2.2. Основное содержание информации, записываемой на ленту, и принципы ее размещения на дорожках

По аналогии с видеозаписью, информация, которая содержится на двух соседних дорожках, записываемых парой вращающихся головок за один оборот барабана, называется кадром.

Для того чтобы обеспечить максимальную устойчивость записываемой информации к искажениям, ее определенным образом перераспределяют между дорожками кадра еще до начала кодирования и основного перемежения [11-13].

При этом соседние отсчеты левого канала и соседние отсчеты правого канала оказываются на разных дорожках и на разных краях этих дорожек (рис. 2.2). Благодаря такому размещению, длинные пакеты ошибок, вызванные повреждением ленты или загрязнением одной из головок и не откорректированные помехоустойчивыми кодами, могут быть маскированы интерполяцией.

Способ размещения отсчетов левого и правого каналов в каждом кадре один и тот же.

Поскольку период одного оборота барабана (30×10^-3 с) соответствует одному кадру информации, то при частоте дискретизации 48 кГц, в одном кадре будет 48×10³×30×10^-3 = 1440 отсчетов каждого стереоканала, или 2880 отсчетов обоих стереоканалов. Когда 16-разрядные отсчеты будут поделены на 8-разрядные символы, то количество символов в кадре окажется равным 5760 – по 2880 символов на каждой дорожке.

Однако, кроме отсчетов звукового сигнала, на каждой дорожке записывается еще и другая информация служебного характера, а также разного рода вспомогательные сигналы. Структура дорожки с указанием продолжительности каждой зоны в блоках, микросекундах и углах поворота барабана приведена в табл. 2.2. В графе «Количество блоков» продолжительность каждой из зон для определенности указана в блоках. Однако, вспомогательные сигналы – ATF, IBG, вводные, выводные и буферные являются непрерывными последовательностями и в блоки не организованы.

Таблица 2.2

Размещение зон данных и вспомогательных сигналов на дорожке записи

З оны	Интервалы (сигналы)	Угол (градусы)	Количество блоков	Время (мкс)
Буферная зона 1	-	5,051	11	420,9
Зона субкода 1	Вводный 1	0,918	2	76,5
	Данные субкода 1	3,673	8	308,1
	Выводной 1	0,459	1	38,3
Зона ATF1	IBG1	1,378	3(2)	114,8
	ATF1	2,296	5(7,5)	191,3
	IBG2	1,378	3(1,5)	114,8
Зона основных данных (ИКМ)	Вводный 2	0,918	2	76,5
	ИКМ	58,776	128	4892,0
Зона ATF2	IBG3	1,378	3(2)	114,8
	ATF2	2,296	5(7,5)	191,3
	IBG4	1,378	3(1,5)	114,8
Зона субкода 2	Вводный 3	0,918	2	76,5
	Данные субкода 2	3,673	8	308,1
	Выводной 2	0,459	1	38,3
Буферная зона 2	-	5,051	11	420,0
Всего		90,0	196	7500,0

Цифры в скобках относятся к режиму VI (широкая дорожка). Все остальные цифры – для режимов I-V (нормальная дорожка).

Зона, где размещаются данные о музыкальном сигнале (ИКМ-зона), находится в центре дорожки и занимает без вводного интервала 128 блоков из 196, т.е. большую ее часть.

С обеих сторон от зоны ИКМ расположены зоны сигнала ATF (Automatic Track Finding), который используется для установки каждой из головок на «свою» дорожку и обеспечения точного следования по ее центру.

Еще дальше располагаются зоны записи данных субкода, который содержит информацию, необходимую для обеспечения сервисных функций магнитофона – аналогичные данным из служебной группы в формате CD.

