[Начало] [Форум iXBT]
Продолжим о пришельце...
Все выше кратко описанные в первой части устройства были, как я уже говорил, аналоговыми, звук записывался в той же самой форме, как мы его слышим нашими ушами, то есть с той же частотой: звуковые волны либо непосредственно фиксировались на носителе механически - фонограф, граммофон, либо в виде электромагнитных колебаний - магнитофон. В наше время добавились иные носители - это магнитный (жёсткий) диск или микросхема, где ячейка хранения, соответственно участок намагниченности или для полупроводниковых систем хранения по-сути обычный электрический конденсатор и хранит уже не реальные колебания звукового поля, а цифровой образ. Соответственно так или иначе при воспроизведении происходит обратное преобразование с носителя - преобразование механических колебаний или электро-магнитных и, в случае цифровой техники, ещё и преобразование из цифровой формы в аналоговую. Далее следует процесс обработки сигнала (а это могут быть и обычные звуковые резонаторы или различные электрические схемы - что в общем тоже резонатор) для того чтоб мы могли слышать звуковую картину. А собственно, что же мы слышим и как?
Наш человеческий диапазон слуха в зависимости от особенностей конкретного человека, его возраста и природных данных, от 20Гц до 20000Гц. Кто-то может слышать и меньше 20Гц и выше 20000Гц. Некоторые могут слышать и, такие случаи зарегистрированы, 28000Гц и даже 32000Гц... Принято всё-таки считать, что диапазон воспринимаемых человеком звуковых частот лежит в пределах 20Гц до 20000Гц, как некий стандартный диапазон. Так же ещё и есть особенность, что чувствительность слуха зависит от частоты звука - звуки одинаковой по уровню мощности - могут нам казаться различными по реальной слышимой громкости. Наибольшая чувствительность нашего слуха - это диапазон 20-5000Гц. Большинство людей (особенно с возрастом) не слышат или очень ослаблено слышат частоты выше 16000Гц и даже 14000Гц. При этом диапазоны музыкальных инструментов и голоса при пении тоже лежат в основном в диапазоне 20-5000Гц, но все частоты, слышимые нами и присутствующие в звуковой картине, придают характерную окраску, даже, к примеру звучит нота "ля", она на любом инструменте "ля", но окраска (или дополнительные частоты иначе - тембр) звучания всегда немного отличается. Звучание музыки, окружающего мира вообще всегда окрашено разными тонами и нюансами и, чем шире частотный диапазон, как воспринимаемый человеком, так и воспроизводимый аппаратурой, тем лучше и богаче в целом звуковая картина. Впрочем - это, как я сказал, всё очень индивидуально. Кроме, воспринимаемого частотного диапазона у человека, есть и чувствительность к силе звука (и в зависимости от частоты тоже) - его можно выражать в привычных ваттах, что и указывают на звукоусиливающей аппаратуре. Правда, эти ватты иногда странноватые и можно найти указание, что какой-то невнятный бум бокс из Китая вида "полторы мыльницы" и надпись "максимальная мощность 2000 ватт" - и это обычная бытовая комнатная аппаратура... что, мягко говоря, странно. Это в общем-то путаница возникшая, говоря по-простому и не углубляясь в физику процесса, от различных маркетинговых ухищрений. Но, нам для оценки интересна, так называемая, электрическая мощность, как потребляемая усилителем на звуковом тракте, так и выдаваемая на устройство звуковоспроизведения - динамики или звуковые колонки. Понятно, что выдать хороший качественный звук - задача очень не простая. Аппаратура в этом смысле имеет существенно разные возможности и делится на классы по качеству именно звуковой картины. Поэтому звуковоспроизводящая и звукозаписывающая аппаратура проектируется с максимально возможным диапазоном, как по частоте, так и по мощности. Есть ещё и такая очень не маловажная характеристика, как динамический диапазон - это величина относительная и выражается в децибелах - способность аппаратуры воспроизводить минимально слабые и максимально громкие звуки и, чем эта величина в числовом выражении больше, тем качественнее аппаратура или носитель.
Параметров, конечно, гораздо больше, чем две указанные, но основные на которые стоит обращать внимание это:
Номинальная мощность – выходная мощность усилителя при заданном коэффициенте нелинейных искажений. Обычно это, когда на слух не ощущается искажений и на, к примеру осциллографе, на заданных частотах нет искажений сигнала.
Максимальная мощность – выходная мощность усилителя при ненормированном коэффициенте нелинейных искажений.
Данный параметр является еще менее информативным, чем номинальная мощность и характеризует только запас прочности усилителя – способность работать длительное время при перегрузках по входу. Фактически это максимальная электрическая мощность, которая может быть выдана через усилительный тракт на нагрузку с сохранением его дальнейшей работоспособности.
Частотный диапазон указывается при нормированной неравномерности амплитудно-частотной характеристике, выраженной в относительных величинах. Самые удачные модели усилителей имеют неравномерность АЧХ ±0,1 дБ в диапазоне от 20 до 20000 Гц. Усилители могут выдавать гораздо более широкие диапазоны, но это фактически бессмысленно - мы всё равно не услышим. Правда, чем он шире - тем качественнее звуковой тракт. Конечно, с поправкой на линейность по амплитуде сигнала на всём диапазоне частот - считается, что, чем график АЧХ сигнала ближе к прямой линии, тем считается лучше (не совсем, но примерно так - есть ещё и другие психо-физические особенности звуковосприятия)
Отношение сигнал/шум определяется как отношение мощности полезного гармонического сигнала к мощности собственных шумов усилителя мощности. Данный параметр для современной техники превышает значение 100 дБ. (предел слышимости человека это примерно 145дБ - от самого тихого до самого мощного, когда уже происходит разрушение слухового аппарата - к примеру взлетающий реактивный истребитель это примерно 140дБ ) Это означает, что мощность собственных шумов усилителя в 10 миллиардов раз меньше мощности полезного музыкального сигнала. Можно с уверенностью сказать, что в настоящее время этот параметр – лишь предмет гордости производителя.
Коэффициент гармонических искажений (Total Harmonic Distortion) показывает слышимую составляющую гармонических искажений в выходном сигнале и определяется, как отношение суммарной мощности паразитных сигналов к мощности полезного гармонического сигнала. Как правило, измерения проводятся на частоте 1000Гц.
