2.7 Формати, використовувані для представлення цифрового звуку

Поняття формату використовується в двох різних сенсах. При використанні спеціалізованого носія або способу запису і спеціальних облаштувань читання/запису в поняття формату входять як фізичні характеристики носія звуку - розміри касети з магнітною стрічкою або диском, самої стрічки або диска, спосіб запису, параметри сигналу, принципи кодування і захисту від помилок і тому подібне. При використанні універсального інформаційного носія широкого застосування - наприклад, комп'ютерного гнучкого або жорсткого диска - під форматом розуміють тільки спосіб кодування цифрового сигналу, особливості розташування бітів і слів і структуру службової інформації; уся " низькорівнева" частина, що відноситься безпосередньо до роботи з носієм, в цьому випадку залишається у веденні комп'ютера і його операційної системи.

Із спеціалізованих форматів і носіїв цифрового звуку нині найбільш відомі наступні: CD(Compact Disk - компакт-диск) - односторонній пластмасовий диск з оптичним лазерним записом і прочитуванням, діаметром 120 або 90 мм, що вміщує максимум 74 хвилини стереозвучания з частотою дискретизації 44.1 кГц і 16-розрядним лінійним квантуванням. Система запропонована фірмами Sony і Philips і носить назву CD - DA(Compact Disk - Digital Audio). Для захисту від помилок використовується подвійний код Рида-Соломона з перехресним перемежением(Cross Interleaved Reed - Solomon Code, CIRC) і модуляція кодом Хэмминга 8-14(Eight - to - Fourteen Modulation, EFM).

Розрізняються штамповані(CD) одноразово записувані(CD - R) і багаторазово перезаписувані(CD - RW) компакт-диски.

ИКМ-приставка(PCM deck) - система для перетворення цифрового звукового сигналу в псевдовідеосигнал, сумісний з популярними відеоформатами(NTSC, PAL/SECAM), і назад. ИКМ-приставки застосовуються у поєднанні з побутовими(VHS) або студійними(S - VHS, Beta, U - Matic) відеомагнітофонами, використовуючи їх як облаштування читання/запису.

Пристрої працюють з 16-розрядним лінійним квантуванням на частотах дискретизації 44.056 кГц(NTSC) і 44.1 кГц(PAL/SECAM), і дозволяють записувати двох- чи чотирьохканальну цифрову сигналограмму. По суті, така приставка є модемом(модулятор-демодулятор) для відеосигналу.

S - DAT(Stationary head Digital Audio Tape - цифрова звукова стрічка з нерухомою голівкою) - система на кшталт звичайного касетного магнітофона, запис і читання в якій ведуться блоком нерухомих тонкоплівкових голівок на стрічці шириною 3.81 мм в двосторонній касеті розміром 86 x 55.5 x 9.5 мм. Реалізує 16-розрядний запис двох або чотирьох каналів на частотах 32, 44.1 і 48 кГц.

R - DAT(Rotary head Digital Audio Tape - цифрова звукова стрічка з голівкою, що обертається) - система на кшталт відеомагнітофона з поперечно-похилим записом голівками, що обертаються. Найбільш популярний формат стрічкового цифрового запису, системи R - DAT часто позначаються просто DAT. У R - DAT використовується касета розміром 73 x 54 x 10.5 мм, із стрічкою шириною 3.81 мм, а сама система касети і магнітофона дуже схожа на типовий відеомагнітофон. Базова швидкість руху стрічки - 8.15 мм/з, швидкість обертання блоку голівок - 2000 про/хв. R - DAT працює з двоканальним(у ряді моделей - чотирьохканальним) сигналом на частотах дискретизації 44.1 і 48 кГц з 16-розрядному лінійним квантуванням, і 32 кГц - з 12-розрядним нелінійним. Для захисту від помилок використовується подвійний код Рида-Соломона і модуляція кодом 8-10. Місткість касети - 80.240 хвилин залежно від швидкості і довжини стрічки. Побутові DAT- магнітофони зазвичай оснащені системою захисту від незаконного копіювання фонограм, не допускаючому запису з аналогового входу на частоті 44.1 кГц, а також прямого цифрового копіювання за наявності заборонних кодів SCMS(Serial Code Managenent System). Студійні магнітофони таких обмежень не мають.

DASH(Digital Audio Stationary Head) - система із записом на магнітну стрічку шириною 6.3 і 12.7 мм в подовжньому напрямі нерухомими голівками. Швидкість руху стрічки - 19.05, 38.1, 76.2 см/с. Реалізує 16-розрядний запис з частотами дискретизації 44.056, 44.1 і 48 кГц від 2 до 48 каналів.

ADAT(Alesis DAT) - власна(proprietary) система восьмиканального запису звуку на відеокасету типу S - VHS, розроблена фірмою Alesis.

Використовує 16-розрядне лінійне квантування на частоті 48 кГц, місткість касети складає до 60 хвилин на кожен канал. Магнітофони ADAT допускають каскадне з'єднання, внаслідок чого може бути зібрана система 128-канального синхронного запису. Для ADAT випускається безліч різних інтерфейсних блоків для сполучення з DAT, CD, MIDI і тому подібне. Модель Meridian(ADAT Type II) використовує 20-розрядне квантування на частотах 44.1 і 48 кГц.

DCC(Digital Compact Cassette - цифрова компакт-диск-касета) - побутова система запису в подовжньому напрямі на стандартну компакт-диск-касету, розроблена Philips. Швидкість руху стрічки - 4.76 см/з, максимальний час звучання такий же, як при аналоговому записі.

Частоти дискретизації - 32, 44.1, 48 кГц, дозвіл - 16/18 розрядів(метод стискування PASC). На DCC- магнітофонах можуть відтворюватися(але не записуватися) звичайні аналогові компакт-кассеты. Нині система DCC визнана неперспективною.

MD(MiniDisk) - побутова і концертна система запису на магнітооптичний диск, розроблена Sony. Диск діаметром 64 мм, поміщений в пластмасовий футляр розміром 70 x 67.5 x 5 мм, вміщує 74 хвилини(60 в ранніх версіях) стереофонічного звучання. При обміні із зовнішніми пристроями використовується формат 16-розрядних відліків на частоті 44.1 кГц, проте на сам диск сигнал записується після стискування методом ATRAC.

З універсальних комп'ютерних форматів найбільш популярні наступні: Microsoft RIFF/WAVE(Resource Interchange File Format/Wave - формат файлів передачі ресурсів/хвилева форма) - стандартний формат звукових файлів в комп'ютерах IBM PC. Файл цього формату містить заголовок, що описує загальні параметри файлу, і один або більше за фрагменти(chunks), кожен з яких є хвилевою формою або допоміжною інформацією - режими і порядок відтворення, позначки, назви і координати ділянок хвилі і тому подібне. Файли цього формату мають розширення .WAV.

Apple AIFF(Audio Interchange File Format - формат файлу обміну звуком) - стандартний тип звукового файлу в системах Apple Macintosh.

Схожий на RIFF і також дозволяє розміщувати разом із звуковою хвилею додаткову інформацію, зокрема - самплы WaveTable- інструментів разом з параметрами синтезатора.

Формат "чистого оцифрування" RAW, що не містить заголовка і є тільки послідовністю відліків звукової хвилі. Зазвичай оцифрування зберігається в 16-розрядному знаковому(signed) форматі, коли першими в кожній парі йдуть відліки лівого каналу, хоча можуть бути і виключення.