Современные аналоговые магнитофоны обладают достаточно высокими электроакустическими параметрами: полоса частот записываемых сигналов простирается от 20 — 30 Гц до 15 — 20 кГц, динамический диапазон превышает 50 — 60 дБ коэффициент гармонических искажений не превосходит 1 — 3%, коэффициент детонации не превышает 0,06%. Зачем же переходить к использованию цифровой техники в магнитной записи?
Во-первых, перечисленные параметры еще не гарантируют достижения действительно высокого качества сигналов, которое не позволило бы отличить воспроизводимый с магнитофона сигнал от «живого» голоса человека, музыкального инструмента, оркестра, синтезатора музыки и т. п. Звучащий симфонический оркестр обладает динамическим диапазоном свыше 90 — 100 дБ. Ухо человека различает два монотонных звука, уровни которых отличаются на 80 дБ. Шумы, гармонические и интермодуляционные искажения сигналов на выходе аналогового магнитофона не позволяют избавиться от привнесенных мешающих звуков. Использование различного рода шумоподавителей позволяет увеличить отношение сигнала к шуму паузы на выходе магнитофона, но совершенно бессильно уменьшить влияние модуляционного шума, уровень которого обычно превышает минус 40 дБ. Кроме того, простейшие шумоподавители компандерного типа, часто используемые в бытовых магнитофонах, неизбежно приводят к динамическим искажениям сигнала, и такой мелодичный инструмент, как треугольник, звучит не лучше будильника по утрам и производит такое же впечатление на слушателя.
Во-вторых, улучшение электроакустических параметров аналоговых магнитофонов практически достигло насыщения. Одновременному улучшению таких противоречивых параметров, как отношение сигнал-шум и коэффициент гармонических (или интермодуляционных) искажений, препятствуют свойства канала прямой записи — воспроизведения (пары головка — лента).
Процесс магнитной записи существенно нелинейный в смысле как намагниченности материала носителя (зависимость J(H)), так и пространственного распределения области намагниченности. Рабочий слой носителя записи всегда имеет неравномерную структуру по магнитным свойствам отдельных магнитных частиц и по их пространственному распределению, что вызывает шум носителя.
Уменьшение нелинейности процесса записи с подмагничиванием принципиально возможно путем значительного увеличения однородности магнитных частиц либо путем увеличения градиента поля головки записи и линеаризации его пространственного распределения.
Рис. 1. К понятию импульсно-кодовой модуляции:
а — дискретизация аналогового сигнала; б — квантование дискретизованного сигнала и кодирование квантованных отсчетов
Магнитные головки со сфокусированным полем, создающие поле записи с повышенным градиентом, оказались слишком сложны для массового использования. Создание новых магнитных лент с модифицированными магнитными частицами, со слоистой структурой рабочего слоя, с металлическим рабочим слоем еще не позволило решить проблему одновременного значительного повышения отношения сигнал-шум и уменьшения нелинейных- искажений на выходе магнитофона.
В-третьих, в процессе каждой перезаписи неизбежно накапливаются шумы и искажения.
Цифровой магнитофон позволяет получить непривычно высокое качество воспроизводимого сигнала: максимальный динамический диапазон — выше 80 — 90 дБ, коэффициент гармонических и интермодуляционных искажений менее 0,05%, коэффициент детонации менее пределов измерения, неравномерность амплитудно-частотной характеристики ±0,5 дБ в полосе частот 0 — 20 кГц. Эти параметры мало зависят от свойств канала прямой записи — воспроизведения и могут быть получены одновременно. Кроме того, благодаря регенерации сигналов после каждого воспроизведения можно сохранить это необычайно высокое качество сигнала и после многократной перезаписи.
