Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Sony PCM-1630

Адаптер PCM представляет собой устройство , которое кодирует цифровой звук в качестве видео для записи на видеомагнитофон . Адаптер также может декодировать видеосигнал обратно в цифровой звук для воспроизведения. Эта цифровая аудиосистема использовалась для мастеринга ранних компакт-дисков .

Операция [ править ]

Для звука с высококачественной импульсно-кодовой модуляцией (PCM) требуется значительно большая полоса пропускания, чем для обычного аналогового аудиосигнала. Например, для 16-битного сигнала ИКМ требуется аналоговая полоса пропускания примерно 1–1,5  МГц по сравнению с примерно 15–20  кГц аналоговой полосы пропускания, необходимой для аналогового аудиосигнала. Стандартный аналоговый аудиомагнитофон не может удовлетворить это требование. Одним из решений, придуманных в начале 1980-х годов, было использование видеомагнитофона, способного записывать сигналы с более широкой полосой пропускания.

Требовалось средство преобразования цифрового звука в видеоформат. Такая система аудиозаписи включает два устройства: адаптер PCM, преобразующий звук в псевдо-видео, и видеомагнитофон. Адаптер PCM выполняет аналого-цифровое преобразование, производя серию двоичных цифр, которые, в свою очередь, кодируются и модулируются в черно-белый видеосигнал, представляющий собой вибрирующий узор в виде шахматной доски, который затем может быть записан как видеосигнал. .

Большинство видеоадаптеров PCM записывают звук с частотой дискретизации 14 бит на выборку и частотой дискретизации 44,056 кГц для стран EIAN (или 44,1 кГц для стран CCIR). Однако некоторые из более ранних моделей, например Sony PCM-100, записывали Также 16 бит на выборку, но использовались только 14 бит для звука, а оставшиеся 2 бита использовались для исправления ошибок в случае выпадений или других аномалий, присутствующих на видеокассете.

Частота дискретизации [ править ]

Использование видео для адаптера PCM помогает объяснить выбор частоты дискретизации для компакт-диска, поскольку количество видеострок, частота кадров и биты в строке в конечном итоге диктуют частоту дискретизации, которую можно достичь, то есть частота дискретизации 44,1 кГц была таким образом, принятый на компакт-диске , поскольку в то время не было другого практического способа хранения цифрового звука, кроме как с помощью комбинации преобразователя PCM и записывающего устройства для видеокассет.

Проще всего, если в каждом поле будет использоваться одинаковое количество строк, и, что особенно важно, было решено выбрать частоту дискретизации, которая могла бы использоваться как на оборудовании NTSC (монохромное), так и на оборудовании PAL. Так как NTSC имеет частоту поля 60 Гц, а PAL имеет частоту поля 50 Гц, их наименьшее общее кратное составляет 300 Гц, а с 3 отсчетами на строку это дает частоту дискретизации, кратную 900 Гц. Для NTSC частота дискретизации составляет 5 м × 60 × 3, где 5 м - количество активных строк на поле, которое должно быть кратно 5 (остальные используются для синхронизации), а для PAL частота дискретизации составляет 6 n × 50 × 3, где 6 n- количество активных строк в поле, которое должно быть кратно 6. Частота дискретизации, удовлетворяющая этим требованиям - не менее 40 кГц (так что можно кодировать звуки 20 кГц), не более 46,875 кГц (поэтому требуется не более 3 выборок на строку в PAL), а кратное 900 Гц (поэтому может быть закодировано в NTSC и PAL), таким образом, составляет 40,5, 41,4, 42,3, 43,2, 44,1, 45, 45,9 и 46,8 кГц. Нижние удаляются из-за того, что фильтры нижних частот требуют переходной полосы, в то время как верхние удаляются из-за того, что некоторые строки требуются для интервала вертикального гашения; 44,1 кГц была более высокой используемой частотой и в конечном итоге была выбрана.

Таким образом, частоты дискретизации 44,1 и 44,056 кГц были результатом потребности в совместимости с 25-кадровыми (страны CCIR 625/50 ) и 30-кадровыми черно-белыми (страны EIAN 525/60 ) видеоформатами, используемыми для хранения аудио в время. [а]

Формат видео [ править ]

