Цифровая аппаратура документирования речевой информации

Обобщенная структурная схема цифрового магнитофона изображена на рис. 4.1.

Аналоговый звуковой сигнал через фильтр низких частот (ФНЧ) поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), где преобразуется в ИКМ-сигнал. Количество каналов АЦП может быть различным в зависимости от назначения магнитофона. Отдельные каналы могут смешиваться в общий цифровой канал с помощью временного уплотнения. При воспроизведении осуществляется операция демультиплексирования, которая производит разделение общего потока на отдельные каналы.

С выхода мультиплексора ИКМ-сигнал поступает на вход схемы помехоустойчивого кодирования, которая формирует дополнительные проверочные (корректирующие) данные. Для обеспечения устойчивости записанного на ленту цифрового сигнала к ошибкам, вызванным загрязнением магнитных головок, повреждением магнитного слоя ленты, шумами, рывками ленты в лентопротяжном механизме (ЛПМ) и т.п., используются принципы помехоустойчивого кодирования. К ИКМ сигналу при записи добавляются дополнительные проверочные, или корректирующие данные. При воспроизведении они используются специальной системой коррекции для обнаружения и исправления ошибок в цифровом сигнале. Процесс добавления к сигналу дополнительных данных носит название кодирования. Обнаружение и исправление ошибок называется декодированием.

Благодаря помехоустойчивому кодированию ИКМ сигнал при каждом воспроизведении полностью очищается от ошибочных значений.

Цифровой сигнал с проверочными данными запоминается в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Запись в ОЗУ происходит с частотой дискретизации, а считывание данных при записи на ленту – с более высокой частотой. В результате на временном интервале блока данных появляется свободное место, которое можно использовать для записи вместе со сжатым фрагментом ИКМ сигнала дополнительных данных.

При считывании из ОЗУ происходит изменение временного масштаба ИКМ-сигнала и перемежение (чередование) его отсчетов. При записи на ленту отсчеты ИКМ сигнала размещаются не в естественном порядке, а по определенному алгоритму. Перемежение-деперемежение необходимо для защиты значений ИКМ сигнала от пакетных ошибок (выпадений), которые не могут быть исправленными с помощью помехоустойчивого кода, исправляющего обычно не более двух трех ошибок в кодовом слове. Дальнейшее наращивание исправляющей способности кода приводит к сильному возрастанию объема дополнительных проверочных данных, которые необходимо записывать вместе с ИКМ сигналом. Кроме случайных ошибок, приводящих к потере 1 – 2 символов, для магнитной записи характерны упомянутые пакетные ошибки, когда искажается целый ряд символов цифрового сигнала. Это происходит из-за повреждения слоя ленты на каком-либо участке или загрязнения головки и ленты, приводящих к потере сигнала. С помощью перемежения такие пакетные ошибки при деперемежении преобразуются в одиночные (двойные) ошибки отдельных кодов слов, которые могут быть исправлены помехоустойчивым кодом. Пакет ошибок как бы растягивается на большое количество данных. Интервал перемежения (расстояние, на которое разносятся соседние импульсы), должен быть больше длины ожидаемого выпадения. Техника перемежевания-деперемеживания позволяет эффективно бороться с выпадениями и значительно упрощает реализацию схем кодирования-декодирования.

Рис. 4.1. Структурная схема цифрового магнитофона

Данные из ОЗУ поступают на вход модулятора канального кода, преобразующего цифровой двоичный сигнал в соответствии с алгоритмом канального кодирования. Как известно, канал магнитной записи не способен передавать постоянную составляющую сигнала. Магнитная головка дифференцирует сигнал намагниченности ленты, реагируя только на изменения намагниченности. Чем чаще происходят эти изменения (чем выше частота записанного сигнала или больше скорость движения ленты), тем больше уровень сигнала с головки воспроизведения. Если на ленте записан сигнал с неизменным значением намагниченности, выходной сигнал с головки равен нулю. Поэтому длинные серии единиц или нулей, записанные на ленте, приводят к невозможности правильного восстановления цифрового сигнала. С помощью канального кодирования продолжительные последовательности единиц или нулей преобразуются в двоичный сигнал, который достаточно часто меняет свое значение. Чем чаще происходит смена состояния сигнала от «1» к «0» и наоборот, тем благоприятнее условия для правильного восстановления цифрового сигнала при воспроизведении. Вторая цель применения канальных кодов – придание записываемому сигналу свойства самосинхронизации для обеспечения правильного определения тактового интервала (интервал длительности одного бита) в условиях зашумленности, паразитной амплитудной и частотной модуляций воспроизводимого сигнала. В высокоплотной цифровой магнитной записи используются свойства самосинхронизации канальных кодов: с помощью специальной схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) при воспроизведении вырабатывается тактовая частота, соответствующая тактовым интервалам воспроизводимого цифрового сигнала. Схема ФАПЧ следит за временными изменениями воспроизводимого сигнала и изменяет тактовую частоту таким образом, чтобы обеспечить правильное восстановление значений ИКМ сигнала.

