Цифровая запись - Digital recording

эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью от добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Цифровая запись»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Июнь 2009 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Отображение уровней звука на цифровом аудиорекордере (Zoom H4n )

В цифровая запись, аудио или видеосигнал является оцифрованный, превращаясь в поток дискретные числа представляющие изменения во времени в давление воздуха для аудио, или цветность и яркость значения для видео. Этот числовой поток сохраняется на запоминающем устройстве. Для воспроизведения цифровой записи числа извлекаются и преобразуются обратно в исходные. аналог аудио или видео формы, чтобы их можно было услышать или увидеть. Сами потоки оцифрованных номеров на самом деле никогда не слышны и не видны, они скрыты процессом.

В правильно подобранном аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (DAC) есть один и только один аналоговый выход, который по определению должен точно соответствовать аналоговому входу. Поскольку сигнал хранится в цифровом виде, запись не ухудшается при копировании, не ухудшается при хранении (при условии надлежащего обнаружение и исправление ошибок ), и не ухудшается из-за помех.

Лента новостей

• 3 октября 1938 года: британский телефонист. Алек Харли Ривз хранит в Патентном ведомстве Франции первый патент, описывающий метод, известный сегодня как импульсно-кодовая модуляция (PCM). Позже, 22 ноября 1939 года, Ривз также находится в США.^[1][2] Впервые он был предложен как телефония технологии.^[3]
• 1943: Bell Telephone Laboratories разрабатывает первую систему передачи цифровой скремблированной речи на основе ИКМ, СИГСАЛИ,^[4] в ответ на перехват немецкой военной телефонной связи во время Вторая Мировая Война. Двенадцать точек передачи были выведены из эксплуатации после войны.
• Июнь 1950: Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (DPCM) разработано К. Чапин Катлер в Bell Labs.^[5]
• 1957: Макс Мэтьюз компании Bell развивает процесс цифровой запись звук на компьютер.
• Ноябрь 1959 г .: Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET или MOS-транзистор) изобретен Мохамед М. Аталла и Давон Канг в Bell Labs.^[6][7] MOS-технология является основой цифровые технологии такие как крупномасштабная интеграция (БИС) микросхемы, микропроцессоры,^[8] датчики изображения используется в цифровое изображение,^[9][10] и цифровой сигнальный процессор (DSP) чипы, используемые в обработка аудиосигнала и цифровая обработка изображений.^[11][12]
• 1966: Кодирование с линейным прогнозированием (LPC), обработка аудиосигнала и кодирование речи технология, впервые предложенная Фумитада Итакура из Нагойский университет и Сюдзо Сайто из Nippon Telegraph and Telephone (NTT).^[13] LPC был основой для передача голоса по IP (VoIP) технология,^[13] а также обработка речи чипы, такие как Речевые чипы Texas Instruments LPC используется в Говори и произноси игрушки 1978 года выпуска.^[14]
• 1967: Первый монофонический Кодер PCM был разработан NHK исследовательские центры в Японии.^[3] 12-битное устройство 30 кГц использовало компандер (похожий на Снижение шума DBX ), чтобы расширить динамический диапазон, и сохранял сигналы на видеомагнитофон.
• 1969: NHK расширяет возможности кодировщика PCM до двухканального стерео и 13-битное разрешение 32 кГц.^[3]
• 1969: устройство с зарядовой связью, первый датчик изображения, используемый в цифровой обработке изображений, изобретенный Уиллард С. Бойл и Джордж Э. Смит в Bell Labs,^[15] на основе МОП конденсатор технологии.^[9]
• 1970: Американец изобретатель Джеймс Рассел патентует первую систему оптической записи и воспроизведения,^[16] что позже приведет к Компакт-диск.
• Январь 1971: Используя экспериментальную систему записи PCM NHK, доктор Такеаки Анадзава, инженер компании Denon, записи первые в мире коммерческие цифровые записи, Мир Стому Ямаш'та 1 и 2 от Стому Ямаш'та (11 января 1971 г.)^[3] и Что нибудь от Стив Маркус И Дзиро Инагаки (25 января 1971 г.). Оба должны были быть записаны вживую, без правок. Маркус выходит первым (в феврале 1972 г.), что делает его первая выпущенная цифровая запись. 27 января Ямашта записывает Метемпсихоз в студии Nippon Columbia, Токио, с перкуссией и медной секцией.
