Космонавтика  Цифровая электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25

ся. в приемнике контроль такого же типа должен дать тот же остаток.

Выбор ключевого числа не случаен. Оно должно начинаться с 1 и число составляющих его бит должно быть равно числу бит, отведенных для обнаружения ошибок. В нашем примере, когда для обнаружения ошибок отведено 3 бита, ключевое число должно содержать 3 бита и начинаться с 1. Если мы сдвигаем данные влево на 3 позиции и затем делим полученное на ключевое число, остаток после деления будет числом, которое может быть нулем (нет остатка) и далее до 3 бит по 1. Для примера, если мы приняли 3 избыточных бита и используем 7 в качестве ключевого числа, то максимально возможный остаток 6 (двоичное ПО).

После выполнения деления остаток помещается на младшие вакантные места полного числа, которое теперь состоит из бит данных и бит остатка. Если оно передается без ошибок, деление бит данных на то же ключевое число должно дать тот же остаток. Применение этой системы требует определенных навыков, и она хорошо работает при удалении больших изменений сигнала.

Использование ЦИП, разработанной для цифровой звуковой системы, требует дополнительных затрат времени и приводит к увеличению объема обрабатываемых данных. Поэтому лучше использовать другую форму кодирования (не просто двоичную), которая будет рассмотрена в гл. 6.

Глава 5. СТУДИЙНЫЕ ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ ЗАПИСИ ЦИФРОВЫЕ ЛЕНТЫ

Основная и наиболее старая проблема записи на магнитную ленту состоит в нелинейности намагничивания ленты. Зависимость остаточной намагниченности от амплитуды намагничивающего тока имеет S-образ-ную форму, и при малых токах намагничивания лента не намагничивается вообще. Традиционный метод борьбы с этим недостатком состоит в подаче на записывающие головки ультразвукового смещения так, чтобы звуковой сигнал накладывался на пики высокочастотного сигнала. Подбирая соответствующую амплитуду смещения, можно добиться, что звук будет смещен на участок характеристики с приемлемой линейностью, но только с приемлемой .

Главное достоинство цифровой записи звука на магнитную ленту очевидно: поскольку сигнал состоит из О и 1, требование к линейности отпадает и вместе с ним другие трудности аналоговой магнитной записи. Устраняется и другое противоречие, присущее аналоговой записи противоречие между необходимостью обеспечить требуемую линейность и широкий динамический диапазон звуковых амплитуд, реализуемый без перегрузки ленты. В прошлом для нахождения приемлемого компромисса разрабатывались сложные компандеры, которые иногда обеспечивали хорошее качество звука, иногда - нет. Поскольку ампли-

Устройства, состоящие из компрессора и экспандера. 50



туда двоичных сигналов постоянна - устраняется проблема перегрузки ленты и насыщения.

Теперь, когда цифровая запись вошла в жизнь, трудно даже вспомнить все неприятности, возникавшие при освоении аналоговой записи. В то время как значение коэффициента искажений 0,1% было уже обычным для усиления, в магнитной записи добивались уровня искажений менее 1 %. Некоторые небольшие фирмы звукозаписи, которые были не в состоянии вкладывать огромные капиталы в современную технику, вернулись к прямому резанию в процессе изготовления оригиналов, побуждая звукоинженеров совершенствовать существующие системы. Во избежание излишней эйфории уместно вспомнить о трудностях, стоявших на пути цифровой записи на ленту. Основная проблема состоит в необходимости обеспечить высокую плотность записи цифровых сигналов (гораздо большую, чем при аналоговой записи). В стандартной системе КД частота выборки 44,1 кГц и запись 16 бит в каждой выборке; с учетом необходимости осуществления качественного контроля ошибок и введения корректирующих битов частота посылок 1 и О становится устрашающей - порядка нескольких мегагерц. Это уже область вьщеочастот и, возможно, цифровую звукозапись вообще не удалось бы осуществить, если бы не одно обстоятельство. Дело в том, что звукозапись проще видеозаписи, поскольку видеосигнал - не цифровой сигнал. Для записи видеосигналов их необходимо преобразовать в форму, подобную цифровым сигналам путем использования частотной модуляции с постоянной амплитудой. Однако даже при использовании противоположных направлений намагничивания для записи О и 1 скорость записи остается очень высокой. Полоса пропускания при цифровой записи должна быть примерно в 30 раз шире полосы, требуемой при аналоговой записи. Во времена аналоговой записи постоянно приходилось искать компромиссы между стремлением обеспечить широкую полосу пропускания и достичь хорошей линейности. У цифровой записи есть дополнительные возможности, например применение двух или более стереоканалов на дорожке или перемежение звуковых и управляющих сигналов.

