrondaten-Verarbeitungsabschnitt 58 gesendet
und davon durch den Physischschichtblock 56 zum IEEE-1394-Seriellbus
ausgesendet.
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Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Laden des dem MIDI-Standard entsprechenden Musik-Musikinstrument-Signals
auf das asynchrone Paket des IEEE-1394-Seriellbusses beschrieben.
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Das
Musik-Musikinstrument-Signal wird hier unter Benutzung eines Funktionssteuerungsprotokolls (function
control protocol, nachstehend als FCP bezeichnet) des IEEE-1394 übertragen.
Das FCP ist ein Protokoll zur Steuerung der mit dem IEEE-1394-Seriellbus
verbundenen Einrichtungen und überträgt einen
Steuerungsbefehl und eine Antwort durch das asynchrone Paket.
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16 zeigt
eine Schreibanforderung für
ein Datenblockpaket im Asynchrondaten-Übertragungsmodus des IEEE-1394, und 17 zeigt
eine Schreibanforderung für
ein Datenquadletpaket. Die Nutzinformation (payload) dieser zwei Pakete
wird als ein FCP-Rahmen bezeichnet. Wenn die Länge des FCP-Rahmens gleich 4-Bytes
(= 1 Quadlet) beträgt,
wird die „Schreibanforderung
für Datenquadlet" („write
request for data quadlet") benutzt.
Die Quellen-ID und die Bestimmungs-ID sind Adressen der ursprünglichen
Quelle und der Bestimmung des asynchronen Datenpakets.
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18 zeigt
einen Aufbau des FCP-Rahmens im Asynchrondaten-Übertragungsmodus des IEEE-1394-Seriellbusses.
Vier Bits beim Kopf des FCP-Rahmens bilden einen Befehlstransaktionssatz
(command transaction set, nachfolgend als CTS bezeichnet), und CTS
= 00002 ist der Steuerung von Audio/Video-Einrichtungen
(nachfolgend als AV-Einrichtungen bezeichnet) zugeordnet. Auf den
CTS folgt ein Befehlstyp/Antwort-Code (command type/response code,
nachfolgend als CT/RC bezeichnet) aus 4 Bits, eine Headeradresse
(header adress, nachfolgend als HA bezeichnet) in 8 Bits, OPC in
8 Bits, OPR 1 in 8 Bits, OPR 2 in 8 Bits usw.
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19 zeigt
ein Beispiel einer Datenstruktur zur Übertragung der MIDI-Mitteilung
im FCP-Rahmen, wenn CTS = 00002 gilt. Vier
Bits des CT/RC stellen die Typen eines Befehls und einer Antwort
dar. Wenn das MSB von 4 Bits „0" ist, ist dieser
Rahmen der Befehlsrahmen, und er ist der Antwortrahmen im Fall von „1". Die Spezifikationen
dieses CT/RC gelten entsprechend für die Spezifikationen zur Steuerung
der RV-Einrichtungen.
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Ein
Typcode und eine Subeinrichtungsnummer einer Subeinrichtung, die
in der IEC-Veröffentlichung 1030
(nachstehend als IEC-1030 bezeichnet) vorgeschrieben sind, können beispielsweise
für 8 Bits
der HA benutzt werden. Fünf
MSB-Bits zeigen den Subeinrichtungstyp und 3 LSB-Bits zeigen die
Subeinrichtungsnummer. Was den Subeinrichtungstyp betrifft, so sind
für AV-Einrichtungen
ein Videomonitor, ein Audioverstärker
oder dgl. zugeordnet. Es ist möglich,
den Subeinrichtungstyp oder eine Audioeffekte- bzw. Audioerrekteeinheit
(audio errects unit) (101002) beispielsweise
als Musik/Musikinstrument zu benutzen. Die Subeinrichtungsnummer
wird zur Unterscheidung zwischen zwei Decks benutzt, wenn mehrere
gleiche Subeinrichtungen in einem einzelnen Einrichtungsgerät wie beispielsweise
einem Doppelkassettendeck vorhanden sind.