• 1972: Используя уроки, извлеченные из кодировщика NHK, Denon представляет первый 8-канальный кодировщик PCM, DN-023R, который использует 13-битное разрешение PCM 47,25 кГц и вещание с 4-мя барабанами. видеомагнитофон.^[3] Первая запись с этой новой системой - это Сметана Квартет выполнение Моцарт с Струнные квартеты K.458 и K.421, записанный в Токио 24–26 апреля и выпущенный в октябре того же года. Как минимум шесть других цифровых записей, записанных Denon. LP записи выходят в октябре, включая джаз, классическую и традиционную японскую музыку.^[3][17]
• 1972: Дискретное косинусное преобразование (DCT), важный Сжатие данных техника, впервые предложенная Насир Ахмед, работая на Канзасский государственный университет.^[18][19] Сжатие DCT позже стало фундаментальным для цифровые медиа.^[20][21][22] Это основа современного мультимедиа стандарты сжатия, для цифровые изображения (такие как JPEG ), цифровое видео (такие как H.26x и MPEG ),^[19] цифровой звук (такие как Dolby Digital и MP3 ),^[19] и цифровое телевидение (такие как HDTV ).^[19]
• 1973: Адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (ADPCM), разработанный П. Каммиски, Никил Джаянт и Джеймс Л. Фланаган в Bell Labs.^[23]
• 2–3 декабря 1974 г. Камерный оркестр Пайяра записывает первая цифровая запись за пределами Японии, в Париж ' Собор Нотр-Дам, используя Denon DN-023R. Бах "s"Музыкальное приношение "(BWV 1079) выпущен LP в мае 1975 года.^[3]
• 12–19 декабря 1974 г .: Хельмут Риллинг записывает три Бах органные произведения внутри Gedächtniskirche, Штутгарт Германия использует DN-023R.^[24]
• Май 1975 года: Университет Юты профессор Томас Стокхэм разрабатывает цифровой аудиомагнитофон PCM собственной конструкции, используя компьютерные ленточные накопители в качестве системы хранения. Он основывает компанию Звуковой поток предложить это на коммерческой основе.^[25] Между 1977 и 1980 годами было изготовлено восемнадцать 4-канальных 16-битных устройств 50 кГц, семь из которых были проданы (примерно по 150 000 долларов США за штуку). На его оборудовании было сделано более 200 записей, почти половина всех цифровых классических записей, сделанных в 1970-х годах.^[25][26]
• 1976: Прототип Звуковой поток 37,5 кГц, 16 бит, 2-канальный рекордер^[3] используется для записи Опера Санта-Фе выполнение Вирджил Томсон опера Мать всех нас для Новые мировые рекорды, делая это первая цифровая запись в США. Однако цифровой регистратор - это всего лишь резервная копия основного аналогового устройства. многодорожечный рекордер, и аналоговая запись считается лучшей и поэтому используется для выпуска LP. Резервная цифровая лента была представлена ​​в октябре 1976 г. AES Конвенция в Нью-Йорке, но так и не выпущена в продажу.
• 1977: Denon разрабатывает портативную записывающую систему с ИКМ меньшего размера, DN-034R. Как и DN-023R, он записывает 8 каналов с частотой 47,25 кГц, но использует 14 битов «с упором, что эквивалентно 15,5 битам». Это также позволило впервые выполнить наложение, что крайне важно для профессиональной записи.^[3]
• 28–31 августа 1977 г .: PCM-система Soundstream второго поколения работает на фоне калифорнийского прямо на запись на диск сессия органиста Вирджил Фокс для Crystal Clear Records. При первоначальном выпуске полученные пластинки были спрессованы с ацетата, предназначенного для прямой записи на диск, хотя более позднее переиздание компакт-диска (1987) происходит с цифровых резервных лент, когда ацетаты больше не использовались. Переиздание компакт-диска было произведено на лейбле Bainbridge Records.^[3][27]
• Сентябрь 1977: Sony представляет аудиоблок PCM-1 (розничная цена 4400 долларов).^[28] (44,056 кГц, 14 бит), первый потребительский (состоятельный) кодер PCM. Для хранения требовалось использование домашнего видеомагнитофона.^[29]
• 4–7 ноября 1977 г .: 3 млн демонстрирует прототип 2-канального 16-битного цифрового рекордера 50,4 кГц, работающего на 1-дюймовой ленте со скоростью 45 кадров в секунду в Нью-Йорке AES Конвенция.^[3] Поскольку настоящих 16-битных преобразователей не было, он объединил отдельные 12-битные и 8-битные преобразователи для создания 16-битной производительности.^[30]
