Компьютерная обработка звука
Шрифт:
В наиболее надежных стримерах типа DLT осуществляется продольная запись на магнитную ленту с помощью неподвижной магнитной головки. Головка стримера имеет такую конструкцию, что позволяет одновременно выполнять запись и считывание данных. Это дает возможность сразу же выявлять ошибки, возникающие в процессе записи. При обнаружении ошибки информация записывается повторно. Однако такой метод записи не исключает ошибок, которые могут появиться позднее, например в результате старения магнитной ленты или различных внешних воздействий. Поэтому, как правило, применяют дополнительные меры для коррекции ошибок. Скорость записи на хороший стример составляет 30 Мбайт/мин и более.
Жесткий диск
При использовании накопителей с несколькими жесткими дисками для
Сменные диски большой емкости представляют собой альтернативу стримерам. Устройства со сменными дисками обеспечивают практически такое же быстродействие, как и устройства записи на жесткий диск, однако их стоимость все еще достаточно высока. Быстро завоевали всеобщее признание и популярность носители Jaz и Zip. Принцип работы с ними таков: в дисковод, подключенный к компьютеру, вставляются специальные сменные картриджи, напоминающие жесткий диск, только в мобильном варианте. Емкость таких картриджей составляет 100–250 Мбайт для Zip и 1–2 Гбайт для Jaz (сами дисководы в этих устройствах тоже разные). Применительно к звуку более интересен Jaz, хотя он дороже. Ввиду сходства с жестким диском Jaz обладает практически таким же высоким быстродействием. В настоящее время многие специализированные рекордеры вместо жесткого диска комплектуются дисководом Jaz.
Оптическая запись
Большое распространение получила технология оптической записи на диск. Предназначенные для этого устройства имеют большую емкость и хорошо защищены от внешних электрических и магнитных воздействий. Емкость каждого такого диска – 650 Мбайт, что эквивалентно 74 минутам стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц.
Единственным широко известным способом оптической записи на сегодня является формат CD-R, в котором при помощи достаточно мощного лазерного луча осуществляется однократная запись на специальный многослойный диск. В точках воздействия луча материал отражающего слоя диска необратимо изменяет свои оптические свойства. Таким образом можно записывать любую цифровую информацию, в том числе и оцифрованный звук. Конечным результатом является компакт-диск либо звуковой диск, который можно проигрывать на обычных CD-проигрывателях.
Магнито-оптическая запись
В настоящее время для записи все активнее используются магнито-оптические диски, подобные жесткому диску компьютера. Стандартные сменные магнито-оптические диски емкостью 1,3 Гбайт стоят дешевле, нежели картриджи Jaz, хотя время доступа у них больше. По надежности хранения данных они представляются лучшим вариантом, нежели картриджи Jaz. Кроме того, появились магнито-оптические диски емкостью около 5 Гбайт и с более высокой скоростью доступа.
Близкий родственник магнито-оптического диска – мини-диск (MD), разработанный фирмой Sony. Информационная емкость MD составляет 130 Мбайт, однако время звучания такое же, как у CD (650 Мбайт) – порядка 74 минут. Чудес, естественно, не бывает. Столь удивительные показатели достигаются при помощи специального алгоритма компрессии звука ATRAC. В результате для записи требуется в 5–6 раз меньше места, а качество звука остается весьма высоким. Однако если переписать фонограмму с одного MD-рекордера на другой (даже через цифровые входы/ выходы), система компрессии еще раз пройдется по звуку, и на этот раз результат станет заметен на слух. Для копирования мини-дисков существуют специальные устройства линейного копирования, которые побайтно переносят информацию с одного диска на другой.
Долговечность MD очень высока. Фирмы-изготовители гарантируют миллион циклов перезаписи (на практике – обычно около ста). Минидиск очень удобен и применяется в основном на концертах для запуска фонограмм. Широко используется этот формат и на радиостанциях для выпуска в эфир заставок, джинглов и т. д.