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Ein
Statusbyte der MIDI-Mitteilung ist in 8 Bits des OPC gesetzt, ein
Datenbyte dieser ersten MIDI-Mitteilung ist in die Bits des OPR
1 gesetzt, und ein zweites Datenbyte ist in 8 Bits des OPR 2 gesetzt.
Im IEC-1030 ist das MSB des OPC gleich „1" und das MSB des OPR ist gleich „0", wodurch es möglich gemacht ist,
das Verhältnis
zwischen dem Statusbyte und dem Datenbyte der MIDI-Mitteilung beizubehalten.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird vorbehaltlich einer Systemexklusivmitteilung der MIDI-Mitteilung
eine Übertragung
im Asynchrondaten-Übertragungsmodus
ausgeführt,.
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20 zeigt
ein anderes Beispiel des FCP-Rahmens. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist dem CTS ein für
Musik/Musikinstrument exklusiver Code (beispielsweise 00012) zugeordnet. Die Spezifikationen des CT/RC
kann auf den Fall von CTS = 00002 entsprechend
angewendet werden. Da Musik/Musikinstrument-Mitteilungen im CTS
gekennzeichnet sind, ist es nicht erforderlich, die Subeinrichtung
wie in 19 gezeigt im HA zu kennzeichnen.
Deshalb ist das Statusbyte bei der Position des HA platziert, und
danach folgen Datenbytes für
zwei Bytes im Maximum. Da die Mitteilung mit Ausnahme der Systemexklusivmitteilung
in vier Bytes gehalten ist, wird sie im „Schreibanforderung für Datenquadlet"-Paket („write
request for data quadlet") übertragen.
Es ist möglich,
die Systemexklusivmitteilung ähnlich
wie beim vorhergehenden Beispiel im Isochrondaten-Übertragungsmodus zu übertragen
und sie durch die Schreibanforderung für ein Datenblockpaket auch
im Asynchrondaten-Übertragungsmodus
zu übertragen.
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Die
in 16 und 17 gezeigte
Bestimmungs-ID ist fähig,
die ID des mit einem speziellen Musikinstrument verbundenen Umsetzers
zu kennzeichnen, wenn die Zahl von Musikinstrumenten im Kommunikationssystem
klein ist. Andererseits ist die Zahl von Einrichtungen, die direkt
an den IEEE-1394-Seriellbus angeschlossen werden kann, gleich 63
Einheiten, und, wenn MIDI-Mitteilungen, welche die gleichen Inhalte
aufweisen, zu mehreren MIDI-Musikinstrumenten übertragen werden, ist in der
Bestimmungs-ID ein Rundsende-ID (broadcast ID) gekennzeichnet.
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Der
Umsetzer, der ein in 19 und 20 enthaltenes
asynchrones Paket empfängt,
setzt das Paket in die MIDI-Mitteilung um und sendet sie zum MIDI-Musikinstrument.
Das MIDI-Musikinstrument bestätigt den
gekennzeichneten Kanal aus 4 Bits in niedrigen Figuren bzw. Ziffern
des in 35 gezeigten Statusbytes und
erzeugt Ton, wenn der Kanal gekennzeichnet ist.
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Aufgrund
der Tatsache, dass das MIDI-Signal im vorliegenden Zustand von niedriger
Geschwindigkeit und Paketübertragung
ist, ist eine asynchrone Übertragung
des IEEE-1394-Seriellbusses zur Übertragung
der MIDI-Mitteilung geeignet. Jedoch ist die isochrone Datenübertragung
für die
Systemexklusivmitteilung geeigneter, wenn sie im gegenwärtigen Zustand
mit der Erzielung einer hohen Geschwindigkeit in MIDI-Standards und
einer digitalen Audiosignalübertragung
auf dem IEEE-1394-Seriellbus und zwischen den MIDI-Mitteilungen
koexistiert. Infolgedessen wird ein Verfahren zum Laden eines MIDI-Standards
entsprechenden Musik/Musikinstrument-Signals auf dem isochronen
Paket des IEEE-1394-Seriellbusses bei der nächsten Stelle beschrieben.