Кроме проверочных данных к сигналу перед записью на ленту добавляются дополнительные служебные данные, которые могут содержать информацию о параметрах записи (частота дискретизации, число разрядов квантования), служебные сигналы для обеспечения надежного функционирования ФАПЧ и систем авторегулирования магнитофона. С помощью усилителя записи сформированный двоичный сигнал записывается на ленту.

При воспроизведении сигнал с выхода магнитной головки усиливается и превращается в прямоугольный бинарный сигнал. С помощью схемы ФАПЧ бинарный сигнал преобразуется в последовательность из нулей и единиц. Демодулятор канального кода восстанавливает закодированный сигнал в исходный ИКМ-сигнал. Дополнительные служебные данные отделяются от основного сигнала и поступают в схему управления магнитофона и систему сервоуправления. С выхода канального демодулятора цифровые данные поступают в ОЗУ. При считывании данных из ОЗУ осуществляется операция деперемежения данных и восстановление временного масштаба ИКМ-сигнала. Декодер помехоустойчивого кода обнаруживает и исправляет ошибки, возникшие в процессе записи-воспроизведения, после чего отсчеты ИКМ-сигнала поступают в цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), где совместно с ФНЧ ведется восстановление аналогового звукового сигнала.

Управление и синхронизация работы всех устройств магнитофона осуществляется с помощью специальной схемы, основу которой, как правило, составляет мини-ЭВМ. Информация о дополнительных данных используется схемой управления для установки необходимого режима работы магнитофона. Для цифрового магнитофона (ЦМ), работающего в нескольких режимах с различными частотами дискретизации схема управления может автоматически устанавливать нужный режим воспроизведения. Дополнительная сервисная информация о времени звучания, порядковом номере фрагмента записи может использоваться для точного поиска нужного участка записи, редактирования и т.д. Для осуществления электронного монтажа на ленте может записываться специальный адресно-временной код, что позволяет с помощью специального электронного устройства формировать требуемую программу без разрезания и склеивания лент. Схема управления также формирует команды управления ленто-протяжным механизмом (ЛПМ) магнитофона в ответ на нажатие соответствующих кнопок.

Двигателями и электромагнитами ЛПМ управляет схема сервоуправления, обеспечивающая постоянное натяжение ленты во всех режимах работы, поддержание постоянства средней скорости ленты и некоторые другие функции, зависящие от конкретного построения тракта движения ЦМ.

Кроме аналоговых входов и выходов ЦМ может иметь и цифровые входы-выходы. Это позволяет, минуя стадию ЦАП и АЦП, производить так называемую цифро-цифровую перезапись фонограмм с одного магнитофона на другой.

WAV

- формат WAV

Формат для хранения звуковых файлов, разработанный совместно корпорациями Microsoft и IBM. Встроенная поддержка этого формата операционной системой Windows сделала его стандартом de facto для работы со звуком на ПК. Звуковые файлы в формате WAV обычно имеют расширение.wav и могут воспроизводиться практически всеми приложениями для Windows, поддерживающими работу со звуком.

Предположим, что вы создали приложение, в котором пользователь может настраивать цвет фона, шрифт надписей и так далее. Когда он повторно включит вашу программу, он очень сильно разочаруется, так как всего его старания по настройке интерфейса вашей программы пропали даром - программа будет иметь такой вид, который сделали вы при проектировании программы. Так вот чтобы эти настройки сохранять, лучше всего пользоваться инифайлами.

Одно из главных преимуществ инифайлов заключается в том, что эти файлы поддерживают переменные разных типов (String, Integer, Boolean). В этих файлах очень удобно хранить различные настройки, например параметры шрифта, цвет фона, какие checkbox'ы выбрал пользователь и многое другое.