При замерах обращается внимание на спектральное распределение и характер искажений. Слышимость паразитных гармоник зависит от относительного уровня по отношению к тестовому сигналу, от порядка гармоники, от типа (четная/нечетная), а так же от того, на какой громкости прослушивается тестовый фрагмент.
Типовое значение THD для Hi-Fi усилителя составляет 0,1%. Однако, усилитель с THD 0,001 % может оказаться хуже по звуку, чем другой, с THD 0,1 %. Дело в том, что при таких малых значениях этого параметра, искажения сложно проследить в форме выходного сигнала или ощутить на слух. Поэтому, разницы между 0,1 % и 0,001% слышно не будет.
(взято отсюда: https://www.arstel.com/details/proektirovanie/sound/statya-po-ozvuchivaniyu_01.php - там подробнее это всё)
Всё время развития звуковой техники - это развитие именно качества звучания, как усилителей (это тема совсем другого разговора и там просто обширный материал из споров, какой усилитель лучше - транзисторный или ламповый, двухкаскадный или трансформаторный и туча всего :)), колонок (из мрамора или дуба, морёного 10 лет или свежесушоного, 8 слоёв фанеры или 100500 и так далее...), так и устройств, фиксации или записи звукового сигнала. Как я уже говорил - апогей качества аналогового звука - виниловые диски и их проигрыватели (электрофоны), устройства на магнитных лентах - магнитофоны.
Начиная примерно с конца 1970-х, когда SONY и PHILIPS, бывшие, тогда грандами-законодателями мод в звуке, придумали всем сейчас известный и всё ещё используемый (сейчас практически, сдавший все позиции "полупроводникам" :) и сетевым хранилищам) Звуковой Компакт-Диск - Аudio Compact Disc / Audio-CD. Именно, тогда началась эра массового цифрового звука, когда аналоговый сигнал с помощью определённых алгоритмов кодируется в цифровой форме - используется 16-битная ИКМ / PCM (Импульсно-Кодовой Модуляцией / Pulse Code Modulation) с частотой дискретизации 44100Гц - при воспроизведении из цифровых данных восстанавливается в аналоговую, слышимую нами, звуковую картину.
Это было именно начало эры массового цифрового звука.
Немного о самой основе цифрового представления звука.
Теорема Котельникова.
Считаю, что необходимо упомянуть, что все современные системы, которые используют цифровую форму фиксации данных и, использующие вообще говоря любое представление каких-либо сигналов: звуковые, оптические, вообще электро-магнитные, любые механические, все системы современных вычислительных систем вообще и т.д. - используют в своей работе теорему нашего соотечественника Котельникова - теорему отсчётов, которую он сформулировал 1933 году. На Западе её называют теоремой Нейквиста-Шеннона. По факту Нейквист представил работы связанные с передачей сигналов по линиям связи в 1928г и описал это математически, но случай описанный Нейквистом является частным случаем теоремы Котельникова, а Шеннон независимо(?) от Котельникова сформулировал в 1949г (через 16 лет!) и доказал аналогичную теорему. Но не суть: работа Котельникова международно признана приоритетной и считается наиболее полной. Теорема Котельникова даёт описание, того, как любой аналоговый сигнал можно преобразовать в цифровую форму и восстановить обратно, что и дало нам возможность сохранять звуковую картину наиболее точно.
Разработка audio-CD.
Переход от аналогового формата к цифровому, как ни странно, позволил приблизить качество звука к реальному. Цифровая форма позволяет фиксировать звуковую картину с максимально возможной подробностью. Конечно, с поправкой на алгоритмы кодирования в цифровой и восстановления его снова в аналоговый вид и сильно будет зависеть от цифро-аналогового и аналогово-цифрового преобразователя (ЦАП-АЦП или DAC-ADC) и тех данных, что считаются с носителя, вклад которого в качество звука фактически минимально - главное чтоб данные были в целости и не пропали при чтении-записи. И тут уже большой простор для различных ухищрений. Так стандарт CD подразумевает полное кодирование звуковой картины со всеми подробностями "как она есть" - без внесения каких-либо изменений относительно самой звуковой картины в исходный сигнал - так называемый "алгоритм без потерь" - это с одной стороны обеспечило отличное качество звука, но наложило ограничения на ёмкость носителя. Максимальное стандартное звуковое содержимое составило 74 минуты - есть такая байка (это действительно байка), что, когда выбирали размер, как физический, так и по ёмкости данных (CD содержит именно данные), то ориентировались на самое длинное музыкальное произведение 9-ю симфонию Бетховена - а, что ещё записывать на CD в таком качестве? Только классику - ведь для всяких "роковых лесопилок" и кассетного магнитофона и жёваной ленты достаточно с большим запасом. Впрочем в этом действительно есть правда: например, вообще есть ли смысл какой-нибудь рэп (это вообще нет смысла не то, что записывать, а даже и слушать) или арии киркорова (прости, Господи) записывать в высоком качестве? - От высокого качества записи шлак всё равно останется шлаком.
Цифровые носители и соответствующая аппаратура позволили качество звука поднять до практически реальной звуковой картины. Ко всем выше перечисленным характеристикам звуковой аппаратуры в цифровом способе записи звука добавились ещё несколько параметров для цифровых систем: частота дискретизации, разрядность кодирования, алгоритм кодирования (во всём этом - она - теорема Котельникова!). Так же имеет важность способ обработки сигнала: алгоритмы кодирования "с потерями", когда часть звуковой картины по определённым критериям выбрасывается безвозвратно и алгоритмы "без потерь", когда делается полная цифровое описание с максимально возможным уровнем сохранения детализации оригинального звукового ряда.
