Mischpult Automation CAS
Mainframe und Hardware

Der CAS Mischcomputer ist ein Multiprozessor System. Die Rechnerhardware ist in einem Einschubträger untergebracht, der im hinteren Bereich des Mischpult untergebaut wird. Im linken Teil des Einschubträger sind der Host Rechner und der oder die Misch- und Recalldaten Prozessoren untergebracht. In diesem Bereich befinden sich auch der Hauptschalter, die Time Code Eingangsbuchse und die Anschlüsse für die Programmierung der Daten Prozessoren mit der Systemsoftware sowie alle Anschlüsse des Host Computers für Tastaturen, Bildschirme und externe Speichermedien für Backups. Im rechten Teil des Einschubträgers sind die Interface Karten für die Regler im Mischpult untergebracht. Diese mit Hardware Prozessoren ausgestatteten Karten enthalten die für jeweils 16 Regler erforderliche Elektronik.


Mainframe der CAS Reglerautomation

Host Rechner

Der Host Rechner ist ein Industrie PC, der als 19 Zoll Einschubgehäuse mit 3 HE und 20 Teileinheiten ausgeführt. Der PC enthält die Harddisk, die Grafikkarte, den Tastaturkontroller und die Schnittstellen für den Anschluss eines zweiten LCD Monitors und von externen Datenspeichern sowie ein 3.5" Floppy Laufwerk. Der Host Rechner arbeitet intern unter dem Betriebssystem MS-DOS 6.22. Das Betriebssystem, dass heute nach wie vor bei Werkzeugmaschinen und anderen Industriesteuerung verwendet wird arbeitet ohne Multitasking nur mit der Automations Software und bietet für diese Anwendung eine weitaus höhere Betriebssicherheit als Multitasking Betriebssysteme wie MS Windows, deren Funktionen überdies für den Betrieb der Reglerautomation keine Verbesserung sondern nur zusätzliche Timingprobleme mit sich bringen. Der PC kommuniziert über einen sogenannten AT96 Bus mit der Blick auf den Host PC und die Controller mit abgenommener Verkleidungoder den Controller Karten.

Im Bootvorgang wird automatisch die Mischcomputer Software geladen ohne dass weitere Eingaben erforderlich sind.

Das Photo zeigt den Host PC und den Mischdaten Controller in einem CAS System für 128 Regler ohne Recall.

Mischdaten und Recall Controller

Der Mischdaten Controller ist mit einem schnellen Siemens Prozessor bestückt und verfügt über einen 8 MB großen, resetfesten Speicher, in dem die aktuelle Mischung zwischengespeichert und verwaltet wird. Das CMOS Memory wird durch einen Akku gepuffert. Die Mischdaten sind so gegen Stromausfall und versehentliches Ausschalten geschützt und bleiben solange im Speicher bis sie gewollt gelöscht werden. Die Software der in der Reglerautomation eingesetzten Controller ist fest im Flash Memory der Prozessoren gespeichert und kann vom PC aus überschrieben werden. Die hierfür erforderlichen Anschlüsse sind neben dem PC untergebracht und das notwendige Spezialkabel gehört zum Lieferumfang der Reglerautomation. Diese Funktion wird nur bei einem Software Update benötigt, der auch die Software des Controllers betrifft. Je nach Anzahl der eingebauten Kanal-Interfacekarten und eingestellter Scan-Rate sind ein oder zwei Controller eingebaut. Mischcomputer Systeme für die Mischpulte 5MT-MR und Magnum V3 sind mit einem weiteren Controller bestückt, der nur für das Recall System zuständig ist. Jeder Controller kann bis zu 8 Interfacekarten entsprechend 128 Reglern bei Quarterframe Zeitauflösung und bis zu 16 Interfacekarten bei Halfframe Auflösung verwalten. Für Anschlüsse auf dem PC TeilAnlagen die für Quarterframe Auflösung konfiguriert sind werden zwei Controller benutzt wenn mehr als 128 Kanäle benötigt werden.

Die Grafik zeigt die Anschlüsse im Host-/Controller Bereich des Einschubträgers.

Regler Interface Karten

Die Interface Karten für die Regler und Schalter im Mischpult enthalten alle für jeweils 16 Regler erforderlichen Baugruppen. Die Karten sind als Hardware Prozessoren ausgeführt und mit AD- und DA Wandlern, den analogen Ein- und Ausgangsstufen für die Regler Steuerspannungen, den digitalen Schnittstellen für Write, Cut und weitere Schaltfunktionen und der erforderlichen Logik bestückt. Die Schnittstelle zum Mischdaten Controller ist durch zwei Speicherbänke mit sogenanntem Dual Ported Ram gepuffert und entkoppelt. Durch dieses Verfahren läßt sich eine erheblich Steigerung der Systemgeschwindigkeit erreichen, da der Mischdaten Controller jederzeit ohne Synchronisation oder Verzögerungen durch ein Kommunikations Protokoll die akutellen Werte der Regler und die Schaltzustände 'abholen' kann und im gleichen unsynchronen Verfahren auch die Speicherwerte wieder in die Interfacekarte zurückschreibt. Quarterframe Takt mit vielen Reglern wird erst durch die Realisierung diese zeitliche Entkopplung möglich. Der Hardware Prozessor auf den Interfacekarten arbeitet ständig seine 16 Reglerschnittstellen ab und wandelt ca. 200 mal pro Sekunde die Reglerstellungen und schreibt diese in das dual ported RAM. Gleichzeitig werden die aktuellen Werte vom Controller DA gewandelt und in die Ausgangsstufen für die VCA's geschrieben.

