Форматы цифровой магнитной звукозаписи

Исторически первыми ЦМ стали профессиональные (студийные) магнитофоны. Они имели столь сложное устройство, габариты, массу и стоимость, нуждались в профессиональном обслуживании, что не могло быть речи об их использованием в быту. Это были ЦМ формата DASH (Digital Audio Stationary Head).

Профессиональный формат dash

Для получения приемлемых скоростей движения магнитной ленты было использовано разделение цифрового потока на большое число каналов, записываемых на соответствующее количество параллельных друг другу магнитных дорожек неподвижной головкой с множеством рабочих зазоров, расположенных друг над другом. Выше приводилась количественная оценка скорости цифрового потока для записи стереосигнала (левый и правый каналы), которая примерно равна 2,5 Мбит/с. Для профессиональной студийной аппаратуры этого совершенно недостаточно, так как часто приходится записывать программу с десятками источников звука (микрофонов). Самый распространенный пример – запись в студии или зале симфонического оркестра, имеющего в своем составе до 100 инструментов, расположенных на большом расстоянии друг относительно друга. Ясно, что двумя микрофонами здесь не обойтись. Для долговременной консервации симфонической классической музыки, особенно в исполнении выдающихся музыкантов, обычно пишут столько каналов, сколько допускает записывающая аппаратура. Такая запись является основой, с использованием которой высококлассные звукорежиссеры, формируя стереосигнал для записи на бытовые кассеты, диски или для передачи в эфир, могут по-разному смешивать множество сигналов с многих микрофонов, установленных в разных местах оркестра. При этом с одной и той же базовой записи, выдерживая определенный порядок суммирования сигналов и их уровни, можно добиться различного восприятия одной и той же музыки, что, кстати, и происходит в концертном зале, где слушатели сидят в разных концах зала. В этом случае кому-то понравится одна стереозапись, а кому-то – другая. При этом звукорежиссер, сидящий за микшерным пультом, не являясь композитором, дирижером или исполнителем, превращается для слушателей сформированного им стереосигнала в равноценного творца музыкального произведения. Ниже приводятся основные параметры формата DASH.

Частота дискретизации, кГц 44,1; 48; 32

Число бит на отсчет (разрядность) 16

Ширина ленты, мм 25,4; 12,7; 6,25

Скорость записи, см/с 76,2; 38,1; 19,05

Число дорожек при ширине ленты, мм:

25,4 48 +2 аналоговые +2 служебные

12,7 24

6,25 ¹ 12

Ширина дорожки, мкм 240

Число дорожек на канал при скорости, см/с

1. СИСТЕМА МЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ 3

ПРОЦЕСС ЗАПИСИ НА МАГНИТНЫЙ НОСИТЕЛЬ 16

КАНАЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ 37

ФОРМАТЫ ЦИФРОВОЙ МАГНИТНОЙ ЗВУКОЗАПИСИ 43

БЫТОВЫЕ ЦИФРОВЫЕ МАГНИТОФОНЫ С ВРАЩАЮЩИМИСЯ ГОЛОВКАМИ 49

Полярность модуляции видеосигнала 61

Стандарт разложения (телевидение) 62

Основные характеристики 63

Количество строк изображения 63

Кадровая частота 64

Разновидности развёртки 65

Устаревшие аналоговые стандарты 65

Совместимость 65

Стандарты разложения цифрового телевидения 67

Динамический трекинг 82

Методы передачи данных в цифровом телевидении 91

Одночастотные сети цифрового эфирного вещания – преимущества и особенности построения 95