Частота дискретизации - с какой частотой выбирается из реального звукового сигнала фрагмент, который затем кодируется с выбранной разрядностью: в CD это 16-бит - получаем 16 битное "слово" (внутреннее представление в устройстве на самом деле 20 бит - 4 бита идёт на служебную информацию) и записывается уже в оцифрованном виде на носитель в случае audio-CD это, так называемый "лазерный диск", в случае же DAT это магнитная лента. Для CD были выбраны соответственно 44100Гц, 16-бит, алгоритм "без потерь". Записываются на носитель не только характеристика фрагмента, но и служебная информация - вносятся намеренно определённые добавочные и избыточные данные для коррекции ошибок считывания (код Рида-Соломона), ведь, если есть царапины, прилипший мусор, ошибки при тиражировании, а в случае ленты - замятие, повреждения участков ленты, неточное позиционирование головок и т.п. - будут появляться ошибки чтения данных - это неизбежно. Но вы ведь знаете, что даже поцарапанный (в пределах разумного, конечно) CD может быть считан или проигран на проигрывателе и всё будет нормально - выпавшие данные будут восстановлены с неповреждённых участков или в случае, когда их не получено вообще, то интерполяцией предыдущих данных и связывания их с последующими - часто это вообще никак не влияет на восприятие всей звуковой картины и никак обычно не замечается слушателем. А вот неровности и тем более царапины на виниловом диске - слышат все в виде тех самых щелчков и шорохов - и от этого практически невозможно избавиться - можно только свести к малозаметному уровню. Тут надо знать, что чем выще этот показатель, тем качественнее и ближе к реальному будет звуковая картина после отбратного преобразования.
Форматы кодирования развивались - повышение качества звука достигалось увеличением частоты дискретизации, количества бит квантования... Увеличивать их до больших величин в бытовой аппаратуре в общем-то не имеет смысла - это сильно увеличит объём данных, а звуковая картина для большинства слушателей останется практически такой же, но вот студийная аппаратура это другой случай, здесь добиваются, как раз, как можно больших значений параметров и студийная аппаратура может использовать дискретизацию 96000Гц, 128000Гц, 512000Гц и больше, так же и с количеством бит квантования 24, 32, 48 и 96 и далее. А вот для бытовой аппаратуры вполне достаточно именно 44100Гц и 16 бит - это позволяет с большим запасом перекрыть частотный и динамический диапазон человеческого слуха. Так, к примеру, по силе звука (динамический диапазон) симфонический оркестр это -50дБ - +10 дБ., или в сумме 60 дБ. Динамический диапазон рок-композиций меньше, обычно от -20 дБ до +10 дБ, то есть 30 дБ (кассетного магнитофона хватит точно и с избытком). Если брать хор без музыкального сопровождения, то ещё меньше, но, чем больше динамический диапазон устройства записи, тем красивее звуковая картина, а именно в этом и есть вся соль - красивый, подробный, чистый звук - максимально приближенный к реальному источнику. И, для цифровых устройств, ещё и, чем больше "битность" кодирования и "частота дискретизации" тем более качественный звук можно получить не только при записи-воспроизведении, но и, что очень немаловажно при перекодировании в другие форматы - меньше искажений, меньше потери звуковой картины. Для профессиональной аппаратуры это важно иметь больший запас по характеристикам - именно при обработке, чем больше будет "лишних" данных, тем меньше потеряется при кодировании для форматов попроще для CD, например.
В аналоговых магнитофонах, производители прилагали массу ухищрений для повышения качества звука, как в самих аппаратах, так и магнитных носителях. Применяли различные системы шумоподавления, улучшали усилительные тракты, системы считывания, применяли малошумящие электронные элементы, покрывали всё и вся медью и даже золотом, чтоб улучшить характеристики проводников, применяли различные материалы для элементов электрических схем и т.д. (кстати, вот тут и появляется, тот упоминавшийся ранее предмет споров в усилителях: что лучше лампа или транзистор? А транзистор - германиевый или кремниевый? - и вопрос тут вовсе не прост: то и другое имеют свои плюсы и минусы). Повышение качества можно было достигать разными методами и например, основной и самый простой способ в аналоговых магнитофонах - это повышение скорости движение ленты, чем она выше, тем выше частотный и динамический диапазон, ниже собственные шумы самой ленты. Бобинные магнитофоны, ориентированные на профессиональное и полупрофессиональное использование, где стоимость не являлась решающим значением, имели частотные характеристики от 5Гц до 40000Гц и динамический диапазон выше 70дБ (есть образцы и с 90 и даже 101db), такие аппараты использовали не 2 дорожки, как в бытовой аппаратуре, а 8, 16, 32, 48 и даже 64 дорожки - для оптимизации электронных трактов для различных частот, использовали очень широкие ленты - такая аппаратура стоила действительно космических денег - цены 30000$, 50000$ и выше не были удивительными, что для бытовой аппаратуры - запредельная цена. Для бытовой аппаратуры, такой путь неприемлем - высокий расход ленты, а её много не бывает в принципе :), тем более в кассетах - здесь скорость повысить сложно, поэтому шли другим путём: повышали качество звуковых головок - их чувствительность, работали над характеристиками лент - снижали их собственные шумы, повышали способность фиксировать наиболее чётко частотный диапазон звуковой картины, тут очень важны и состав и качество изготовления её магнитного слоя. Но, как бы там ни было, а нужен компромисс между реальным "железом" и звуковыми характеристиками. Аналоговый звук радикально было уже не улучшить или это давалось очень дорогой ценой - стоимость аппаратуры становилась уже очень высока для массового производства. Практически шла выборка последних крох в улучшении звучания - дальше требовался какой-то иной подход. И он в общем был найден: были разработаны математические алгоритмы описания звуковой картины, на основе той самой означенной выше теоремы Котельникова - вот так вот - любое цифровое устройство современности и работает благодаря русскому математику Котельникову.
Первым массовым цифровым носителем стал audio-CD. Цифровой аудио-компакт диск и в итоге был всем хорош, но, как и виниловый диск имел тот же недостаток: невозможность самостоятельной записи в быту. Да, потом через много лет, конечно, появились и записываемые диски и записывающие устройства, а тогда в самом начале цифровой эры такой возможности не было, как технической, так ещё этому до последнего (собственно продолжают) сопротивлялись все звукозаписывающие конторы мира - дружно (и успешно) портили всем участникам аппаратостроения и нам пользователям заодно жизнь, как могли. Но их можно понять (но не простить даже не посочувствовать) - если все будут копировать с качеством оригинала, то, что они будут продавать? CD ровно один раз или первый выпуск, а может мастер-ленты? - Это не принесёт большого дохода. Нет, им надо продавать готовые носители всем нам и часто.
