DAT-магнитофоны "под микроскопом"

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.

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.

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, один контакт которого земля, а по второму и третьему передаются идентичные, но развернутые друг относительно друга на 180o 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 - 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.

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

Как, по сравнению с аналоговой записью, выглядят искажения цифровых систем

Кроме того, если входной сигнал постоянно удерживается на достаточно высоком уровне, то из-за экстремальных условий работы аналого-цифровые преобразователи (например, старых АДАТ-ов) 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 некоторого 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)

Соотношение сигнал/шум в линейных цифровых системах на практике никогда не достигает теоретически возможного значения. Причина тому - несовершенство конвертеров и аналоговых элементов. 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.

Тип преэмфазиса, применяющийся в DAT-магнитофонах, показан на рисунке:

Аналогичный тип используется в ряде других форматов, включая компакт-диски, DASH, звуковые дорожки видеоформатов D1 и D2, Digital Betacam и РСМ-1630.

Работа с идентификационным

Прослушивая компакт-диск, мы имеем возможность, используя функции "перейти к следующему" (go to next) или "перейти к предыдущему" (go to previous), переходить от трека к треку. Кроме того, треки на компакт-дисках пронумерованы, и, задав на управляющей панели нужный номер, можно сразу напрямую перейти к треку N. Это удобно.

DAT-магнитофоны способны выполнять очень схожие операции. В формате DAT подобные функции CD-проигрывателя позволяют имитировать метки, или идентификационные коды Start, Skip и End. Однако для этого нужно потратить время на создание разметки и пронумеровать треки. Чтобы делать это как можно точнее и не доставлять головной боли себе и инженеру CD-премастеринга, нужно знать некоторые тонкости.

Международный стандарт размещения данных на DAT-кассете разработан очень детально. Цифровой поток разбит на сегменты, один из которых называется областью субкода и отвечает за фиксирование служебных отметок, соотносящих данные, записанные на кассете, с работой лентопротяжного механизма. В частности, фиксируются начальная и конечная точки фрагмента звуковой информации, а также присвоенный фрагменту персональный номер. За это и отвечают идентификационные коды, или ID, Identification codes.

ID-метки хранятся в сегментах субкода на DAT-кассете, и, в отличие от синхросигналов и похожих систем разметки, применяемых в ряде аналоговых форматов, записываются независимо от звуковых данных. ID-метки - отдельный сегмент, их можно записывать и стирать как вместе со звуковыми данными, так и отдельно от них.

Метки Start (начало)

Метки Start имеют два основных назначения: поиск точного места записи (как правило, начала музыкального произведения) и нумерация. Поскольку они записываются на ленте в течение девяти секунд, Start-метку можно найти даже на скорости в 200 раз больше скорости воспроизведения. Это особенно удобно, когда на ленте, например, записаны разнообразные звуковые эффекты. Благодаря высокой скорости перемотка занимает очень мало времени и следующий трек отыскивается очень быстро.

Даже несмотря на то, что на высокой скорости DAT-магнитофоны считывают только часть данных, она будет прочитана как минимум дважды, поскольку ID-информация повторяется один раз за фрейм (от англ. frame, "кадр" - минимальный неделимый объем данных, который может быть записан на DAT-ленту) в течение девяти секунд. Только если у DAT- магнитофона сбита настройка или загрязнена головка, он может пропустить ID-метку. В этом случае перемотка будет вестись до следующей ID-метки - чтобы этого не случилось, нужно просто как следует ухаживать за DAT- магнитофоном. Однако замечено, что аппараты разных фирм не всегда корректно читают расставленные "конкурентами" метки. Что делать в таком случае? Постарайтесь протестировать свою кассету на магнитофонах разных фирм и запомнить, какие читают ее некорректно. При дальнейшей работе с кассетой это придется учитывать.

Любое место на записи может быть помечено меткой Start - отдельный музыкальный фрагмент, акты пьесы или просто произвольные точки.

Однако существуют два ограничения: во-первых, каждая метка Start записывается на ленте в течение девяти секунд, и, следовательно, время между двумя соседними не может быть меньше 18 секунд. На практике к этому времени для надежности стоит добавлять еще несколько секунд. Второе ограничение обусловлено размером фрейма DAT-формата. ID-метка может быть записана с точностью до одного фрейма, или 30 мс. Это эквивалентно 12 мм аналоговой ленты при скорости 38,1 см/сек.

Ряд DAT-магнитофонов позволяет автоматически записывать Start-метки, и делается это двумя способами. В бытовых моделях часто применяется схема детекции тишины. Если тишина в записи длится более трех секунд, разрыв между треками считается подтвержденным и за несколько фреймов до появления следующего записанного фрагмента записывается Start-метка. Порог тишины обычно устанавливается фирмами-изготовителями на уровне около -60 дБ. Для поп-музыки это приемлемо, если в материале нет мест с низким уровнем сигнала.

