Александр Загуменнов - Компьютерная обработка звука

Близкий родственник магнито-оптического диска – мини-диск (MD), разработанный фирмой Sony. Информационная емкость MD составляет 130 Мбайт, однако время звучания такое же, как у CD (650 Мбайт) – порядка 74 минут. Чудес, естественно, не бывает. Столь удивительные показатели достигаются при помощи специального алгоритма компрессии звука ATRAC. В результате для записи требуется в 5–6 раз меньше места, а качество звука остается весьма высоким. Однако если переписать фонограмму с одного MD-рекордера на другой (даже через цифровые входы/ выходы), система компрессии еще раз пройдется по звуку, и на этот раз результат станет заметен на слух. Для копирования мини-дисков существуют специальные устройства линейного копирования, которые побайтно переносят информацию с одного диска на другой.

Долговечность MD очень высока. Фирмы-изготовители гарантируют миллион циклов перезаписи (на практике – обычно около ста). Минидиск очень удобен и применяется в основном на концертах для запуска фонограмм. Широко используется этот формат и на радиостанциях для выпуска в эфир заставок, джинглов и т. д.

Цифровая магнитная запись отнюдь не безгрешна. Высокая скорость записи данных предъявляет повышенные требования к ленте, на которой делаются резервные страховочные копии, однако неизбежно происходит некоторая потеря информации. Для борьбы с этим используют принцип избыточности, то есть на ленту записывают значительно больше информации, чем нужно.

Цифровые магнитофоны оснащены специальной системой коррекции ошибок. В случае, если система обнаруживает потерю данных, она может в некоторой степени восстановить сигнал, пользуясь тем, что уцелело. Если же этого недостаточно для восполнения утраты, ей приходится делать интерполяцию, то есть самой дорисовывать пропавший сигнал. Из этого следует очень важный вывод: даже при полностью цифровой перезаписи с одного, скажем, DAT-магнитофона на другой в дело всегда вмешивается система коррекции ошибок аппарата, с которого записывают. При последующем воспроизведении система коррекции вмешается в процесс еще раз, и так далее. Звук будет меняться. Поэтому злоупотреблять цифровыми перезаписями не стоит. Само понятие «цифровая запись» еще не гарантирует качества звука. Для резервного копирования надо применять кассеты только хорошего качества. Если система коррекции не справляется со своими обязанностями, то появляются цифровые искажения, гораздо более заметные на слух, чем аналоговые.

К счастью, все вышеперечисленное в основном касается только цифровых аппаратов, записывающих на магнитную ленту и MD. Системы записи на жестких, оптических и стандартных магнито-оптических дисках этим страдают в меньшей мере.

Чтобы определить необходимую емкость накопителя, нужно знать число битов на один отсчет и частоту дискретизации. Обычно один отсчет представляется 16 битами, хотя есть системы с 20 битами, с 24 битами на отсчет, и выше. Стандартными частотами дискретизации являются 32, 44,1 и 48 кГц, применяются и более высокие (96 кГц и выше). Для определения емкости памяти длительность записи в минутах нужно перевести в секунды (умножить на 60), а затем умножить на произведение частоты дискретизации и числа битов на отсчет и разделить на 8 (8 бит = 1 байт). Так как полученная величина обычно оказывается очень большой, ее указывают в мегабайтах (1 Мбайт = 1024 х 1024 байт). Для стереофонограмм емкость удваивается. Емкость увеличивается при использовании помехозащищенных кодов и уменьшается, если применяются методы сжатия.

Прямое сравнение емкости жесткого диска и емкости накопителя на магнитной ленте невозможно, так как здесь необходимо учитывать дополнительные факторы. При цифровой записи на магнитную ленту такой параметр, как Мбайт/мин не рассчитывается, однако с некоторыми упрощениями можно сказать, что часовая фонограмма на магнитной ленте (16 бит/48 кГц) соответствует примерно 660 Мбайт на жестком диске.

В отношении применения помехозащищенного кода имеется принципиальное различие между записью на жесткий диск и магнитную ленту. Подготовка жесткого диска к записи данных (инициализация) осуществляется, как это принято в компьютерной технике, путем его предварительного форматирования. Во внутреннюю таблицу заносятся дефектные секторы, доступ к которым при записи фонограммы исключается. Это означает, что в рабочем режиме система использует только области памяти, не содержащие дефектов. Поэтому при записи на жесткий диск достаточно применять простейшие методы коррекции ошибок. Совсем по-другому обстоит дело при цифровой записи данных на магнитную ленту. Здесь затраты на коррекцию ошибок несравнимо выше и составляют до 50 %.

Другой фактор, который необходимо учитывать при расчете требуемой емкости, – это различная обработка промежутков при записи цифрового потока (их следует отличать от пауз в фонограммах, которые записываются в любом случае).

Третий фактор, который влияет на емкость накопителя, – это применяемый метод сжатия. В настоящее время эти методы позволяют достичь максимального коэффициента сжатия 4. В результате можно в четыре раза уменьшить требуемую емкость накопителя или увеличить длительность воспроизведения фонограммы. Однако следует учитывать, что эти операции в какой-то степени ухудшают качество звучания, так что их широкое применение в профессиональной записи пока еще вызывает споры.

Носители с многократной записью не очень подходят для долговременного хранения. Если их можно записать, то нетрудно и случайно стереть. Или с течением времени они невзначай сотрутся сами по себе.

Печально, но факт: цифровые кассеты долго не живут из-за очень высокой плотности записи. Статистика такова: около 10–20 лет хранятся самые лучшие экземпляры стримерных и DAT-кассет, около 5 лет – основная их масса. По истечении этого срока катастрофические выпадения приводят запись в полную негодность. От этого пострадали многие известные вещательные фирмы, пожелавшие перенести свои архивы на такие удобные DAT-кассеты. Печальный опыт подсказывает: если у вас есть архивы на DAT-кассетах, их рекомендуется бережно хранить, перематывать и переписывать примерно через каждые два года, как и любые магнитные записи.

Если же вы хотите увековечить свои архивы, то самое лучшее решение – перенести их на однократно записываемый носитель типа CD-R и по возможности его не трогать. При оптимальных условиях такой диск может храниться более 100 лет (расчетное значение). Обычный компакт-диск (штампованный), у которого отражающий слой изготовлен из алюминия, существенно теряет свои свойства уже примерно через 10–15 лет. Если отражающий слой сделан из золота или серебра, срок хранения увеличивается примерно до 50 лет, в зависимости от качества пластика.