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Die
Formate des isochronen Pakets sind anhand von 4 bis 8 beschrieben
worden. Es ist möglich,
16 verschiedene Kanäle
bezüglich
isochroner Übertragung
durch Umsetzen des MIDI-Kanals der MIDI-Mitteilung in den Kanal
zur isochronen Übertragung
zu bilden. Außerdem
ist es möglich,
wenn die MIDI-Standards in der Zukunft erweitert werden, oder im
Musik/Musikinstrument-Datenübertragungsformat
höherer
Geschwindigkeit 64 isochrone Pakete zu übertragen. 21 zeigt
ein Beispiel einer Bitzuordnung des DATAF des Musik/Musikinstrument
betreffenden Formats bei SMT = 0001002 des
CIP-Headers.
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Als
nächstes
wird eine isochrone Übertragung
entsprechend einer bevorzugten Implementierungsform der Erfindung
unter Benutzung eines Beispiels einer Übertragung von Abtastdaten
des MIDI-Musikinstruments, das ein Slave wird, und einer Rückkopplung
von Digitalsignaldaten aus dem OUT-Anschluss beschrieben.
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22 ist
ein Blockschaltbild eines MIDI-Musikinstruments
zur Übertragung
isochroner Daten. Es sei angenommen, dass der MIDI-IN-Anschluss
und der MIDI-OUT-Anschluss
dieses MIDI-Musikinstruments mit dem Schnittstellenanschluss (I/O-Anschluss)
des in 14 gezeigten Umsetzers verbunden
sind. Wie in 22 gezeigt weist dieses MIDI-Musikinstrument
einen Tonsyntheseabschnitt 60, einen Schalter 61,
ein Keyboard 62, einen D/A-Umsetzer 63, einen
Verstärker 64 und
einen Lautsprecher 65 auf.
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Tastendaten
und Berührungsdaten
vom Keyboard 62 werden durch den Schalter 61 zum
Tonsyntheseabschnitt 60 gesendet. Der Tonsyntheseabschnitt 60 synthetisiert
ein Digitalton-Wuellenformsignal
auf der Basis der Tastendaten und der Berührungsdaten. Außerdem wird
die MIDI-Mitteilung durch den Schalter 61 in die Tastendaten
und die Berührungsdaten
aus dem IN-Anschluss umgesetzt und in den Tonsyntheseabschnitt eingegeben.
Infolgedessen kann, selbst wenn das Keyboard 62 nicht gespielt
wird, durch die MIDI-Mitteilung aus dem IN-Anschluss Performance hergestellt werden.
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Bei
den Tonsynthesesystemen gibt es ein FM-System und ein PCM-System.
Beim PCM-System wird der tatsächliche
Ton digital gespeichert und durch die Instruktion aus dem Keyboard
oder der MIDI-Mitteilung zur Zeit der Wiedergabe aus dem Speicher
gelesen.
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Das
aus dem Tonsyntheseabschnitt 60 ausgegebene digitale Signal
wird vom D/A-Umsetzer 63 in ein analoges Signal umgesetzt,
das durch den Verstärker 64 aus
dem Lautsprecher 65 einen Musikton erzeugt. Außerdem ist
es auch möglich,
das vom Tonsyntheseabschnitt 60 ausgegebene digitale Signal
aus dem OUT-Anschluss des durch den Schalter 61 ausgegebenen
MIDI-Signals in den Umsetzer einzugeben, um es in das Format der
isochronen Datenübertragung
des IEEE-1394-Seriellbusses umzusetzen und es zu einer Einrichtung
auf dem Bus zurückzuführen. Wenn
das digitale Signal zurückgeführt wird,
kann das Format der IEEE-1394-Seriellbusübertragung entsprechend dem
Format der beispielsweise im IEC-958 beschriebenen digitalen Audioschnittstelle
angewendet werden.
