Главная › Интернет › Цифровые магнитофоны с продольной многодорожечной записью. Программы многодорожечной записи. Выбор для новичка Архитектура виртуальной студии на РС

Цифровые магнитофоны с продольной многодорожечной записью. Программы многодорожечной записи. Выбор для новичка Архитектура виртуальной студии на РС

Существенный прорыв в звукозаписи произошел с появлением ленточного магнитофона. Одно из гениальных изобретений ушедшего века дало нам не только более упрощенный и доступный способ закрепления информации на пленке, но и породило небывалое количество энтузиастов звукозаписи. Техника стремительно развивалась. Появились многодорожечные магнитофоны, за ними - ультра-современные хард-диск рекордеры. Естественно, в современной звукозаписи широко используются и возможности компьютера. Специально разработанные программы позволяют звукоинженеру не только слышать, но и визуально работать с материалом. Поканальная звукозапись, применяемая когда-то даже любителями-одиночками при записи альбомов двумя магнитофонгами "в накладку" претерпела значительные изменения и стала одной из наиболее популярных ззвукозаписывающих технологий.

Первые приемы многоканальной звукозаписи заключались в установке отдельных микрофонов для исполнителей или групп исполнителей и разделении таких микрофонных секций ширмами для решения проблем взаимопроникновения каналов. А настоящая эпоха многоканальной записи началась с появлением технологий, позволяющих создавать магнитофонные головки с несколькими сердечниками. Можно сказать, что стерео- и многоканальная запись появились практически одновременно.

В сегодняшнем состоянии многоканальной записи я бы выделил три направления. Прежде всего это - реальная стерефоническая запись, осуществляемая двумя микрофонами в стереопару. Здесь решающую роль играет опыт звукорежиссера, так как полученный результат, по большому счету, переделать невозможно.
Другой вид - многоканальная запись, используемая для одновременной записи исполнителей музыкального коллектива. Здесь дело обстоит несколько проще благодаря возможности исправления ошибок в процессе сведения, хотя коррекция возможна лишь в известных пределах. Так, важно сразу представлять себе позиционирование музыкантов, ведь вероятность того, что на микшировании их удасться поменять местами, очень мала.
Существует также вид записи, в рамках которого инструменты записываются поочередно с последующей обработкой, редакцией и сведением.

Данный тип записи обусловлен, как правило тремя причинами: отсутствием достаточного для ансамблевой записи помещения и стилем работы студии, когда запись технологически осуществляются в несколько этапов.

В былые времена при поканальной записи сигнал микрофона или инструмента сначала попадал на многодорожечный магнитофон. Затем записанный материал прослушивался и сводился через микшер на мастер-носитель. Пульты конфигурации in-line позволяли осуществлять запись через микшер, но эту схему никто толком не применял - зачем портить изначальный сигнал линейкой не очень дорогого пульта? Как правило, для поканальной записи в предусилительной цепи тракта применялись две-три отдельные линейки с высококачественными усилением, эквализацией и динамической обработкой от серьезных производителей (Focusrite, Manley и т.д.). Конечно, если говорить о дорогих консолях, то они и без внешней аппаратуры обеспечивали высочайшее качество предусиления, так как каждая линейка такого пульта представляет собой уникальный качественный тракт.
С появлением MIDI возникла необходимость синхронизации с секвенсером, и магнитофон стал синхронно работать с MIDI-парком. Надо сказать, что, несмотря на появление синхронизации, всегда считалось хорошим тоном обойтись на записи без синхронизирующей аппаратуры. Для этого при включенной синхронизации на одну или две дорожки отыгрывалась MIDI-болванка, а затем синхронизация отключалась и работа происходила только с многоканальным магнитофоном. На сведении, соответственно, дорожки с записанной болванкой не использовались.
Процесс завершался обработкой по каждому каналу (динамической, частотной, психоакустической и так далее) и записью сведенного и обработанного материала на стерео-носитель.

Технологии не стояли на месте и однажды настал момент, когда возникла необходимость оцифровки материала на стерео-носителе для его дальнейшего переноса на компакт-диски. Со стороны мастер-носителя цифра постепенно стала проникать в остальные части звукового тракта. Конечно, сначала при звуке 16 бит/44 кГц разница между цифровой и аналоговой записью была очевидна. Появилась принципиально новая цифровая динамическая обработка, работающая по иным законам. Исчезли специфические приемы записи на аналоговую ленту - например, легкий перегруз записываемого сигнала по уровню. Большую роль играл и психологический фактор, порождавший недоверие людей к новому и слабому в то время цифровому формату. Кроме того был наработан целый ряд тонкостей в аналоговой звукозаписи, некоторые из которых и по сей день невозможно смоделировать в "цифре".

Первое, что приходит в голову - в "цифре" сразу возникли проблемы при обработке пауз. Если в "аналоге" при правильном гейтировании в паузах присутствует некоторый уровень шума, то после вычищения грязи в "цифре" наступает мертвая тишина, не характерная для реальности.

С появлением "цифры" у звукоинженеров открылись новые возможности. Это прежде всего мощная редакция и возможность вторжения в саму суть материала на этапе редактирования и сведения. С появлением жесткого диска мгновенный доступ к любому фрагменту записи стал обычным делом. Более того, появилась уникальная возможность практически исчерпывающего визуального мониторинга аудиосигнала и его редакции на экране монитора. Сегодня совершенно ясно, что переход от аналога к цифре является необратимым процессом. В цифровом домене выпускается большинство современной продукции и преимущество аналоговой записи постепенно уходит в область преданий. С появлением формата 24/96 серьезную разницу между аналогом и цифрой услышать практически невозможно.

Шейн Фейбер
Перевод: Сергей Мурашкин
Источник: jeepjazz.com
Дата публикации: 16 апреля 2002 г.

a. Громко или тихо
b. На высокой или низкой частоте
c. Громкоговорители, усилители и помещения
a. Аналоговый процесс записи
b. Цифровой процесс записи
c. Теория многоканальной записи
синхронизация записывающих устройств
a. Голоса, духовые и акустическое пианино
             динамический или конденсаторный микрофон
             ленточный микрофон, PZM и другие особые типы
             создание звука
b. Гитара, бас-гитара и струнные инструменты
             усилители или прямой вход
             предварительные усилители и устройства FX
c. Самплеры, синтезаторы и драм-машины
d. Настоящие барабаны и настоящие барабанщики
a. Входы и выходы
             линейный вход и раздельные консоли
             управление входом и выходом
             что означает -10 и +4?
b. Эквализация
             графические, параметрические, ламповые EQ и т.д.
             "старина" и новые технологии
c. Подача сигнала с и его получение
d. Партитура
a. SMPTE
b. VCA и перемещаемые регуляторы
c. MIDI автоматизация
a. Ревербератор
             Halls , Plates и Rooms
             Реверсивные ревербераторы и другие извращения
             Ревербератор "Backwards"
b. Эффекты "эхо" и "задержка"
c. Flanging, Chorus и Phasing
d. Harmonizers и Exciters
a. Секвенсоры
             Секвенсоры на Hardware и Software
             MIDI Clock, MIDI Timecode(MTC) и MIDI Machine Control(MMC)
b. Синтезаторы
c. Самплеры
d. Компьютеры
             цифровое редактирование
a. Программное обеспечение
             Что Вы хотите сделать?
             Стерео? Мультитрек?
             Входы и выходыs
             Программы для CD-R
b. "Железо"
             Компьютер"
             RAM
             Мониторы
             Слоты PCI/ISA
             Электропитание
             Hard Drives: SCSI или IDE, USB и FireWire
             Съёмные приводы
             CD-r
             Звуковая карта
             Wordclock
             Драйверы
             Стоимость?