Как осуществить цифровую запись в быту? Так же, как и в случае с аналоговым звуком - используя магнитофон - записать звуковую картину на ленту в цифровом виде. Если есть возможность записать звук в цифровой форме на диск, то значит нужно записать его и на магнитную ленту. Такие устройства появились, сначала профессиональные - и весьма разные по конструкциям. В случае со стандартом audio-CD ведущие игроки рынка смогли договориться и приняли стандарт на audio-CD. Когда же подошли к созданию цифровых магнитофонов, то всё оказалось не так просто. SONY, например, выпускала уже к тому времени устройства кодирования звука в цифровую форму: PCM-процессоры, которые записывали его в цифровом виде на видеомагнитофон вместо видеосигнала - и это была вполне рабочая схема. К тому времени основными законодателями были Sony и Philips, договориться о едином стандарте цифрового магнитофона в итоге не удалось. Сначала SONY и PHILIPS в 1987г. выпустили стандарт: R-DAT (Rotary - Digital Audio Tape) или в дальнейшем просто DAT, но Philips что-то там "не поделил" с SONY и выпустил в 1992 г. ещё и свой стандарт: S-DAT (Stationary - Digital Audio Tape) или более известный вариант названия стандарта Digital Compact Casset - DCC .
В DAT используется схема, применявшаяся в видеомагнитофонах - система с вращающимися относительно ленты блоком головок. В DCC применяли схему, как в обычном кассетном магнитофоне - неподвижные звуковые головки. Что интересно в предложенной схеме DCC сохраняется совместимость с форматом аналоговых компакт-кассет. На DCC аппаратах их можно было использовать, правда, только для воспроизведения - аппараты вполне позволяли их прослушать. Интересная возможность: вы не теряете накопленный багаж вашей аудиотеки. Это была неплохая идея, но на популярности DCC - это не сыграло существенную роль - другие недостатки DCC не позволили ему выиграть конкуренцию в цифровом магнитофонном мире. DAT соревнование за пользователя в общем - среди цифровых магнитофонов - выиграл.
Для DAT и для DCC был принят формат записи с частотами дискретизации 48000 и квантования 16 бит и принятый для audio-CD 44100 и 16 бит так же был одним из режимов его работы. Также для DAT был и дополнительный режим long 32000Гц и 12-бит, который позволял при вдвое меньшей скорости движения ленты в два раза увеличить длительность записи.
Одна из проблем аналогового магнитофона: при записи с любого источника на ленту, а особенно при многократных перезаписях с ленты на ленту - качество последующей копии всегда хуже изначального оригинала. В профессиональной аппаратуре этот недостаток нивелировался применением систем частотного разделения сигнала и последующей многодорожечной записью, например на 32-е (и больше) дорожки записи, как я говорил - на очень широких лентах и высокой скорости её движения. Для профессиональной аппаратуры - это не критично, а вот для бытовой в общем не приемлемо - аппаратура получается очень дорогой и неудобной в использовании. DAT-магнитофон же позволяет делать цифровые копии неограниченное количество раз без снижения качества записи. На цифровой технике каждый раз при перезаписи получается точная на 100% копия оригинала. Особенно было очень ценная возможность, что в свою очередь оценили звукозаписывающие студии: на DAT магнитофоне можно было сразу получить мастер-ленту для дальнейшего производства CD. Ведь одном из режимов записи цифровой магнитофон имел формат кодирования, который совпадал полностью с audio-CD. И постепенно в профессиональной сфере - в студиях звукозаписи они полностью вытеснили аналоговые студийные магнитофоны. Но для бытового применения DAT-магнитофон и вообще любое цифровое устройство записи, для тех самых звуковых фирм распространителей музыки стал предметом головной боли - возможность 100% точного копирования очень не нравилось звукоиндустрии - что же они будут продавать? - Получается ровно одну кассету.
DAT магнитофоны были фактически прорывом в звукозаписи - звук был просто выше всяких ожиданий:
частотный диапазон: 2-24000Гц ± 0.5dB
коэф. гармонических искажений: 0.0035% и менее
динамический диапазон: 94 dB или больше (114dB и выше в топовых моделях).
DAT использовал алгоритм записи "без потерь" (PCM - такой же, как в аудио-CD). DCC применял несколько более сложную систему кодирования: использовалось сжатие при записи на ленту (и справедливости ради всё-таки незначительную, но потерю данных) в формате PASC, базировавшийся на MPEG-1 Audio Layer I, и сжатие аналогично тому, как это делает программа архиватор файлов - это уменьшает размер фиксированных данных (иногда в десятки раз), что для DCC важно - плотность записи на DCC при принятых параметрах оказывалась низкой и для восстановления полной звуковой картины без таких ухищрений, данных было бы мало - это усложняло и, что важно - делало электронную часть дороже. По сравнению с CD, в обоих магнитофонных стандартах были расширены, возможности по качеству записи. Частота дискретизации принята в стандарте в 48000Гц это даёт более лучшие частотные характеристики кодирования, чем на CD, а дополнительный режим 32000Гц и 12-бит - long режим - давал в два раза более длительную по времени запись, при качестве записи на уровне хорошего кассетного или даже и бобинного магнитофона, это многих в общем устраивало - не имея качественного источника можно было скопировать без ухудшения качества любую запись с компакт-кассеты. Особенно для записей попроще, где не нужны супер-нюансы музыки.
Частотные характеристики для этого режима всё равно были выше многих аналоговых собратьев:
частотный диапазон: 20Hz-16000kHz
коэф. гармонических искажений: 0.05% и менее
динамический диапазон: ~70 dB или больше, что давало качество тогдашнего аналогового чемпиона - винила.
