Статьи и публикации DAT-магнитофоны «под микроскопом»
Лев Орлов, Андрей Степанов
Panasonic SV 3700
Одним из распространенных современных устройств записи звука является DAT-магнитофон, или Digital Audio Tape recorder.
Более правильно называть эти аппараты R-DAT (DAT с вращающимися головками), но теперь вместо R-DAT говорят просто - DAT.
Благодарить за появление на свет DAT мы должны фирму Sony. Еще одним результатом разработки стало появление в звуковой индустрии формата передачи цифровых данных Sony/Philips Digital Interface Format, или S/PDIF.
DAT-магнитофоны задумывались, как альтернатива аналоговым магнитофонам для широкой публики, но в этом качестве не получили распространения.
Зато были оценены профессионалами - за компактность, высокое качество звучания, удобные функции управления и возможность редактирования уже записанного материала.
Необходимость коммутации с другим оборудованием - это первое, с чем сталкиваются пользователи DAT-магнитофонов, как, впрочем, и другой звуковой техники. Существует два основных типа сигнала, которые приходится "переправлять" из одного устройства в другое - аналоговый и цифровой.
Цифровая и аналоговая коммутация
Как известно, прежде чем запустить в производство некое устройство, его механические, электрические, электронные и все остальные параметры тщательно рассчитываются. Характеристики сигналов, способы их передачи и соответствующие разъемы жестко стандартизованы.
AES/EBU
Начнем с цифровых интерфейсов
Формат S/PDIF определяет организацию потока цифровой информации - это как бы язык. Для коммутации оборудования, отвечающего этому формату, существует три метода, как бы алфавиты: AES/EBU, коаксиальный S/PDIF и оптический TоsLink, которые, в зависимости от сложности и цены DAT-магнитофона, могут встретиться в разных комбинациях.
Кроме собственно оцифрованного звука, в поток цифровых данных входят т.н. "субкоды", предназначение которых - перенести вместе со звуком на другое устройство соответствующую служебную информацию о том, на какой частоте он был оцифрован, каким способом (профессиональным AES/EBU или "бытовым" коаксиальным) передается цифровой поток. Также данные субкодов содержат номера программ и "счетчик времени" (временной код), привязанный к звуковым данным.
Среди упомянутых способов передачи данных различаются две основные категории - электрический и оптический. В первом случае сигнал "передают" электроны, движущиеся по металлическому проводу, во втором - кванты света, проходящие по пластиковой или стеклянной трубке.
S/PDIF
Все перечисленные выше интерфейсы предназначены для передачи одинакового сигнала формата S/PDIF, но разными способами. Профессиональные организации AES (Общество аудиоинженеров) и EBU (Европейское союз вещателей) приспособили формат S/PDIF под свои нужды, внеся очень небольшие корректировки.
Бытовой стандарт предусматривает электрическое соединение, использующее коаксиальные разъемы RCA-Cinch "тюльпан", широко распространенные в бытовой аудиотехнике. именно под этими разъемами на DAT-магнитофонах стоит надпись S/PDIF. Существует вариация - разъем BNC, но, несмотря на то, что он и механически и электрически лучше RCA, его редко используют.
Для профессиональной коммутации звукового оборудования используется т.н. симметричное соединение на 3-контактных разъемах XLR.
XLR
Один контакт которого земля, а по второму и третьему передаются идентичные, но развернутые друг относительно друга на на 180 град. по фазе сигналы, в случае цифрового оборудования - формата S/PDIF. При этом помехи, которые сигнал "цепляет" при прохождении по кабелю, напротив, идентичны по фазе в обоих проводниках. Во входном каскаде принимающего устройства разность между сигналами удаляется. Этот метод, который называется "подавление синфазной помехи", очень эффективен и поэтому принят в качестве профессионального стандарта для передачи как аналогового, так и цифрового сигналов. Кроме того, для передачи цифрового сигнала по методу, принятому для профессиональных устройств (AES/EBU, разъемы XLR), разница напряжения между землей и проводником составляет 5 В, в отличие от 0,5 В для метода передачи, используемого в бытовой технике (S/PDIF, разъемы RCA). Собственно, этими "мелочами" и отличаются профессиональный и бытовой цифровые форматы. Наличие хотя бы одного приспособления для электрической передачи цифрового сигнала является обязательным по спецификации DAT.
Оптический интерфейс - не роскошь, а еще один способ передачи сигнала.
TоsLink
TоsLink - это недорогой оптический интерфейс, который производители первоначально внедрили в свои изделия как альтернативу коаксиальному. Во-первых, себестоимость изготовления оптических разъемов и световодов ниже, чем металлических. Во-вторых, так как сигнал передается в виде светового потока, TosLink не создает интерференции, в отличие от излучающего радиочастотный шум электрического цифрового сигнала, проходящего по металлическому шнуру и способного помешать радио или телепередаче. (Надо заметить, что устройство, не отвечающее жестким стандартам по интерференции, на Западе вообще не будет допущено к производству). TоsLink используют многие производители профессиональной звуковой техники - Akai в своих семплерах, Alesis в ADAT'ах, а Sony применяет их даже в массовых бытовых CD-проигрывателях и минидисках.
