Стереофонические цифровые магнитофоны системы DAT

Этот стандарт записи был предложен фирмой Sony и раньше он назывался R-DAT (Rotary Head Audio Tape Recorder - цифровая звукозапись на ленте с помощью вращающейся головки). В магнитофонах этой системы стереофоническая запись производится с мультиплексированием двух звуковых каналов на медленно движущийся ленточный НЗ. В них обычно используются 2 вращающихся универсальных головки, поэтому магнитофоны этой системы могут работать только в режиме записи или воспроизведения. Запись производится на ленте шириной 3, 81 мм и толщиной 13 мкм, находящейся в кассете размером 75 х 54 х 10, 5 мм. При ускоренной перемотке этой ленты скорость ее движения увеличивается в 200 раз.

По краям ленты имеются 2 дополнительные аналоговые звуковые дорожки (2). Цифровая звукозапись осуществляется в центральной зоне 3 виде наклонных дорожек. На рис. 4 направления движения ленты и записи дорожек указаны стрелками.

Дорожки на ленте расположены с наклоном в направлении движения ленты без промежутков, такая запись называется наклонно-строчечной (рис. 4).

Ширина полюсного наконечника головки существенно больше ширины дорожки, поэтому запись дорожек производится со значительным наложением. Запись без промежутков между дорожками возможна благодаря тому, что зазоры головок имеют противоположные наклоны относительно перпендикуляра к направлению записи. Одна имеет наклон +20°, а другая -20°. Это исключает помехи от наложения дорожек.

Каждая дорожка имеет длину 23, 5 мм и содержит информацию о звуке, служебную информацию и специально записанный сигнал с частотой 130 Кгц для обеспечения работ системы слежения за дорожкой при воспроизведении. Вся эта информация размещена в 5 зонах дорожки. Каждая дорожка содержит 196 блоков данных и в каждом блоке по 288 бит, всего на каждой дорожке 56448 бит.

В магнитофонах этой системы предусматриваются 6 форматов записи. Обе универсальные головки записи-воспроизведения имеют рабочий зазор шириной 0, 25...0, 3 мкм, поэтому при скорости записи 3 м/с частота среза f₀ = 10....12 МГц. Головки укреплены на барабане диаметром 30 мм под углом 180° (рис. 5), скорость вращения барабана 2000 об/мин. Магнитная лента прижимается к барабану в пределах угла 90°. Блок головок устроен так, что за время одного оборота барабана равного 30 мс, 50 % времени ни одна из головок А и В не касается магнитной ленты (рис. 5). Контакт одной из головок с магнитной лентой происходит через каждые 15 мс. Длительность контакта равна времени записи одной дорожки 7, 5 мс. Так как на каждой дорожке должны быть записаны 56448 бит, для этого необходима скорость цифрового потока 7, 52 Мбит/с. Поэтому коэффициент трансформации скорости равен 3.

Функциональные схемы магнитофонов системы DAT, выпускаемые различными фирмами, существенно отличаются.

На рис. 5 приведена наиболее простая функциональная схема цифрового тракта магнитофона. В ней в режиме записи на вход оперативного запоминающего устройства ОЗУ-0 подается мультиплексированный стереофонический сигнал в виде единого цифрового потока с удвоенной частотой дискретизации. С ОЗУ-0 данные одной дорожки поочередно считываются в ОЗУ-1 и ОЗУ-2 емкостью 64 кбайт каждое. При этом осуществляется необходимое временное сжатие цифрового потока за счет повышения скорости считывания в 3 раза по сравнению со скоростью записи данных в ОЗУ. Функции помехоустойчивого и канального кодирования выполняются специальным процессором (кодеком), который может выполнять и декодирование. Данные, подлежащие кодированию, считываются из ОЗУ-1 или ОЗУ-2, в кодеке производится помехоустойчивое и канальное кодирование. Сигналы в канальном коде возвращаются обратно в ОЗУ.

Запись сигналов с ОЗУ на магнитную ленту производится головками поочередно в канальном коде через усилители записи УЗ. Кодирование производятся, когда ни одна головка не находится в контакте с НЗ. Ввод входных данных в одно из ОЗУ производится в то время, когда из другого ОЗУ производится запись. Каждая из этих операция длится также по 7, 5 мс.

В режиме воспроизведения в приведенной схеме заменяются усилители записи усилителями воспроизведения. Воспроизведение цифровой записи производится поочередно головками А и В и воспроизведенные цифровые сигналы через усилители воспроизведения подаются на ОЗУ-1 и ОЗУ-2. Канальное и помехоустойчивое декодирование осуществляется в кодеке. В этом режиме с ОЗУ-0 выдается непрерывный декодированный поток звукоданных. В магнитофонах системы DAT используется канальный код (8, 10).

Для того чтобы длительности временных интервалов на стыках канальных символов не отличались от заданных значений, в коде (8, 10) используются 2 таблицы кодирования. Это значит, что одной входной кодовой комбинации в канальном коде могут соответствовать две. Одна таблица используется, когда предыдущий канальный символ заканчивался «0», а другая - на «1».

В качестве корректирующего кода в магнитофонах системы DAT используется код-произведение. Внешний код PC (32, 28), внутренний-код РС(32, 26). 128 блоков организованы в матрицу. В столбцах вычисляются по 4 проверочных символа, а в строках - по 6. При кодировании используется межблочное перемежение с интервалом 4 блока, внутриблочное перемежение и межстрочное перемежение выборок левого и правого звуковых каналов.

Код обеспечивает исправление ошибочных символов с их вероятностью на входе декодера от 10^-1 до 10 ³. При вероятности ошибочных символов на входе декодера W _s = 10~³ их вероятность на выходе декодера не превышает 10^-33. Вероятность необнаружения случайных ошибок Whs очень мала и определяется равенством W_HS = 7× 10^-6 W ⁵_S. Код позволяет полностью исправлять выпадения сигнала длиной 2, 64 мм и маскировать с помощью интерполяции выпадения длиной 8, 9 мм.

Магнитофоны системы DAT могут быть студийными, репортерскими и бытовыми, При этом они существенно отличаются по характеристикам и техническим возможностям. Студийные магнитофоны фирмы Sony PCM R-300, R-500 и R-700 имеют 20-ти разрядное кодирование. Магнитофоны РСМ 7000 и 7040 имеют 4 головки и поэтому обеспечивают воспроизведение во время записи.

Фирма TASCAM также выпускает магнитофоны этой системы: модели DA(30, 40 и 45HR). Последняя модель имеет 24 разрядное кодирование и удвоенную скорость движения ленты (16, 3 мм/с). Магнитофон модели DA-60MKII является репортерским.