.

КОМПЛЕКТЫ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЗАПИСИ ЗВУКА НА ВИДЕОМАГНИТОФОНАХ

Комплект для цифровой записи зву­ка состоит из видеомагнитофона (как правило, кассетного) и цифрового преоб­разователя — приставки

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  выделяется цифровой сигнал, затем в декодере  производится ис­правление ошибок и в ИКМ декодере происходит преобразование воспро­изведенного цифрового сигнала в аналоговый, который поступает на выход приставки.

В видеомагнитофоне КТС усиливается усилителем , преобразу­ется модулятором  в частотно-модулированный (ЧМ) сигнал и через усили­тель записи  поступает в записывающую видеоголовку  и записывается на магнитной ленте . 

В режиме воспроизведения воспроизводимый видеоголовкой  ЧМ сигнал усиливается усилителем  и подвергается демодуляции в демодуляторе , вновь преобразуясь в КТС. Этот сигнал после усиления в усилителе  посту­пает на выход видеомагнитофона.

Записывающая и воспроизводящая видеоголовки расположены на диске, вращающемся с большой скоростью внутри цилиндрического барабана с па­зом по всему периметру 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 содержит и продольные до­рожки, предназначенные для записи звуковых сигналов, сигналов управления и сигналов временного и управляющего кода (последний используется в про­фессиональной аппаратуре). 

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 , фильтруются фильтрами нижних частот  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 (Цепь предыскажений может входить в усилитель  или в усилитель фильтра  Перечисленные уст­ройства ИКМ кодера, а также устрой­ство сопряжения цифровых сигналов  аналогичны подобным устройствам циф­рового магнитофона с продольной за­писью.

 Цифровой сигнал с выхода АЦП илч устройства сопряжения через мульти­плексор-распределитель  поступает на вход помехозащищенного кодера, состо­ящего из двух собственно кодеров защи­ты от ошибок  (КЗО-1, КЗО-2) и перемежителя (ПМ) . 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

Циклический код формируется с помощью образующего (порождающего) полинома G(X) =X16(&X12(SX5®1 по следующему правилу: (1 + d0) X63 + (1 + d1) Х62 + ... + (1 + d15) X48 + d16 X47 + d17 X4б + ... + d47 Xu mod G (X).

Двенадцатисловные блоки кодированного сигнала объединяются в сверх­блок перемежения по 35 блоков в каждом В процессе перемежения строки 1, 2 и 3 сверхблока следуют друг за другом. 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 разделены интер­валом перемежения в 35 блоков.

После перемежения кодированные блоки в последовательности,  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 , на второй вход которого приходит сигнал синхросмеси, вырабатываемый теле­визионным синхрогенератором . В результате смешения образуется квазите­левизионный сигнал , который после усиления усилителем  посту­пает на выход преобразователя и далее на вход видеомагнитофона для за­писи на ленте. 

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. 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.

Зависимость параметров сигнала от частоты дискретизации

Параметр

 

Значение

 

Частота дискретизации, кГц

44,100

44,056

48

Частота строк телевизионного сигнала, кГц

15,750

15,734

17,143

Частота полей, Гц

60

59,94

65,31

Цифровая скорость, Мбит/с

3,5831

3,5795

3,9

На основании данных таблицы можно сделать вывод о том, что в циф­ровых студиях телевидения, где используется частота дискретизации 48 кГц, весьма затруднена синхронная запись звука с помощью рассмотренного комп­лекта синхронно с сигналом изображения из-за нестандартности параметров квазителевизионного сигнала. Для осуществления синхронной записи и синхронного монтажа видеофо­нограмм требуются иные форматы кодов. Режим воспроизведения. В режиме воспроизведения воспроизведенный ква­зителевизионный сигнал е выхода видеомагнитофона поступает на видеоуси­литель  и далее на амплитудный селектор , в котором осу­ществляется разделение кодированного информационного сигнала и телевизи­онного синхросигнала. Кодированный сигнал поступает в буферную память , а телевизионный синхросигнал используется для формирования тактовых им­пульсов записи в память и сигналов разрешения записи/считывания

Блок буферной памяти  работает аналогично блоку . Изменяются лишь режимы записи и считывания При считывании из буферной памяти цифрового сигнала со стабильной частотой полностью устраняются временные искажения воспроизводимого сигнала и детонация в воспроизводимом сигна­ле полностью отсутствует

В декодере защиты от ошибок, состоящем из деперемежителя, декодера  (ДЗО-2) и декодера  (ДЗО-1), происходят обратные преобразования цифрового сигнала с обнаружением и исправлением ошибок. После депереме-жения воспроизведенные слова вновь размещаются в блоках сверхблока . Затем происходят обнаружение и исправление-ошибок. Вначале обнаруживаются ошибки при декодировании в декодере ДЗО-2 циклического кода, и строчка блока с ошибкой помечаются символами ошибки. В декодере ДЗО-1 осуществляется проверка на четность по столб­цам блока, в результате которой обнаруживается место ошибочного символа. Исправление ошибки производится путем замены ошибочного двоичного сим­вола на противоположный (1 на 0 или 0 на 1).

Если из-за выпадений в канале записи — воспроизведения видеомагнито­фона образуется пакет ошибок протяженностью не более 23 блоков (23 ТВ строк). то и в этом случае возможно исправление ошибок. После деперемежения протяженный пакет ошибок распадается на множество одиночных ошибок, попадающих в разные системы проверок, которые исправляются декодерами ДЗО-2 и ДЗО-1.

Если количество ошибок в воспроизводимом сигнале велико и исправляю­щей способности кода недостаточно для их исправления, то декодерами  вырабатывается команда маскирования. В этом случае в блоке маскирова­ния ошибок  формируется слово замены ошибочного слова. Оно образуется путем интерполяции по значениям соседних отсчетов. Слово замены комму­татором  включается в общий цифровой поток вместо ошибочного слова.

После исправления ошибок и маскирования декодированный информаци­онный сигнал демультиплексором  распределяется по каналам (левому и правому) и поступает на соответствующие ИКМ декодеры, состоящие из ЦАП 27, фильтров  и выходных усилителей . После декодирования ИКМ сигналов образуются аналоговые воспроизводимые сигналы, которые посту­пают на выход цифрового преобразователя. В усилителе 19 осуществляется амплитудно-частотная коррекция, обратная внесенным входным усилителем предыскажениям. Устройство синхронизации и управления  формирует не­обходимые сигналы. Опорный сигнал со стабильной частотой вырабатывается опорным генератором .

На выход преобразователя-приставки через устройство сопряжения  по­ступает и цифровой сигнал воспроизводимой звуковой программы. Таким об­разом, перезапись цифровых сигналов звука с видеомагнитофона на видеомаг­нитофон может осуществляться без дополнительных аналого-цифрового и циф­ро-аналогового преобразований, которые вносят дополнительные шумы пре­образования. Контроль сигналов и режимов работы приставки осуществляется так же, как и в цифровых магнитофонах.

Итак, рассмотрены основные принципы цифровой записи звуковых сигна­лов с использованием видеомагнитофонов. В различных цифровых преобразо­вателях звуковых сигналов могут быть использованы иные форматы и виды кодов защиты от ошибок, иные правила перемежения и иное распределение цифровой информации в квазителевизионном сигнале. Однако принципы пре­образования и обработки звуковых сигналов сохраняются.