• 28 ноября 1977 г .: Denon представляет свой DN-034R. Нью-Йорк 's Sound Ideas Studios и записи Арчи Шепп с На улице Зеленых дельфинов, делая это Первый в Америке выпущенный цифровой коммерческий альбом.^[3] Следующие два дня, 29–30 ноября, Фрэнк Фостер и запись Loud Minority Манхэттенская лихорадка который выпущен в апреле 1978 года.^[3] Еще пять джазовых альбомов записаны с DN-034R в Нью-Йорке, прежде чем он вернется в Японию в декабре.^{[31][неудачная проверка ]}
• Январь 1978: первый коммерческий релиз Soundstream, Дайанн Кэрролл С Duke Ellington Оркестр под управлением Мерсер Эллингтон - дань уважения Этель Уотерс, появляется^{[нужна цитата ]}
• Март 1978: Sony представляет аудиопроцессор профессионального уровня PCM-1600 (44,056 кГц, 16 бит) (прейскурантная цена 40 000 долларов).^[32] используется с внешним U-matic ленточный накопитель, впервые сделавший цифровую запись коммерчески доступной для студий звукозаписи. Далее следуют PCM-1610 и PCM-1630.^[33][34][35]
• 4–5 апреля 1978 г .: Telarc использует систему PCM Soundstream для записи Фредерик Феннелл и его ансамбль Eastman Wind Ensemble, играющий Густав Холст с Сюиты для военного оркестра и Георг Фридрих Гендель с Музыка для Королевского фейерверка. Когда он был выпущен на LP, это стало первый цифровой классический релиз, записанный в США.^[36]
• 2 июня 1978 г .: Звук 80 студии в Миннеаполис записывает Камерный оркестр Святого Павла выполнение Аарон Копленд с Аппалачская весна. Этот сеанс настроен как прямо на запись на диск, с прототипом 3 млн Цифровой рекордер 50,4 кГц работает в фоновом режиме. Есть разногласия,^[3][37] но похоже, что в результате LP запись (Sound80 Records S80-DLR-101) был взят с кассет с цифровыми резервными копиями, а не с ацетата, записанного непосредственно на диск.^[38] В 1984 году сессия переиздается на Компакт-диск пользователя ProArte. Эта запись была номинирована на три премия Грэмми, победа "Лучшее исполнение камерной музыки " (1980),^[30][39] сделать это первая цифровая запись так удостоена.
• Начало июня 1978 года: Звук 80 записи Флим и BB's дебютный одноименный альбом как очередной прямо на запись на диск снова с экспериментальным 3 млн диктофон в фоновом режиме. Опять же, ацетат не так хорош, как цифровая резервная копия, поэтому цифровой мастер используется для LP запись (Sound80 Records S80-DLR-102). Это делает его первый неклассический цифровой релиз в США. В течение 6 месяцев собранный вручную («очень громоздкий и привередливый») цифровой рекордер 3M разбирается, в результате чего нестандартная мастер-лента становится непригодной для воспроизведения. Следовательно, нет Компакт-диск переиздание возможно. Вопрос о выпуске компакт-диска Камерного оркестра Святого Павла, в котором использовалась та же машина, не объяснен.
• 8 марта 1979 г .: Первый Компакт-диск прототип был продемонстрирован Philips в Эйндховен с соответствующим игроком по прозвищу "Пинкельтье".^[40][41]
• 11 июля 1979 года. первая пластинка с цифровой записью в США популярная музыка (с вокалом), Боп, пока ты не упадешь гитаристом Рай Кудер, был выпущен Warner Bros. Records. Альбом записан в Лос-Анджелес на 32-дорожечной цифровой машине, построенной 3 млн корпорация.^[42][30]
• 27 августа 1979 г .: Джорджио Мородер с E = MC² выпущен, первый электронный альбом в цифровом формате записано на Soundstream PCM.
• 12 октября 1979 г .: Fleetwood Mac с Бивень (альбом) выпущен. Это и Live (альбом Fleetwood Mac), 8 декабря 1980 года, были сделаны мастеринг на Soundstream PCM с аналоговых мультидорожек.^[25]
• 30 октября 1979 г .: Стиви Уандер выпускает его альбом саундтреков, Путешествие по тайной жизни растений записано и сведено на Sony PCM-1600.
• 1 декабря 1979 года: одноименный обладатель премии Грэмми. Кристофер Кросс альбом выпущен. Альбом Cross становится первый альбом, записанный в цифровом виде, в чарты (записано в системе 3M) в США, в итоге выиграв 5 Грэмми. Цифровая запись сейчас Основной поток.
• 1980: Стандарт Красной книги (44,1 кГц, 16 бит)^[43] создан для Компакт-диск Цифровое аудио.
• 1980: Mitsubishi Electric представляет X-80 ProDigi открытая катушка 1/4 "кассета 15 ips 50,4 кГц 16-битный цифровой рекордер (5000 долларов США). Во всем мире продано всего 200 штук.^[44]
• 1980: Soundstream сливается с Digital Recording Corporation и становится DRC / Soundstream для разработки и продажи записи PCM 50 кГц на оптическую карту. Затмевается подъемом на 44,1 кГц Компакт-диск, компания не работает после 1983 года.^[25]