1. ОСНОВЫ АКУСТИКИ

a. Громко или тихо

Звук перемещает воздух. Наши уши чувствительны к этим колебаниям и воспринимают их. В музыке термин "динамика" относится к тому, что мы называем "тихим" или "громким" звуком. Способность носителя записи воспроизвести разность между тихим и громким звуками называется "динамическим диапазоном". Записи на виниле и магнитофонных лентах имеют ограниченный (в 20 db или около того) динамический диапазон, в то время, как современные компакт-диски и цифровая аудиоплёнка (DAT) способны полностью воспроизводить динамический диапазон; это - 100 db! Фактор ограничения - это сколько из того, что вы фактически слышите, определено громкоговорителями, усилителями и помещением. Продолжаем читать...

b. На высокой или низкой частоте

Мы все слышали термины вроде "яркий", "тусклый", "глубокий" и "бедный", используемые для описания музыки. Два главных фактора усложняют это дело. Первый - это то, что все мы слышим одно и тоже по-разному; один человек "ярко", другой - "тускло". Второй фактор - это точность воспроизведения нашего источника звука (или отсутствие этой точности) громкоговорителями и усилителями. Технически слышимый диапазон частот для человеческого восприятия составляет от 20 Гц до 20 КГц. Диапазон слышимого большинством людей располагается между 40 Гц и 16 КГц, и фактически вещание FM радио происходит в установленном диапазоне частот от 50 Гц до 15 КГц.

Типичный автомобильный радиоприемник "бум-бокс" или домашняя стереосистема имеют две кнопки эквализации звука. Кнопки "низкой" и "высокой" частоты обычно центрируются на 100 Гц и 10 КГц соответственно, с широкой фиксированной частотой "Q". "Q" относится к диапазону частот, подверженных повышению или понижению и выражается в октавах. Их результат воздействия на слух не является изысканным, но для бытовых устройств это является простым, удобным и обычно достаточным средством. Кнопка тонкомпенсации (loudness) - это просто низкочастотное повышение, компенсирующее очевидное отсутствие низких частот при прослушивании на малых уровнях громкости.

c. Громкоговорители, усилители и помещения

Это - последний шаг, прежде чем ваши уши примутся за работу. Здесь любые проблемы влияют на воспроизводимый звук, и таким образом на вашу способность интерпретировать то, что вы слышите. Усилитель, громкоговорители и помещение, в котором они находятся, - все это составляет пространство для восприятия звука. Когда ваши миксы великолепно звучат в студии и ужасно в другом месте, вы осознаёте, что что-то неправильно.

"Плоский" - это термин, используемый для описания системы, воспроизводящей все частоты более или менее в равной степени. Некоторые люди расходуют огромные суммы, пытаясь достигнуть звучания "плоского" пространства. Я считаю, что это хорошо на бумаге, но не всегда подходит для музыки! Пока я знаю, что могут "сотворить" громкоговорители и помещение, я буду заниматься этим делом. Мне нравится делать миксы на почти "полевых" системах, при умеренно выставленных уровнях. Это необходимо для уменьшения вероятных воздействий от помещения. Мои нынешние "любимчики" - компактные активные двухполосные мониторы Genelec 1031А. Они никогда не подводят меня. Alesis и Event 20/20 - недавние приобретения более дешёвых активных мониторов.

Уровень прослушивания является весьма субъективным фактором, но ухо реагирует по-разному на частоты при различных уровнях. Постоянные громкие уровни имеют тенденцию к лучшей слышимости высоких частот, в то же время при малых уровнях громкости низкие частоты не так отчётливы. Совместно с другими вещами, окружающими нашу жизнь, лекарства и алкоголь также влияют на чувствительность ушей, и обычно не лучшим образом.

IDE/UltraDMA		SCSI
IDE/ATA	2.1 - 8.3 MB/sec	SCSI	5 MB/sec
EIDE	11.1 - 16.6 MB/sec	Fast SCSI	10 MB/sec
Ultra ATA(UDMA)	33.3 MB/sec	Fast Wide SCSI	20 MB/sec
New Ultra-DMA	66 MB/sec	Ultra SCSI	20 MB/sec
New Ultra-DMA II	100 MB/sec	Ultra 2 SCSI	40 MB/sec

USB - новый интерфейс. Теоретически, вы можете иметь с USB 127 устройств шлейфового подключения. Нет необходимости в специальной карте, потому что это - встроенный формат на большинстве новых компьютеров (после 1999 года) и он более быстрый для цифрового звука. Он удобен, потому что периферийные устройства USB имеют функцию горячего запуска (это значит, что их можно подключать и отключать на работающем компьютере), а требования к кабелям ниже, чем с устройствами SCSI. Теперь жёсткие диски USB, CD-R, CD-RW и съёмные диски доступны.

Tascam и Event недавно появились с небольшими цифровыми звуковыми микшерными пультами, использующими интерфейс USB. Они оба стоят примерно $600 и имеют 8 регуляторов, EQ, цифровой вход и выход, и т.д. Когда вы устанете от записи с помощью "мыши", вы можете попробовать одно из них как интерфейс между вами и вашим любимым записывающим программным обеспечением.

Самый новый звуковой интерфейс FireWire и этот будут искрой, зажигающей "железную" революцию. Никаких PCI карт, только подключай и начинай записывать. Он, также как и USB, находится на материнской плате, готовый к рок-н-роллу. Устройства, использующие преимущество FireWire, начали появляться в 2001.

Сменные приводы: Стандартный картридж Zip-привода содержит приблизительно 10 минут 44.1 цифрового стереозвука. 1Гб Jazz или Syquest Sparq содержит приблизительно 100 минут 44.1 цифрового стереозвука. Если вы создаёте много различных проектов, передвижной носитель памяти может быть очень полезен. Картриджи Zip - приблизительно $10 за штуку, картриджи Jazz - $90-100 и картриджи Sparq - $33 за штуку.

К сожалению, Syquest отошёл от дел с лета 99-го, так что Iomega действительно не имеет конкуренции и может "заряжать" то, в чем они нуждаются. Имеется новый съёмный привод, названный Orbit, который здорово похож на Syquest Sparq. Он содержит 2.2Гб на одном картридже, и они стоят приблизительно $35 за штуку.

CD-R и CD-RW. 12-скоростные СD-R-приводы - теперь в диапазоне $300! Они могут быть SCSI или также IDE. Набор CD-R на шпинделе - менее $0.2 за каждый. Приобретите приличный "струйник", делайте одновременно ваши собственные наклейки и собственные CD. Я подобрал себе 8x SCSI CD-R за $200 в ноябре 99-го. Фактически, я имею 2x SCSI CD-R и 8x SCSI CD-R, установленными на моей системе. У меня имеется некоторое количество старых backup программ, которые работают с 2x CD-R, а я использую 8x для записи CD. Я люблю записывать 50-минутный CD за 8 минут!

CD-RW - это самое лучшее для резервирования ваших файлов. Для компьютера он выглядит наподобие другого жесткого диска, и вы можете повторно использовать этот носитель. СD для них более дороги, но не стоит над этим задумываться.

Звуковая карта. Это - элемент, который принимает звук в компьютер и выдаёт его наружу. Имеется большое количество звуковых карт, и вам необходимо выбрать правильную карту для работы, чтобы делать то, что вам нужно. Снова сходите на веб-сайты производителей. Убедитесь, что программное обеспечение, имеющееся у вас, будет работать со звуковой картой, которую вы присматриваете. Программное обеспечение должно перечислять звуковые карты правильно работающие с ним.