Es gibt zwei Typen von Interfacekarten, die innerhalb eines Rechner Systems auch gemischt verwendet werden können. Die Karten unterscheiden sich hinsichtlich der Schnittstellen zum Mischpult. Die Karte CCI/O ist mit dem Interface ausgestattet, dass für die Mischpult Serien 5MT-C, 5MT-D und 5MT-MR verwendet wird. Die zweite Version, CCI/A ist für Mischpulte der Typen 5MT-S und 5MT-Broadcast geeignet.

Quarterframe - was bedeutet das?

Der CAS Mischcomputer speichert Daten der Regler und Schaltzustände des Mischpultes gegen Time-Code. Ohne den reproduzierbaren, zeitlichen Bezug, den der Time-Code zum Programm herstellt, wäre die gesamte Speicherung sinnlos, da es dann keine Informationen gibt, wann die Daten wieder ins Mischpult zurück geschrieben werden müssen. Der Time Code beruht auf der Bildfrequenz des Kinofilms. Traditionell wurde der Bildwechsel mit der Netzfrequenz synchronisiert, die in den Europäischen Ländern und dem größten der Teil der Welt 50 Hz beträgt, in den USA und einigen anderen Regionen jedoch 60 Hz. Daher beträgt die Bildwechselfrequenz und somit auf die Time Code Frequenz bei 50 Hz 25 Bilder pro Sekunde und bei 60 Hz Netzfrequenz 30 Bilder pro Sekunde. Mehr zum Thema Time Code finden Sie hier.

Praktisch alle konventionellen Mischpult Automationssysteme arbeiten mit Time Code Frequenz. Das heißt, daß die Regler und die speicherbaren Schaltzustände einmal pro Time Code Frame abgefragt und zurückgeschrieben werden. Damit ist die zeitliche Präzision auf einen Wert von 40 ms für 25 Bilder Takt und ca. 33 ms für 30 Bilder Takt begrenzt. Unsere früheren Computer Systeme arbeiteten ebenfalls mit diesen Werten.

Ein solches System hat den Vorteil, dass wenig Daten anfallen und sich die Geschwindigkeit mit der die Abtastung der Regler erfolgen muss, damit der Rechner nicht aus dem Takt gerät mit erträglichem Aufwand realisierbar ist. Der Nachteil liegt jedoch darin, daß die zeitliche Präzision bei Frame Takt für anspruchsvolle Operationen nicht ausreicht. Die mangelnde Genauigkeit wird hierbei natürlich nicht bei Reglerfahrten auffällig sondern dann wenn präzise gesetzte Cut's bei der Reproduktion 'wackeln'. Dieser Effekt entsteht dadurch, daß der Rechner nachdem ein Scan Vorgang durch einen neuen Time Code Frame ausgelöst wird, beim ersten oder beim letzten Regler beginnt und dann von Regler zu Regler geht um die aktuellen Werte einzulesen und Speicherwerte zurück zu schreiben. Die gesamte Geschwindigkeit für einen Scan ist natürlich von der Geschwindigkeit der Hardware und der Anzahl der Regler im System abhängig. Zusätzlich sind aber die aktuellen Zustände der einzelnen Regler und der gewählte Mischmodus von großer Bedeutung. Ist kein Regler im Write Modus, beschränkt sich die Arbeit des Computers auf das einfache Zurückschreiben der gespeicherten Werte. Sind dagegen viele Regler im Write Modus und ist ein Mischmodus wie Update gewählt, benötigt der Computer eine wesentlich längere Zeit für die Abarbeitung dieser Regler.

In dieser Betriebsart muss ja der aktuelle Wert des Reglers zunächst eingelesen werden, dann muss der Wert im Speicher aufgesucht wurden und mit Korrekturwerten verrechnet wieder in den Speicher zurück geschrieben werden. Die reale Rechenzeit im Prozessor spielt hierbei eine ungeordnete Rolle, da die erforderlichen Rechnungen einfachste Integer Operationen sind. Das Einlesen der aktuellen Werte und Suchen im Speicher erfordern den größten Teil der Zeit.

Diese Effekte führen dazu, daß bei einem mit Frame Clock arbeitenden Mischcomputer System, Cut's um bis zu 20 ms versetzt reproduziert werden können. Dieser Wert ist für präzise Schaltvorgänge wie sie beim Umschalten zwischen Spuren mit verschiedenen Versionen von Vocals oder beim 'Sauber-Muten' von Spuren allfällig vorkommen bereits zu hoch.

Leider ist eine Steigerung der Abtastrate nicht ohne weiteres möglich. Die erhöhte Geschwindigkeit geht entweder auf Kosten der Anzahl der maximalen Kanalzahl oder erfordert einen erheblichen Mehraufwand in der Hardware des Mischcomputers.


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