Потеря информации
Цифровая магнитная запись отнюдь не безгрешна. Высокая скорость записи данных предъявляет повышенные требования к ленте, на
Цифровые магнитофоны оснащены специальной системой коррекции ошибок. В случае, если система обнаруживает потерю данных, она может в некоторой степени восстановить сигнал, пользуясь тем, что уцелело. Если же этого недостаточно для восполнения утраты, ей приходится делать интерполяцию, то есть самой дорисовывать пропавший сигнал. Из этого следует очень важный вывод: даже при полностью цифровой перезаписи с одного, скажем, DAT-магнитофона на другой в дело всегда вмешивается система коррекции ошибок аппарата, с которого записывают. При последующем воспроизведении система коррекции вмешается в процесс еще раз, и так далее. Звук будет меняться. Поэтому злоупотреблять цифровыми перезаписями не стоит. Само понятие «цифровая запись» еще не гарантирует качества звука. Для резервного копирования надо применять кассеты только хорошего качества. Если система коррекции не справляется со своими обязанностями, то появляются цифровые искажения, гораздо более заметные на слух, чем аналоговые.
К счастью, все вышеперечисленное в основном касается только цифровых аппаратов, записывающих на магнитную ленту и MD. Системы записи на жестких, оптических и стандартных магнито-оптических дисках этим страдают в меньшей мере.
Емкость накопителя
Чтобы определить необходимую емкость накопителя, нужно знать число битов на один отсчет и частоту дискретизации. Обычно один отсчет представляется 16 битами, хотя есть системы с 20 битами, с 24 битами на отсчет, и выше. Стандартными частотами дискретизации являются 32, 44,1 и 48 кГц, применяются и более высокие (96 кГц и выше). Для определения емкости памяти длительность записи в минутах нужно перевести в секунды (умножить на 60), а затем умножить на произведение частоты дискретизации и числа битов на отсчет и разделить на 8 (8 бит = 1 байт). Так как полученная величина обычно оказывается очень большой, ее указывают в мегабайтах (1 Мбайт = 1024 х 1024 байт). Для стереофонограмм емкость удваивается. Емкость увеличивается при использовании помехозащищенных кодов и уменьшается, если применяются методы сжатия.
Прямое сравнение емкости жесткого диска и емкости накопителя на магнитной ленте невозможно, так как здесь необходимо учитывать дополнительные факторы. При цифровой записи на магнитную ленту такой параметр, как Мбайт/мин не рассчитывается, однако с некоторыми упрощениями можно сказать, что часовая фонограмма на магнитной ленте (16 бит/48 кГц) соответствует примерно 660 Мбайт на жестком диске.
В отношении применения помехозащищенного кода имеется принципиальное различие между записью на жесткий диск и магнитную ленту. Подготовка жесткого диска к записи данных (инициализация) осуществляется, как это принято в компьютерной технике, путем его предварительного форматирования. Во внутреннюю таблицу заносятся дефектные секторы, доступ к которым при записи фонограммы исключается. Это означает, что в рабочем режиме система использует только области памяти, не содержащие дефектов. Поэтому при записи на жесткий диск достаточно применять простейшие методы коррекции ошибок. Совсем по-другому обстоит дело при цифровой записи данных на магнитную ленту. Здесь затраты на коррекцию ошибок несравнимо выше и составляют до 50 %.
Другой фактор, который необходимо учитывать при расчете требуемой емкости, – это различная обработка промежутков при записи цифрового потока (их следует отличать от пауз в фонограммах, которые записываются в любом случае).
Третий фактор, который влияет на емкость накопителя, – это применяемый метод сжатия. В настоящее время эти методы позволяют достичь максимального коэффициента сжатия 4. В результате можно в четыре раза уменьшить требуемую емкость накопителя или увеличить длительность воспроизведения фонограммы. Однако следует учитывать, что эти операции в какой-то степени ухудшают качество звучания, так что их широкое применение в профессиональной записи пока еще вызывает споры.