• 1981: Sony выпускает цифровой аудиопроцессор PCM-F1 (1900 долларов) (44,056 кГц, 16 бит) и соответствующий SL-2000. Бетамакс Видеомагнитофон (700 долларов США) как полноценная доступная портативная (с дополнительными батареями) домашняя система цифровой записи^[45]
• 1981: Technics выпускает цифровой кассетный аудиомагнитофон SV-P100. Это первый кассетный цифровой магнитофон, подходящий как для профессиональной (цифровой мастеринг), так и для потребительской (домашнего использования) записи. Он использовал 14-битную запись PCM на кассету формата VHS, что дало до 3 часов программы 2-канальной стереозаписи.
• 17 августа 1982 года. первый компакт-диск изготовлен, ABBA с Гости (потому что это «в основном записано в цифровом виде»)^[46] производится в Ганновер, Германия. Однако из-за производственных проблем с ней третья версия не поступила в продажу до конца 1982 или начала 1983 года. Билли Джоэл с 52-я улица фактически становится первый компакт-диск, появившийся на рынке1 октября 1982 г.^[47]
• 5 сентября 1982 г .: Питер Габриэль выпускает свой четвертый студийный альбом (названный Безопасность в Северной Америке и Петр Габриэль IV в другом месте).^[48] Выпущенный на компакт-диске в октябре 1984 года, он становится первым полностью цифровым DDD выпуск. Это было записано на Sony цифровая студия Mobile One^[49] и смешанный с Sony PCM-1610.^[50]
• 1 октября 1982 г .: Ночная муха от Дональд Фейген выпущен, записан и сведен на 3 млн рекордер на 32 трека. Когда CD выходит в 1984 году, он становится еще одним ранним релизом DDD.
• 1 октября 1982 года. Первый цифровой компакт-диск плееры продаются Sony (CDP-101, 900 долларов) и Philips (CD-100, 700 долларов).^[51]
• Октябрь 1982 г .: New England Digital предлагает рекордер с жестким диском (Образец на диск) на Синклавир, первый рекламный ролик жесткий диск (HDD) система записи.^[52]
• 26-28 ноября 1982 г .: Флим и BB's записать свой второй студийный альбом, Трехколесный велосипед. Выпущенный в начале 1983 года, он становится выпущен первый неклассический полностью цифровой компакт-диск. (Позже Код SPARS ДД).
• 1984: Sony выпускает цифровой аудиопроцессор PCM-501ES (44,1 кГц, 16 бит) (прейскурантная цена 895 долларов), который используется с внешним видеомагнитофоном VHS или Beta.
• Сентябрь 1984 г .: Брюс Спрингстин с Рожден в США. становится первый компакт-диск американского производства будет выпущен.^[47]
• 12 ноября 1984 года: американская певица Мадонна второй студийный альбом Как девственница выпущен. Он стал первым альбомом, записанным в цифровом формате, Рекламный щит 200 диаграмма.
• 13 мая 1985: английская рок-группа Ужасные проливы пятый студийный альбом Братья по оружию выпущен. Он стал самым продаваемым альбомом 80-х, записанным в цифровом формате, и первым альбомом, продажи компакт-дисков которого превосходили продажи пластинок. Альбом, возможно, продвинул цифровую запись к более широкому использованию.
• 1987: Sony разрабатывает Цифровая аудиокассета.
• 1989: Тестовые передачи для NICAM стерео цифровое аудио для вещательного телевидения началось в Великобритании.
• 1990: Цифровое радио начинается в Канада, с использованием L-диапазон.^[53]
• 1991: Алесис Цифровая аудиокассета или ADAT это формат ленты, используемый для одновременной записи восьми треков цифровой звук сразу, на Супер VHS магнитная лента - формат, аналогичный используемому потребителем Видеомагнитофоны. Продукт был анонсирован в январе 1991 г. НАММ конвенция в Анахайм, Калифорния. Первые рекордеры ADAT были отправлены через год, в феврале или марте 1992 года.^[54]
• 1993: РАДАР (диктофон) Цифровой аудиорекордер с произвольным доступом или РАДАР это первое устройство с одним боксом, используемое для одновременной записи 24 треков цифровой звук сразу, на жесткий диск диски. Продукт, выпускаемый Creation Technologies (iZ Technology Corporation ) было объявлено в октябре 1993 г. AES конвенция в Нью-Йорк, Нью-Йорк. Первые радиомагнитофоны отправлены в августе 1994 года.
• 1996: Оптические диски и DVD плееры начать продавать в Япония.
• 1999: Рикки Мартин "s"Livin 'la Vida Loca "становится первый сингл №1, который будет записан, отредактирован и полностью сведен в Цифровая аудио рабочая станция. Произведено с использованием среды Pro Tools компанией Чарльз Дай и Десмонд Чайлд.^[55]