Кроме того, внутри каждой из зон данных (как основных, так и данных субкода) располагаются вводные и выводные интервалы, которые нужны для подстройки системы тактовой синхронизации (петли ФАПЧ). В них записываются последовательности импульсов и равных им по длительности интервалов между ними («меандр»), следующих с частотой в два раза ниже канальной тактовой частоты F_т (рис 2.3). Тактовая частота в формате DAT равна 9,408 МГц.

Точно такую же форму имеет сигнал, записываемый в буферной зоне. Эта зона необходима для ввода в режим захвата системы тактовой синхронизации и для защиты записанной информации, так как края ленты в процессе эксплуатации могут коробиться и головки не сразу вступают с ней в достаточно надежный контакт.

Сигнал ATF с обеих сторон также отделен от соседних зон защитными интервалами, в которых записан сигнал IBG (Inter Block Gap) с частотой в 6 раз ниже тактовой частоты F_т (рис. 2.3).

Каждый блок данных (как основных, так и данных субкода) включает в себя 36 восьмиразрядных символов, 32 из которых – информационные (рис. 2.4).

Первый символ – это синхрогруппа, которая нужна для выделения начала блока. Правда, в восьмиразрядной форме синхрогруппа не существует – она вставляется на место первого символа только при модуляции сформированной последовательности кодом 8-10, когда восьмиразрядные информационные символы заменяются 10‑разрядными канальными. Как и в формате CD, здесь синхрогруппа также имеет конфигурацию, не встречающуюся в информационном потоке (два подряд следующих максимальных интервала в четыре канальных бита), что позволяет легко выделять ее при воспроизведении (рис. 2.5).

После синхрогруппы следуют два символа кода идентификации (ID), где фиксируется служебная информация, аналогичная содержимому служебной группы в формате CD – о режиме работы магнитофона, адресе блока, адресе кадра и другие данные. Подробно об этом будет говориться в соответствующей главе.

Символ, расположенный между символами кода ID и информационными данными, является результатом проверки на четность символов кода ID. Получается он путем их сложения по модулю 2.

В отличие от основной структурной единицы формата CD – кадра, который при осуществлении помехоустойчивого кодирования сопоставляется кодовому слову, в формате DAT соответствующая структурная единица – блок кодовым словом не является. Здесь система помехоустойчивого кодирования построена по другим принципам. Из-за этого в блоке нельзя выделить информационные символы и проверочные. Те 32 символа данных, которые составляют основное содержание каждого блока, могут быть все только информационными, или все только проверочными, или частично информационными и частично проверочными. Поэтому в данном разделе формирование информации в блоки намеренно не рассматривается. Это станет ясно из раздела, посвященного помехоустойчивому кодированию. Выясним, почему тактовая частота в формате DAT равна 9,408 МГц.

Частота дискретизации в режиме I равна 48 кГц. Если оба стереоканала объединить в один, то частота следования отсчетов будет равна 48 кГц × 2 = 96 кГц. Когда каждый 16-разрядный отсчет будет разделен на два восьмиразрядных символа, частота их следования станет равной 96 кГц × 2 = 192 кГц.

Выше было подсчитано, что на каждой дорожке содержится 2880 символов. Это символы исходной музыкальной информации. На самом же деле, с учетом проверочных символов, символов субкода, вспомогательных сигналов и синхрогрупп, емкость одной дорожки равна произведению количества символов в одном блоке на общее число блоков на дорожке 36 × 196 = 7056. Таким образом, чтобы сохранить реальный масштаб времени, частоту следования символов нужно увеличить в 7056/2880 раз. Кроме того, каждый 8-разрядный символ после модуляции кодом 8-10 будет содержать уже 10 бит, которые записываются на ленту последовательно, т.е. частота символов при последовательной записи (канальная тактовая частота) будет в 10 раз выше. И, наконец, если учесть тот факт, что половину общего времени записи головки с лентой не соприкасаются, это увеличит тактовую частоту еще в два раза. В итоге получим:

F_т = 192 кГц × (7056/2880) × 10 × 2 = 9408 кГц = 9,408 МГц.