DE69634891T2

DE69634891T2 - Datenübertragungsverfahren für digitale Tonsignale

Info

Publication number: DE69634891T2
Application number: DE69634891T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Shinagawa-ku Osakabe; Hisato Shinagawa-ku Shima; Makoto Shinagawa-ku Sato
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: CN1433184A; US5933430A; KR970013917A; DE69634891D1; EP0762684A3; KR100402190B1; EP0762684B1; EP0762684A2; CN1115021C; CN1201520C; CN1149796A

Description

Diese Erfindung betrifft Datenkommunikationsverfahren.
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.
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.
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.
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.
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.
26 zeigt einen Aufbau eines Subrahmens der digitalen Audioschnittstelle. Außerdem zeigt 27 den Aufbau von Subrahmen, Rahmen und Blöcken der digitalen Audioschnittstelle.
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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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".
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.
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.
„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.
„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.
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.
Die ersten digitalen Daten können ein digitales IEC958-Audiosignal aufweisen, und die zweiten digitalen Daten können ein MIDI-Signal aufweisen.
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.
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.
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.
Die Erfindung wird nun weiter mittels eines illustrativen und nicht einschränkenden Beispiels anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Darstellung ist, die ein die vorliegende Erfindung verkörperndes erstes bidirektionales Datenübertragungssystem zeigt;
2 eine schematische Darstellung ist, die einen grundlegenden Aufbau eines Umsetzers in 1 zeigt;
3 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer isochronen und asynchronen Datenübertragungskonfiguration in dem in 1 gezeigten System zeigt;
4 eine schematische Darstellung ist, die ein Format eines isochronen Pakets des IEEE-1394 zeigt;
5 eine schematische Darstellung ist, die generelle Spezifikationen eines CIP-Headers im isochronen IEEE-1394-Datenübertragungsmodus zeigt;
6 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Formatkennzeichnung von digitalem Audio, Musik/Musikinstrument usw. zeigt;
7 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines CIP-Headers zeigt;
8 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel von SYT zeigt;
9 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Datenformatkennzeichnung zeigt;
10 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Umsetzung zeigt, wenn die Abtastfrequenz einer digitalen Audioschnittstelle 44,1 kHz beträgt;
11 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Umsetzung zeigt, wenn die Abtastfrequenz der digitalen Audioschnittstelle 48 kHz beträgt;
12 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Umsetzung zeigt, wenn die Abtastfrequenz der digitalen Audioschnittstelle 32 kHz beträgt;
13 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines Isopakets zeigt;
14 eine schematische Darstellung ist, die ein die vorliegende Erfindung verkörperndes zweites bidirektionales Datenübertragungssystem zeigt;
15 eine schematische Darstellung ist, die einen grundlegenden Aufbau eines in 14 gezeigten Umsetzers zeigt;
16 eine schematische Darstellung ist, die eine Schreibanforderung für ein Datenblockpaket im asynchronen IEEE-1394-Datenübertragungsmodus zeigt;
17 eine schematische Darstellung ist, die eine Schreibanforderung für ein Datenquadletpaket im asynchronen IEEE-1394-Datenübertragungsmodus zeigt;
18 eine schematische Darstellung ist, die einen Aufbau eines FCP-Rahmens in einem asynchronen Datenübertragungsmodus des IEEE-1394-Seriellbusses zeigt;
19 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Datenstruktur zur Übertragung der MIDI-Mitteilung im FCP-Rahmen zeigt, wenn CTS = 0000₂ gilt;
20 eine schematische Darstellung ist, die ein anderes Beispiel des FCP-Rahmens zeigt;
21 ein Beispiel einer Bitzuordnung von DATAF eines Musik/Musikinstruments betreffenden Formats von EMT = 000100₂ des CIP-Headers zeigt;
22 ein Blockschaltbild eines MIDI-Musikinstruments zur Ausführung einer isochronen Datenübertragung ist;
23 eine schematische Darstellung ist, die ein Verfahren zur Übertragung einer Systemexklusivmitteilung in einem isochronen Übertragungsmodus des IEEE-1394-Seriellbusses zeigt;
24 ein Blockschaltbild ist, das ein noch anderes Beispiel eines die vorliegende Erfindung verkörpernden bidirektionalen Datenübertragungssystems zeigt;
25 eine schematische Darstellung ist, die ein Übertragungsbeispiel eines eine digitale Audioschnittstelle benutzenden digitalen Audiosignals zeigt;
26 eine schematische Darstellung ist, die einen Aufbau eines Subrahmens einer digitalen Audioschnittstelle zeigt;
27 eine schematische Darstellung ist, die einen Aufbau von Subrahmen, Rahmen und Blöcken einer digitalen Audioschnittstelle zeigt;
28 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines Systems zeigt, in welchem mehrere Audioeinrichtungen und Videoeinrichtungen konzentriert mit einem digitalen Verstärker verbunden sind;
29 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Verbindung eines MIDI-Standards entsprechenden elektronischen Musikinstruments zeigt;
30 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Verbindung von MIDI-Musikinstrumenten in Kaskadeform zeigt;
31 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Verbindung von MIDI-Musikinstrumenten in einer Baumform durch die THRU-Box zeigt;
32 eine schematische Darstellung ist, die eine Handschüttelübertragung im MIDI-Musikinstrument zeigt;
33 eine schematische Darstellung ist, die ein Format der MIDI-Mitteilung zeigt;
34 eine schematische Darstellung ist, die Typen von MIDI-Mitteilungen zeigt;
35 eine schematische Darstellung ist, die ein Verfahren zur Kennzeichnungen des MIDI-Kanals zeigt,
36 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Benutzung des MIDI-Kanals zeigt; und
37 eine schematische Darstellung ist, die Datenformate von drei MIDI-Mitteilungen, einer Abtastausgabeanforderung, eines Ausgabeheaders und eines Datenpakets, zeigt.
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.
Die erste Ausführungsform
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Platzieren eines der digitalen Audioschnittstelle entsprechenden digitalen Audiosignals auf einem Isopaket des IEEE-1394 detailliert beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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
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.
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.
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
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.
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.
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.
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
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.
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.
Die zweite Ausführungsform
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Laden des dem MIDI-Standard entsprechenden Musik-Musikinstrument-Signals auf das asynchrone Paket des IEEE-1394-Seriellbusses beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird vorbehaltlich einer Systemexklusivmitteilung der MIDI-Mitteilung eine Übertragung im Asynchrondaten-Übertragungsmodus ausgeführt,.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Sechs Typen von Verfahren werden wie folgt in Ordnung gebracht:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung auch beispielsweise auf das Digitalaudiodaten-Übertragungsformat anders als die Hochgeschwindigkeitsschnittstelle für Musik/Musikinstrument und die digitale Audioschnittstelle anwendbar.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Datenkommunikationsverfahren, bei dem ein Format einer Schnittstelle zur unidirektionalen Übertragen erster digitaler Daten, die Audiosignaldaten 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 (CIP) aufweisen, wobei der Header (CIP) Kategorieinformation (DATAF) der digitalen Daten, Zeitstempelinformation (SYT) zur Synchronisierung der digitalen Daten und Abtastfrequenzinformation (DATAF) der digitalen Daten aufweist.
Datenkommunikationsverfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten digitalen Daten ein digitales IEC 858-Audiosignal aufweisen.
Datenkommunikationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweiten digitalen Daten ein MIDI-Signal aufweisen.