27170

Цифровое копирование фонограмм с помощью магнитофона R-DAT

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Цифровое копирование фонограмм с помощью магнитофона RDAT Непременным свойством любого магнитофона является его способность к записи. DATмагнитофон в этом смысле не исключение. Однако именно по этой причине вопрос цифрового копирования стал больным вопросом формата RDAT с момента его появления. Компаниипроизводители фонограмм посчитали что такие возможности DATмагнитофонов нарушают их права и права авторов записанного материала справедливо наверное.

Русский

2013-08-19

119 KB

1 чел.

PAGE  8

5.12. Цифровое копирование фонограмм с помощью магнитофона R-DAT

Непременным свойством любого магнитофона является его способность к записи. DAT-магнитофон в этом смысле не исключение. Более того, здесь записываемый сигнал может быть как в аналоговой, так и в цифровой форме. Если сигнал аналоговый, то его преобразование в цифровую форму осуществляется с помощью внутреннего АЦП. Источник программ при этом может быть любым – как сугубо аналоговым, так и цифровым.

Однако перезапись цифровых программ в аналоговой форме сопряжена с некоторой потерей качества звучания. Сигнал при этом приходится дважды преобразовывать – сначала из цифровой формы в аналоговую, а затем наоборот – из аналоговой снова в цифровую. Потеря качества здесь, в общем-то, незначительная. По оценкам специалистов, основанным на результатах измерений, при такой перезаписи лишь пятая копия соответствует первой копии  при перезаписи с одного аналогового магнитофона на другой аналоговый магнитофон. Однако, на слух фонограммы, полученные аналоговым копированием с помощью цифровых аппаратов, воспринимаются хуже, чем фонограммы, полученные с помощью аналоговых аппаратов. Это объясняется увеличением уровня шумов квантования, которые приводят к искажениям на высших частотах звукового диапазона. Искажения же при копировании на аналоговых аппаратах имеют характер «белого» шума, который на слух почти не ощущается.

Естественнее всего было бы переписывать цифровые фонограммы в цифровом же виде, ибо в этом случае никакой потери качества не происходило бы вовсе. Однако именно по этой причине вопрос цифрового копирования стал больным вопросом формата R-DAT с момента его появления. Компании-производители фонограмм посчитали, что такие возможности DAT-магнитофонов нарушают их права и права авторов записанного материала (справедливо, наверное). Поэтому во многих странах, и в первую очередь – в США, DAT-магнитофону был объявлен бойкот. Звукозаписывающие компании заявили, что не допустят его на рынок до тех пор, пока все аппараты не будут оснащены какой-нибудь защитой от бесконтрольного тиражирования фонограмм в цифровом виде.

Самая активная из противников DAT – американская вещательная компания CBS (Columbia Broadcasting System) даже предложила свой вариант такой защиты, который состоял в том, чтобы перед записью музыкальной программы на компакт-диск или DAT-кассету, удалять из ее спектра узкую полоску частот вблизи 3,84 кГц.  DAT-магнитофон при этом должен содержать специальную микросхему, которая регистрировала бы такую особенность спектра фонограммы и блокировала бы его функцию записи. Эта система получила название Copycode.

Однако большинство производителей фонограмм и все музыканты и меломаны очень негативно восприняли такой варварский способ «защиты», так как даже самые грубые тесты показали, что система Copycode попросту портит фонограмму. К тому же в отдельных случаях блокиратор срабатывал тогда, когда никакой защиты не было, и, наоборот, не всегда срабатывал при ее наличии. Поэтому система Copycode была единодушно отвергнута.

Спустя некоторое время свой вариант защиты фонограмм от бесконтрольного размножения предложила фирма Philips. Разработанная ею система давала возможность потребителю сделать единственную цифровую копию материала и блокировала дальнейшее тиражирование. Такая система ныне известна как SCMS (Serial Coping Management System) или Solo Copy. Прежде чем знакомиться с ней, рассмотрим, как осуществляется блокировка записи в обычных DAT-магнитофонах, где система SCMS отсутствует.