Телевизоры 3D Общая информация 115

Как работает 3D телевизор? Технология 3D 116

Проблема современных 3D телевизоров. Раздвоение изображения в 3D-видео 119

3D телевизор без очков (Glassless) 120

Микролинзы для получения 3D эффекта 121

Как работает 3D технология без очков 121

Какой 3D телевизор выбрать? Предпочтительная технология 3D 122

Выбираем плазменный 3D телевизор или LCD, LED 3D телевизор 122

Размер экрана (диагональ) 3D телевизора 122

3D телевизор с самой большой диагональю и разрешением 4K 123

3D-телевизоры с функцией преобразования 2D видео в 3D 123

Как это все выглядит на деле? 124

Какие 3D-телевизоры умеют это делать? 124

Наложение символов 134

Национальные варианты ASCII 134

Кодировка 135

Управляющие символы 135

Структурные свойства таблицы 136

Представление ASCII в ЭВМ 136

Кодовые страницы сегодня 137

Предпосылки создания и развитие Юникода 138

Кодовое пространство 140

Система кодирования 140

Объединение и дублирование символов 141

Модифицирующие символы 141

Формы нормализации 142

Представленные символы 142

ISO/IEC 10646 143

Способы представления 144

UTF-8 144

Порядок байтов 145

Юникод и традиционные кодировки 146

Реализации 146

Методы ввода 146

Проблемы и особенности использования 147

Форматы текстовых файлов. 148

Преимущества и недостатки 149

Форматы, основанные на текстовых файлах 150

Расширения имён файлов 150

Кодировки 150

8-битный текст 150

Unicode в текстовых файлах 151

Управляющие символы 151

Пример RTF-документа 151

Кодирование символов 152

Язык XML 154

Логическая и физическая структура документа 154

Символы разметки. Решение проблемы неоднозначности разметки 155

Пролог 155

Корневой элемент 156

Кодировка документов 156

Веб-браузеры как инструмент визуализации документа 157

Редакторы XML 157

Системы управления базами данных, работающие с данными в формате XML 157

Поддержка на аппаратном уровне 157

Область применения, ограничения, перспективы развития 157

Эффективность использования XML 157

Текстовое представление изображений DjVu 162

Недостатки 163

История 163

Сравним потенциальные возможности цифрового магнитофона при ширине ленты 25,4 мм и скорости 76,2 мм/с с его возможностями при ширине ленты 6,25 мм и скорости 19,05 см/с. В первом случае на одну дорожку можно писать один канал звука, что при 48 дорожках позволяет одновременно писать 48 каналов. Во втором случае для записи одного канала требуется 4 дорожки, что при 12 дорожках позволяет писать одновременно только 3 канала. Ясно, что чем престижнее концертный зал или студия звукозаписи, тем более мощной записывающей аппаратурой они комплектуются.

Рис. 2.1. Функциональная схема профессионального цифрового магнитофона многодорожечной записи с неподвижными головками

На рис. 2.1 приведена функциональная схема профессионального цифрового магнитофона формата DASH. На вход может подаваться как цифровой сигнал, так и аналоговый. Схема представлена так, что предполагает многоканальную запись. Аналоговый сигнал на входе обязательно проходит ФНЧ для подавления возможных компонентов свыше 20 кГц, так как их возможное присутствие в процессе квантования может нарушить условие Котельникова и внести помехи в восстановленный сигнал при воспроизведении. После АЦП цифровые потоки всех каналов обрабатываются мультиплексером и делятся на отдельные цифровые потоки по количеству дорожек записи. Тактовую частоту на выходе мультиплексера и весь режим его работы определяет синхронизатор, который вместе со схемой управления регулирует процессы во всех цифровых узлах магнитофона. На мультиплексер можно возложить и функции перемежения. После мультиплексера цифровой сигнал в виде отдельных байтов поступает на помехоустойчивый кодер, где к нему добавляются вычисленные по определенному алгоритму байты помехоустойчивого кодирования. За счет этих дополнительных байтов тактовая частота на выходе кодера ПК всегда больше, чем на входе. Поэтому с кодером обязательно связано оперативное запоминающее устройство ОЗУ, где информация пишется с одной скоростью, а считывается – с другой. Все скорости задает синхронизатор. Далее сигнал поступает в канальный кодер, где скорость цифрового потока вновь возрастает. Работой канального кодера управляет специальная схема управления, синхронизируемая от синхронизатора. С выхода канального кодера сигнал через усилитель записи УЗ поступает в обмотку головки записи и фиксируется на магнитной ленте. В режиме воспроизведения сигнал усиливается усилителем воспроизведения УВ и подвергается восстановлению. Как известно, из-за дифференцирующих свойств головки на ее выходе фиксируются только моменты перехода сигнала из положительного значения в отрицательное, и наоборот (рис. 2.2). На рис. 2.2,а показана идеальная форма тока записи импульсного сигнала, а на рис. 2.2,б – сигнал с выхода головки воспроизведения. Кроме схемы восстановления, в усилителе воспроизведения имеется схема фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ, которая выделяет из восстановленного сигнала тактовую частоту и, сравнивая ее с тактовой частотой записи, дает сигнал обратной связи на схему управления двигателями лентопротяжного механизма для выравнивания этих частот. Далее сигнал поступает в канальный декодер, где восстанавливаются байты, которые затем поступают на декодер помехоустойчивого декодирования.

Рис. 2.2. Формы сигналов на входе и выходе канала записи-воспроизведения

Если ошибок немного, и декодер правильно восстанавливает записанный сигнал, то этот сигнал поступает на демультиплексер, где разбивается на каналы и подвергается цифро-аналоговому преобразованию и фильтрации в ФНЧ. Если же произошли длительные выпадения сигнала и, несмотря на использование перемежения и помехоустойчивого кодирования, не все ошибки удается исправить, в работу вступает интерполятор, который значение ошибочного байта выставляет методом интерполяции по двум соседним значениям. Слушатель такой подмены даже не заметит.

Простого взгляда на рис. 2.1 достаточно, чтобы убедиться в сложности и громоздкости устройства. Если число дорожек на магнитной ленте обозначить буквой X, то в магнитофоне все основные узлы (кодеры помехоустойчивого и канального кодирования, усилители записи и воспроизведения, декодеры и интерполяторы) будут дублированы X раз. Лентопротяжный механизм в таком магнитофоне трехдвигательный, все двигатели управляются от схемы управления двигателями, куда заводятся сигналы с системы ФАПЧ, с датчика натяжения ленты и со схемы управления магнитофона. Для работы оператора имеется пульт управления с органами управления и индикаторами. В цифровых магнитофонах подобного класса подающий и приемный узлы лентопротяжного механизма – катушечного типа, кассетная зарядка магнитной ленты не предусмотрена.