Краткая характеристика комплектов. Комплект для цифровой записи звука состоит из видеомагнитофона (как правило, кассетного) и цифрового преобразователя — приставки (рис. 36).
Рис. 36. Структурная схема комплекта цифровой звукозаписи на видеомагнитофоне:
Поступающий на вход преобразователя двухканальный (стереофонический) сигнал преобразуется в ИКМ кодере 1.1 в цифровой сигнал, который подвер-гается помехозащитному кодированию в кодере 1.2 и затем в формирователе 1.3 преобразуется в квазителевизионный сигнал (КТС), в котором вместо сигнала изображения на активной части телевизионных строк размещен кодированный сигнал звука. Квазителевизионный сигнал поступает на вход видеомагнитофона и записывается на ленте. При воспроизведении с видеомагнитофона КТС подвергается обратным преобразованиям: вначале в видеоселекторе 1.4 выделяется цифровой сигнал, затем в декодере 1.5 производится исправление ошибок и в ИКМ декодере 1.6 происходит преобразование воспроизведенного цифрового сигнала в аналоговый, который поступает на выход приставки.
В видеомагнитофоне (рис. 37) КТС усиливается усилителем 1, преобразуется модулятором 2 в частотно-модулированный (ЧМ) сигнал и через усилитель записи 3 поступает в записывающую видеоголовку 4 и записывается на магнитной ленте 5.
В режиме воспроизведения воспроизводимый видеоголовкой б ЧМ сигнал усиливается усилителем 7 и подвергается демодуляции в демодуляторе 8, вновь преобразуясь в КТС. Этот сигнал после усиления в усилителе 9 поступает на выход видеомагнитофона.
Записывающая и воспроизводящая видеоголовки расположены на диске, вращающемся с большой скоростью внутри цилиндрического барабана с пазом по всему периметру (рис. 38). Головки размещены так, что слегка выступают за пределы внешней цилиндрической поверхности барабана. Барабан охвачен магнитной лентой по винтовой линии. При движении ленты и вращении диска головки прочеркивают наклонные линии на ленте, образуя наклонные строчки записи и (или) воспроизведения. (Такой способ записи приобрел наименование наклонно-строчный.) В зависимости от типа видеомагнитофона на диске может располагаться несколько записывающих и воспроизводящих головок, а также стирающих. В современных видеомагнитофонах стирающач, записывающая и воспроизводящая видеоголовки размещены на диске таким образом, что при вращении могут следовать по одной и той же видеострочке. При этом может быть образован сквозной канал магнитной записи — воспроизведения и обеспечивается возможность стирания любой из записанных ранее строчек.
Сигналограмма видеомагнитофона (рис. 39) содержит и продольные дорожки, предназначенные для записи звуковых сигналов, сигналов управления и сигналов временного и управляющего кода (последний используется в профессиональной аппаратуре).
Подробное описание видеомагнитофонов и принципов видеозаписи читатель может найти в [5 — 8]. Здесь же мы рассмотрим лишь принципы цифровой записи звука с использованием видеомагнитофона.
Бесспорным достоинством такого способа цифровой записи сигнала звука является использование серийно выпускаемой аппаратуры — видеомагнитофонов. Добавление к бытовому видеомагнитофону преобразователя, стоимость которого в 3 — 5 раз ниже стоимости видеомагнитофона, позволяет осуществить высококачественную цифровую запись звука. Таким образом расширяются эксплуатационные возможности видеомагнитофона.
Среди недостатков этого способа записи следует отметить явное недоиспользование емкости канала записи — воспроизведения видеомагнитофона (используется менее 10% емкости канала) и связанный с этим непроизводительный расход ленты. 3 видеомагнитофоне используются относительно большие скорости лента — головка (до 10 м/с и более), что приводит к повышенному износу ленты и видеоголовок. При использовании видеомагнитофона несколько ограничены эксплуатационные возможности комплекта, например весьма затруднительно организовать многоканальную запись и перезапись сигнала из одного канала в другой на одном и том же видеомагнитофоне.
На первых порах цифровая звукозапись на базе видеомагнитофонов была использована для записи оригиналов фонограмм с целью накопления фонда высококачественных программ. В дальнейшем были разработаны преобразователи — приставки к видеомагнитофонам, рассчитанные на владельцев магнитофонов для расширения эксплуатационных возможностей видеомагнитофонов. Характерным примером такой приставки является устройство РСМ-Х1 фирмы Sony (Япония), электронная часть которой состоит из пяти больших интегральных схем, или устройства РСМ1610. В студиях комплекты цифровой записи звука на видеомагнитофонах эффективно используются в сочетании с многоканальными цифровыми магнитофонами с продольной многодорожечной записью.
