TMS: Track Marker Support

CD Track / DAT Start ID Transfer und Emphasis Erkennung

*Hinweis: RMEs DIGI32 Serie, DIGI9652 und DIGI9636 sind technisch nicht in der Lage TMS zu unterstützen.

RME Digitalkarten bieten neben der eigentlichen professionellen Interface-Funktionalität ein weiteres weltweit einmaliges Merkmal: Den Transfer aller Channel Status Bits zur jeweiligen Aufnahmesoftware. Diese Zusatzdaten bieten eine Fülle zusätzlicher Funktionen, welche wir exemplarisch in DIGICheck®, unserem (weltweit einmaligen ...) Utility für Tests, Messungen und Analyse des digitalen Audio-Datenstromes umgesetzt haben. Besonders interessant ist die Möglichkeit, aus den sogenannten User Bits Informationen zu gewinnen und nutzbringend anzuwenden. Dieser Aufgabe widmet sich TMS, der Track Marker Support der RME Digitalkarten. TMS erlaubt es jeder Recordingsoftware, egal auf welcher Plattform, CD Track Nummern und DAT Start-IDs während der Aufnahme zu erkennen, und an der jeweiligen Stelle im entstehenden Wave-File einen Marker zu setzen.

In diesem TECH INFO beschreiben wir das Grundprinzip der Übertragung der zusätzlichen Daten. Alle RME Karten mit Ausnahme der DIGI32 Serie, der DIGI9652 und der DIGI9636 unterstützen TMS. Zur Zeit ist dieses Verfahren lediglich bei unseren eigenen Digitalkarten enthalten. Bekannte Karten anderer Hersteller mit DSP können dieses Verfahren prinzipiell auch umsetzen. Wir rechnen daher langfristig mit einer Übernahme durch andere Hersteller, insbesondere da TMS frei von Lizenzgebühren ist. Wir verlangen lediglich einen Copyright-Hinweis im jeweiligen Produkt, dass TMS ein Verfahren von RME ist.

Technischer Hintergund: Das 32 Bit Prinzipn

RMEs Digitalkarten sind unseres Wissens die einzigen Audiokarten auf der Welt, die es erlauben quasi den gesamten 32 Bit Digital Audio Datenstrom aufzunehmen. Ausser den 24 Audio-Bits werden auch die Bits P, C, U und V übertragen. Macht erst 28? Korrekt, denn die ersten 4 Bits sind die Präambel. Dieses Synchronisationssignal ist nach der Empfangs-Synchronisation und der Dekodierung der Kanäle überflüssig. Um die Daten in den PCUV-Bits problemlos verwerten zu können muß jedoch der Blockanfang bekannt sein. Daher enthält der von der DIGI gesendete Datenstrom auch noch das CBL (Channel Block Start) als Synchronisationssignal.

Die Übertragung der Zusatzinformationen geschieht ausschließlich im 4 Byte pro Sample Modus (24 Bit/32 Bit).

Die Daten werden von den Karten in folgendem Format an das aufnehmende Programm übertragen:

Der Transfer der Daten ist mit einer kleinen Besonderheit versehen. Während die CUVP-Bits direkt aus dem Datenstrom extrahiert werden, stammt die CBL-Information vom entsprechenden Pin des CS8414. Dadurch entsteht eine Verzögerung um 2 Samples, das CBL indiziert also nicht das erste, sondern das dritte Sample.

Vorteile dieses Verfahrens

Dieses Verfahren hat mehrere Vorteile. So sind moderne Karten fast ausschliesslich mit den Crystal Receivern CS8412/8414 aufgebaut, welche die oben geforderten Signale zur Verfügung stellen (nur für das Delay um 2 Sample ist noch zu sorgen, wenn man alle Signale direkt vom Chip ausliest). Der 4 Byte/s Modus ist inzwischen im professionellen Bereich weit verbreitet, fast jede Harddisk Recording Software unterstützt ihn. Eine grobe Erkennung der TMS-Fähigkeit ist mit diesem Modus bereits gewährleistet, da billige Soundkarten vermutlich auch übermorgen noch keinen 4 Byte Modus beherrschen werden.

Da die Auswertung der Userbits (für TMS) innerhalb der Recordingsoftware erfolgt ist TMS universell einsetzbar. Eine direkte Auswertung bereits in der Kartenhardware wäre nicht in jedem Fall problemlos integrierbar, und ist vor allem weitaus komplizierter als eine Softwarelösung, welche die Rechner-CPU zur Dekodierung nutzt. Der dadurch entstehende CPU-Overhead kann komplett vernachlässigt werden, insbesondere wenn man bedenkt, dass TMS immer nur bei 2-Spur Aufnahmen zum Einsatz kommt.

Am wichtigsten aber ist, dass die Übertragung der Zusatzdaten innerhalb eines ganz 'normalen' Formates geschieht, so dass weder Hardware- noch Softwarehersteller gezwungen sind, neue und inkompatible Verfahren des Datentransfers zusätzlich zu implementieren und zu verwenden.

Nachteile dieses Verfahrens

Wie erwähnt erfolgt die Auswertung der Userbits zur Erkennung eines CD-Tracks oder einer DAT Start-ID in dem jeweiligen Aufnahmeprogramm. Der Hauptgrund, warum bisher niemand ein Verfahren wie TMS anbot dürfte wohl darin bestehen, dass kaum jemand weis wie man aus den Userbits die nötigen Informationen extrahiert. Damit TMS kein toter Standard bleibt stellt RME daher den Softwareherstellern kostenlos einen Sourcecode mit den in DIGICheck verwendeten Routinen zur Verfügung. Auf Basis dieses Beispielcodes ist eine Implementation kein Problem mehr, und in weniger als einem Tag erledigt.