Например, в таком режиме записать на 120 минутную DAT-кассету различную "нетленку" попсовую для фонового звука: намиксовал, записал и получил 4+ часа "тыдым-тыдым" - бухтит и комп не занимает... Да, конечно, можно составить плейлист и запустить плеер в фоне, так же будет бухтеть, но... где тут магия? И опять же: всё-таки на мой слух звучание DAT-магнитофона лучше, чем звук с компьютера... Да и спокойно можно перегрузить комп, если надо - музыка же будет играть! :)... Хотя может это самовнушение? Наверное, но ... вот она магия: кассета крутится, индикатор моргает, живое что-то... Вот, может не совсем корректное сравнение, но где-то так: ходили в консерваторию? На хорошие интересные концерты? А на рок-концерт на стадион? А слушали потом это же всё, но в записи? Как эффект? Лично у меня впечатление от записи ... ну не то, что бы плохое, но не то! Так и тут. Ну не живой с компа звук - не живой. Хотя, конечно, ЦАП-АЦП DAT-магнитофона это по-сути тот же компьютер, но он специализированный - старались люди (есть надежда), думали о качестве именно звука - максимально приближая его к естественному. И в общем да - это так и получилось... наверное.
Кассеты для DAT и DCC использовали такую же ленту, как и обычная кассета, такой же ширины 3,81мм - заводы её производили много, процесс налажен. Лента соответствует Me Type. Кассеты DAT/DCC, при воспроизведении не требуют переворачивания. DAT из-за наклонно строчной записи, конструктивно односторонняя. DCC имеет две стороны, но при воспроизведении переворачивается головка считывания и меняется направление движения ленты.
Механически, между собой DAT и DCC были полностью несовместимы. Так же и с форматом записи на ленту: DAT применяет, наклонно-строчную запись дорожек - аналогично видеомагнитофону, что даёт необходимую плотность данных. DCC - продольную. Нужная плотность данных в DCC достигается применением многодорожечной записи - 22(24) дорожки и, соответственно, головка с таким же количеством пластин звукоснимателя, каждая шириной 60мкм (толщина волоса 50мкм). Качество записи на слух практически не отличалось - характеристики сопоставимы. Впоследствии выяснилось, что DCC-системы очень сильно страдают от загрязнения головок - при воспроизведении-записи - чистить приходилось очень часто, едва ли не после каждой полностью прослушанной кассеты, особенно после компакт-кассет - их магнитный слой был особенно для этих головок неудачен и даже запись на такую кассету заблокировали: ни в аналоговом, ни в цифровом виде её сделать было нельзя (что в общем "странно" :)). В DAT такой ситуации нет. Головки, конечно, чистить надо, но редко, к тому же DAT-магнитофоны имеют системы самоочистки - головка вообще очень недолго находится в области ленты - когда уходит - её вполне можно очистить специальной щёточкой. Иногда при включении загорается надпись CLEANING - очистка. При воспроизведении DCC, головка постоянно находится в контакте с лентой - очистку во время работы произвести нельзя - вся надежда на качество ленты. Прослушивание компакт-кассет на оксидах железа вообще не рекомендовалось - и зачем, тогда была задумана обратная совместимость?
Преимуществом DCC перед DAT является, то, что проще ЛПМ, но требования к качеству считывающей головки была очень высоки и, как следствие, была дорогой в изготовлении. В DAT более сложный ЛПМ, но отработанные на видеомагнитофонах технологии (и подобных системах с вращающимися головками) - эти системы давали нужные параметры по вполне приемлемой и более низкой цене.
Многие фирмы: Philips, Technics (Panasonic), Victor, Kenwood начали выпуск DCC магнитофонов, но из-за изначально допущенных маркетинговых просчётов при продвижении DCC, а именно: жёсткие ограничения на возможность цифрового копирования кассет - на аппаратах первых выпусков перезапись была возможна только по аналоговому каналу. Прямое цифровое копирование в бытовых устройствах было, по требованию звукостудий запрещено. Аппараты были ощутимо дороже обычных магнитофонов. Было даже странное: на первой презентации DCC устройств - организаторы не смогли дать обозревателям и прессе на тестирование ни одного образца! И это на презентации для производителей музыкальных устройств и фирм звукозаписи! Так, что ай и ой... маркетинг слегка того... не справился. В результате DCC не прижился - производство было свёрнуто, хотя свой след они оставили и до сих пор их используют любители аудио.
Стандарту DAT повезло гораздо больше. В целом конструкция была более лучшей, удобнее, кассета меньше. Да, она совсем была не совместима с обычной кассетой, но, как показал опыт DCC, слушать обычные кассеты на DCC особо никто и не стал - совместимость была, но оказалась мало кому нужной. DAT, так же имел ограничения на возможность цифрового копирования, но не такие жёсткие - в формате 48000 и 32000 цифровая запись и копирование были возможны. Запрещалось копирование в формате 44100Гц - для предотвращения копирования студийных DAT-кассет и непосредственного копирования audio-CD. Некоторые аппараты позволяли, а некоторые и нет, делать запись с дискретизацией 44100Гц даже с аналогового входа. Профессиональные системы таких ограничений не имели, что давало возможность делать мастер-ленты для последующей передаче на фирмы тиражирования audio-CD. В DAT-магнитофонах поздних выпусков, ориентированных на бытовое использование, этих ограничений тоже не было - цифровое копирование стало возможным на любой частоте дискретизации, как магнитофон-магнитофон, так и CD-магнитофон, то есть стало возможно цифровое копирование audio-CD. DAT-магнитофоны, правда к этому времени уже стали терять популярность - данный формат, с распространением компьютерной техники, начал уходить из массового употребления для звукозаписи - возможности компьютерной техники были значительно шире. Затем появление смартфонов и различных сетевых технологий ещё больше стало снижать их привлекательность - появились технологии сжатия музыкальных файлов с алгоритмами "с потерями", такие как mp3, wma, ogg - сейчас очень моден acc даёт отличное качество или opus - и другие подобные - они дали всем возможность иметь относительно качественный звук чуть ли не в каждом "утюге" - качай с сети и слушай. Кстати, именно это слегка остановило произвол звукозаписывающих студий на ограничения распространения качественного звукового контента (к сожалению не до конца - преследования продолжаются - найти копии, например в формате flac, который позволяет делать 100% точные копии с цифровых носителей - не просто). Полупроводниковые носители технологичнее любой механики - выгоднее и удобнее - это очевидно. Да, mp3 и подобные - это не студийные форматы, но приемлемое качество и удобство использования превышают недостатки. Применяя, например, битрейт 320кбит в mp3 можно добиться практически такого же качества звучания, как audio-CD и даже выше - во всяком случае на слух будет отличить трудно. А в других форматах сжатия, например в самом современном, как opus - качество практически неотличимо от CD уже на битрейтах 200 кбит. Есть ещё и форматы "без потерь" такие, как упоминавшийся flac, ape, wavex - они позволяют снять полную цифровую копию с любого носителя, в том числе и с audio-CD, при этом сжать его на диске вполне приемлемого размера. А к примеру тот факт, что многие слушают музыку, в ушные наушники-затычки? О каком тут качестве звука вообще речь? :). Нет, такие хорошие наушники, дающие качественный звук- есть, но тоже дорого стоят.