Не приобретайте карту, имеющую только цифровые входы/выходы, если вы не имеете DAT-машину или другое устройство, считывающее цифровой сигнал. Имеются два вида цифровых входов/выходов. Один - S/PDIF, использующий соединитель типа RCA (как на вашей кассетной деке), а другой - AES/EBU, использующий канон (как у микрофона). Некоторые карты имеют одно, а другие имеют оба этих соединения. Вы не можете подключать их к вашей стереосистеме и слушать через них! Будь то просто карта для редактирования стерео или для многодорожечной записи, приобретайте звуковую карту по крайней мере со стереовыходом для аналогового монитора, тогда все цифровые колокола и свисты изольются на вас; вы можете подключать это к вашей стереосистеме и слышать то, что происходит или не происходит!

Слово о Wordclock. Если вы используете компьютер только для записи и микширования, это вам не нужно. С другой стороны, если вы планируете использовать компьютер с другими цифровыми устройствами типа ADAT или DA-88, или цифрового микшерного пульта Panasonic DA7 или Yamaha 02R, то это очень важно для вас.

Все цифровые устройства имеют компьютеры внутри них, работающие на своих собственных внутренних частотах. Чтобы работать вместе должным образом, должен иметься Master Wordclock, устройство, соединяемое со всеми другими. Когда вы начинаете связывать их между собой и перемещать цифровой сигнал между устройствами, и должным образом не соединив входы и выходы wordclock, то эти различные цифровые частоты начинают вызывать проблемы: щелчки и трески, случайный шум, расхождения в синхронизации, сдвиг звука или вообще никакого звука. Кроме того, различные комбинации цифрового оборудования требуют некоторого экспериментирования относительно того, какое устройство должно быть wordclock master.

Драйверы. Это небольшие программы, которые связываются с операционной системой, будь это Win95, Win98, NT или Win3.11 и облегчают плавное взаимодействие между вашим аппаратным и программным обеспечением. Win95 имел версию 1 и версию 2, так же, как и Windows 98, а теперь, для вящего удовольствия, мы имеем Windows 2000. Вы должны удостовериться, что ваше программное обеспечение и оборудование поддержаны любой версией Windows, находится на вашем компьютере.

NT в этом ряду стоит особняком, так как он не поддерживает формат "plug and play". NT очень крепкая система, но "железо" должно быть специально подобрано для NT платформы. Всегда обещают новые драйверы, но если они недоступны, вам не повезло.

Вопросы совместимости. Большинство изготовителей программного обеспечения перечисляет системы и "железо", испытанное на предмет работы с их продуктами. Найдите эту информацию и используйте её. Это могло бы уберечь вас от многих головных болей. Так как PC - "самосборная" коробка, деньги, сэкономленные вами при самостоятельной сборке, ничего не будут значить, если программное обеспечение не будет работать на нём должным образом.

Давайте сделаем обзор. Чтобы получить эту игрушку, вам необходимо:

Устройства
системный блок		$1000-2000
монитор		$ 200-800
звуковая карта		$ 350-1000
дополнительные жесткие диски		$ 200-600
приводы CD-R/CD-RW		$ 200-600
программное обеспечение для аудио		$ 100-800
программное обеспечение для MIDI		$ 100-800
програииное обеспечение для записи CD		$ 100-500
SCSI-контроллер		$ 120-300
Контроллер UltraDMA-66/100		$ 100
Съемные накопители		$ 300
Студийное оборудование
микрофоны, микрофонные предусилители	(?)
эффект-процессор	(?)
микшерный пульт	(?)
акустические мониторы	(?)
магнитофон	(?)
Цифровой синхронизатор	(?)

Это - существенные капиталовложения и, как вы можете видеть, более существенные, чем просто покупка компьютера. Если вы нормальный человек, подавите раздражение, купите компьютер и сложите вместе, сконфигурировав в единое целое, все его жёсткие диски, съёмные дисководы, CD-R и CD-ROM. Подготовьтесь как следует и прочитайте внимательно то, на что обычно не обращаете внимания, прежде чем сделать покупку. Удачи!

Если вы хотите записать несколько дорожек акустических звуков (а не MIDI информации), то вам понадобится средство многодорожечной записи или в виде магнитофона или в виде системы записи на жесткий диск. Многодорожечные магнитофоны бывают цифровые и аналоговые, последние подразделяются на катушечные и кассетные. Системы записи на жесткий диск подразделяются на автономные и компьютерные.

Цифровые магнитофоны
Модульные цифровые многодорожечники , хотя и не являются самыми дешевыми устройствами, вполне могут применяться в домашней студии. Это восьмиканальные цифровые магнитофоны, использующие в качестве носителя видеокассеты. Модульными они называются потому, что вы можете объединить до шестнадцати подобных устройств в единую систему. Их качество звука лучше, чем у недорогих аналоговых катушечных магнитофонов.

Аналоговые магнитофоны
Если вам ближе аналоговая запись, то можно выбрать среди катушечных магнитофонов, кассетных магнитофонов и портастудий.

Портастудии , устройства для записи нескольких дорожек (от четырех до восьми) на обычные компакт-кассеты, имеют встроенный микшер. Они предлагают удобный и недорогой способ одновременного решения вопроса записи и микширования в домашней студии. Некоторые имеют даже встроенный синхронизатор.

Многодорожечные кассетные магнитофоны также могут записывать от четырех до восьми дорожек на обычные компакт-кассеты, но не имеют микшера. По крайней мере одно из них (Fostex GT 10) предлагает встроенную систему синхронизации.

Катушечные магнитофоны записывают от 8 до 16 дорожек (устройства, записывающие больше дорожек, довольно дороги для домашней студии) на пленку шириной от четверти до половины дюйма. Их качество записи лучше, чем у кассетных систем.

Запись на жесткий диск
Многодорожечные системы записи на жесткий диск делятся на компьютерные , которым требуется дополнительный компьютер для осуществления своей деятельности, и автономные , которые могут работать сами по себе. Подобные системы многодорожечной записи видимо заменят в будущем все остальные. Их основными преимуществами по сравнению с магнитофонами являются произвольный доступ (то есть способность практически мгновенно перейти к любому месту записи) и возможности редактирования. Недостатки - непривычность и все еще высокая стоимость.

Что касается разницы между двумя группами систем записи на жесткий диск, то автономные больше напоминают магнитофоны при работе с ними, обычно стоят дешевле и более устойчивы к крушениям. Компьютерные системы могут обойтись дешевле, если вы уже имеете подходящий компьютер, могут работать совместно с другими программами и периферией и предлагают более наглядный способ осуществления некоторых операций.

К достоинствам многодорожечных магнитофонов с продольной записью, следует отнести достаточно простой лентопротяжный меха-низм с минимальным количеством движущихся узлов и небольшую скорость записи, которая способствует увеличению срока службы магнитных головок и ленты. К недостаткам этого вида цифровых магнитофонов относятся слож-ность блоков магнитных головок и увеличенный объем электронных уст-ройств. Многодорожечный блок магнитных головок сложнее и дороже одиночной головки. Многоканальность предполагает наличие в магнитофоне не-скольких (по числу дорожек) усилителей записи, воспроизведения и, возмож-но, канальных кодеков. Увеличение количества электронных блоков влечет за собой увеличение потребляемой мощности, стоимости, габаритных размеров и массы всего устройства.

Упомянутые недостатки не следует считать слишком серьезным препят-ствием для создания таких магнитофонов. Современная интегральная техно-логия изготовления магнитных головок и электронных узлов позволяет выпол-нить эти устройства в одном корпусе в виде больших интегральных схем (БИС).

Состав и принцип работы цифрового магнитофона. Цифровой магнитофон с продольной многодорожечной записью содержит лентопротяжный механизм с системами автоматического регулирования, канал многодорожечной ИКМ за-вися — воспроизведения и устройство управления режимами работы магнито-фона. На рис. 10 показана укрупненная структурная схема канала ИКМ за-писи — воспроизведения многоканального цифрового магнитофона. В частном случае он может быть двухканальным, например стереофоническим.