Основной проблемой, явно ухудшающей качество звучания при электрическом соединении цифровых устройств между собой, является несоответствие импедансов источника, коммутационных кабелей и принимающего устройства, в результате которого внутри кабеля возникают отражения, смешивающиеся с полезным сигналом и порождающие слышимые искажения.
Для коммутации DAT-магнитофонов с аналоговым звуковым оборудованием используются два типа разъемов, идентичных цифровым - RCA для несимметричного и XLR для симметричного сигналов.
Установка уровня сигнала
Необходимость установить уровень сигнала - это второе, с чем сталкивается пользователь DAT-магнитофона, и от того, как он умеет это делать, зависит не только качество мастер-записи, но, бывает, и вся дальнейшая судьба проекта.
level indicators
Уровень записи, как известно, отстраивается по индикаторам, которые в DAT-магнитофонах расположены на многофункциональном дисплее, занимающем порядочно места на передней панели. Казалось бы, ничего сложного - те же привычные ручки уровня записи, иногда раздельные, иногда одна общая для обоих каналов, регуляторы чувствительности по входу и индикаторы. Но, по сравнению с аналоговыми, при установке уровня записи на цифровых магнитофонах требуется несколько иной подход. Между аналоговым и цифровым оборудованием имеются существенные различия как в динамическом диапазоне (у цифрового оборудования он больше), так и в количестве и качестве возникающих при перегрузке слышимых искажений.
Кто хоть раз писал на аналоговую магнитную ленту, знает, что ее можно перегрузить, не испортив при этом звучания.
Соотношение сигнал/шум для аналоговой ленты вычисляется относительно максимального уровня сигнала определенной частоты, при записи которого возникает определенный процент гармонических искажений (THD). Обычно это уровень, при котором в сигнале частотой 1000 Гц коэффициент THD не превышает 3%. На практике же сигнал в пиках может превысить расчетный уровень на 5, 10 или даже 15 дБ. Этот "довесок" называется "запас по перегрузке" (headroom). Такая аналоговая фонограмма более динамично передает детали музыкального материала, что представляется особенно ценным.
Цифровые магнитофоны ведут себя совершенно по-другому. Они необратимо искажают сигнал, выходящий за пределы допустимого по перегрузке для аналого-цифрового преобразователя - звук хрипит и скрежещет (см. рис. 1).
Как, по сравнению с аналоговой записью, выглядят искажения цифровых систем, показано на рис. 2.
рис. 2
Кроме того, если входной сигнал постоянно удерживается на достаточно высоком уровне, то из-за экстремальных условий работы аналого-цифровые преобразователи (например, старых магнитофонах А-ДАТ) порождают собственные побочные эффекты (пощелкивания), в результате которых запись можно выбрасывать на помойку. Эти недостатки породили у звукорежиссеров "профессиональную болезнь", существенно влияющую на качество цифровых записей - паническую боязнь перегрузить входные каскады аналого-цифровых преобразователей. Пользователи вынуждены ориентироваться исключительно на безынерционные пиковые индикаторы уровня сигнала, чтобы не превысить уровень 0 дБ (fs). Страхуясь от перегрузки, на каждом этапе цифровой записи уровень сигнала занижается. Это приводит к сужению динамического диапазона и приближению полезного сигнала к шумовому порогу.
Однако, разные потребители цифровых фонограмм - радиостанции, заводы по производству CD и др. - предъявляют различные технические требования к максимальному записанному уровню. Выход прост - при записи мастер-фонограммы выставлять максимально возможный уровень записи, а для практических целей изготавливать копии с различным уровнем сигнала. Конечно, надо знать, какой именно максимальный уровень используется в конкретной области звуковой индустрии, и записывать в начале ленты эталонные сигналы (и сопроводительные записи в монтажном листе), по которым можно будет ориентироваться персоналу заводов и радиостанций.
Цифровая регулировка уровня
В принципе, уровень сигнала на выходе устройства, с которого ведется запись, должен быть отстроен так, чтобы вписываться в рамки номинального выходного напряжения. В DAT-магнитофонах предусмотрена возможность в широких пределах усиливать или ослаблять уровень цифрового сигнала; окончательный уровень записи выставляется по отображению уровня входного сигнала на индикаторах DAT-магнитофона. При этом постарайтесь делать это с помощью выходных регуляторов источника, а цифровой регулятор уровня записи на DAT'е использовать весьма аккуратно и в ограниченном диапазоне. При правильном использовании цифровая регулировка может оказаться весьма полезной, а при неправильном - вызвать искажения и ухудшение соотношения сигнал/шум.
