- •Глава 13. Магнитная звукозапись Контрольные вопросы
- •13.1. Общие закономерности при записи и воспроизведении звука
- •13.2. Основы магнитной записи электрических сигналов
- •13.3. Магнитные носители записи
- •13.4. Магнитные головки
- •13.5 Стирание магнитной фонограммы
- •13.6. Запись без подмагничивания и с подмагничиванием постоянным током
- •13.7.Запись с высокочастотным подмагничиванием
- •Влияние амплитуды тока вчп на параметры магнитофона
- •13.9. Волновые потери тракта записи-воспроизведения
- •13.10. Корректирование амплитудно-частотных характеристик магнитного звена магнитофона
- •13.11. Шумы и помехи при магнитной записи
- •13.12. Особенности построения цифровых магнитофонов
- •13.13. Канал магнитной записи-воспроизведения цифровых магнитофонов
- •13.14. Особенности помехоустойчивого кодирования в цифровых магнитофонах
- •13.15. Стандарты цифровой записи
13.15. Стандарты цифровой записи
Наиболее известным стандартам многодорожечной цифровой магнитной записи стационарными головками, применяемым при профессиональной записи на ленту в катушках, является стандарт Prodigi (от англ. Professesional Digital) и DASH (от англ. Digital Audio Stationary Head). Каждый стандарт имеет ряд модификаций (форматов записи).
В зависимости от ширины магнитной ленты (6,3; 12,7 или 25,4 мм) и скорости ее движения (соответственно 19,05; 38,1 или 76,2 см/с) можно вести запись с числом каналов 2, 4 (DASH), 6 (DASH), 8, 12 (DASH), 16, 24 (DASH), 32 (Prodigi) или 48 (DASH) при частоте дискретизации ЗС 48; 44,1 или 32 кГц (DASH). В соответствии с вышеуказанными значениями запись осуществляется по разному числу дорожек записи: от 8 до 40 для стандарта Prodigi и от 8 до 48 для стандарта DASH. Для идентификации примененного формата используется отдельная дорожка записи служебных данных. Ширина дорожек записи цифрового сигнала 23U мкм. Дорожки разделены защитным интервалом шириной 20/40 мкм. Кроме цифровой записи в каждом формате предусматривается использование двух отдельных дорожек для аналоговой звукозаписи, а также записи данных по каналу управления и каналу временного кода. Запись цифровых сигналов осуществляется без подмагничивания. Головки стирания не используются. Старая запись уничтожается с записью нового сигнала полем ГЗ.
При записи в формате DASH используется канальный код HDM-1 (High Density Modulation) с минимальным и максимальным интервалами между переходами намагниченности носителя соответственно 1,5Т и 4,5Т (Т – тактовый интервал цифрового сигнала на входе канального кодера). В магнитофонах формата Prodigi в качестве канального года применяется групповой код (4,6).
Плотность продольной записи в формате DASH составляет 1500 бит/мм. В данном формате применяется трехкаскадный помехоустойчивый код с перемежением слов и блоков цифрового сигнала. Для каждого четного и нечетного слова (любое из них состоит из 16 бит, относящихся к одному отсчету ЗС) формируются по два слова проверки на четность (Q и Р). Нечетные и четные слова при кодировании перемежают. Кроме того, формируется еще одно 16-разрядное проверочное слово для всего блока, в состав которого входит 12 слов (по два слова Р и Q для четных и нечетных слов аудиоданных). В результате обработки сигнала слова Р и Q оказываются разнесенными по длине дорожки записи на расстояние около 22,7 мм, а четные и нечетные отсчеты — на расстояние 38,9 мм. Благодаря этому при воспроизведении можно исправить одиночные ошибки и ошибки, вызванные выпадениями сигнала, и восстановить отсчеты сигнала путем интерполяции при механическом монтаже, когда ленту разрезают и склеивают.