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Außerdem weist
dieses MIDI-Musikinstrument eine Abtastfunktion auf. Abtasten bedeutet,
dass ein Benutzer digitale Daten selbst aufzeichnet. Hier werden
die Daten in einem Speicher im Tonsyntheseabschnitt 60 gespeichert.
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Es
ist möglich,
die aus dem Tonsyntheseabschnitt 60 im Umsetzer aus dem
OUT des durch den Schalter 61 ausgegebenen MIDI-Signals ähnlich zu
der Digitalsignalausgabe ausgegebenen Abtastdaten einzugeben, um
sie in ein Format einer isochronen Datenübertragung des IEEE-1394-Seriellbusses
umzusetzen und sie zu der Einrichtung auf dem Bus zu übertragen.
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23 zeigt
ein Verfahren zur Übertragung
der Systemexklusivmitteilung im isochronen Übertragungsmodus des IEEE-1394-Seriellbusses.
Das Datenpaket weist eine feste Datenmenge von 127 Bytes auf, und
wenn dieses Paket als ein MIDI-Signal übertragen wird, nimmt es im
kürzesten
Fall 320 μs × 127 =
4,064 ms ein. Die Zahl isochroner Pakete in der Zwischenzeit (interim)
wird 4,064 ms – 125 μs = 325,12.
Da die Daten im IEEE-1394-Seriellbus in der Einheit eines Quadlets
= 4 Bytes übertragen
werden, werden 128 Bytes (= 32 Quadlets) durch Hinzufügen eines
Dummybytes aus einem einzelnen Byte zum Datenpaket aus 127 Bytes
gebildet. Infolgedessen sind 6 Bytes von Verfahren zur Übertragung
von 1, 2, 4, 8, 16 und 32 Quadlets mit einem einzelnen isochronen
Paket denkbar.
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Bei
einem Verfahren zur Übertragung
von 32 Quadlets werden 324 Stücke
von Paketen unter annähernd
325 Stücken
von isochronen Paketen Dummypakete, die keine Daten übertragen.
Die Länge
des effektiven Pakets wird, wenn die Taktfrequenz 100 MHz ist, (32
+ 5) × 32
= 100 MHz = annähernd
12 μs.
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Bei
einem Verfahren zur Übertragung
eines einzelnen Quadlets mit einem einzelnen isochronen Paket werden
etwa 9 Stücke
von 10 Stücken
von Paketen auch Dummypakete. Die Länge eines effektiven Pakets wird,
wenn die Daten eines einzelnen Quadlets mit einem einzelnen isochronen
Paket übertragen
werden, (1 + 5) × 32 – 100 MHz
= annähernd
2 μs.
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Sechs
Typen von Verfahren werden wie folgt in Ordnung gebracht:
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Wenn
32 Quadlets mit einem einzelnen isochronen Paket übertragen
werden, wird in 125 μs
ein Band von 12 μs
eingenommen. Jedoch ist es, da es wenig wahrscheinlich ist, dass
Daten von mehreren digitalen Samplern ausgegeben werden, möglich, das
Datenpaket der MIDI-Mitteilung annähernd alle 4 ms mit dem isochronen
Paket zu übertragen.
Die Anzahl von Quadlets in einem einzelnen isochronen Paket kann
aus jedem der oben erwähnten
sechs Typen ausgewählt
werden.