Обработать

Запись

1. Аналоговый сигнал передается с Устройство ввода чтобы аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
2. АЦП преобразует этот сигнал, многократно измеряя мгновенный уровень аналоговой (звуковой) волны, а затем присваивая двоичное число с заданным количеством бит (длиной слова) каждой точке измерения.
3. Частота, на которой АЦП измеряет уровень аналоговой волны, называется частота дискретизации или частота дискретизации.
4. Образец цифрового звука с заданной длиной слова представляет уровень звука в один момент.
5. Чем больше длина слова, тем точнее отображается исходный уровень звуковой волны.
6. Чем выше частота дискретизации, тем выше верхняя звуковая частота оцифрованного аудиосигнала.
7. АЦП выводит последовательность цифровых аудиосэмплов, которые составляют непрерывный поток нулей и единиц.
8. Эти двоичные числа хранятся на носителе записи, таком как жесткий диск, Оптический привод или в твердотельная память.

Воспроизведение

1. Последовательность чисел передается из хранилища в цифро-аналоговый преобразователь (DAC), который преобразует числа обратно в аналоговый сигнал, склеивая информацию об уровне, хранящуюся в каждой цифровой выборке, таким образом восстанавливая исходную аналоговую форму волны.
2. Этот сигнал усиливается и передается на колонки или видеоэкран.

Запись бит

Даже после преобразования сигнала в биты запись по-прежнему затруднена; Самое сложное - найти схему, которая может записывать биты достаточно быстро, чтобы не отставать от сигнала. Например, для записи двух каналов звука на 44,1 кГц частота дискретизации при размере слова 16 бит, записывающее программное обеспечение должно обрабатывать 1 411 200 бит в секунду.

