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.

66