Peaks rekonstruieren

Was die Laufwerke angeht, ist mein TEC FB-502 den anderen haushoch überlegen. Ich weiß nicht, warum. Es ist eigentlich eines meiner älteren Laufwerke. Es könnte daran liegen, dass der Lesekopf empfindlicher ist oder näher über der Oberfläche der Diskette schweben kann.

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Auch könnte es sein, dass der erste Verstärker leistungsstärker ist und ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis hat. Oder eine Mischung aus beidem. Der Verstärker ist ein Hitachi HA16331P, den keines meiner anderen Laufwerke hat. Ich freue mich darauf, ein anderes Laufwerk mit diesem Chip zu finden und sie miteinander zu vergleichen. Es ist auch möglich, dass bei meinen anderen Laufwerken einige Komponenten (Kondensatoren?) abgenutzt sind und bei den anderen nicht. Es gibt eine Menge Variablen.

Mein Rat bei der Wiederherstellung eines kaum vorhandenen Signals ist, ein paar Laufwerke auszuprobieren und zu sehen, welches am besten ist. Mein TEC FB-502 ist eindeutig ein kleines Teufelsmaschinchen! Die Repton-3- und The-Living-Daylights-Disketten wurden von Phil auf seinem Mitsubishi-Laufwerk erfasst, das sich von meinen insofern unterscheidet, als dass es andere Leseköpfe und Elektronik hat. Es lieferte ebenfalls gute Ergebnisse.

Als lustiges Extra hatte Phils Laufwerk einen variablen Widerstand zur Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit. Dadurch konnten wir die Drehzahl von den standardmäßigen 300 U/min auf 400 U/min erhöhen. Warum war das gut? Wegen der Physik! Die im Lesekopf des Laufwerks induzierten Spannungen sollten proportional zur Geschwindigkeit der magnetischen Flussänderung sein - und das half ein wenig bei der Signalstärke.

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Einigen Lesern wird aufgefallen sein, dass wir zum Betrachten der analogen Wellenformen Audacity verwenden, ein bekanntes Audio-Analyse- und Bearbeitungstool. Das mag auf den ersten Blick seltsam erscheinen, aber das Programm ist für unsere Zwecke perfekt. Es ermöglicht ein schnelles Zoomen in und Analysieren von Wellenformen und verfügt über vielseitige Tiefpassfilter und die Möglichkeit, direkt in die Wellenform hinein zu zeichnen, um unschöne Peaks zu korrigieren. Man kann damit auch CSV-Dateien importieren - eines der Formate, mit denen das Oszilloskop arbeitet.

Da es sich um ein Audiotool handelt, können wir zudem auch etwas Hörspaß damit haben.

Wer noch nie gehört hat, wie eine Diskettenaufnahme klingt, sollte sich dieses .wav anhören. Die Aufnahme ist so verlangsamt, dass sie von Menschen gehört werden kann. Normalerweise dauert eine Diskettenumdrehung 0,2 s; hier sind es ungefähr 20 s. Einige Menschen sagen, der Sound wecke bei ihnen Erinnerungen an ihre alten Modems. Es ist eine Aufnahme der verbeulten Diskette und mein Lieblingsteil ist die Delle selbst, wo es ein bisschen wie "wub! wub!" klingt. Könnte ein gutes Bass-Sample für eine Melodie sein. :)

Spitzen wiederherstellen

Nachdem wir nun also unsere Oszilloskope mit unseren besten Laufwerken für die Erfassung analoger Daten verkabelt haben, ist es an der Zeit, die entstandenen Wellenformen zu interpretieren. Natürlich brauchen wir idealerweise noch ein Programm, das die analoge Wellenform in eine Reihe von Sektordatenbytes umwandelt.