Особенностью магнитофонов формата Prodigi является возможность записи сигнала с разнесением данных как вдоль, так и поперек ленты. Такое решение позволяет восстанавливать сигнал даже при полном его поражении на одной из дорожек. Для защиты от ошибок в качестве внешнего помехоустойчивого кода используется код Рида-Соломона. Шестнадцатиразрядные слова отсчетов ЗС объединяются в группы. Каждая группа образует строку матрицы. Кодирование кодом Рида-Соломона осуществляется по столбцам. Для каждого столбца формируется проверочный символ кода Рида-Соломона с символом значения цифровой суммы столбца. На следующем этапе происходит формирование проверочного слова для каждой строки по такому же алгоритму, который используется для формирования проверочного слова блока в формате DASH. Далее осуществляются перемежение слов вдоль и поперек дорожки, а также записи с использованием канального кода (4,6).
К числу наиболее известных стандартов цифровой записи звука на ленте для кассетных магнитофонов относятся два варианта стандарта DAT (Digital Audio Tape): R-DAT (Rotary head DAT — цифровая запись с вращающейся головкой) и S-DAT (Stationary head DAT — цифровая запись со стационарной головкой). Для записи используется магнитная лента шириной 3,81 мм. Размеры кассет: R-DAT — 73x54x10,5 мм, S-DAT — 86x55,5x9,5 мм.
|
Рис.13.43 Цифровая запись в формате R-DAT: а – расположение головок и угол охвата лентой вращающегося барабана с головками; б – формат записи на ленту; в – угол наклона рабочих зазоров головок.
При записи на ленту в стандарте R-DAT (рис. 13.43) используется метод наклонно-строчной записи. Запись и воспроизведение осуществляются с помощью двух головок, расположенных под углом 180° на барабане блока вращающихся головок (рис. 13.43,а). Типовое значение угла охвата лентой вращающегося барабана 90°, значение скорости вращения барабана 2000 об/мин, скорость движения ленты 8,15 мм/с.
Поверхностная плотность записи в стандарте R-DAT составляет около 17,7 млн бит/см2, что почти на порядок превышает плотность записи в стандарте S-DAT. Это достигается за счет того, что запись производится без межстрочных промежутков с азимутальным разворотом зазоров магнитных головок 5аз = 20° (рис. 13.43,6). Линейная плотность записи 2400 бит/мм. Для записи в стандарте R-DAT применяют металлопорошковые ленты с большой коэрцитивной силой и остаточной магнитной индукцией. Благодаря этому удается получить приемлемое значение уровня сигнала на выходе ГВ даже при принятой для стандарта R-DAT ширине дорожки записи 13,6 мкм.
Магнитофоны стандарта R-DAT могут работать в следующих режимах записи и воспроизведения:
два канала, частота дискретизации 48 или 32 кГц, 16-разрядное линейное кодирование, скорость цифрового потока 2,46 Мбит/с, максимальная продолжительность записи 120 мин при толщине ленты 13 мкм;
два канала, частота дискретизации 32 кГц, 12-разрядное нелинейное кодирование, скорость движения ленты 4,075 мм/с, скорость цифрового потока 1,23 Мбит/с, максимальная продолжительность записи 240 мин при толщине ленты 13 мкм;
четыре канала, частота дискретизации 32 кГц, 12-разрядное нелинейное кодирование, скорость движения ленты 4,075 мм/с, скорость цифрового потока 2,46 Мбит/с, максимальная продолжительность записи 240 мин при толщине ленты 13 мкм.
При частоте дискретизации 44,1 кГц магнитофон может осуществлять только двухканальное воспроизведение ранее записанного сигнала с 16-разрядным линейным кодированием. Возможно воспроизведение в режиме «широкая дорожка» – скорость движения ленты 12,225 мм/с, продолжительность воспроизведения 80 мин (для лент с записями, изготовленными методом контактного копирования) либо в нормальном режиме при скорости движения носителя 8,15 мм/с.
