Цифровая магнитная звукозапись

Аппаратура цифровой магнитной звукозаписи, в соответствии с ви­дом используемого носителя, делится на цифровые магнитофоны и ус­тройства записи/воспроизведения на магнитный диск. За дисковыми устройствами закрепилось название рекордер.

К цифровым магнитофонам относятся магнитофоны с неподвижны­ми магнитными потоками и с вращающимися головками. Магнитофоны первого типа в основном многоканальные и выпускаются по формату DASH (Digital Audio Stationary Head). Согласно этому формату, магнито­фоны работают на ленте шириной 6,3 мм (число каналов от 2 до 16) или 12,7 (число каналов от 6 до 48). ИКМ осуществляется с параметрами n=16-20, f_fl=48,44,1, 32 кГц. Упрощенная схема цифрового магнитофо­на (одного канала) приведена на рис.23.

Магнитофон состоит из лентопротяжного механизма с системами автоматического регулирования скорости и натяжения ленты, электрон-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЦВхо
ЦИФ
			+ J
		ЦП		кк		УЗ		гз>
АВх	ИКМ
	кодер
ЦВых	ЦИФ			I
	_J
		Буфер	------	кд	—	УВ
АВых О-------------	ЦП
			^ )

Рис.23. Структурная схема цифрового магнитофона.

ЦИФ - цифровой интерфейс, ЦП— цифровой процессор, КК— канальный кодер, УЗ — усилитель записи, ГЗ — головка записи, У В —усилитель воспро­изведения, ГВ - головка воспроизведения, КД - канальный декодер, ЦВх - цифровой вход, АВх — аналоговый вход, ЦВых — цифровой выход, АВых -■^налоговый выход.

 

ных блоков каналов записи и воспроизведения. Аналоговый входной сигнал поступает в ИКМ-кодер, выполняющий операции выборки, хранения и аналого-цифрового преобразования. Цифровые данные с вы­вода ИКМ-кодера поступают в цифровой процессор, в котором проводится помехоустойчивое кодирование и перемежение данных. Если необходимо записывать цифровой сигнал, то он сразу по цифровому входу через соответствующий интерфейс поступает в цифровой процессоp. Затем кодированный сигнал подвергается канальному кодирова­нию для согласования спектра цифрового сигнала с параметрами каналa магнитной записи. После усилителя записи сигнал поступает в головку записи и записывается на движущуюся магнитную ленту. Воспро-13ВОДИМЫЙ сигнал усиливается в усилителе воспроизведения и декодируется в канальном декодере. В блоке буферной памяти компенсиру­йся временные искажения, вызванные нестабильностью движения ленты в цифровом процессоре осуществляется обнаружение и коррекция шибок. Затем сигнал через цифровой интерфейс поступает на цифро­вой выход, а через ИКМ-декодер - на аналоговый выход.

Основным источником ошибок в цифровом магнитофоне являются Падения сигнала из-за дефектов магнитной ленты. Помехозащитное кодирование и перемежение символов (т.е. разнесение их по ленте) 1ень эффективно устраняют ошибки. Даже если вырезать кусок ленты, "о не услышим дефекта.

Наибольшую популярность в радиовещании приобрели цифровые магнитофоны с вращающимися магнитными головками R-DAT (Rotary Digital Audio Tape). В этих магнитофонах применяются кассеты с лентой шириной 3,81 мм на длительность записи два часа при скорости ленты 8,15 мм/с. Параметры ИКМ - преобразования: частота дискретизации 48 кГц, число бит на отсчет 16. Запись цифрового сигнала ведется на наклонные строчки, есть также две продольные дорожки шириной 0,5 мм, на которые можно записывать временной код для синхрониза­ции с другими магнитофонами или видеомагнитофонами.

При относительно невысокой стоимости магнитофоны R-DAT обес­печивают студийное качество и поэтому широко применяются для све­дения фонограмм, мастеринга, для репортажных целей.

В последнее время стали весьма популярными 8-канальные цифро­вые магнитофоны на видеокассетах S-VHS или Hi—8 (формат ADAT). Та­кие магнитофоны могут работать в синхронном режиме, обеспечивая требуемое число каналов.

Цифровые магнитофоны с вращающимися головками из-за инерци­онности лентопротяжного механизма малопригодны для монтажа. По­скольку они не отличаются быстродействием при пуске, то для выпуска программы в эфир их редко используют.

Запись звука на магнитные диски широко применяется в радиовеща­нии. Такие устройства называются HD-рекордерами [28]. Для записи минуты стереозвука требуется примерно 10 Мбайт пространства дис­ка. Запись на магнитный диск имеет свои особенности.