На вход магнитофона поступают либо аналоговые, либо цифровые сигна-лы от т источников. Аналоговые сигналы преобразуются ИКМ кодерами 1 в цифровые сигналы и в цифровой форме раздельно подаются на блочный ко-дер 3, в котором осуществляется формирование кода защиты от ошибок в виде отдельных блоков кодовых слов. Сформированные кодовые блоки посту-пают в кодер канала 4, который осуществляет канальное кодирование кодо-вой последовательности с целью согласования ее со свойствами канала запи-си — воспроизведения. С выхода кодера канала сигнал через усилители запи-си 5 поступает в блок записывающих магнитных головок 6 и записывается на ленте 7 на k-дорожках. При воспроизведении цифровой сигнал, поступающий с блока воспроизводящих головок 11, усиливается усилителями воспроизведе-ния 12 и подвергается обратным преобразованиям. Вначале происходит ка-нальное декодирование сигнала в декодере канала 13 и восстанавливается его временной масштаб в компенсаторе временных искажений, затем осуществля-ются блочное декодирование и исправление ошибок в блочном декодере 15 и, наконец, ИКМ декодирование — преобразование цифрового сигнала в анало-говый. Устройства сопряжения 2 и 17 служат для сопряжения цифровых сиг-налов, поступающих от внешних цифровых источников с цифровыми сигна-лами магнитофона.

Разделение кодирования на блочное помехозащитное и канальное коди-рование условно, хотя часто кодеры разделяют физически, выполняя их в ви-де отдельных узлов.

На магнитную ленту помимо цифровых сигналов звуковой программы на отдельных дорожках часто записывают сигналы управления, режиссерские и иногда аналоговые сигналы, дублирующие звуковую программу.

Расположение блоков головок в двухканальных (стереофонических) циф-ровых магнитофонах традиционное, как и в аналоговых В студий-ных многоканальных магнитофонах могут быть добавлены дополнительные го-ловки записи и стирания) для перезаписи программы или отдель-ных фрагментов из одного канала в другой. Студийные магнитофоны снабже-ны специальным узлом электронного монтажа.

Рассмотрим более подробно отдельные функциональные узлы цифрового магнитофона.

Кодер для импульсно-кодовой модуляции предназначен для преобразова-ния аналогового сигнала в цифровой путем дискретизации, квантования и ко-дирования. Последние две операции могут быть совмещены и выполняться единым устройством. В состав ИКМ кодера включают фильтр нижних частот, ограничивающий спектр входного сигнала и предотвращающий появление по-мех субдискретизации. Эти помехи могут возникнуть из-за перекрытия спект-ров исходного аналогового и преобразованного цифрового сигналов при ИКМ, когда не выполняется условие теоремы Котельникова для частоты модулирую-щего сигнала F и частоты дискретизации: 2F>fд.

Дискретизация сигнала производится устройством отсчета и запоминания (выборки и хранения), квантование и кодирование осуществляются аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Фильтр нижних частот должен иметь полосу пропускания до 20 кГц и та-кое значение затухания вне полосы, чтобы исключить влияние помех субдис-кретизации на передаваемый сигнал. Желательно, чтобы спектральные состав-ляющие сигнала, начиная с частоты 0,5 fд (приблизительно 22 — 25 кГц), были подавлены на 90 — 100 дБ. В то же время желательно не вносить значитель-ных фазово-частотных искажений в аналоговый сигнал в процессе фильтрации.

После фильтрации фильтром нижних частот аналоговый сигнал подвергает-ся дискретизации. В течение короткого интервала времени производится от-счет значения сигнала, и затем это значение запоминается на время, необхо-димое для аналого-цифрового преобразования.

Широкое распространение получили аналоговые устройства отсчета и за-поминания (УОЗ) со стробированием импульсами прямоугольной формы по-стоянной длительности. В них отсчет производят путем интегрирования сигна-ла в течение короткого отрезка времени. В качестве накопительного элемен-та используют конденсатор, цепь заряда которого стробируют прямоугольным импульсом

Аналого-цифровой преобразователь преобразует отсчеты аналогового сиг-нала в кодовые слова. Принципы построения АЦП описаны в 1. Рассмот-рим один из видов преобразователей, простой в реализации и пригодный для цифровых магнитофонов, — АЦП с последовательным приближением В основе его работы лежит принцип последовательного сравнения значения входного сигнала с 1/2, 1/4, 1/8 и т. д. от возможного максимального его значения. В m-разрядном АЦП процесс преобразования длится в течение m последовательных шагов приближения.

Входной сигнал UВх с выхода устройства отсчета и запоминания посту-пает на один из входов компаратора 3. На второй вход компаратора посту-пает аналоговый сигнал, сформированный цифро-аналоговым преобразовате-лем (ЦАП) 2, на цифровые входы которого поступают сигналы, специально сформированные программным устройством (ПУ) 5 по команде, пришедшей на вход запуска. По этой команде ПУ формирует первый код, который соот-ветствует половине максимально возможного значения входного сигнала и с выхода ЦАП соответствующее напряжение поступает на инвертирую-щий вход компаратора. Если это напряжение меньше значения входного сиг-нала, то на выходе компаратора вырабатывается перепад, изменяющий ко-манду программного устройства. Одновременно с m-й цифровой шины ЦАП во внешнюю цепь в т-м разряде поступает 1. Затем программным устройством вырабатывается код, соответствующий (1/2+1/4)UВх. Соответствующий анало-говый сигнал с выхода ЦАП вновь поступает на компаратор. Если он превы-шает значение входного сигнала, то на выходе компаратора образуется пе-репад, противоположный первому, и следующий код с программного устрой-ства соответствует предыдущему сигналу, уменьшенному на 1/8 максималь-ного значения, т. е. (1/2+1/4 — 1/8) UBx макс. С выхода т — 1 шины во внешнюю

цепь поступает 0 и т. д. По истечении т шагов последовательного приближе-ния к значению измеряемого сигнала на выходных шинах образуется соот-ветствующее кодовое слово. Шаг приближения задается генератором такто-вых импульсов (ГТИ) 4. Эталонный сигнал для формирования напряжений на рыходе ЦАП поступает с генератора опорного напряжения (ГОН).

Сформированные в АЦП цифровые сигналы каждого из каналов в виде последовательности кодовых слов поступают на вход блочного кодера, в ко-тором осуществляется блочное помехозащитное кодирование.

Устройство сопряжения цифровых сигналов. Цифровые звукотехнические устройства выполняют таким образом, чтобы их можно было соединять друг с другом, образуя необходимый в конкретных условиях комплект оборудова-ния. Для обеспечения возможности таких соединений и для взаимозаменяемо-сти различных устройств необходима в первую очередь идентичность сигналов входа/выхода звукотехнических устройств.

Наиболее удобная форма передачи цифровых сигналов звука между уст-ройствами — последовательный код. Этот код, как и код, используемый в маг-нитной записи, должен обладать свойствами самосинхронизации, содержать различного рода служебную информацию и должен быть защищен от ошибок. Условия передачи цифровых сигналов между отдельными устройствами менее жесткие, чем условия цифровой записи — воспроизведения, поэтому требова-ния, предъявляемые к коду вход/выход оборудования, отличаются от требований, предъявляемых к коду для магнитной записи. Форматы этих кодов различны.

Первое назначение устройства сопряжения состоит в согласовании кодов входа/выхода с кодами, сформированными внутренними аналого-цифровыми пре-вбразователями цифрового магнитофона.