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24 ist
ein Blockschaltbild, das ein noch anderes Beispiel eines bei der
vorliegenden Erfindung angewendeten bidirektionalen Datenübertragungssystems
zeigt. Da der in 14 gezeigte Umsetzer beim vorliegenden
System in die elektronischen Musikinstrumente 75, 76 und 80 eingebaut
ist, kann im Innern eine gegenseitige Umsetzung des Protokolls ausgeführt werden.
Deshalb weisen diese elektronischen Musikinstrumente eine Knoten-ID
bezüglich
des IEEE-1394-Seriellbusses
auf und können
durch das Protokoll des IEEE-1394-Seriellbusses
eine Mitteilung kommunizieren. Außerdem kann, da ein CD-Spieler 73 und
ein MD-Rekorder 74 den der 14 ähnlichen
IEC958/IEEE-1394-Umsetzer aufweisen, eine Kommunikation mit dem
Protokoll des IEEE-1394-Seriellbusses ausgeführt werden. Außerdem ist
es, da ein DVCR 70, ein digitaler TV 71, ein DVD-Spieler 72,
eine Set-Top-Box (Aufsatzgerät,
multimediales Zusatzgerät) 77,
ein Personalcomputer 78 und eine Festplatteneinheit 79 jeweils
eine digitale Schnittstelle für
den IEEE-1394-Seriellbus aufweisen, möglich, mit dem Protokoll des
IEEE-1394-Seriellbusses
eine Mitteilung zu kommunizieren.
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Außerdem ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern
es können
verschiedene Modifikationen derselben auf der Basis der vorhergehenden
Offenbarung gemacht werden, die nicht aus dem Schutzbereich der
vorliegenden Erfindung ausgeschlossen sind.
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Beispielsweise
kann es so eingerichtet sein, dass die digitale Audioschnittstelle
nicht vorhanden ist, sondern nur die digitale Schnittstelle für den IEEE-1394-Seriellbus
in einer digitalen Audioeinrichtung wie beispielsweise einem CD-Spieler in 24 vorhanden
ist, und ein digitales Audiosignal mit dem Protokoll des IEEE-1394
verarbeitet wird.
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Ähnlich kann
es so eingerichtet sein, dass keine MIDI vorhanden ist, sondern
nur eine digitale Schnittstelle für den IEEE-1394-Seriellbus
bei den in 24 gezeigten elektronischen
Musikinstrumenten vorhanden ist, und das Musik/Musikinstrument-Signal
mit dem Protokoll des IEEE-1394 verarbeitet wird.
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Wenn
der IEEE-1394-Seriellbus allgemein verbreitet ist und die digitale
Audioschnittstelle und MIDI in der Zukunft unnötig werden, sind diese Verfahren
effektiv. Jedoch wird ein mit der digitalen Audioschnittstelle korrespondierendes
Protokoll, in anderen Worten das Protokoll des in 1 gezeigten
IEEE-1394-Seriellbusses für
das für
die digitale Schnittstelle für
den IEEE-1394-Seriellbus benutzte Protokoll angenommen, um dadurch
die sich von der Gegenwart in die Zukunft erstreckende Änderung
im Aufbau zu minimieren. Das gleiche gilt für MIDI. Die Feststellung, dass „das Format
der Schnittstelle zur unidirektionalen Übertragung digitaler Daten
in ein isochrones Übertragungsformat
der Schnittstelle zur bidirektionalen Übertragung digitaler Daten
umgesetzt wird",
umfasst gemäß der vorliegenden
Erfindung eine solche Konfiguration.
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Außerdem ist
die vorliegende Erfindung beispielsweise auf eine synchrone Übertragung
eines linearen digitalen Audiosignals, eine Synchronisation eines
nichtlinearen digitalen Audiosignals, eine asynchrone Übertragung
oder dgl. anwendbar. Außerdem
ist die vorliegende Erfindung auch auf eine bidirektionale Übertragung
eines Steuerungsbefehls zusammen mit diesen Signalen anwendbar.
