4.1 Sistemul DAT

�nregistrarile digitale pe banda magnetica se �mpart �n doua categorii: cu cap stationar (stationary head) si cu cap rotativ (rotary head).

Rata mare de bit ceruta de �nregistrarile digitale audio poate fi obtinuta �n doua feluri: capul de redare sa fie mentinut fix iar banda sa fie transportata rapid, sau banda poate sa ruleze cu o viteza relativ mica iar capul sa fie miscat (�nvartit). Ultima varianta este principiul de functionare al RDAT. �n sistemul de citire elicoidala a benzii, banda este �nfasurata pe un tambur astfel �nc�t ea intra si iese �n si din contact cu capul �n plane diferite. Aceasta provoaca �nregistrarea de catre cap a unor piste lungi, �nclinate, cu distanta �ntre ele determinata de viteza liniara a benzii. Distanta �ntre piste poate fi facuta mult mai mica dec�t �n cazul recorder-elor cu cap stationar.

Adaptoare PCM (Pulse Code Modulation)

�n esantionarea digitala, datele sunt codate pentru a forma (simula) un semnal video care este cunoscut sub numele de pseudo-video sau semnal compus care poate fi �nregistrat corect pe un videorecorder obisnuit. Dispozitivul care formeaza un astfel de semnal se numeste adaptor PCM:

O linie tipica de semnal pseudo-video este aratata �n figura 2:

Cum videorecorderul este proiectat sa comute capetele �n timpul cursei inverse verticale, �n aceste locuri nu sunt �nregistrate esantioane. �n RDAT-uri sunt utilizate c�teva tipuri de compresie �n timp a semnalului pentru a restr�nge esantioanele �n parti active de linii neblancate. Aceasta se face simplu citind esantioanele dintr-o memorie la o rata de bit mai mare dec�t rata de esantionare, astfel �nc�t, �mpreuna cu pulsurile de sincronizare, media ratei obtinute sa fie aceeasi cu rata esantionarii. Esantioanele citite din memorie trebuie serializate si astfel fiecare bit este transmis pe r�nd.

Se utilizeaza o tehnica puternica de �ntretesere pentru a combate caderile benzii magnetice. Spre exemplu PCM-160 (Sony) divide fiecare c�mp video �n 7 blocuri a c�te 35 linii fiecare si �ntretese esantioanele din blocuri utilizand o schema simpla de corectie de erori �ncrucisata.

Pentru consumatori, PCM-urile �nregistreaza stereo cu cuantizare liniara pe 14 biti. Aceste unitati pot fi folosite cu VCR-uri domestice. Exista doua formate incompatibile. Unul utilizeaza o frecventa de esantionare de 44.0559 kHz �n conjunctie cu 525 linii / 59.94 Hz, NTSC timming, iar celalalt utilizeaza o frecventa de esantionare de 44.1 kHz cu 625 linii / 50 Hz, PAL timming. Ca o complicatie ulterioara, Sony a creat o varianta ce permite o cuantizare liniara pe 16 biti.

RDAT (Rotary-head Digital Audio Tape)

RDAT a fost primul aparat de �nregistrare audio digitala destinat consumatorilor. Proiectat special pentru acest scop, consumul de banda magnetica a putut fi facut mult mai mic dec�t la un aparat video convertit. De altfel, RDAT a realizat cea mai mare densitate de informatie pe unitatea de suprafata de banda magnetica la acea vreme. Originea RDAT s-a dezvoltat diferit si procesul de standardizare a implicat 80 de companii.

Caseta de RDAT are dimensiunile de 73mm x 54mm x 10.5mm si este cu putin mai mica dec�t o caseta compacta audio analogica. Design-ul casetei �ncorporeaza c�teva �mbunatatiri fata de stramosul ei analogic. Astfel partea prin care au acces capetele este �nchisa de o usita, iar gaurile pentru axele rolelor sunt acoperite de un dispozitiv care aluneca peste ele, care de altfel blocheaza si usita c�nd caseta nu este �n aparat. �nchiderea usitei asigura si blocarea rolelor. Rezulta o caseta care este bine sigilata �mpotriva "contaminarii" �n timpul transportului sau depozitarii. Caseta are gauri de recunoastere �n 4 locuri diferite, astfel �nc�t playerul poate sa determine automat tipul casetei care a fost introdusa. �n plus exista si un mecanism de protectie la stergere. O oarecare libertate exista �n proiectarea senzorului de sfarsit de banda. Acesta este optic, caseta incluz�nd o prisma optic� si fante prin care circula lumina.