В простейшем случае, когда параметры АЦП внешнего устройства и циф-рового магнитофона совпадают, от устройства сопряжения требуется лишь выделение информационной и служебной частей внешнего цифрового сигнала.

Входной цифровой сигнал от внешнего источника непрерывно поступает на регистр сдвига 1. В момент прихода синхрослова в дешифратор 2 вырабаты-вается команда разрешения прохождения входной информации (с начала блока) в буферную память 4, где осуществляется временное выравнивание входного сигнала. Далее сигнал поступает на демультиплексор 5, которым от-деляется служебная информация от основного потока. Служебная информа-ция поступает в блок управления 7, а сигнал программы поступает на вход де-кодера защиты от ошибок 6, на выходе которого восстанавливается информа-ционная часть звуковой программы. Выходной сигнал декодера идентичен по своему форма! у выходному сигналу АЦП цифрового магнитофона. Этот сиг-нал через согласующее выходное устройство 8 поступает в дальнейшем на блочный кодер цифрового магнитофона. Устройство управления 7 обеспечива-ет согласование режимов работы отдельных узлов устройства сопряжения.

Иногда требуется сопрягать с цифровым магнитофоном цифровой источ-ник звукового сигнала, имеющий другую частоту дискретизации. В этом слу-чае устройство сопряжения должно содержать передискретизатор — узел, осу-ществляющий передискретизацию (замену одной частоты дискретизации дру-гой).

Пусть исходная частота дискретизации сигнала fa = 32 кГц, а требуемая частота дискретизации fa = 48 кГц. На рисунке сплошными линиями показаны отсчеты исходного сиг-нала, а штриховыми — отсчеты передискретизованного сигнала. Значения отсчетов передискретизованного сигнала получаются после суммирования сосед-них отсчетов исходного сигнала с разными весовыми коэффициентами: и т. д., где а0, ait a2,... — отсчеты исходного сигнала; bit Ь2, Ь3,... — отсчеты пе-редискретизованного сигнала.

Возможен более сложный алгоритм работы арифметического устройства, при котором учитываются и значения не только соседних, но и других отсче-тов.

Передискретизация подобным образом легко осуществляется лишь в слу-чае, когда частоты дискретизации связаны простыми соотношениями. В про-тивном случае необходимо вначале преобразовывать цифровой сигнал в анало-говый и вновь осуществлять аналого-цифровое преобразование с новой час-тотой дискретизации. Такое преобразование обычно называют транскодирова-нием.

Возможен и более сложный режим устройства сопряжения, когда произ-водится коммутация двух сигналов. В этом случае выполняется численная операция сложения отсчетов этих сигналов с плавно изменяющимися коэф-фициентами, чтобы обеспечить плавность переходов сигналов во избежание щелчка Еще более сложные режимы работы согласующего уст-ройства, связанные плавным микшированием и электронным монтажом,

С согласующего устройства информационные биты звуковой программы от АЦП магнитофона либо от внешнего цифрового источника поступают на блоч-ный кодер. Эти сигналы могут быть предварительно объединены в единый цифровой поток.

Блочный помехозащитный кодер предназначен для осуществления помехо-защитного кодирования исходных цифровых сигналов и представления их в виде отдельных блоков кодовых слов с блоковой (цикловой) синхронизацией и другими служебными битами.

Организация цифрового потока в виде блоков, с одной стороны, облегчает восстановление временного масштаба сигнала при воспроизведении и, с дру-гой стороны, упрощает восстановление сигнала после непредвиденного сбоя.

Временной масштаб воспроизводимого сигнала искажается из-за неравно-мерности движения носителя, из-за статических и динамических перекосов лен-ты. Например, из-за перекосов временные смещения сигналов на крайних до-рожках могут достигать десятков битов.

Блочное кодирование в сочетании с использованием буферной памяти по-зволяет с частотой следования блоков восстанавливать временной масштаб, обеспечить взаимозаменяемость фонограмм и полностью устранить такой де-фект аналоговой записи, как детонация.

Блочный кодер защиты от ошибок содержит собственно ко-дер защиты от ошибок и распределитель цифровых сигналов по каналам за-писи. Вообще говоря, блочный кодер может сочетать в себе и возможности канального кодирования, но для простоты изложения процессы помехозащит-ного и канального кодирования мы рассмотрим вначале последовательно.

Поскольку при цифровой записи звука требуется надежная защита от ошибок, легко реализуемая каскадным кодированием, собственно кодер защи-ты от ошибок содержит два кодера — внешний К.ЗО1 и внутрен-ний КЗО2 — и перемножитель ПМ.

Конкретные виды внешнего и внутреннего кодов, их параметры и пара-метры перемежения в большой степени зависят от свойств используемого ка-нала прямой записи — воспроизведения. Часто используют линейные коды, в частности код Хэмминга, БЧХ-коды. В последнее время нашли широкое при-менение более сложные коды, например код Рида — Соломона.

Блочный помехозащитный код. Рассмотрим один из вариантов кодов для студийной цифровой записи звука. Каждый отсчет звукового сигнала переда-ется 16 битами. Исходный звуковой сигнал разбивается на фрагменты дли-тельностью в 8 отсчетов (128 информационных бит). Для защиты от ошибок использовано 64 избыточных бита. Помехозащитное кодирование осуществля-ется в несколько приемов. Восемь 16-разрядных слов вначале преобразуются в шестнадцать 8-разрядных слов. Затем осуществляется их преобразование по правилу кодирования Рида — Соломона в двадцать 8-разрядных слов. При этом образуется укороченный код Рида — Соломона (20, 16) с кодовым рас-стоянием 5. Затем осуществляется перемежение слов, после чего вновь произ-водится кодирование, в результате которого 20 перемеженных 8-разрядных слов перекодируются по правилу Рида — Соломона в 24 слова, образуя новый укороченный код (24, 20) с кодовым расстоянием 5.

После образования кода защиты от ошибок к блоку в виде двадцати че-тырех 8-разрядных слов (192 бит) могут быть добавлены биты (слова) син-хронизации, отличающиеся от любого слова кода и от любого стыка слов, и биты идентификации и управления. Наконец, образованные слова распреде-ляются по каналам записи.

Перемежитель информации. Суть перемежения, как отмечалось ранее, за-ключается в «растягивании» информации кодового блока вдоль дорожки записи или по площади носителя с тем, чтобы выпадение не поразило большого количества рядом расположенных битов. Перемежение достигается задержи-ванием отдельных битов или кодовых слов на различные интервалы времени. Задержка битов или слов может осуществляться различными способами с применением регистров, ОЗУ и т. д.

Принцип работы перемножителя с применением ОЗУ с произвольным доступом и ПЗУ поясняется на примере, Первый блок входной информации записывается в первое ОЗУ 3 в естественном по-рядке адресов (О, 1, 2...), который задается счетчиком адреса 1. После запол-нения информацией первого ОЗУ входной поток переключается и поступает на вход второго ОЗУ 4, адресный вход которого подключается к счетчику адре-са 1. Одновременно с этим на адресный вход первого ОЗУ начинают посту-пать сигналы адресов в соответствии с правилом перемежения, записанные в ПЗУ 2, перемеженная информация поступает на выход устройства. После за-полнения второго ОЗУ входная информация вновь поступает на первое ОЗУ, выходная шина подключается ко второму ОЗУ и устройства адресации меня-ются местами. В дальнейшем процесс повторяется.

В этом блоч-ном леремежмтеле каждое t-e слово задерживается «а интервале тi=(i — 1)kn слов=(i — 1)6 блоков (i=1,2,... , n — номер слова в блоке; k=1,2, .„ — шаг перемежения). Таким образом, Ti = 0, тп=(n — 1)kn слов или (n — 1)k блоков, т. е. первое слово каждого блока остается на месте, а n-е слово занимает место n-го слова в блоке, отстоящем от исходного блока на (n — l)k блоков.