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Bei einem meiner Versuche habe ich die Daten einfach mit einem Tiefpassfilter gefiltert und dann die Zeitpunkte zwischen den Peaks betrachtet. Überraschenderweise (zumindest für mich) funktionierte das gar nicht - und zwar aus diesen Gründen:

  • Das Signal ist so stark gedämpft, dass ein Jitter entsteht zwischen dem Ort, wo die Spitzen sind, im Vergleich zu dem Ort, wo sie sein sollten.
  • Die Anwendung einer aggressiven Filterung, die ausreicht, um "falsche" Peaks zu eliminieren, verschiebt auch die Positionen der Peaks und verstärkt den Jitter so weit, dass einige Peak-Timing-Deltas zwischen 8 μs und 4 μs nicht mehr zu bestimmen sind.
  • Bei den schwachen Signalen wurde die Amplitude der 4-μs-Spitzen stärker gedämpft als die der 8-μs-Spitzen. Mitunter verschwanden die 4-μs-Spitzen fast völlig - und das Filtern half überhaupt nicht, das Signal klarer zu machen.

Erfolgreicher war der Versuch, stattdessen den Anfang der Sektordaten zu lokalisieren und kontinuierlich die nächsten 8 μs des analogen Stroms zu betrachten. Wenn die Spannung in eine Hauptrichtung zu laufen scheint, ist es ein "0"-Bit, wenn sie erst in die eine und dann in die andere Richtung läuft, ist es ein "1"-Bit. Nach der Entscheidung wird eine Neusynchronisation auf den nächstgelegenen Peak durchgeführt. Das sieht dann so aus:

  • Das Greaseweazle F7 Plus ist sehr stark im Auslesen von Disketten. Es kann aber nur das auslesen, was die Diskette ihm zur Verfügung stellt. (Bild: Chris Evans)
  • Eine Seite aus dem Handbuch des Laufwerks TEC FB-50x (Bild: Chris Evans)
  • Track 22 einer der Repton-3-Quellcode-Disketten (Bild: Chris Evans)
  • Diese Delle betrifft etwa zehn Spuren, einige davon stark. (Bild: Chris Evans)
  • Track 0 einer der Quellcode-Disketten von The Living Daylights (Bild: Chris Evans)
  • Mein TEC FB-502-Laufwerk ist mit Greaseweazle verbunden und an mein Siglent SDS 1104X-E-Oszilloskop angeschlossen. (Bild: Chris Evans)
  • Mitsubishi MF503 (Bild: Chris Evans)
  • Mitsubishi MF504C (Bild: Chris Evans)
  • TEAC FD-55FV (Bild: Chris Evans)
  • TEC FB-502 (Bild: Chris Evans)
  • Track 0 von Old McDonald's Farm (Bild: Chris Evans)
  • 0 und 1 drunter notiert (Bild: Chris Evans)
  • Das ist "00101100". (Bild: Chris Evans)
  • Eine Folie aus einer kürzlich gehaltenen Präsentation (Bild: Chris Evans)
  • Die wiederhergestellten Sektordaten aus The Living Daylights (Bild: Chris Evans)
  • Das ursprüngliche Signal ist oben zu sehen, die Korrekturen von Hand unten. (Bild: Chris Evans)
  • Hier kann man durchgucken. (Bild: Chris Evans)
  • Die gelöschten Bits haben eine Spur hinterlassen. (Bild: Chris Evans)
  • Das Signal auf den zerstörten Sektoren ist kaum auszumachen - zumindest nicht für Greaseweazle. Es ist eigentlich ein Wunder, dass die Bits noch da und wiederherstellbar sind. (Bild: Chris Evans)
  • Mr. Macdonald (Bild: Chris Evans)
Eine Folie aus einer kürzlich gehaltenen Präsentation (Bild: Chris Evans)

Wie man sehen kann, wird der Algorithmus nicht durch falsche Peaks irritiert. Das 9. Bit, ein "0"-Bit, hat eine sehr markante falsche Spitze. Aber der Algorithmus erfasst, dass der generelle Spannungsverlauf in dem 8-μs-Stück abwärts geht, es also ein "0"-Bit sein muss.

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splash42 14. Jul 2021

Disk 14 von 21: Lesefehler! Bitte zurück auf Los ...

Johannes321 07. Jul 2021

Du verstehst nicht - mir juckt es in den Fingern die Signalaufbereitung und Erzeugung im...

486dx4-160 07. Jul 2021

DOS-Spiel? Wahrscheinlich nur die FAT beschädigt. Einfach fsck.vfat (Linux), Scandisk...

Salzbretzel 06. Jul 2021

Ein guter Artikel weckt das Interesse des lesenden für ein Thema - was der Leser zuvor...



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