Аудиосэмплы записываются так, как если бы они были на строках растрового сканирования видео, следующим образом: стандарты аналогового видео представляют видео с частотой поля 60 Гц ( NTSC , Северная Америка - или 60 / 1,001 Гц ≈ 59,94 Гц для цветного NTSC ) или 50 Гц ( PAL , Европа), что соответствует частоте кадров 30 кадров в секунду (кадр / с) или 25 кадров / с - каждое поле составляет половину строк чересстрочного изображения.(чередование нечетных и четных строк). Каждое из этих полей, в свою очередь, состоит из строк - кадр из 625 строк для PAL и 525 строк для NTSC, хотя некоторые из «строк» ​​на самом деле предназначены для синхронизации сигнала, а поле содержит половину видимых строк за одно вертикальное сканирование. . Затем цифровые аудиосэмплы кодируются вдоль каждой строки, что позволяет повторно использовать существующую схему синхронизации - как видео, результирующие изображения выглядят как линии двоичных черных и белых (скорее, серых) точек вдоль каждой строки развертки. Частота линии(строк в секунду) составляло 15 625 Гц для PAL (625 × 50/2), 15 750 Гц для 60 Гц (монохромный) NTSC (525 × 60/2) и 15 750 / 1,001 Гц (приблизительно 15 734,26 Гц) для 59,94 (цвет) NTSC, и, таким образом, для записи звука с требуемой частотой более 40 кГц требовалось кодирование нескольких отсчетов на строку, при этом достаточно 3 отсчетов на строку, что дает 15625 × 3 = 46 875 для PAL и 15 750 × 3 = 47 250 для NTSC. Желательно свести к минимуму количество выборок в строке, чтобы для каждой выборки могло быть выделено больше места, что упростило бы получение более высокой битовой глубины (16 бит, а не 14 или 12 бит, скажем) и меньшее количество ошибок. толерантность, а на практике сигнал был стерео,требуя 3 × 2 = 6 выборок на строку. Однако некоторые из этих строк посвящены (вертикальной) синхронизации: в частности, строки во время интервала вертикального гашения (VBI) не могли использоваться, поэтому в NTSC можно было использовать максимум 490 строк на кадр (245 строк на поле). и около 588 строк в кадре (294 строки на поле) в PAL (обратите внимание, что в видео PAL имеет (до) 575 видимых строк [1], а NTSC - до 485)

Модели [ править ]

Адаптер Sony PCM-501ES EIAJ LPCM на видеомагнитофоне Sony SL-HF360

Sony PCM-1600 был первым коммерческим 16-битным видеомагнитофоном. В 1600 (и его более поздних версиях, 1610 и 1630) использовались видеомагнитофоны специального формата U-matic (также известные как «3/4» или «три четверти»), также поставляемые Sony для транспортных средств , такие как BVU-200B ( первая модель видеомагнитофона, оптимизированная для работы и проданная с PCM-1600 в 1979 году), [2] BVU-800DA, VO-5630DA, а также более поздние модели DMR-2000 и DMR-4000, которые были основаны на промышленных VO -5850 и вещательные видеомашины BVU-800 соответственно. Все они были, по сути, модифицированными версиями существующих видеорегистраторов Sony U-Matic, адаптированных для использования с адаптерами серии 1600, путем отключения компенсатора цветности и выпадения сигнала.схемы видеомагнитофонов, которые могут препятствовать правильной записи цифровых аудиоданных на основе монохромного видео от адаптеров серии 1600, если они включены. BVU-200B, поставляемый с PCM-1600, также был модифицирован, чтобы его точка переключения видеоголовки была перемещена на интервал вертикального гашения записываемого видеосигнала с цифровым аудиосигналом, чтобы предотвратить ошибки или интерференцию с цифровыми аудиоданными. Монтаж осуществлялся с помощью адаптера серии 1600 и двух или более таких видеомагнитофонов с монтажным контроллером DAE-3000. Серия 1600 была первой системой, использовавшейся для мастеринга аудиокомпакт- дисков в начале 1980-х годов многими крупными звукозаписывающими компаниями, при этом последние цифровые аудиокассеты формата U-matic 1600 отправлялись на предприятия по прессованию компакт-дисков для записи на мастер по изготовлению стекла. диск, используемый для создания копий компакт-дисков.

Также Sony выпустила несколько полупрофессиональных / потребительских моделей PCM-адаптера:

  • Sony PCM-1 (первая потребительская модель, представленная в 1977 году)
  • Sony PCM-F1 (который продавался вместе с видеомагнитофоном формата Betamax , Sony SL-2000 или SL-F1e для записи и воспроизведения) [3]
  • Sony PCM-100
  • Sony PCM-501ES
  • Sony PCM-601 (включая цифровой аудиовход и выход SPDIF)
  • Sony PCM-701

Technics также выпустила портативный PCM-адаптер с батарейным питанием SV-100, компонентный hi-fi адаптер SV-110 и версию SV-P100 со встроенным транспортером для видеокассет VHS . [ необходима цитата ] Все адаптеры PCM Technics (Panasonic) ограничены разрешением 14 бит. Другие марки и модели адаптеров PCM, предлагаемые на рынке, были Nakamichi DMP-100, Sharp RX-3, Sansui PC-X1 и Hitachi PCM-V300. [4]

dbx, Inc. также произвела псевдо-видеоадаптер Model 700 . Он отличался от перечисленных выше моделей тем, что в нем использовалась не ИКМ, а дельта-сигма модуляция . Это привело к более качественной цифровой записи с более широким динамическим диапазоном, чем может предложить стандартная модуляция PCM. [ необходима цитата ] Подобно стандартному адаптеру PCM, модель 700 также использовала видеомагнитофон для транспортировки.