Принцип работы перемежителя заключается в следующем. Входная ин-формация поступает одновременно на n кристаллов запоминающего устройства с произвольным доступом (ЗУ) емкостью nk m-разрядных слов. Для всех ЗУ и независимо от режима записи и считывания (3/Сч) используется один счет--чик адреса. Во время записи в одно ЗУ из остальных ЗУ производится счи-тывание. В каждое ЗУ по адресам от 1-го до nk-гo записывается nk слов, со-ставляющих k блоков, а затем в течение (n — 1)k блоков происходит их мно-гократное [(« — !)] раз считывание с той же частотой. Затем цикл повторяет-ся. Считывание первого слова каждого блока осуществляется во время запи-си.

Благодаря использованию коммутатора на выход перемежителя от одно-го ЗУ за интервал k блоков поступает nk слов в моменты и с адресами, соот-ветствующими правилу перемежения. Коммутатор за время одного блока опра-шивает все ЗУ по текущим адресам. Очередность опроса одинакова в преде-лах группы из k блоков и меняется от группы к группе. Например, в течение j-го блока опрос ЗУ производится в следующем порядке: 1, n, n — 1,...,3,2. То же происходит в течение (j+k — !)-го блока. В интервале (j+k)-го блока последовательность опроса такая: 2, -1, л, (n — 1),...,4, 3. В результате, напри-мер, слово Anj, записанное в первом ЗУ по адресу n, считывается из него

(n — 1) раз, но на выход перемежителя поступает только в соответствующем интервале времени. (Это происходит в блоке с номером j+(n — 1)&.) Комму-татор представляет собой регистр с обратной связью, в котором циркулиру-ет 1.

Распределитель сигналов (демультиплексор). В распределителе происхо-дит распределение кодированных сигналов по каналам записи (по числу до-рожек записи). Иногда распределение сигналов осуществляется одновременно с помехоустойчивым кодированием.

В простейшем варианте распределитель сигналов представляет собой де-мультиплексор. Более сложный распределитель помимо демультиплексора содержит буферные устройства памяти 3 с емкостью, позволяющей за-писать один блок кодированного сигна-ла, а также устройство формирования синхрослова кодового блока и слова идентификации и управления 2. Окон-чательное формирование кодовых бло-ков каждого канала производится в мультиплексорах 4.

Часто распределитель сигналов вы-полняет я-дорожковое перемежение сиг-налов, формируя кодовые блоки таким образом, чтобы цифровая информа-ция одного звукового канала распреде-лялась по нескольким дорожкам запи-си. Цель такого перемежения состоит в уменьшении влияния длительных вы-падений, вызванных продольными цара-пинами на ленте. Продольная царапи-на, разрушающая информацию вдоль одной дорожки, поражает лишь отдель-ные слова каждого из звуковых каналов. И благодаря тому, что перемежен-ные слова входят в разные системы проверок (по другим дорожкам), оказы-вается возможным полностью исправить ошибки при воспроизведении.

Канальный кодер (модулятор) предназначен для формирования канально-го кода с целью согласования цифрового сигнала со свойствами канала запи-си — воспроизведения.

Рассмотрим принципы построения канальных кодеров для некоторых из них.

Бифазный кодер. Простейший бифазный кодер может быть выполнен с помощью логической цепи, выполняющей операцию АБ+ЛВ (А — исходный цифровой сигнал в форме кода БВН; В — меандр с периодом, равным такто-вому интервалу исходного сигнала). Эпюры напряжений и принципиальная электрическая схема бифазного кодера

Бичастотный кодер можно выполнить в виде логической цепи, выполняю-щей операцию ЛВ+АС (С — серия импульсов с периодом, равным половине тактового интервала), и 7-триггера

Трехчастотный кодер легко построить на базе бичастотного или бифазно-го кодера, добавив к ним Г-триггер. Пример построения кодера Миллера одобным образом могут быть построены кодеры и других трехчастотных кодов.

Возможны иные варианты построения трехчастотных кодеров — с исполь-зованием элементов задержки, дешифратора и цепи управления, вводящей ог-раничения, предусмотренные правилом кодирования. Аналогично можно строить более сложные кодеры, например М2 и HDM-1. В кодере Л12 используются ре-гистр сдвига, два дешифратора и два устройства введения ограничений — для пропуска точки изменения полярности, когда 0 следует за 1, и точки измене-ния полярности, когда 1 является последней в серии 1.

Групповые коды. Кодеры ЗРМ и 8/16 могут быть выполнены с исполь-зованием устройства памяти, в качестве которого можно применить постоян-ное запоминающее устройство (ПЗУ) На адресные шины ПЗУ поступают кодовые слова исходной информации (3-разрядные в случае ЗРМ и 8-разрядные в случае 8/16), а с выхода ПЗУ поступают соответствующие за-писанные в нем комбинации. Считывание из ПЗУ производится с повышенной частотой, чтобы сохранить реальный масштаб времени после преобразования. В кодере ЗРМ предусматривается устройство замены комбинаций 101 на 010 на стыках слов.С выхода канальных кодеров сигнал поступает в усилители записи для последующей записи на ленту.

Усилитель записи. Усилители записи преобразуют напряжение кодирован-ного сигнала в ток головки записи. Смещение среднего значения постоянной составляющей тока записи при передаче неполностью сбалансированных кодов может привести к значительным искажениям записываемой сигналограммы. Поэтому связь усилителя записи с головкой записи осуществляется кондуктив-но. В зависимости от вида обмотки магнитной головки различают два типа усилителя записи.

В случае использования обмотки головки записи без средней точки усили-тель запиеи выполняют двухполупериодным и питают от двух источников пи-тания

Если головка записи имеет обмотку со средней точкой, усилитель записи можно питать от одного источника Иногда при записи вводят предыскажения тока с тем, чтобы создать наи-более благоприятные условия формирования сигналограммы. В усилителе интегрирующие RС-цепи превращают прямоугольные импульсы тока в им-пульсы с плавно нарастающим фронтом и резким срезом. Подобное предыска-жение тока (поля) записи приводит к уменьшению наклона намагниченной зоны сигналограммы, уменьшает стирание ранее записанной зоны и способствует уменьшению амплитудных и фазовых искажений воспроизводи-мого сигнала.

Магнитные головки и лента. Блоки записывающих головок со-держат головки записи цифровых сигналов программы и головки записи слу-жебных цифровых и аналоговых сигналов. О типичных размерах и расположе-нии головок в профессиональных магнитофонах можно судить по сигналограммам Головки воспроизведения имеют ширину рабочего зазора, не превышаю-щую 0,5 мкм, чтобы обеспечить воспроизведение сигналов, записанных с плот-ностью более 1000 бит на миллиметр.

Для цифровой записи звука используется магнитная лента с тонкой элас-тичной основой и нетолстым рабочим слоем. Особенностью ленты для цифро-вой записи звука являются высокая плотность записи, небольшое и нормиро-ванное количество выпадений. Для уменьшения выпадений в процессе эксплуатации в узле головок магни-тофона предусматривают специальный очиститель ленты от пыли и грязи. Очиститель часто выполняют в виде скребка с остро отточенными краями.

Скребок иногда выполняют в виде пластины с цилиндрическими отверстиями

Усилитель воспроизведения. Требования к усилителям воспроизведения циф-рового сигнала программы обычные: малый уровень шума, согласование с полным сопротивлением головки и амплитудно-частотная коррекция, способст-вующая улучшению формы воспроизводимого сигнала.