В системах с записью на магнитные ленты эволюция так же была направлена на совершенствование технологий самих лент: улучшались материалы магнитного слоя, уменьшалась толщина ленты, улучшалась прочность, а значит в кассету умещалось её больше и время записи увеличивалось. В наше время в принципе изменив систему кодирования
DAT-магнитофон Sony DTC-2000ES - наверное самый совершенный из этого типа аппаратуры - аппарат имеет все возможные технические решения, присущие этому типу магнитофонов - в этой же модели реализовано всё, что было наработано по этой теме - видимо по принципу - "гуляй-вася-завтра-помирать" - видимо были собраны все наработки и все бюджетные остатки на эту фактически последнюю модель: были применены все технологические достижения в этом аппарате. Все цифровые режимы доступны, как для воспроизведения, так и записи: сквозной канал - четыре головки - две пишущие, две считывающие - вы можете при записи сразу прослушать результат. Раздельные тракты усиления, раздельные системы питания для ЛПМ, ЦАП-АЦП, аналоговая и цифровая часть максимально разделены - применены самые совершенные алгоритмы, многодвигательный ЛПМ... и прочая-прочая и много чего. Правда, есть мнение, подсказали в комментариях, что предыдущая модель Sony DTC-1500ES даже в чём-то интереснее, но чем сказать не могу. Надо поинтересоваться...
Как бы там ни было, а R-DAT или просто DAT - сейчас ещё довольно популярен - есть много любителей этой техники. Самые топовые DAT-магнитофоны и сейчас стоят очень дорого, например цены на самый роскошный по характеристикам DAT-магнитофон, это последняя модель выпущенная SONY: DAT-магнитофон Sony DTC-2000ES и сейчас оценивается в несколько тысяч долларов - на eBay торгуют в зависимости от состояния и по 4000$ ...
Кстати, немного о компьютерах... точнее о системах хранения данных: R-DAT технология нашла применение в системах резервного хранения - стримерах - многие фирмы их выпускали именно на основе механизмов DAT-магнитофонов. На момент выпуска последних вариантов таких устройств, одна кассета могла хранить 160Gb данных. Выпускались, как однокассетные, так и в виде многокассетных стоечных библиотек. Причём кассеты, а они назывались немного иначе: DDS, были полностью механически совместимы с DAT-кассетами и магнитофонами. В DAT-магнитофонах совершенно спокойно их можно использовать. Самые вместительные по длительности звучания DAT-кассеты были на 180 минут, тогда, как DDS2 и DDS3 дают 255 минут, то есть, позволяет более 4 часов записи, а в режиме long - это 8 с половиной часов, DDS4 - 315 минут или 5 часов и 10 часов для long соответственно. Для радио-студий - это вообще было бы очень удобно (пока не появились компьютеры и mp3) - записали фонограмму и даже с репликами диджея и транслируй в эфир и гуляй.
При записи на DAT-магнитофон возможны различные сервисные полезные вещи: автоматическая расстановка меток - каждый трек нумеруется - удобно при поиске. При записи по цифровому каналу регулировка уровня записи автоматическая - и ровно такая, как подана с источника - 48000Гц? Значит 48000Гц - делается полная цифровая копия.
Очень быстрая перемотка: кассета 125 минут перематывается менее 30 секунд. Быстрое позиционирование и поиск по ленте. При записи по цифровому каналу есть некоторые нюансы, если идёт копирование с CD, то всё нормально - правильные паузы, начало плавное, как задумано на CD. При записи с компьютера в цифровом виде происходит торможение при переходе с трека на трек - сигнал пропадает и магнитофон это отслеживает, выставляя паузу, но при появлении сигнала срабатывание не мгновенное, а с некоторой задержкой, она хоть и минимальна, но иногда её хватает, чтоб буквально на треть секунды иногда срезать начало трека - это заметно. Я, для предотвращения этого недостатка, на компе готовлю полную фонограмму для DAT и предварительно обрабатываю треки: в начало добавляю 1.5с тишины, а на частоте 24000Гц небольшую вставку на 0.3с, которую не слышно, но магнитофон улавливает, что сигнал появился и включается на запись, в конце вставляю 1.5с тишины и немного на 0.2-0.5с эффект fade - это в совокупности даёт паузу для autoID при записи по аналоговому каналу - магнитофон так же автоматически расставляет ID по паузам - "тишина более 3сек (или уровень сигнала ниже -60db) - это пауза и начало нового трека" - ошибки бывают только, когда автор задумал некий эффект основанный на паузе - толпа кричит, адски хлопают, орут и свистят, но такое бывает редко - обычно только в live-концертах - тут уже только ручное выставление номеров треков - автоматически в общем никак.
Для формирования единой фонограммы, написан скрипт на bash (описание в третьей части - ссылка в конце), который позволяет сформировать полную фонограмму для записи на DAT (в принципе её тоже можно использовать для MD). Если используется flac-подобный исходник, то получаем итоговую фонограмму и, учитывая, что в SONY к звуку относились очень бережно - SONY есть SONY - люди там дотошные (хоть маркетинг и жлобы), ЦАП-АЦП при преобразованиях даёт очень качественный звук - получается очень мягким - практически без цифровой жёсткости.