Betrachtet man das aufzunehmende Signal als 32 Bit Audio erscheinen die Zusatzinformationen rein messtechnisch als Störgeräusch - bei circa -164 dBFS. Dazu benötigt man allerdings eine spezielle 32 Bit Mess-Software, die intern mit mindestens 64 Bit rechnet. In der Recordingpraxis fallen die Statusbits normalerweise schon von allein unter den Tisch - kaum eine derzeit erhältliche Software nutzt mehr als 24 effektive Bits, was die Erfassung von Signalen bis zu circa -144 dBFS herab erlaubt. Alles darunter wird zu digital Null. Generell empfehlen wir jedoch (und so ist es bisher auch umgesetzt worden) im TMS Betrieb nur 16 oder 24 Bit auf Festplatte aufzuzeichnen, die zusätzlichen Bits also nach ihrer Auswertung zu löschen.

Praktische Umsetzung von TMS

Um TMS möglichst effizient und einfach benutzbar in eine Software zu integrieren sollten einige grundlegende Verfahrensweisen zur Anwendung kommen.

• TMS Activation
  Zur Aktivierung von TMS ist ein zusätzlicher Checkbutton (oder Menüeintrag) erforderlich, dessen Benennung 'TMS' oder 'Track Marker Support' sein sollte. Dieser Button aktiviert zum einen die Markergenerierung innerhalb der Software. Zum anderen kann er auch (unbemerkt vom Anwender) den 4 Byte/s Modus aktivieren.
• Bit Resolution
  Zu beachten ist, dass der Anwender trotzdem noch entscheiden können sollte, ob bei der Aufnahme ein 16 oder 24 Bit File erzeugt wird. Zwar sind alle CD-Player und fast alle DATs auf 16 Bit beschränkt. Da es aber bereits 24 Bit DAT Recorder gibt sollte diese Wortbreite nicht von vornherein ausgeklammert werden.
• TMS Capability
  

  Die Prüfung der TMS-Fähigkeit der verwendeten Digitalkarte als auch des daran angeschlossenen Gerätes ist Grundvoraussetzung für einen erfolgreichen Einsatz. Zunächst wird versucht das Wavedevice im 4 Byte/s Modus zu öffnen. Schlägt dies fehl kann die verwendete Karte schon prinzipiell kein TMS. In diesem Fall sollte eine Fehlerbox erscheinen, mit ungefähr folgendem Inhalt: 'Das aktuelle Aufnahmegerät bietet keinen Track Marker Support'.

  Wird der 4 Byte/s Modus erfolgreich aktiviert muss die Software prüfen, ob überhaupt User-Daten innerhalb der Channel Status Daten ankommen. Es wird also sowohl geprüft ob das verwendete Record-Device tatsächlich TMS unterstützt, als auch ob am Eingang überhaupt ein CD-Player oder DAT hängt. Diese Prüfung ist Bestandteil des von RME gelieferten Sourcecodes. Kommen keine Userbits sollte eine Fehlerbox erscheinen, mit ungefähr folgendem Inhalt: 'Das aktuelle Aufnahmegerät bietet entweder keinen Track Marker Support, oder es ist kein CD-Player/DAT als Signalquelle angeschlossen'.

  Mit diesen beiden Fehlermeldungen ist TMS vom Anwender problemlos einsetzbar, Fehler oder Fehlfunktionen werden leicht verständlich dargestellt.

• Decode Errors
  Der von RME bereitgestellte Sourcecode der zweiten Generation enthält spezielle Routinen zur Fehlervermeidung (Lesefehler CD, Aussetzer bei DAT, gesetztes Valid Bit), so dass eine sichere Funktion gewährleistet ist.

Emphasis

Da wir immer wieder Anfragen nach einer Emphasis-Erkennung auf Aufnahmeseite bekommen bietet RME im TMS-Sourcecode nun auch eine Auswertung des Emphasis-Bits an. Das Aufnahmeprogramm hat nach Übermittlung dieses Bits prinzipiell zwei Möglichkeiten:

• Speicherung der Emphasisinformation in einer internen Datenbank, im File selbst und/oder Ausgabe einer Warnanzeige an den Anwender
• Aktivierung eines digitalen Filters (De-Emphasis) auf Softwareseite, welches den Frequenzgang quasi fehler- und verlustfrei in Echtzeit auf digitaler Ebene korrigiert.

Methode 1 hat einen klaren Nachteil: Bei der Wiedergabe ist normalerweise keine automatische Steuerung möglich, der Anwender muss also selbst das Emphasis-Bit im Settingsdialog der RME-Karten aktivieren. Ausserdem ist das aufgenommene Wave-File nicht eindeutig als 'Emphasis-behaftet' kennzeichenbar, so dass es später eventuell ohne (De-) Emphasis weiterverarbeitet wird. Methode 2 dagegen beseitigt auf einen Schlag alle bei Emphasis-behaftetem Material auftretende Probleme, da es sich nach dem Aufnahmevorgang nur noch um 'normales' Audiomaterial handelt, welches keinerlei Sonderbehandlung mehr erfordert.

Fazit

Endlich existiert mit TMS ein einfach umzusetzendes Verfahren zur direkten Übernahme der CD Track Nummer und der DAT Start-IDs, sowie der Erkennung von mit Pre-Emphasis versehenem Audiomaterial. Funktionen, die (nicht nur) von professionellen Anwendern mehr als heiss begehrt sind.

TMS ist bereits in Samplitude von SEK'D (seit Version 5.21) sowie WaveLab von Steinberg (ab Version 3.0) integriert. Wir sind mit weiteren Softwareherstellern im Gespräch, um diese nützliche Funktion allen Anwendern zur Verfügung stellen zu können.

Copyright © Matthias Carstens.

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