Усилители воспроизведения временного и управляющего кода должны обес-печивать воспроизведение сигнала при повышенных (до 30 раз) и понижен-ных (до 10 раз) скоростях ленты. Поэтому они должны быть достаточно широ-кополосными и иметь спадающую с ростом частоты форму амплитудно-частот-ной характеристики.

Воспроизведенный с каждой дорожки и усиленный усилителем воспроизве-дения цифровой сигнал поступает на вход канального декодера.

Канальные декодеры предназначены для декодирования воспроизведен-ных сигналов и выделения из них сигналов синхронизации. Поскольку из-за колебаний скорости и помех воспроизводимый сигнал приобретает временные искажения, синхронизирующее устройство декодера должно иметь фазовую ав-топодстройку частоты. В идеальном случае канальный декодер можно пред-ставить как идеальный приемник данного вида канального сигнала с синхрони-затором и формирователем выходного сигнала Но алгоритм и реа-лизация оптимального приема канальных сигналов оказываются весьма слож-ными. Поэтому на практике канальные декодеры строят по более простым в реализации алгоритмам.Синхронизатор декодера выполняется в виде управляемого генератора с ФАПЧ. Эпюры напряжений в отдельных точках декодера

В бичастотном декодере правильное декодирование происходит по исте-чении первого тактового интервала воспроизводимого сигнала. В трехчастот-ном декодере правильное декодирование происходит лишь после прихода оп-ределенной комбинации из трех символов, которое в конкретном трехчастот-ном коде определяет интервал между сменой полярности сигнала, равный 2ГТ. В коде Миллера) такой комбинацией является 101, в коде 6, показанного на том же рисунке, — 010.

Декодер М2 осуществляет правильное декодирование лишь после прие-ма сигнала с изменением полярности на интервале ЗГТ, определяемого комби-нацией исходного сигнала М01

Групповые декодеры должны содержать формирователи тактовых сигна-лов как группового кода, так и декодированного цифрового сигнала. Принци-пиально такие декодеры могут быть выполнены с использованием ПЗУ, на адресные шины которого поступает воспроизводимый групповой код, а деко-дированный сигнал считывается с выхода. Однако алгоритмическое декодиро-вание — более простое в реализации, и поэтому его используют чаще.

Сложные канальные декодеры избыточных канальных кодов выполняют и дополнительную функцию — обнаружение ошибок. Обнаруженные ошибки «по-мечаются» символами «стирания», и в последующих устройствах помехозащит-ного декодирования осуществляется исправление «стираний». Процедура ис-правления стираний оказывается значительно проще процедуры исправления ошибок.

Декодированный канальными декодерами сигнал представляет собой циф-ровой сигнал (например, в форме БВН) с изменяющимся масштабом време-ни. Нестабильность масштаба определяется нестабильностью воспроизводимого сигнала и характеристиками синхронизующего устройства канального декоде-ра. Декодированный сигнал и восстановленные тактовые импульсы поступают на компенсатор временных искажений.

В состав трехчастотных декодеров и декодера М2 должны входить де-текторы указанных протяженных сигналов или дешифраторы указанных ком-бинаций и устройство разрешения подачи декодированного сигнала на выход.Компенсатор временных искажений (КВИ) предназначен для выравнива-ния временного масштаба воспроизводимого сигнала.

Обычно КВИ строят на базе буферной памяти. В память записывают входной сигнал с нестабильной частотой, а считывают из нее сигнал со ста-бильной частотой. Буферная память обычно состоит из двух оперативных за-поминающих устройств 2, 3 режим работы которых задается уст-ройством управления (УУ) 6. Устройство управления содержит дешифратор, по сигналу с которого начинается цикл работы компенсатора. Устройство уп-равления формирует сигналы управления записью/считыванием с помощью счетчиков, отсчитывающих необходимое количество синхроимпульсов в соот-ветствии с емкостью ОЗУ или в зависимости от длины блоков входных кодо-вых сигналов.

Входной сигнал с выхода канального декодера по команде с УУ записы-вается в первое ОЗУ 2. Тактовыми импульсами для записи служат восстанов-ленные синхронизатором канального кодера синхроимпульсы воспроизводимо-го сигнала. После заполнения первого ОЗУ входной цифровой поток переклю-чается коммутатором 1 и поступает на вход второго ОЗУ 3. Одновременно с этим выходной коммутатор 4 подключает выход первого ОЗУ к выходу уст-ройства, и происходит считывание со стабильной частотой ранее записанной информации. Тактовые импульсы считывания вырабатываются стабильным ге-нератором 5. После заполнения второго ОЗУ вновь осуществляется коммута-ция входных и выходных сигналов. Входной сигнал записывается в первое ОЗУ, а из второго ОЗУ происходит считывание. Затем циклы повторяются.

Иногда во избежание переполнения памяти при значительных временных искажениях в КВИ используют дополнительное промежуточное буферное уст-ройство.

Правильная работа КВИ может быть обеспечена лишь при стабильной средней скорости воспроизведения. В противном случае произойдет либо пе-реполнение памяти, либо пропуск сигнала. Для стабилизации средней скоро-сти в цифровых магнитофонах в качестве управляющих используют импуль-сы, воспроизводимые с ленты, а в качестве опорных — импульсы от стабиль-ного кварцевого генератора.

Блочный помехозащитный декодер предназначен для исправления оди-ночных ошибок и пакетов ошибок в воспроизводимом сигнале. В случае, ког-да ошибок слишком много и помехозащитный код не может обеспечить их ис-правление, в помехозащитном декодере формируются команды для маскиро-вания ошибок. В крайне неблагоприятных ситуациях, когда в воспроизводи-мом сигнале появляется недопустимо много ошибок, в декодере формирует-ся команда блокирования выхода цифрового магнитофона.

Блочный помехозащищенный декодер содержит объединитель-распределитель, собственно помехозащитный декодер и выходной распреде-литель.

Объединитель-распределитель. Входной объединитель-распределитель слу-жит для объединения сигналов, воспроизводимых с отдельных дорожек, вы-деления из них служебной информации, используемой для идентификации и управления, и в случае необходимости для распределения сигналов програм-мы по отдельным входам многоканального помехозащитного декодера.

Возможны различные варианты построения объединителя-распределителя в зависимости от конкретной структуры помехозащитного декодера и КВИ и различные места его включения. Например, объединитель-распределитель мо-жет быть включен перед КВИ.

Помехозащитный декодер, как правило, содержит два декодера — внутрен-ний и внешний — и деперемежитель, включенный между ними. В качестве при-мера рассмотрим декодер для варианта кода и перемежения,

Входной сигнал представляет собой блоки, содержащие 192 бит в виде двадцати четырех 8-разрядных слов кода Рида — Соломона (24, 20). Схема декодера показана на

В декодере (24, 20) происходят обнаружение ошибок и иснравление од-ного ошибочного слова из 24 слов. Если в блоке обнаруживается более одно-го ошибочного слова, полагается, что имеется пакет ошибок и все 24 слова блока считаются ошибочными. Они помечаются символами стирания, которые вместе со словами подвергаются задержке в деперемежителе.

После деперемежения сигналы поступают на декодер Рида — Соломона (20, 16), который работает в режиме исправления стираний. В нем исправля-ется до четырех стираний из 20. Благодаря использованию перемежения при кодировании четыре стертых слова могут одновременно поступить на деко-дер (20, 16) только в том случае, когда поражено 4k 24-словных блоков. Та-ким образом, может быть исправлен пакет ошибок длительностью в 4k блоков на интервале в 20 блоков. Для k = 4 длина исправляемого пакета составляет 3072 бит (из них информационных 2048 бит).