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Außerdem ist
die vorliegende Erfindung auch beispielsweise auf das Digitalaudiodaten-Übertragungsformat
anders als die Hochgeschwindigkeitsschnittstelle für Musik/Musikinstrument
und die digitale Audioschnittstelle anwendbar.
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Wie
oben bei den die Erfindung verkörpernden
Systemen detailliert beschrieben ist es möglich, die Anzahl von Schnittstellenanschlüssen einer
Einrichtung durch Umsetzen eines Formats der Schnittstelle zur Ausführung einer
Signalübertragung
bei einer unidirektionalen Punkt-zu-Punkt- oder Baumform in ein isochrones Übertragungsformat
oder ein asynchrones Übertragungsformat
der Schnittstelle zur bidirektionalen Übertragung digitaler Daten
zu reduzieren.
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Demgemäss sind
bei der Ausführungsform,
die wie beispielsweise ein Verstärker
und ein Empfänger von
TV und analoge Einrichtung umfassende Audioeinheiten das Zentrum
eines Systems wird, Signalkabel in einer Baumform verbunden worden,
aber es wird durch Anwenden der vorliegenden Erfindung möglich, eine bidirektionale Übertragung
eines digitalen Audiosignals nur durch Verbinden einer einzelnen
Kabelleitung auszuführen.
Ferner sind bei MIDI-Musikinstrumenten
MIDI-Kabel konzentriert mit der Parabox zum Anschließen mehrerer
Musikinstrumente verkabelt worden, jedoch wird es durch Anwenden
der vorliegenden Erfindung möglich
eine bidirektionale Übertragung
von Performanceinformation und Steuerungsinformation eines Musik/Musikinstrument-Signals
nur durch Verbinden einer einzelnen Kabelleitung auszuführen.
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Außerdem wird
das Übertragungsformat
des Steuerungsbefehls in ein asynchrones Übertragungsformat einer Schnittstelle
zur bidirektionalen Übertragung
digitaler Daten umgesetzt und nach einem Zeitmultiplexieren mit
dem oben beschriebenen isochronen Übertragungspaket übertragen,
wodurch es möglich
gemacht ist, die Kabel und die Anschlüsse der Schnittstelle zur Steuerungsbefehlübertragung
von den Einrichtungen des Systems fortzulassen.
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Außerdem wird
durch Umsetzen einer Signalübertragung
eines linearen digitalen Audios unter Benutzung der digitalen Audioschnittstelle
und eines nichtlinearen digitalen Audios und eines Musik/Musikinstrument-Signals
mit einem der bidirektionalen digitalen Schnittstelle gemeinsamen
Format eine gegenseitige Übertragung
und Steuerung eines Informationssignals in einem System, bei dem
eine Videoeinrichtung wie beispielsweise TV und TVCR, ein Personalcomputer
und verschiedene digitale Audioeinrichtungen und elektronische Musikinstrumente
mit der gleichen bidirektionalen Schnittstelle verbunden sind, leicht
und einfach.
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Außerdem wird
es leichter und einfacher, ein Signal und einen Steuerungsbefehl
zwischen Musik/Musikinstrumenten und AV-Einrichtungen durch Umsetzen
eines Übertragungsformats
eines unidirektionalen Musik/Musikinstrument-Signals in einen asynchronen Übertragungsmodus
der Schnittstelle zur bidirektionalen Übertragung digitaler Daten
zu kommunizieren, so dass es dadurch mit dem Übertragungsformat des Steuerungsbefehls
für AV-Einrichtung
koinzidiert.
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Außerdem ist
es möglich,
ein Übertragungsformat
eines unidirektionalen Musik/Musikinstrument-Signals und dessen
in der Geschwindigkeit hoch gemachten Formats in ein isochrones Übertragungsformat
der Schnittstelle zur Ausführung
einer bidirektionalen Übertragung
digitaler Daten umzusetzen und dadurch eine große Menge von Daten in einer
kurzen Zeitperiode zu übertragen.