Механизм ее состоит в следующем. Как говорилось в главе 5.6, информация о разрешении или запрете копирования фиксируется в служебной группе W1 ИКМ-зоны в виде идентификатора ID6. Если ID6 = «00», то копирование разрешено, если ID6 = «10», то копирование запрещено. При соединении двух DAT-магнитофонов через цифровой звуковой интерфейс AES/EBU, информация об этом отразится во втором разряде кода «Управление» канала С (если копирование разрешено, то этот разряд будет иметь значение «0», если запрещено, то «1»). Кроме того, DAT-системе, которая в данном случае используется в качестве источника программ, присваивается одна из двух возможных категорий и информация об этом также отражается в канале С интерфейса.

Если копирование материала запрещено, то DAT-системе будет присвоена категория 11000000, если разрешено, то – 11000001. В первом случае функция записи будет блокирована, во втором – нет.

Описанный выше алгоритм блокировки работает в том случае, если источник имеет частоту дискретизации, отличную от 44,1 кГц.

Когда же источником сигнала служит компакт-диск или DAT-кассета с предварительной записью, имеющие частоту дискретизации 44,1 кГц, то блокировка происходит автоматически, независимо от значения идентификатора ID6. Таким образом, студийные записи, авторские права на которые защищены, можно переписывать только в аналоговой форме. В цифровой – никогда. Алгоритм такой блокировки иллюстрируется рисунком 42.

Теперь вернемся к системе SCMS (см. рис. 43). По замыслу ее разработчиков, для идентификатора ID6 вводится еще одно значение – «11». Такой код должен означать, что отмеченный им материал можно один раз переписать в цифровом виде. При этом в коде категории цифрового интерфейса будет формироваться значение 11000001, разрешающее копирование, а во втором разряде кода «Управление» - «1».

Однако во время записи в идентификаторе ID6 копии будет регистрироваться уже значение «10», запрещающее ее дальнейшее размножение.

Если запись делается с аналогового источника, то ей присваивается значение идентификатора ID6 = «11». Поэтому такую фонограмму также можно будет переписать в цифровом виде всего один раз. После этого ей будет присвоен идентификатор ID6 = «10», и дальнейшее тиражирование станет невозможным.

Такое положение вещей создает некоторые неудобства для пользователей. Например, система SCMS очень не понравилась начинающим музыкантам, которые хотели бы сами редактировать свои собственные записи на бытовом DAT-магнитофоне. Система SCMS лишила их такой возможности. Для редактирования у них теперь всего один шанс.

Тем не менее, система SCMS была одобрена звукозаписывающими компаниями и по сей день используется в большинстве моделей DAT-магнитофонов.

5.13. Некоторые особенности применения формата

R-DAT в профессиональной сфере

Первоначально магнитофоны R-DAT были задуманы в качестве цифровой альтернативы бытовым аналоговым магнитофонам. Однако высокое качество фонограмм, не уступающее студийному, простота в обращении и, самое главное, низкая стоимость, сразу же привлекли к нему внимание и специалистов в области профессиональной звукозаписи. По своим техническим характеристикам – частота дискретизации 48 кГц и 16-разрядное квантование, DAT-магнитофон вполне вписывается в стандарты студийного вещания.

В настоящее время на радиостанциях, телевизионных центрах и в музыкальных студиях в большинстве случаев все еще используются громоздкие стационарные магнитофоны с неподвижными головками и открытыми катушками. Сделанные с их помощью записи невозможно воспроизвести где-то вне студии.

Если же в качестве студийного используется магнитофон R-DAT, то появляется возможность взаимозаменяемости звуковых программ бытового и профессионального назначения. Материал в этом случае можно воспроизводить на любой аппаратуре. Запись, сделанная с помощью бытового DAT-магнитофона, может непосредственно использоваться в профессиональных целях. В то же время кассета с профессиональной записью может быть прослушана в любом месте, где есть бытовой DAT-магнитофон.

Тем не менее, несмотря на столь высокие характеристики и универсальность записей, сделанных в формате R-DAT, сами магнитофоны – те, что предназначены для эксплуатации в бытовых условиях, в качестве профессиональных использовать довольно затруднительно. Дело в том, что даже при подготовке элементарной программы вещания, звукоинженеру требуется целый ряд дополнительных функций, которыми бытовой аппарат не обладает. Важнейшие из них и будут рассматриваться в данном разделе.