Устаревание [ править ]

Через несколько лет после появления адаптера PCM в 1987 году Sony представила новый кассетный формат для цифровой аудиозаписи, названный DAT (Digital Audio Tape). DAT был гораздо более портативным и менее громоздким в использовании форматом, чем система на основе адаптера PCM, поскольку DAT больше не полагался на отдельный видеомагнитофон. Вместо этого записывающие устройства DAT имели свой собственный встроенный транспорт, в котором использовалась небольшая кассета, уникальная для этого формата. DAT использовала ленту шириной 4 миллиметра (0,157 дюйма), загруженную в кассету размером 73 мм × 54 мм × 10,5 мм (2,87 дюйма x 2,12 дюйма x 0,41 дюйма). Аудиоданные записывались на ленту так же, как видеомагнитофон, подключенный к адаптеру PCM, записывал на видеокассету, используя спиральное сканирование.запись. По сути, DAT представлял собой модернизированную, интегрированную и миниатюрную версию системы на базе адаптера PCM.

DAT может записывать только 2 дорожки звука для стерео за один раз, во многом как адаптер PCM, но меньший размер оборудования и носителей, а также возможность принимать несколько частот дискретизации (стандарт 44,1 кГц, а также 48 кГц и 32 кГц, все с 16 битами на выборку, и специальный режим записи «LP» с использованием 12 битов на выборку при 32 кГц для увеличенного времени записи) дали DAT много преимуществ перед системами на основе адаптеров PCM.

Цифровые регистраторы , способные многоканальная запись (в отличии от только две дорожки для стерео , что адаптер PCM или DAT может записывать) , такие как Mitsubishi «s Prodigi формат и Sony » s DASH формата также стали доступны на профессиональном аудио рынка примерно такие же время появления кодировщиков / декодеров PCM, предназначенных для использования с видеомагнитофонами. Машины для этих форматов также имели собственные встроенные транспорты, использующие ленту с катушкой на катушку шириной 1/4 дюйма, 1/2 дюйма или 1 дюйм, при этом аудиоданные записывались на ленту с использованием многослойной ленты. стационарная ленточная головка ADAT также стал доступен в начале 1990-х, что позволяло записывать восемь дорожек 44,1 или 48 кГц на кассеты S-VHS, а DTRS выполнял аналогичную функцию с кассетами Hi8.

Форматы как Prodigi и DASH упоминалось как SDAT ( S tationary головка D igital udio Т обезьяна) форматы, в отличие от форматов , таких как адаптер на основе системы PCM и DAT, которые были переданы в качестве RDAT ( R otating головка D igital udio Т обезьяна) форматы, из - за их процесс спирального сканирования записи.

Как и кассета DAT, машины ProDigi и DASH также поддерживали обязательную частоту дискретизации 44,1 кГц, но также 48 кГц на всех машинах и частоту дискретизации 96 кГц на устройствах последнего поколения. Они преодолели проблемы, которые делали типичные аналоговые записывающие устройства неспособными удовлетворить требования к полосе пропускания (частотному диапазону) цифровой записи за счет сочетания более высоких скоростей ленты, более узких зазоров между головками, используемых в сочетании с лентами с металлическим составом, и распределения данных по множеству параллельных треки.

Несмотря на устаревание, любители по-прежнему могут использовать современные DVD-диски или диски Blu-ray в качестве транспортной среды для кодирования цифровых аудиопотоков на основе видео, хотя DVD-аудио имеет превосходный цифровой звук сам по себе, а также способность DVD хранить аудио в "режиме данных", особенно в сжатых форматах, таких как MP3 .

Примечания [ править ]

  1. ^ Ни PAL, ни NTSC не использовались сами по себе, использовался только сигнал яркости или черно-белая информация композитного видеовыхода от адаптера PCM без поднесущей цвета.

Ссылки [ править ]

  1. ^ МСЭ-R BT.470-6
  2. ^ Ned Soseman (2012-01-13). «МАДИ Мэджик» . Телевизионные технологии . Проверено 12 декабря 2018 .
  3. ^ Frederick J. Bashour (май 2000). "Процессор цифровой записи Sony PCM-F1" . Обзор профессионального аудио . Архивировано из оригинала 8 февраля 2008 года.
  4. ^ Хеитаро Накадзима (1983). Цифровая аудиотехнология . Вкладка Книги. п. 268.