Режим записи. В ИКМ кодере входные аналоговые сигналы усиливаются усилителями 1, фильтруются фильтрами нижних частот 2 и подвергаются дискретизации в устройствах отсчета и запоминания 3. Затем в АЦП 5 происходит 16-разрядное аналого-цифровое преобразование диекретизованных сигналов. Часто аналоговые сигналы подвергают предыскажениям с постоянными времени Ti = 50 мкс, т2=15 мкс (рис. 41). Цепь предыскажений может входить в усилитель 1 или в усилитель фильтра 2 (рис. 40). Перечисленные устройства ИКМ кодера, а также устройство сопряжения цифровых сигналов 4 аналогичны подобным устройствам цифрового магнитофона с продольной записью.
Рис. 41. Амплитудно-частотная характеристика предысказителя (а) и корректора (б)
Цифровой сигнал с выхода АЦП илч устройства сопряжения через мультиплексор-распределитель 6 поступает на вход помехозащищенного кодера, состоящего из двух собственно кодеров защиты от ошибок 7 и 8 (КЗО-1, КЗО-2) и перемежителя (ПМ) 9. Рассмотрим один из вариантов помехозащитного кодирования, предлагаемого японской фирмой Sony.
Шестнадцатиразрядные цифровые слова (d0, di, dz, ..., dis) отсчетов левого (L) и правого (R) каналов стереофонического сигнала в кодере КЗО-1 дополняются 16-разрядным словом контроля четности (Р), которое образуется как сумма по модулю 2(+) информационных слов левого и правого каналов: Pn=Ln+Rn (здесь n=0,1,2,... — номер елова).
Слова L, R и Р объединяются в блоки из девяти слов, к каждой тройке которых в кодере КЗО-2 добавляется 16-разрядное слово обнаружения ошибки циклического кода коррекции ошибок (рис. 42).
Рис. 42. Формирование блоков циклического кода
Рис. 43. Перемежение слов
Циклический код формируется с помощью образующего (порождающего) полинома G(X) =X16(&X12(SX5®1 по следующему правилу:
Двенадцатисловные блоки кодированного сигнала объединяются в сверхблок перемежения по 35 блоков в каждом (рис. 43,а). В процессе перемежения строки 1, 2 и 3 сверхблока следуют друг за другом (рис. 43,6). Таким образом, информация одного сверхблока перемежения (35 блоков из двенадцати 16-разрядных слов) «растягивается» на интервале в 105 слов. Отдельные слова каждого из 12-словных блоков распределяются на интервале, превышающем 2X35 блоков, и слова соседних строк (рис. 43,о) разделены интервалом перемежения в 35 блоков.
После перемежения кодированные блоки в последовательности, указанной на рис. 43,6, записываются в одно из ЗУ буферной памяти 10. Запись происходит в течение одного поля телевизионного сигнала, и в ЗУ записывается 245 блоков. После заполнения ЗУ последующие блоки записываются во второе ЗУ, а из первого ЗУ происходит считывание сигнала.
Считываемый сигнал поступает на один из входов видеосмесителя 11, на второй вход которого приходит сигнал синхросмеси, вырабатываемый телевизионным синхрогенератором 13. В результате смешения образуется квазителевизионный сигнал (рис. 44), который после усиления усилителем 12 поступает на выход преобразователя и далее на вход видеомагнитофона для записи на ленте.
Рис. 44. Квазителевизионный сигнал
Считывание из ЗУ происходит порциями таким образом, чтобы цифровая информация размещалась на активной части 245 телевизионных строк в течение каждого поля квазителевизионного сигнала. Первая строка с информацией в нечетном поле отстоит от начала синхроимпульса поля на расстоянии 13ГС(Тс — длительность строки), а в четном поле — на расстоянии 13,5TС. В течение одной телевизионной строки размещены 128 бит кодированной информации и один дополнительный бит управления. Один перемеженный сверхблок размещается на 35 телевизионных строках (в течение сверхблока накапливается 35-разрядное слово управления). Интервал перемежения составляет 11 2/3 Tc..
По окончании формирования одного поля квазителевизионного сигнала на видеосмеситель поступает сигнал от второго ЗУ, а кодированный сигнал с кодера вновь поступает на первое ЗУ. Далее циклы повторяются. Блок буферной памяти может быть аналогичен блоку памяти цифрового магнитофона, описанного на с. 33. Возможно иное построение этого блока. Например, после формирования одного сверхблока кода его можно с большой скоростью записать в ЗУ и затем считывать из него с меньшей скоростью по мере заполнения активных частей строк квазителевизионного сигнала, В этом случае емкость ЗУ может быть уменьшена до одного сверхблока (в 7 раз меньше, чем в предыдущем случае).
В зависимости от выбранной частоты дискретизации изменяются и параметры квазителевизионного сигнала (табл. 4). При использовании частот дискретизации 44,056 и 48 кГц на вход синхронизации видеомагнитофона поступает синхросигнал с ТВ синхрогенератора 13 и видеомагнитофон работает в. ведомом нестандартном режиме.