Во всех режимах работы для обнаружения и исправления ошибок используются двойной код Рида-Соломона С1(32,28) и С2(32,26) над полем Галуа GF(28) и канальный код (8,10). Как и в других цифровых магнитофонах, старая запись стирается путём записи на ленту нового цифрового сигнала. Символы сигналов левого и правого каналов стереопары записываются с помощью метода временного разделения. Нечетные и четные отсчеты максимально разносятся друг от друга: четные отсчеты сигнала левого канала записываются в начале первой дорожки кадра, а нечетные — в конце второй дорожки. И наоборот, четные отсчеты сигнала правого канала записываются в конце первой дорожки, а нечетные — в начале второй. Для записи цифрового сигнала используют центральную часть ленты. Эффективная ширина ленты, где располагается зона записи аудиоданных, составляет 2,613 мм (рис. 13.43,6). Строчка записи содержит пять зон информации. Зона эвукоданных располагается в середине строчки и с каждой стороны дополняется зонами сигналов автотрекинга (используются для слежения за дорожкой), подстройки системы ФАПЧ и зоной подкода, который необходим для идентификации записи и управления режимами работы узлов канала воспроизведения. По краю ленты располагается по одной продольной резервной (дополнительной) дорожке записи (1, 2).
В стандарте S-DAT запись и воспроизведение цифрового сигнала производится по 20 дорожкам. Расстояние между центрами дорожек составляет 80 мкм, ширина дорожки 65 мкм. Таким образом, ширина защитного интервала (3) равна 15 мкм. В отличие от стандарта R-DAT, запись на кассету в стандарте S-DAT при движении ленты осуществляется на половине ширины ленты. Это дает возможность производить запись и воспроизведение сигнала в двух направлениях с перевертыванием кассеты. Применяется каскадное кодирование с помощью кодов Рида-Соломона: внешнего (40,32) и внутреннего (29,27). Кодирование осуществляется в поле Галуа GF(28). В качестве канального используется код (8,10). Продольная плотность записи 2520 бит/мм. Так же, как и стандарте R-DAT, предусмотрено несколько вариантов работы магнитофона в режиме записи-воспроизведения:
основной – два канала, частота дискретизации 48 кГц при 16-разрядном линейном кодировании, скорость цифрового потока 2,4 Мбит/с, скорость движения ленты 4,76 см/с, максимальная продолжительность записи 90 мин;
два канала, частота дискретизации 32 кГц при 16-разрядном линейном кодировании, скорость цифрового потока 1,6 Мбит/с, скорость движения ленты 3,17 см/с, максимальная продолжительность записи 135 мин;
два канала, частота дискретизации 32 кГц при 12-разрядном нелинейном кодировании, скорость цифрового потока 1,2 Мбит/с, скорость движения ленты 2,38 см/с, максимальная продолжительность записи 180 мин;
четыре канала, частота дискретизации 32 кГц при 12-разрядном нелинейном кодировании, скорость цифрового потока 1,2x2 Мбит/с, скорость движения ленты 4,76 см/с, максимальная продолжительность записи 90 мин.
Студийные фонограммы цифровых ЗС с частотой дискретизации 44,1 кГц и 16-разрядным линейным кодированием воспроизводятся при скорости движения ленты 4,37 см/с. Скорость цифрового потока при этом составляет 2,205 Мбит/с, продолжительность записи 98 мин. Запись в таком режиме стандартом не предусматривается.
аббревиатура от ЛАборатория Высокомолекулярных Соединений Академии Наук
Заметим, что понятие критической напряженности поля было введено голландским ученым Весмайзе в 1953 году. При этом он никак не связывал значение критической напряженности с коэрцитивной силой. Просто он выдвинул гипотезу, согласно которой при записи с ВЧП носитель намагничивается только в том месте, где напряженность поля ВЧП имеет некоторое определенное значение, названное им критическим.