На некоторых типах цифровых фонограмм, например, на копиях с аналоговых лент, вместе с полезным сигналом может быть скопирован шум, и довольно высокого уровня, появившийся еще до аналого-цифрового преобразования. К сожалению, сам DAT-магнитофон ничем тут не может помочь, нужны специальные компьютерные программы для реставрации звукозаписей. Но, даже если оригинал записан тщательно, непосредственно в самом процессе аналого-цифрового преобразования также может возникнуть т.н. "шум квантования". И при уменьшении цифрового уровня записи абсолютный уровень шума квантизации не изменится, зато ухудшится соотношение "сигнал/шум", что особенно скажется на сигналах малого уровня.
Изменять уровень во время записи можно, например, при изготовлении цифровых копий, но - в идеале - не должны возникать ситуации, когда требуется кардинально изменить уровень "на ходу".
Точно так же не следует увлекаться увеличением уровня сигнала с помощью цифровой регулировки. Если чуть-чуть "переборщить", сигнал может превысить лимит цифровой системы и вызвать искажения, а оторваться от порога шума не удастся - он вырастет пропорционально сигналу. Соотношение "сигнал/шум" не улучшится, а его слишком большое изменение будет заметно. Лучший совет - раз и навсегда выставить положение ручки уровня записи на своем DAT'е, и менять его только при необходимости "подогнать" уровни фрагментов записи при прямом копировании с одного DAT'а на другой или при редактировании материала.
Индикация
В любой цифровой системе, если иное не оговорено специально, уровень сигнала измеряется уже после того, как он преобразован в цифровой формат, а это означает, что выше максимального порога, "зашитого" в операционную систему каждого DAT'а, никакая реальная индикация невозможна. Поэтому после нулевой отметки градация заканчивается, а максимальное значение на шкале индикатора обозначено как "0 дБ" - и с этим значением необходимо соотносить пиковые всплески фонограммы. Аналоговые индикаторы не могут точно измерять пики очень малой продолжительности, в то время как цифровые не обладают инерционностью отображают каждый пик, даже очень непродолжительный по времени. Соответственно, точно измерить "в цифре" перегрузку вообще невозможно. Однако, чтобы все-таки как-то учитывать перегрузки, применяется простая и практичная система, дающая надежный результат: специальная схема при возникновении перегрузки регистрирует ее, прежде чем сигнал упадет ниже пикового уровня. Команда на срабатывание индикатора перегрузки дается в зависимости от алгоритма, подсчитывающего количество возникших пиков. Индикатор может реагировать на каждый пик, а может - только на второй, только на третий и т.д. Таким образом, имитируется инерционность аналогового индикатора уровня. К сожалению, такая роскошь доступна пользователям только профессиональных и очень дорогих моделей DAT-магнитофонов.
Преэмфазис (Предыскажения)
Тип преэмфазиса, применяющийся в DAT-магнитофонах, показан на рис. 3. Аналогичный тип используется в ряде других форматов, включая компакт-диски, DASH, звуковые дорожки видеоформатов D1 и D2, Digital Betacam и РСМ-1630.
Соотношение сигнал/шум в линейных цифровых системах на практике никогда не достигает теоретически возможного значения. Причина тому - несовершенство конвертеров и аналоговых элементов.
tape
Особенно большим уровнем шума отличаются АЦП, причем уровень шума растет пропорционально увеличению частоты дискретизации. Для уменьшения этого нежелательного явления в DAT-магнитофонах применяют некоторые простые методы. Например, преэмфазис (частотный корректор) - аналоговый фильтр, включенный в схему перед аналого-цифровым преобразователем и предназначенный для подъема высоких частот.
При цифро-аналоговом преобразовании частотная характеристика фонограммы возвращается к исходной. Таким образом, применение преэмфазиса уменьшает ВЧ-шумы, не изменяя общего частотного баланса фонограммы (см. рис 3). Конечно, это всего лишь компромисс, ведь при использовании преэмфазиса уменьшается запас по перегрузке, а величина "остатка" зависит от частотного спектра сигнала. Входной сигнал с поднятыми верхами может вызвать перегрузку: при включенной схеме преэмфазиса остается меньше запаса по перегрузке в области высоких частот. Но некоторые звуки, особенно речь, не требуют запаса по высоким частотам, и их запись только выиграет от использования преэмфазиса.
Если при записи схема преэмфазиса была включена, то при воспроизведении сигнал, соответственно, должен пройти схему деэмфазиса.
В формате DAT данные о том, был ли включен преэмфазис, записываются в области служебных кодов, и деэмфазис при воспроизведении автоматически включается или выключается. В идеале вся DAT-кассета должна быть полностью записана только с одной установкой преэмфазиса - неважно "on" или "off". Конечно, возможно записать часть пассажей с преэмфазисом, а часть - без него, деэмфазис будет переключаться в ходе воспроизведения, но при этом могут возникнуть явно слышимые щелчки.
В крайнем случае, переключайте преэмфазис в период тишины. Однако учтите, что для профессионального использования записи рекомендуется производить без преэмфазиса.
SpyLOG
Рейтинг@Mail.ru
HotLog
Все права © 2003-2016. Разрешается использование любых материалов при условии живой ссылки на сайт http://inthouse.ru/
+7 (926) 906-6548
+7 (495) 771-2800