Цифровая запись звука на магнитный диск - это шаг вперед по срав­нению с аналоговой и цифровой записью на магнитную ленту. Данный способ записи, сохраняя все достоинства магнитной записи - возмож­ность магнитного стирания, долговечность, высокое качество - имеет многие преимущества. Это простота монтажа, быстрый доступ к любо­му фрагменту фонограм­мы, воспроизведение с пе­ременной скоростью, раз­дельный монтаж по двум дорожкам, сохранение ис­ходного материала при монтаже, удаление помех и щелчков, выравнивание уровней отдельных фраг­ментов, уменьшение или увеличение длительности фонограммы, визуальный контроль всех процессов записи, преобразований и HD-рекордер VS880EX фирмы Roland монтажа по экрану монитора,

экономия времени и существенное повышение производительнос­ти работы, большие возможности при автоматизации вещания.

Цифровой магнитофон позволяет делать десятки копий фонограмм без ухудшения качества, но в конце концов последовательное применение си­стемы коррекции ошибок ухудшает качество до неприемлемого уровня. Запись на магнитный диск существенно надежнее. Связано это с тем, что при предварительной подготовке диска (форматировании), все его дефек­тные участки становятся недоступными, т.е. в рабочем режиме использу­ются только участки без дефектов. Поэтому достаточно применять более простые методы коррекции ошибок с меньшими затратами памяти.

Так же, как и цифровых магнитофонах, в HD-рекордерах для увеличе­ния времени записи используется технология сжатия цифрового потока. В основном применяются методы сжатия, основанные на сокращении избыточности и сокращении нерелевантности исходного звукового сиг­нала. Избыточность звукового сигнала означает следующее. В процессе аналого-цифрового преобразования не все отсчеты имеют одинаковую вероятность - среди них есть часто встречаемые и редко. Если часто встречаемым отсчетам присваивать более короткие слова, то при этом информация не теряется, но суммарный цифровой поток сокращается.

Большего сокращения цифрового потока можно достичь, если учи­тывать физиологические свойства человеческого слуха. В частности, субъективное ощущение разности уровней зависит от частоты и от аб­солютных значений этих уровней. Поэтому в так называемом методе перцептуального кодирования присвоение определенного числа бит каждому отсчету осуществляется с учетом разрешающей способности слуха. Разность между объемом информации, фактически воспринима­емым слухом, и объемом данных, получаемых при ИКМ, называется нерелевантностью восприятия.

Существующие системы сжатия могут обеспечивать существенное Сокращение цифрового потока, например в 5 и более раз. Используя запись со сжатием, необходимо иметь в виду следующее. То, что любое Сжатие ухудшает в какой-то степени звук - это аксиома. Однако во мно­гих случаях применение сжатия вполне допустимо. Даже при большом коэффициенте сжатия в случае однократной записи все изменения зву­кового сигнала будут ниже порога слышимости. Однако при многократ­ной перезаписи фонограмм (например, при монтаже) могут возникнуть Значительные искажения.

HD-рекордеры аппаратно и программно реализуются различными спо­собами. Самый простой вариант - это обычный персональный компью­тер, снабженный платой ввода/вывода и соответствующим программным обеспечением. Обработка звука производится программными средствами, и как результат - медленная работа. Качество звука также невысокое из-за недостаточного качества плат ввода/вывода. Однако нередко такая система применима, особенно если учесть низкую стоимость.

Быстродействие HD-рекордера на базе персонального компьютера значительно повышается, если использовать специализированные про­цессорные платы и программное обеспечение. Это так называемые ра­бочие станции. В этом случае, кроме быстродействия, обеспечивается и высокое качество звука. Тем не менее, у HD-рекордера на базе персо­нального компьютера есть принципиальный недостаток, заключающийся в возможности конфликта специализированных аппаратных и программ­ных обеспечений с самим компьютером. Универсальность компьютера может стать фактором неустойчивости.

Самым лучшим решением HD-рекордера считается специализирован ное устройство для записи звука на жесткий магнитный диск. Внешне такой аппарат во многом похож на цифровой магнитофон - те же функ­циональные кнопки и ручки. Но по существу это тот же компьютер, толь­ко не универсальный, а специализированный, предназначенный для мно­гоканальной (обычно 8 каналов) звукозаписи и монтажа. Отсюда и зна­чительно более высокая надежность работы при меньшей стоимости.

В таблице 2 для представления о качественном уровне аппаратуры цифровой магнитной звукозаписи приведены значения ее основных па­раметров.

 

Параметры аппаратуры цифровой магнитной звукозаписи. Таблица 2

Параметры
Диапазон воспроизводимых частот	20 Гц - 20 кГц
Неравномерность АЧХ, дБ, менее	±0,5
Отношение С/Ш, дБ, не менее	, 90
Коэф. нелинейных искажений, %, не более	0,05
Коэф. детонации,%, менее	^ Ъ,оо1