Защиту от ошибок можно усилить, если использовать ошибкообнаружи-вающую способность канальных избыточных кодов. Если предположить, что канальный декодер обнаруживает одиночные ошибки, то можно рассматривать код канала как внутренний, а код Рида — Соломона (24, 20) как внешний код нового каскадного кода. Тогда условно включив канальный декодер в состав декодера защиты от ошибок, уже на первом этапе декодирования мож-но исправлять не одно слово, а четыре слова из 24 путем исправления их в декодере (24, 20).

Деперемножитель декодера может иметь ту же структуру, что и перемно-жйтель, описанный на с. 21. Изменяется лишь порядок циркуляции 1 в ком-мутаторе.

Маскирование ошибок. В случае, когда на последнем этапе исправления ошибок, например, ранее описанном в декодере (20, 16), не удается исправить все ошибки, слова с ошибками помечаются символами ошибки и само маски-рование осуществляют после восстановления информационных 16-разрядных слов.

Простейшее устройство маскирования представляет собой линейный интер-полятор, вычисляющий среднее арифметическое двух 16-разрядных слов, рас-положенных слева и справа от пораженного. Вычисление производится с по-мощью сумматоров. В более сложных устройствах интерполяция осуществля-ется по нескольким словам слева и справа от пораженного по более сложно-му алгоритму.

Аварийное блокирование выхода магнитофона, точнее выхода коммутато-ра блочного декодера, осуществляется, когда количество ошибок превосходит допустимое значение ошибок. Сигнализировать об этом может либо интер-полятор в случае, когда выбранное для интерполяции слово помечено симво-лом ошибки, либо специальный счетчик ошибок, настроенный на определенное количество тактовых интервалов. Сигналы о маскировании и о блокировке вы-хода магнитофона обычно выводятся на индикаторы, расположенные на соот-ветствующих блоках магнитофона.

Выходной распределитель осуществляет объединение 8-разрядных слов в 16-разрядные слова отсчетов и распределение информационного сигнала по выходным каналам магнитофона, каждый из которых содержит ИКМ деко-дер и выходное устройство сопряжения.

Декодер для импульсно-кодовой модуляции предназначен для преобразова-ния воспроизводимого информационного цифрового сигнала в аналоговый сигнал. Он состоит из ЦАП, фильтра нижних частот и выходного усилителя. Фильтр иижних частот аналогичен фильтру, описанному на с. 19.

Принцип работы устройства сопряжения цифровых сигналов описан на с. 20. Выходное устройство сопряжения преобразует воспроизведенный циф-ровой код программы во внешний код устройства, например в код студийно-го звукотехнического оборудования.

Дополнительные устройства цифровых магнитофонов. Любой цифровой магнитофон имеет индикаторы уровня, показывающие уровень записываемого либо воспроизводимого сигнала.

Во всех цифровых магнитофонах имеется система автоматического регу-лирования (САР) средней скорости, натяжения ленты во всех режимах рабо-ты. Управление системами регулирования и всеми функциями магнитофона осуществляется с помощью цифровой системы управления режимами работы. Ручное управление осуществляется с помощью кнопок панели управления. В профессиональных цифровых магнитофонах управление режимами работы мо-жет осуществляться электрически по командам с устройства монтажа либо с пульта дистанционного управления. В кассетных магнитофонах устройство управления функциями аппарата обычно выполняют на микропроцессорных сборках либо в виде БИС.

Состояние режимов работы магнитофона сигнализируется с помощью ин-дикаторов, расположенных на передней панели. Состояние работы отдельных блоков обычно сигнализируется с помощью светодиодных индикаторов, рас-положенных на лицевых панелях соответствующих устройств. Например, в по-мехозащитном декодере загорание одного из светодиодов означает обнаруже-ние ошибки.

Профессиональные цифровые магнитофоны содержат генератор временного к управляющего 80-битного кода, который несет в себе информацию о текущем времени, служебную информацию о режимах записи и о характеристиках пре-образования сигналов (об используемых предыскажениях, частоте дискретиза-ции и т. п.) и информацию, предусматриваемую звукорежиссером или операто-рам. Восьмйдесятйбитмый иод записывается на ленту одновременно с про-граммой. При воспроизведении информация, заложенная в коде, используется для автоматического управления функциями магнитофона и для осуществления электронного монтажа. Информация о времени выводится на индикатор на передней панели магнитофона.

Параметры цифровых студийных магнитофонов

Параметр	Значение
Параметр	РСМ3321 (Sony. Studer)	МХ80 (МХ80А) (Telefunken Mitsubishi)	МХ-800 (Telefunken Mitsubisi)
Количество каналов
Ширина ленты, мм Количество дорожек	12,7 28(24+2+1 + 1)	6,3 10(2x4+1 + 1)	25,4 38 (32+2+2+2)
Ширина дорожки, мкм Скорость записи, см/с
Продолжительность записи, мин
Продолжительность
перемотки, мин
Частота дискретизации,

Количество бит на отсчет Полоса частот, Гц — кГц
Неравномерность АЧХ, ДБ
Максимальный динами-
ческий диапазон, дБ
Гармонические искаже-ния, %
Детонация	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует
Цифровая скорость на зетовой канал, Мбит/с

Поверхностная плот-ность записи, кбит/мм2
Вид помехозащитного кодирования	Циклический код и код с перемежением	Циклический код и код Р — С	Циклический код и код Р — С
Код канала
Магнитная лента Масса, кг	D-1 /2-2920 D-1/2-1460	Амрех 466-173 J 1J ЗМ (Scotch): 82 64D 8264 Agfa:PEM297D 80(120)
Габаритные размеры, мм
Потребляемая мощность, кВ-А
Электронный монтаж	Синхронный, встав-ка, продолжение, перезапись с до-рожки на дорожку с любой точки	Синхронный, встав-ка, продолжение	Синхронный, вставка, продол-жение, переза-пись с дорожки на дорожку

* При частоте дискретизации 48 кГц и скорости записи 76,2 см/с.

Для удобства пользователя в цифровых магнитофонах предусмотрены аналоговые каналы записи/воспроизведения звука, которые обычно исполь-зуют для режиссерских (комментаторских) целей.

Параметры цифровых кассетных магнитофонных панелей

Параметр	Значение
Параметр
Направление записи
Количество дорожек
Ширина дорожки, мкм
Скорость записи, см/с
Продолжительность записи на кассетах С-90, мин
Частота дискретизации, кГц
Количество бит на отсчет
Полоса частот, кГц
Неравномерность АЧХ, дБ
Максимальный динамический диапазон, дБ
Гармонические искажения, %
Детонация	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует
Цифровая скорость, Мбит/с
Продольная плотность записи, кбит/мм
Поверхностная плотность записи, кбит/мм2
Магнитная лента	Металлизиро-		Кобальтирован-	Лента для	Металлизиро-
				видео аписи
	Маталлические	Тонкопленочные	Металлические	Тонкопленочные	Металлические

Итак, рассмотрена структура цифрового магнитофона с продольной много-дорожечной записью, описаны особенности и принцип действия отдельных его узлов и блоков. Большинство разработанных в мире цифровых студийных и профессиональных магнитофонов имеет подобную структуру и использует узлы и блоки, аналогичные описанным.

В табл. 2 приведены параметры широко известных студийных цифровых магнитофонов. В табл. 3 приведены параметры кассетных цифровых магнито-фонных панелей (магнитофонов без усилителя мощности).

В заключение можно отметить, что прогресс в области цифровой магнит-ной звукозаписи достигнут благодаря успехам в отдельных областях, а имен-но:

благодаря развитию микроэлектроники, в частности, создание 16-разрядных АЦП, ЦАП, больших интегральных схем, реализующих операции кодирования и обработки звуковых сигналов в реальном масштабе времени, микропроцес-сорных БИС управления всеми функциями магнитофона;