5.13.1. Контроль качества фонограмм в процессе записи

Функция контроля качества фонограмм (воспроизведение одновременно с записью) обязательна для всех профессиональных магнитофонов.

Для ее реализации профессиональный DAT-магнитофон снабжается не двумя вращающимися головками, а четырьмя.

Две дополнительные головки А' и В' размещаются на рабочей поверхности вращающегося барабана позади основных головок А и В – под углом 90º к ним (см. рис. 44а). В режиме записи дополнительные головки следуют за основными и воспроизводят только что записанный на ленту сигнал, обеспечивая тем самым возможность его контроля.

Такой подход впервые был реализован фирмой Fostex в своей профессиональной модели D20.

5.13.2. Функция электронного редактирования

При подготовке студийной фонограммы, практически всегда требуется ее редактирование, т.е. соединение нескольких фрагментов из разных фонограмм, замена какого-то фрагмента другим (вставка) и т.д.

В аналоговых магнитофонах это обеспечивалось путем тривиального разрезания ленты с фонограммой и последующей склейкой нужных кусков. В цифровых магнитофонах, а тем более с вращающимися головками, так делать уже нельзя. Поэтому профессиональный цифровой магнитофон должен обладать способностью получения качественного (незаметного на слух) соединения фрагментов различных фонограмм электронным способом.

В профессиональных DAT-магнитофонах, имеющих четыре головки, электронный монтаж обеспечивается за счет того, что воспроизводящие и записывающие головки в режиме редактирования меняются ролями. Воспроизводящими в этом случае становятся те, которые движутся впереди, а записывающими – те, которые движутся вслед за ними.

Вначале задняя головка просто переписывает то, что было только что считано передней головкой. В нужный момент происходит переключение считанного сигнала на внешний и, таким образом, осуществляется монтажный переход (рис. 45).

Во время работы магнитофона в режиме редактирования, считанный передней головкой сигнал подвергается декодированию с коррекцией ошибок, а перед записью задней головкой вновь кодируется. Этот процесс, естественно, требует времени. Поэтому, чтобы воспроизведенный передней головкой сигнал записывался на ту же самую дорожку, откуда был считан, задняя (записывающая) головка должна быть размещена на барабане с некоторым сдвигом h вдоль оси его вращения (рис. 44б). Общее время обработки сигнала примерно равно двум периодам оборота барабана, т.е. сдвиг h должен быть равен ширине четырех соседних дорожек (4W).

Но, поскольку пары головок повернуты друг относительно друга на 90º, то в величину сдвига h должна быть введена поправка, равная 0,5W, т.к. лента за четверть оборота барабана успевает переместиться на половину ширины дорожки. Следовательно, общий сдвиг должен составлять 4,5W.

Кроме того, существует еще один неприятный момент. Из-за наклонного расположения дорожек на ленте, их края несколько сдвинуты друг относительно друга. Если разворот головок сделать равным точно 90º, то запись сигнала задней головкой начнется раньше, чем закончится считывание передней головкой (рис. 46). Сигналы записи и считывания в БВГ DAT-магнитофона передаются к головкам и от них через вращающийся трансформатор. Если сигналы записи и считывания совпадут по времени, то возникнут перекрестные искажения (рис. 47).

Чтобы избавиться от такой неприятности, дополнительная пара головок должна быть повернута не на 90º, а чуть больше – на 92,1º (см. рис. 46). При таком их расположении сигналы записи и считывания перестанут мешать друг другу, и никаких искажений не будет (рис. 47б).

Для того чтобы монтажный переход был плавным, заменяемый сигнал Х умножается на некоторые убывающие коэффициенты и его уровень падает, а заменяющий сигнал Y в то же самое время умножается на возрастающие коэффициенты и его уровень растет. Происходит постепенная замена сигнала Х на сигнал Y. Общий же уровень сигнала при этом остается постоянным. Если этого не делать, то в момент сопряжения будет отчетливо слышен щелчок.

