Как качественно оцифровать звук Часть 2

Прежде всего, позвольте мне поблагодарить всех читателей iXBT Hardware за проявленный интерес к моей статье "Как качественно оцифровать Звук", а также за все ваши отзывы. Затронутые в той статье вопросы о технике записи звука на PC - это лишь малая часть материала, который может помочь тем из наших читателей, кто захочет использовать звуковую карту не только для игр и прослушивания стянутых из Сети mp3-файлов, но и для других интересных и увлекательных вещей. Поэтому, если вопросы по этой теме будут в дальнейшем интересны читателям, мы будем освещать их более подробно. "За кадром" остались такие важные моменты, как, например, техника записи вокала. А так же, пригоден ли для этого микрофонный вход на звуковой карте, и что делать тем, кого гнездо "Mic In" никоим образом не устраивает... Тем не менее, высказанные в статье рекомендации тоже требуют, судя по вашим многочисленным отзывам, пояснений и уточнений.

Ниже я постараюсь ответить на наиболее типичные и часто задаваемые в переписке вопросы. Заранее благодарю за конструктивную критику, ценные замечания и поправки. Итак, начнем.

В своей статье Вы написали:"…магнитная лента на "железных" кассетах просто не пропустит частоты выше 14000 Гц, остальное будет жестоко ослаблено", тогда как ферромагнитная лента запросто фиксирует и более высокочастотные сигналы. Как это понимать?

Перед тем, как ответить на этот вопрос, я вкратце объясню сущность магнитной звукозаписи.

На рисунке 1 изображена схема процесса записи-воспроизведения. Упрощенно можно представить, что участки рабочего слоя, намагниченные в одном направлении, - это магнит со свойственным ему магнитным полем.

Рис. 1.

Упрощенно можно представить, что участки рабочего слоя, намагниченные в одном направлении, - это магнит со свойственным ему магнитным полем.

Конечно, расположение намагниченных частиц, изображенных на рисунке, представлено очень условно. Когда по обмотке сердечника головки записи пропускают переменный ток, сердечник намагничивается, и создаваемое им переменное магнитное полевоздействует на рабочий слой ленты. Участки последнего сначала намагничиваются до насыщения, а затем по мере удаления их от зазора головки полностью размагничиваются. Так как лента плотно прилегает к рабочему зазору головки записи, значительная часть магнитного потока головки записи проникает в рабочий слой ленты и определенным образом ориентирует самопроизвольно намагниченные области - магнитные домены. Как вы понимаете, число таких доменов, проходящих через рабочий зазор головки за единицу времени, не бесконечно, а поэтому есть все основания считать даже магнитную запись "цифровой", поскольку намагниченность домена имеет лишь два устойчивых состояния. Другое дело, что "разрядность" и полоса рабочих частот в такой "цифровой системе" заранее не известны из-за вмешательства многих факторов, таких как качество полива магнитной ленты, особенности системы сердечник_зазор_лента и т.д.

Однако если руководствоваться только этими принципами, качественная запись не получится. Открыто, что если помимо записываемого сигнала подвести к головке записи еще и ультразвуковой переменный ток (ток подмагничивания), то удается на порядки снизить искажения и шумы. Грубо это можно пояснить тем, что высокочастотное поле непрерывно как бы трясет внутреннюю структуру магнитных частиц, и их "перемагничивание" низкочастотным полем происходит точно в соответствии со значением напряженности этого поля.

При перемещении намагниченной ленты по головке воспроизведения в ее сердечник входит основная часть изменяющегося по величине и направлению магнитного потока ленты и в обмотке головки наводится переменная ЭДС, в соответствии с законом электромагнитной индукции. Эта самая ЭДС - недостаточна, и поэтому требуется усилитель воспроизведения, который индивидуален у каждой модели магнитофона, из-за различных свойств магнитных головок и применяемых методик усиления сигнала различными производителями аппаратуры. Именно поэтому и желательно знать особенности тракта запись-воспроизведение для аппарата, с которым ведется работа.

Теперь о частотах.

Чем выше частота записываемого сигнала, то есть чем короче длина волны записи (где v - скорость движения ленты и f - частота записываемого сигнала), тем меньше продольный размер элементарного магнитного домена () и, следовательно, тем сильнее размагничивающее поле.

Таким образом, с повышением частоты записываемого сигнала и снижением скорости движения ленты магнитный поток в рабочем слое носителя ослабевает и ЭДС, наводимая в обмотке головки воспроизведения, уменьшается.

Вследствие этого, при скорости движения ленты 4,76 см/с крайне трудно обеспечить высокую линейность АЧХ тракта запись-воспроизведение магнитофона в полосе более широкой, нежели 30-14000 Гц для ферромагнитной ленты (у этого типа ленты магнитные домены, грубо говоря, самые крупные). Расширяя этот диапазон записываемых и воспроизводимых частот, производители сталкиваются с массой проблем, связанных с низкой скоростью движения ленты, трудоемкостью изготовления магнитных головок с весьма узким рабочим зазором (который должен быть постоянным) и т.д. Уменьшая рабочий зазор - мы уменьшаем соотношение сигнал/помеха. С другой стороны, при увеличении глубины коррекции в тракте записи повышаются нелинейные искажения, вызываемые перемодуляцией ленты, увеличивая глубину коррекции тракта воспроизведения - мы сталкиваемся с возросшим уровнем шумов. Отсюда ряд технологических решений для выжимания честного Hi-Fi-диапазона (20-20000 Гц) из нашей компакт-кассеты на скорости 4,76 см/с: системы динамического подмагничивания (например, Dolby HX Pro), компандерные системы шумопонижения (Dolby B, C и т.д.), применение сложных схем оптимизации, MPX-фильтры и многое другое. Особенно хочется упомянуть и про самую совершенную на сегодня систему адаптивного динамического подмагничивания, разработанную Николаем Суховым еще в 1983 г. Ну а про дорогие кассеты с двойным поливом (TDK AR) я вообще деликатно умолчу. Не каждый может их себе позволить, да и категория продающихся кассет с записями значительно ближе к куда более низкому ценовому диапазону.

И все же читатели правы в том смысле, что не лента является сдерживающим фактором для широкого частотного диапазона записи, а само устройство. Но я об этом упомянул ровно абзацем ранее. Повышая диапазон частот при записи на ферромагнитной ленте, можно еще воспользоваться увеличением скорости движения ленты, относительно головки записи и при помощи вращения последней, что с успехом используется в Hi-Fi-видеомагнитофонах. Надеюсь, эта информация была полезной для читателя (несмотря на подобную наукоемкость:-)) и помогла разобраться в смысле моей фразы, прозвучавшей в вопросе. Знать об основах магнитной записи необходимо, хотя бы потому, что формат носителя на магнитной ленте будет существовать еще долго (вспомним о MiniDV, Digital8, D-VHS, все носители этих форматов - лента, и все вышесказанное относится и к ним).