Однако, что бы ни предпринималось, проблема полосы пропускания может быть удовлетворительно решена только при условии обеспечения необходимой скорости движения ленты относительно головки. Эту задачу можно, в частности, решить (как это делалось в первых цифровых и аналоговых магнитофонах) путем увеличения скорости протяжки ленты относительно неподвижной части головки. В более совершенной СГ-системе используются многодорожечные головки. Удобнее протягивать ленту с не очень высокой скоростью и использовать вращающуюся магнитную головку, осуществляющую запись на наклонных дорожках. Для студийной записи применение устройств со стационарными головками не является таким неудобством, как для домашних условий (необходимо использовать очень длинные ленты и катушки большого диаметра). У аппаратов со стационарными голов-

Стационарная (неподвижная) головка.



ками есть существенное достоинство - они позволяют записывать несколько каналов, а студии обычно хотят записывать по меньшей мере 24 канала.

Важное значение имеют минимальная длина ленты и максимальная частота выборки. Минимальная длина ленты - минимальная длина, на которой может быть записана полная звуковая волна. Она зависит от зазора в записывающей головке и обычно составляет 1-5 мкм. Допустим, что лента движется вдоль головки со скоростью 5 см/с и минимальная длина составляет 5 мкм. При зтом можно записать 1 ООО 000/5 = 200 ООО циклов на одном метре ленты и получить 200 000/20 = 10 ООО циклов на 5 см ленты. При скорости движения ленты 5 см/с можно записать 10 000 циклов в секунду, что соответствует полосе пропускания 10 кГц. Для записи частот порядка 4 МГц с минимальной записываемой длиной волны 5 мкм необходимо иметь скорость движения ленты порядка 20 м/с. Даже для студийных условий это неприемлемо и уже в прошлом использовались простые цифровые методы, позволяющие уменьшить полосу пропускания до 1 МГц. В дальнейшем различными приемами, такими как расщепление данных по разным каналам, скорость протяжки ленты для систем с неподвижными головками удалось уменьшить до 38 см/с.

Проблема скорости существенно упрощается при использовании вращающихся головок, хотя при этом возникают трудности с управлением и синхронизацией. Использование вращающихся головок позволяет работать при скоростях, сравнимых со скоростями протяжки, используемых в бытовых кассетных магнитофонах. При этом возможна импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), применяемая чаще других типов цифровой модуляции. Признанным пионером в создании записывающей аппаратуры с вращающимися головками и ИКМ является Nippon Columbia of Tokyo, которая в 1972 г. продемонстрировала звуковую систему с использованием ИКМ на базе профессионального видеомагнитофона. С того времени разработаны многие другие звукозаписывающие и звуковоспроизводящие системы, а также система КД.

Видео- и цифровая звукозапись оказались во многом совместимыми; они развивались одновременно и очень быстро. Совсем в стороне от цифровых методов явилось отсутствие единых мировых стандартов на звукозапись. С развитием видеозаписи создавались несовместимые стандарты на видеокассетные магнитофоны, например VHS, Betamax и разработки фирмы Philips. Неудивительно, что сейчас используется по меньшей мере 5 основных несовместимых систем студийной цифровой звукозаписи катушечного типа. Большой успех имела разработка мирового стандарта на КД, выполненная фирмами Philips и Sony.

Сейчам системы со стационарными головками не очень распространены, хотя они имеют ряд достоинств, весьма существенных для малых студий. К тому же аппараты со стационарными головками позволяют использовать другие типы головок для воспроизведения записанного сигнала, что, в общем, невозможно в случае использования вращающихся головок.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25