Чтобы разнообразить форму монтажного перехода, редактирование лучше производить через микшерный пульт, где имеется возможность варьировать как характер изменения коэффициентов, так и продолжительность монтажного перехода.

Тем не менее, хорошие результаты и при редактировании непосредственно в магнитофоне.

5.13.3. Запись временного кода

Для того, чтобы обеспечить синхронную работу с видеомагнитофонами различных систем телевизионного вещания (NTSC, PAL, SECAM), а также редактирование записанного материала, в профессиональном DAT-магнитофоне должен быть предусмотрен режим записи временного кода в соответствии с международным стандартом SMPTE/EBU. Причем, нужно, чтобы запись и воспроизведение такого кода осуществлялись независимо от записи и воспроизведения звуковой информации, содержащейся в ИКМ-зоне. Другими словами, нужно, чтобы временной код можно было записать до, во время или после записи звукового сигнала.

В системе R-DAT обновление или изменение служебной информации, содержащейся в ИКМ-зоне, возможно только путем перезаписи всей дорожки. Однако, если требуется обновить информацию только в дополнительной зоне (зоне субкода), то это можно сделать, не трогая информацию, содержащуюся в ИКМ-зоне.

Следовательно, удобнее всего временной код записывать в зоне субданных.

Но даже в этом случае, если попытаться с помощью обычного DAT-магнитофона записать временной код независимо от звукового сигнала и сопутствующих ему субданных, то данные субкода при этом все равно будут потеряны. По этой причине с помощью бытового DAT-магнитофона с двумя головками временной код отдельно записать нельзя.

Однако такая проблема легко решается в профессиональных магнитофонах с четырьмя головками. Здесь запись временного кода в зоне субданных производится тем же способом, что и редактирование звуковой информации в ИКМ-зоне, причем, плавного монтажного перехода здесь, разумеется, делать не надо. Временной код вставляется точно в то место зоны субкода, где ему и положено быть. Остальные субданные переписываются без изменений.

5.13.4. Синхронизация

Еще одной особенностью цифровой аппаратуры, не всегда отчетливо понимаемой операторами, является необходимость жесткой синхронизации цифровых источников. Среди специалистов, имевших дело с аналоговой аппаратурой, нет четкого понимания принципов и важности синхронизации, поскольку раньше от них этого и не требовалось. Между тем, несоблюдение принципов синхронной работы как раз и приводит к появлению многочисленных искажений в звуковом сигнале.

Инженерам по звукозаписи следует помнить, что 48 кГц в одной части системы не равно 48 кГц в другой части той же системы. Эти частоты должны быть одинаковы с точностью до фазы, т.е. должны быть одним и тем же сигналом. Невозможно сделать абсолютно идентичными даже два кварцевых резонатора, работающих в схемах задающих генераторов цифровой аппаратуры. Поэтому, частоты их будут всегда хоть чуточку, но различными. А малейшие различия в периодах колебаний задающих генераторов приведут к накоплению фазовой ошибки и, в конце концов, к потере бита, или к появлению лишнего бита. А это означает искажения. И чем больше разница частот, тем больше получается искажений.

Поэтому все цифровые аппараты, участвующие в процессе обмена информацией, должны быть синхронизированы от одного источника. Им может быть один из этих же цифровых аппаратов (их числа тех, с которых производится запись) или какое-то централизованное устройство – например, микшерный пульт или специальный генератор синхронизирующих сигналов.

5.13.5. Другие функции

К другим функциям, которыми должен обладать профессиональный DAT-магнитофон, можно отнести функцию изменения скорости воспроизведения – например, в пределах ±12%, функцию обратного воспроизведения, наличие профессиональных входных/выходных интерфейсов и разъемов, функцию автоматического определения положения, функцию просмотра вставок, функцию измерения длительности фрагмента и т.д.