Правда, стоит упомянуть ещё раз всё-таки один, не то, чтобы недостаток, но существенное некоторое неудобство, при всех достоинствах DAT: все без исключения магнитофоны аналоговые и цифровые, имеют неприятный момент - запись фонограмм идёт в реальном времени - имеете фонограмму на 5 часов - 5 часов и будет идти запись и 5 часов ждать результата :)... но, что делать... Наверное, в случае с DAT-магнитофонами, можно было бы повысить скорость записи, как это делается при "прожиге" CD-R или DVD-RW - там скорость "записи" может быть и в 60 раз выше номинальной... но так сделано не было. Скорость копирования только 1х. Но... DAT-ленты решали проблему ускоренного тиражирования: студийные копии получали со специальной мастер-ленты... контактным способом! Запись переносили с ленты на ленту в специальном устройстве соприкасая ленту-копию и мастер-ленту, при этом скорость протягивания лент была выше обычной в несколько раз... и получалось вполне качественно - кассеты не отличались по звучанию от записанных обычным способом - всё-таки цифра есть цифра - для цифрового устройства неважен характер сигнала - важно только его наличие в принципе и его цифровая составляющая, так и скорость копирования если бы к примеру была в 10 раз (тут не нашёл достоверной информации - нашёл только упоминание, что "в несколько раз") выше номинальной, что уже давало существенный выигрыш времени тиражирования, что для кассет всегда хуже, чем штамповка винила или CD.
DAT-магнитофоны производили практически все ведущие производители: SONY, Panasonic, JVC, Philips, Kenwood, Marantz, Pioneer и пр.
Производство продолжалось в общем даже до конца 00-х... Потом какое-то время ещё выпускались стримеры и профессиональные версии для радиостанций и звукозаписывающих студий, но повальная компьютеризация этот формат вывела и из профессионального обращения. Но идея была очень удачной - аппараты и сейчас смотрятся очень красиво и даже вполне современно.
Вот к примеру тоже один из последних и тоже топовый аппарат от Pioneer: Pioneer DAT D-07.
Это устройство так же имело все на тот момент высшие достижения для DAT-магнитофонов и даже чуть больше:
Рекордер имеет частоту дискретизации 96000Hz, что даёт возможность фиксации звукового частотного диапазона от 2Гц до 44000Гц, но... такой режим возможен только для аналогового входа - но для оцифровки виниловых дисков просто то, что надо...
MD-рекордер. Идеальное устройство.
В заключении хочу упомянуть, что в цифровом звуке был ещё один формат: мини-диск или MD. Данный формат активно за пределы Японии, в своё время, практически выходил мало - какое-то более менее активное хождение было в Ю-В Азии, но в основном популярен был в Японии. В остальном мире представлен был очень ограничено. Данный формат был очень удобен - почему он не пришёл массово в остальной мир и не вытеснил audio-CD (в том числе и в компьютерной технике?) - тема отдельного (практически детективного) расследования. Но сейчас, понятное дело, уже просто не актуально... разве, что, как образец неверного маркетинга (или всё-таки опять заговора звукоконтор?), как такового по отношению к потребителю.
Формат был очень интересен. Совмещая все достоинства CD, он давал и возможность записи на диск! Использовал так называемый магнито-оптический способ записи - лазер под диском нагревает пятно до точки Кюри, делая материал на диске восприимчивым к магнитному полю, магнитная головка на диске изменяют свойства таким образом, что на этом намагниченном участке отражённый свет (лазера) изменяет поляризацию в сравнении с тем участком, который не подвергся воздействию магнитного поля. Таким образом записываются цифровые данные 0 и 1 на диск. Воспроизведение осуществляется лазером, но в отличие от audio-CD, где 0 и 1 - это механически изменённый слой диска - либо выдавленные участки - питы, либо нет. На MD роль питов играют, как раз те самые участки, которые меняют поляризацию отражённого луча лазера. Остальное работает практически так же как на обычном лазерном диске. Sony утверждала, что MD могут быть перезаписаны многократно, до миллиона раз.
При хорошем качестве звука, почти не отличимое от CD, а в поздних версиях (как устройств, так и кодеков кодирования) уже не уступал по качеству звука CD и DAT. Для записи, точнее кодировании звука, использовался алгоритм с "потерями" - ATRAC, аналогично, как это происходит в mp3 и в общем-то это не настолько серьёзный недостаток для бытового применения - слушаем же мы эти mp3 сейчас и ничего не особо морщимся :).
MD в два раза меньше CD, но при этом содержит столько же по длительности музыки. Как носитель данных использовался только в последних модификациях - ёмкость была 1Гб - (Вот, что ему мешало стать заменой дискет и CD в своё время? Кроме неправильного маркетинга причин не вижу), помещён в удобный картридж - внешняя коробка, как для кассеты или CD в общем-то и не нужна.
Последние версии и кодека и самого устройства уже превосходили по качеству звука CD - практически не отличаясь от студийного - кодек постоянно совершенствовался - последние варианты ATRAC использовали сжатие "без потерь" (аналогично современным flac или ape). Устройства MD, на первых порах, так же имели ограничения: всё тот же запрет на цифровое копирование/запись, которые впоследствии были так же сняты. Диск - это и скорость поиска, и быстрое переключение треков, ускоренное копирование. Размеры самого диска. Достоинств, повторюсь, было много. Практически совершенство! Но увы...
Сейчас в Японии и Азии MD ещё встречаются. Производятся и диски и аппаратура.
Не всегда хорошие решения пробивают себе дорогу - и такого в нашей истории пруд пруди... А тут ещё и откровенное жлобство SONY - патентовали каждый "болтик", что удивляться-то, что не пошло... Они вообще много, что не смогли из интересных разработок протолкнуть в мир.
Завершая, ещё немного про DAT-магнитофоны.
Они существуют и сейчас - есть и новые модели. Выглядят даже почти так же, только вот там уже нет лент - там либо HDD/SSD или сетевое/облачное устройство хранения. По-сути такой специализированный компьютер с соответствующей начинкой для супер звука - понятно - это всё только для профессионального использования в звукозаписи или большого ценителя дома - цена такого устройства для дома высоковата. В быту же сейчас любой смартфон - это и музыкальный, и теле-видео-и-прочее центр... Есть и бытовые цифровые мультимедиацентры. Ещё Алису от Яндекса можно попросить, что-то там найти и проиграть...
Подобьём итог цифровым устройствам касстетно-дисковым: DCC, DAT, MD, CD ...