Методы записи на коммерческие СМИ

Для цифровые кассеты головка чтения / записи движется так же, как и лента, чтобы поддерживать достаточно высокую скорость, чтобы поддерживать размер битов на управляемом уровне.

Для технологии записи оптических дисков такие как Компакт-диски или DVD, а лазер используется для прожигания микроскопических отверстий в слое красителя среды. Для считывания этих сигналов используется более слабый лазер. Это работает, потому что металлическая подложка диска является отражающей, а несгоревший краситель предотвращает отражение, в то время как отверстия в красителе позволяют это, позволяя отображать цифровые данные.

Параметры цифровой аудиозаписи

Размер слова

Номер биты используется для представления выборки звуковая волна (в размер слова ) напрямую влияет на получаемый шум в записи после намеренного добавления дрожать, или искажение неподтвержденного сигнала.^[56]

Количество возможных уровней напряжения на выходе - это просто количество уровней, которые могут быть представлены максимально возможным цифровым числом (число 2 в степени количества бит в каждой выборке). «Промежуточные» значения не допускаются. Если в каждой выборке больше битов, форма сигнала отслеживается более точно, потому что каждый дополнительный бит удваивает количество возможных значений. Искажение - это примерно процент, который младший значащий бит представляет из среднего значения. Искажения (в процентах) в цифровых системах возрастают по мере уменьшения уровня сигнала, что противоположно поведению аналоговых систем.^[57]

Частота дискретизации

Если частота выборки слишком низкий, исходный аудиосигнал не может быть восстановлен из дискретизированного сигнала.

Как заявил Теорема выборки Найквиста – Шеннона, предотвращать сглаживание, аудиосигнал должен быть дискретизирован с частотой, по крайней мере, в два раза превышающей частоту самой высокочастотной составляющей сигнала. Для записи звука музыкального качества наиболее распространены следующие частоты дискретизации PCM: 44.1, 48, 88,2, 96, 176,4 и 192 кГц, каждый с верхним пределом частоты, равным половине частоты дискретизации.

При записи опытные инженеры по аудиозаписи и мастерингу часто выполняют основную запись с более высокой частотой дискретизации (т. Е. 88,2, 96, 176,4 или 192 кГц), а затем выполняют любое редактирование или микширование на той же более высокой частоте, чтобы избежать ошибок наложения спектров. Записи PCM высокого разрешения были выпущены на DVD-аудио (также известный как DVD-A), DAD (цифровой аудиодиск, использующий стереофонические аудиодорожки PCM обычного DVD), DualDisc (с использованием слоя DVD-Audio) или Чистый звук высокого качества на Blu-ray. Кроме того, можно выпустить запись с высоким разрешением как несжатую WAV или сжатие без потерь FLAC файл^[58] (обычно 24 бита) без понижающий Это. Остается спорным, действительно ли более высокая частота дискретизации дает какие-либо проверяемые преимущества для потребительского продукта при использовании современных фильтров сглаживания.^[59]

Когда Компакт-диск (в CD Красная книга стандарт 44,1 кГц 16 бит), чтобы быть сделанным из записи высокого разрешения, запись должна быть преобразованный до 44,1 кГц или изначально записывались с этой частотой. Это делается в рамках освоение обработать.

Начиная с 1980-х годов музыка, которая была записана, сведена и / или обработана в цифровом виде, часто помечалась с помощью Код SPARS чтобы описать, какие процессы были аналоговыми, а какие - цифровыми. Поскольку цифровая запись стала почти повсеместной, коды SPARS теперь используются редко.

Исправление ошибок

Одним из преимуществ цифровой записи перед аналоговой записью является ее устойчивость к ошибкам. Когда сигнал находится в цифровом формате, он не будет ухудшаться (добавлять шум или искажения) из-за копирования или хранения.

Смотрите также

• Компакт-диски использовать Исправление ошибок Рида-Соломона
• Циклическая проверка избыточности (CRC)
• Цифровая звуковая рабочая станция
• Прямая запись на диск
• Магнитное хранилище
• Многодорожечная запись
• Вычисление четности
• Многие биты хранятся на Системы хранения RAID
• Система аудиозаписи 4D

использованная литература