И еще об одном. Когда DAT-магнитофон только появился, многие сомневались в возможности его использования в качестве профессионального. В частности, считалось, что при этом будет много выпадений, которые приведут к серьезному ухудшению качества фонограмм. Приводились даже результаты испытаний, когда выпадения появлялись уже после пятого воспроизведения DAT-кассеты. Другие же испытания показывали, что выпадений не было даже при нескольких тысячах воспроизведений. Оказалось, что во всем виновато загрязнение головок. Экспериментаторы почему-то полагали, что все цифровое не нуждается ни в обслуживании, ни в очистке головок.

В аналоговых магнитофонах при загрязнении или неправильной установке головок пропадают высокие частоты, а звук становится неустойчивым и дрожащим. В цифровых же магнитофонах при аналогичных обстоятельствах звук начинает иногда пропадать, т.к. при больших выпадениях включается система приглушения. Однако здесь есть некоторая скрытая зона, когда приглушения еще нет, но есть множество интерполяций, которые тоже приводят к искажениям в области высоких частот. Чтобы выявить эту скрытую зону, многие фирмы делают профессиональные цифровые магнитофоны с возможностью отключения функций интерполяции и приглушения. При этом можно прямо на слух оценить качество записи, связанное с количеством и характером выпадений, вызванных состоянием головок или же самой ленты. Некоторые модели даже снабжены индикаторами включений режима приглушения, который является наихудшим случаем искажения, обусловленным повреждением большого числа отсчетов звукового сигнала.

Так что специалистам, имеющим дело с DAT-магнитофонами, следует помнить, что они также  нуждаются в обслуживании, как и прочая звукозаписывающая техника. Может быть значительно реже, но все же нуждаются.


Вход цифрового сигнала

Определение частоты дискретизации Fд

Fд = 44,1 кГц?

Проверка возможности копирования

Существует ли код

запрета копирования?

ID6 установлен в «00»

ифровое копирование.

Код ID6 цифровой копии также устанавливается в «00»

Блокировка цифрового копирования

да

да

нет

нет

Рис. 42. Цифровое копирование с помощью обычных DAT-аппаратов

Вход цифрового сигнала

Проверка категории аппарата

Является ли категория неизвестной

Является ли категория «Общей»

Проверка возможности копирования

Существует ли код

запрета копирования

Имеет ли данная

категория разрешение на копирование

Запрет цифрового копирования

ID6 = 10

ID6 = 00

ID6 = 11

Цифровое копирование

(ID6 = 10; ID6 = 00; ID6 = 11)

да

да

да

да

нет

нет

нет

нет

Рис. 43. Цифровое копирование при помощи DAT-магнитофона с системой SCMS

А'

А

В'

В

Направление вращения барабана

А

А'

В

В'

H = 4,5 W

Рис. 44. Размещение дополнительных головок

на вращающемся барабане: а) вид сверху; б) вид сбоку

+

Монтажный   переход

Считанный сигнал (Х)

Входной сигнал (Y)

Х

Y

Передняя (считывающая) головка

Задняя (записывающая) головка

Рис. 45. Формирование монтажного перехода в точке редактирования

Направление движения ленты

а)

б)

92,1º

W

4,5W

Направление движения ленты

Передняя головка

Задняя головка

Направление вращения барабана

Рис. 46. Определение угла разворота между передней и задней головками

А

А'

А

В

В'

А

В

А

А'

В'

А

А'

В

В'

А

А'

В'

А

В

А

Сигнал воспроизведения (передние головки)

Сигнал записи (задние головки)

Сигналы во вращающемся трансформаторе

б)

а)