Другой способ - запрограммировать их установку в начале любой новой записи. При этом способе в начале каждой новой композиции сборника автоматически будут расставлены Start-метки.

Точность позиционирования ID-меток ограничена возможностями магнитофона. Считается, что бытовые модели предназначены для создания сборников (компиляций), понравившихся владельцу композиций, поэтому они делают сравнительно неточную разметку.

ID-метки на них обычно записываются "с лету", при нажатии кнопки ID-record. Профессиональные модели позволяют прослушать записанный материал на различной скорости и выбрать точку записи ID-меток с точностью до одного фрейма.

Нумерация меток

Не всегда материал на ленте записывается в том порядке, как в конце концов оказывается необходимым. Возможность нумерации и перенумерации ID-меток предназначена именно для облегчения поиска необходимого места на ленте. Но надо учитывать, что, в зависимости от "профессионализма" конкретной модели, пользователь может ожидать разного результата.

В случае полной реализации стандарта DAT система нумерации позволяет записать на одной кассете до 803 программных номеров (обычные программные номера от 000 до 799 и три специальных номера). До перенумерации все метки Start помечены номером 0АА, что значит "неизвестный". Область на ленте, скажем, тишина перед началом программы, может быть помечена номером 0ВВ, область после окончания записи - номером 0ЕЕ. Номер 0ЕЕ используется в ряде профессиональных DAT-магнитофонов как End-метка (метка конца).

Обычно же в недорогих моделях каждой Start-метке присваивается номер от 0 до 799, после чего необходимая ID-метка может быть найдена с помощью функции автоматического поиска. Алгоритм поиска, "зашитый" в операционную систему любого DAT-магнитофона, предполагает, что стартовые метки пронумерованы по порядку от начала ленты.

Пользователь должен сам убедиться, что порядок нумерации правилен. В противном случае может не сработать функция автоматического поиска по номеру. Если ID-метки не были записаны в строгом номерном порядке от начала кассеты, за последовательностью звуковых фрагментов будет трудно уследить.

Например, запись нового трека в середине ленты нарушит всю последовательность: это все равно, что втиснуть новый дом в ряд старых домов, уже имеющих уличные номера. Именно по этой причине ID-метки первично записываются без специфического номера с пометкой "номер неизвестен".

После того, как кассета полностью записана, можно дать DAT-магнитофону команду перенумеровать (Renumber) Start-метки. DAT-магнитофон отыщет каждую ID-метку, начиная с начала кассеты, и присвоит ей новый ID-номер. Если у ID-метки уже имеется номер, он будет заменен на новый. ID-меткам с неизвестным номером присваивается новый номер, а пометка "неизвестный номер" снимается. Между ID-метками механизм будет работать в режиме ускоренной перемотки, так что вся операция по перенумерации займет сравнительно немного времени.

При записи ID-меток на уже записанную ленту или при перенумерации ID-меток могут возникнуть определенные проблемы, с которыми трудно бороться. К этому следует быть заранее готовым. Проблема в том, что секция субкодов, куда записываются новые или переписываются старые ID-метки, содержит также тайм-код, код абсолютного времени и ряд других кодов (к этой теме мы еще вернемся). Все эти коды поддерживаются форматом DAT, но не все из них распознаются каждой конкретной моделью DAT-магнитофона. Если магнитофон не распознает часть субкода, то он и не перепишет его при замене ID-меток. Яркий пример: бытовые DAT-магнитофоны не распознают тайм-код формата Pro R-Time. Если ленту записать на профессиональном

DAT-магнитофоне с тайм-кодом, а затем перенумеровать Start-метки на бытовом магнитофоне, ID-метки будут переписаны без тайм-кода. Это означает, что в тайм-коде появятся примерно девятисекундные "дыры", по одной на каждую Start-метку.

Метки Skip (пропустить)

Их еще называют метками сокращения, и служат они для того, чтобы пометить начало эпизода, который не должен воспроизводиться. Когда при воспроизведении операционная система DAT-магнитофона обнаруживает на ленте метку Skip, он включает ускоренную перемотку до следующей Start-метки. Skip-метки не требуют обнаружения при быстрой перемотке. Поэтому они записываются на ленту в течение лишь одной секунды

Метки End (конец)

Метки End - это ID-метки с программным номером 0ЕЕ, предназначенные для идентификации окончания записи. Практически их можно использовать для пометки окончания работы, к примеру, записать в конце сеанса сведения или компиляции. Спустя время, возобновив работу с конкретной кассетой, по End-метке будет несложно найти точку, с которой вы желаете продолжить работу.

Расстановка идентификационных меток - не просто удобство для персонала студий звукозаписи. Грамотная разметка позволяет сэкономить время, оплаченное клиентом. Согласитесь - это хороший аргумент, чтобы научиться правильно ее выполнять.

Лев Орлов, Андрей Степанов