По хорошему DAT должен был вытеснить аналоговые кассетники, если бы по-сути не жлобство звукофирм - пробивших адские условия для их характеристик - а это фактически запрет на цифровые магнитофоны - копирование с качеством исходника для них смерть. Как и за что получать деньги, если одна копия впоследствии миллион раз скопированная не потеряет в качестве? Что они будут продавать? Так же провалился и MD - вообще говоря, это мог бы быть универсальный носитель - куда удобнее CD-R/RW/DVD (устроенная вакханалия несовместимых форматов DVD - с теми же искусственными ограничениями на воспроизведение по регионам, по качеству записи, форматам записи на сам диск DVD, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM - это ещё одна отдельная грустная тема разговора). Кстати, если уж говорить о MD, как звуковом носителе, то последний ATRAC3 (и особенно ATRAC3plus) великолепен и звучит качественнее audio-CD. А последний ATRAC - ATRAC Advanced Lossless использует сжатие без потерь, то есть имеется качество звука наивысшее для бытовой аппаратуры кстати он используется в сетевых (стримминговых) устройствах и PSP. Ну и напомню, что в цифровой технике бóльшую роль в качестве звука играет DAC-ADC - и в данном случае кодек ATRAC узким местом совсем не является.
По сути "лучшим" устройством записи должен был стать MD - как формат, который фактически совмещает достоинства "дисков" и возможности бытовой записи "как магнитофон". Напомню: чем хорош "диск" - быстротой поиска и переключения фонограмм, удобством тиражирования - штамповка возможна в промышленных масштабах. Чем хорош "кассетный магнитофон" - возможность записи в быту без особых навыков - нажал кнопку - записал ... MD всё это позволял - идеальный вариант. Но увы...
Пришла пора сетевых технологий и носителей на полупроводниках. Эти носители: "полупроводники" и "(inter)net" - сейчас вытеснили всё... и потому лучшее сейчас это не то, что там крутится в устройстве: "кассета" или "диск", а какой кодек используется. И всё предыдущее, касающееся кодирования и восстановления звуковой картины вовсе не пропало даром - это сейчас очень важно, то, как закодирован звук в цифровую форму определяет его качество воспроизведения. К примеру, кодирование типа flac + хороший ЦАП и хороший звуковой усилитель, хорошие колонки - это даст сколько угодно хороший звук - надо только очень аккуратно подойти к вопросу кодирования и подбору всех элементов. По сути ведь кассета или иное устройство - это устройство хранения - это устройство заменено на микросхемы или "сетевое хранилище" - остальное осталось таким же в общем-то...
Это вполне тоже своя магия, но другая...
Но всё-таки в магнитофоне: кассету поставил, она тихонечко крутится, запись идёт... потом, перемоталось (и даже само), включил - опять крутится, играет, релюшками щёлкает, ЛПМ трудится... Как-то всё живое. Руками потрогать можно, кассета, лента... а не эти безликие файлы и байты :(.
В моей коллекции DAT-магнитофон - это SONY DTС-ZE700 - простой аппарат без особых наворотов, из последних по-времени моделей. В нём нет навороченных технологий топового 2000ES... Простой и дешёвый. Мне достался можно сказать, что относительно дёшево... Но требовался ремонт - пришлось немного ещё раскошелиться, но после ремонта, сейчас вполне работоспособный...
Кассет DAT уже не производят - их можно искать только на "барахолках".
Как я уже говорил, у DAT-кассет был собрат: DDS-кассета для DAT-стримера. Собственно это такая же кассета как и DAT - конструктивно точно такая же. Были даже программные проигрыватели, которые превращали стример в DAT-магнитофон - странно, конечно, но это работало.
Кассеты стримеров совместимы с DAT-магнитофонами, как минимум, с моделями последних в сериях. SONY DTC-ZE700 нормально работает со всеми стримерными кассетами: DDS1, DDS2, DDS3, DDS4 и даже DAT72 (который иногда называют DDS5). В последствии DAT-стримеры перешли на 8мм ленты и совместимости стримерных кассет с DAT-магнитофонами не стало.
Для облегчения ориентирования по типам DAT/DDS по времени записи - приведу таблицу параметров при использовании стримерных DDS-кассет в качестве DAT-кассет. Обратите внимание, что при записи аудио-данных в DAT-магнитофоне, длительность записи зависит только от длины ленты и скорости её движения - формат кодирования не меняется, тогда, как стример в зависимости от типа ленты, меняет и плотность, и способ кодирования данных - поэтому ёмкость в байтах при той же длине ленты (в случае например DDS2, DDS3) сильно отличается, а время для записи звука нет.
Полагаю, если бы данные устройства имели, как носители данных, популярность сегодня - ёмкость их была бы уже не один десяток терабайт, применяли бы современные способы кодирования и способы записи - ведь те же HDD, при практически неизменном конструктиве, увеличили свою ёмкость радикально в сотни и тысячи раз. Но раз такое не случилось, то значит и не должно было случиться.
Таблица временных характеристик DAT и DDS кассет.
И вот тут ещё подумалось ...
А ведь самые первые звуковые устройства ещё до фонографов и граммофонов... были цифровыми! Далёкие предки звуковой аппаратуры были именно цифровыми! Они фиксировали мелодии... сейчас удивлю: музыкальные шкатулки, шарманки, механические пианино и подобное - хранили информацию о музыкальном произведении фактически именно в цифровом виде! Использовались те самые перфоленты и перфокарты! Мелодии по-сути были записаны в виде двоичных кодов - в виде управляющих последовательностей и располагались в виде строк заполненных единицами и нолями! - "бугорки" - это единицы, а их отсутствие - это ноли! :).
Так, что всё хорошо забытое старое - это часто и не новое, и вовсе не забытое... оно просто выглядит иначе.
Шутка конечно - "бугорки" на перфолентах шарманок - это не совсем "ноль" и "один" - там ещё присутствует "длительность" (но длинный "бугорок", чем не последовательность допустим "1"?), но последовательности "бугорков" и "ямочек" вполне можно считать именно цифровым носителем именно по принципу кодирования! :)
Спасибо за внимание.
Наверное, возник вопрос: - "А зачем это всё теперь?"
Отвечаю: - А зачем вообще всё? - Вот за тем... Мне нравится.
Спасибо за внимание. Удачи!
[Начало] [Часть 3] [Форум iXBT]