Перекрестные искажения

Рис.47. Временные диаграммы сигналов записи/воспроизведения 4-головочной системы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39137. Основные типы конструкции забоя 939 KB
  Выбор конструкции призабойной зоны в продуктовной зоны Выбор конструкции забоя скважины производится поэтопно.Выбрать тип конструкции забоя с учетом прочности пород ПЗП и способов эксплуатации По результатам анализа различных типов конструкции забоя установили что средняя удельная продуктивность скважины с открытым забоем больше чем у скважин с закрытым забоем в 15 раза при прочих равных условиях . Вне зависимости от способа изоляции эксплуатируемого интервала от остальной части ствола определяется предельно допустимая депрессия на...
39138. Параметры, характеризующие гидродинамическое совершенство скважины 167.5 KB
  Губкина Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин Реферат по теме: Параметры характеризующие гидродинамическое совершенство скважины Гидродинамическое совершенство скважин. В промысловой практике для эффективного планирования и регулирования процесса разработки месторождения необходимо знать потенциальные возможности каждой скважины. Приток жидкости или газа в реальную скважину отличается от притока в гидродинамически совершенную скважину тем что в призабойной зоне и на забое скважины возникают дополнительные фильтрационные сопротивления...
39139. Процессы в призабойной зоне пласта 457.5 KB
  От состояния призабойной зоны пласта существенно зависит эффективность разработки месторождения дебиты добывающих скважин приемистость нагнетательных и уровень затрат пластовой энергии на преодоление гиродинамических сопротивлений потоку флюидов. Очень важно сохранить ПЗП в таком состоянии чтобы энергия расходуемая на преодоление фильтрационных сопротивлений ПЗП была бы достаточно мала как при отборе жидкости из пласта так и при нагнетании в пласт.Состояние призабойной зоны пласта в процессе заканчивания скважины.
39140. Адаптивная система автоматического управления электроприводами вспомогательного электрооборудования автомобилей 165.5 KB
  Поэтому в диссертации решается научнотехническая задача призванная обеспечить повышение техникоэксплуатационных защитных и потребительских свойств электромеханических систем вспомогательного электрооборудования автомобилей обеспечивающих комфортабельность активную и пассивную безопасность автомобиля за счет улучшения свойств системы управления. Решение данной задачи осуществляется при неопределенных значениях внутренних параметров объекта управления таких как конструктивный параметр магнитной системы сопротивление якорной цепи...
39141. Разработка адаптивной системы автоматического управления электроприводами вспомогательного электрооборудования автомобилей 11.82 MB
  Постановка задач исследования Обзор электронных систем управления. Принципы построения адаптивных систем автоматического управления. Анализ разработок адаптивных систем автоматического управления двигателем постоянного тока в приводах вспомогательного электрооборудования автомобиля.
39142. Повышение эффективности диагностирования изделий имеющих активно-индуктивную нагрузку в электрооборудовании автомобилей 254.5 KB
  Однако в условиях массового производства автомобилей когда производительность лимитирована ритмом сборочного конвейера в виду длительности процесса диагностирования всего комплекса автомобильного электрооборудования сплошной выходной контроль его качества существенно затруднен. Таким образом становится актуальной важная научнотехническая задача повышения качества и оперативности диагностирования автомобильного электрооборудования имеющего активноиндуктивную нагрузку решение которой позволит ввести сплошной выходной контроль в массовом...
39143. Оптимизация комбинированной энергетической установки электротранспортного средства 358 KB
  Прежде всего это ограниченный пробег без подзарядки бортового источника энергии. Поэтому актуальной является проблема оптимизации параметров бортовой энергоустановки в том числе совместным применением накопителей энергии различной физической природы в ее составе. Таким образом становится актуальной важная научнотехническая задача повышения энергоэффективности тяговой системы этого транспортного средства решение которой существенно повысит эффективность использования ограниченного запаса энергии на борту внося заметный вклад в...
39144. ИСТОКИ ТОТАЛИТАРИЗМА 100.5 KB
  ИСТОКИ ТОТАЛИТАРИЗМА Тоталитарные движения возможны везде где имеются массы по той или иной причине приобретшие вкус к политической организации. Массы держит вместе не сознание общих интересов и у них нет той отчетливой классовой структурированности которая выражается в определенных ограниченных и достижимых целях. Термин массы применим только там где мы имеем дело с людьми которых в силу либо просто их количества либо равнодушия либо сочетания обоих факторов нельзя объединить ни в какую организацию основанную на общем интересе в...
39145. ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 9.88 MB
  В зависимости от физической сущности моделируемого объекта или процесса и характера этого процесса могут использоваться законы распределения непрерывных или дискретных случайных величин. Естественно что при формировании вероятностностатистических моделей широко используются законы распределения случайных величин и правила оперирования с ними определяемые теорией вероятности и статистическими методами анализа. Формирование...