Banda are o latime de 3.81 mm si este dintr-o pulbere metalica de �nalta coercitivitate (tipic 1480 Oersted). Latimea este aceeasi ca si la caseta compacta analogica. C�nd caseta este plasata �n transportor, dispozitivul alunecator este �mpins �napoi. Acesta elibereaza sistemul de blocare al usitei. Continu�ndu-se miscarea casetei, se elibereaza gaurile pentru axele rolelor. Caseta este �ncarcata pe axele �nvartitoare si pe ghidajele de banda, iar usita este complet deschisa pentru a avea acces la banda. Dezvoltarea tehnicilor de compresie �n timp a permis comprimarea esantioanelor �n pachete �ntr-o �nregistrare intermitenta, �ntrerupta de lungi pauze. Pe timpul pauzelor, capul de redare nu este necesar sa fie �n contact cu banda si astfel unghiul de �nfasurare al benzii pe tambur poate fi redus, lucru ce usureaza �ncarcarea benzii pe cap. La RDAT unghiul de �nfasurare al benzii pe cap este de numai 90�, la o dimensiune comuna a tamburului. Cum capetele sunt la 180�, �nseamna ca pe doua sferturi din rotatie nici unul din capete nu se afla pe banda. C�nd caseta este �ncarcata, rola presoare si alti c�tiva pini de ghidare trec �n spatele benzii. Prin simpla miscare a cabestanului si a tamburului spre caseta, �ncarcarea benzii pe capete este gata. Un alt avantaj al unghiului mic de �nfasurare este ca se reduc frecarile �ntre banda si tambur, ceea ce permite o economie de energie (�n aplicatiile portabile) si permite benzii sa fie deplasata cu viteza mare fara sa fie slabita presiunea pe tambur ca la video casete. Astfel, playerul poate citi subcodurile �n timpul derularii, facilit�nd un acces rapid la piesele muzicale.

Modelul pistelor pe banda este aratat �n figura 3. Tamburul cu capete se roteste cu o viteza de 2000 rpm �n aceeasi directie cu directia de deplasare a benzii; dar fiindca axa de rotatie a tamburului este �nclinata, rezulta piste diagonale de 23.5 mm �nclinate la un unghi de aproximativ 6�. Din cauza azimutarii diferite a celor doua capete (�20�), nu mai este nevoie de spatiu de garda �ntre pistele vecine. Aceasta alegere de �20� reduce diafonia, si �n acelasi timp zgomotul, cu o pierdere de numai 1 dB, av�nd �n vedere aparenta reducere a vitezei de scriere. �n plus fata de pistele diagonale exista doua piste liniare, una sus si alta jos, care le protejaza pe cele dint�i de defectele marginilor benzii. Av�nd �n vedere ca viteza de miscare liniara a benzii este foarte mica, utilizarile acestor piste sunt oarecum limitate.

Specificatii RDAT

Cele mai folosite frecvente de esantionare sunt 48 kHz sau 44.1 kHz cu 16 biti �n complement fata de 2 la cuantizare, la o viteza liniara a benzii de 8.15mm/sec. Casetele standard ofera 120 de minute de timp de redare ne�ntrerupt. Pentru aparatele destinate spre larg consum si casetele pre�nregistrate se prefera frecventa de 44.1 kHz care asigura acelasi software ca la CD. De aceea acum aparatele �ncorporeaza un SCMS (Serial Copying Management System).

Benzile copiate prin contact ruleaza cu o viteza de 12.225 mm/s, rezult�nd un timp de redare de 80 minute. Exista mai multe optiuni: Optiunea 1 este identica cu modul de esantionare la 48 kHz, numai ca esantionarea se face la 32 kHz. Optiunea 2 este un tip de redare extra-long-play. Frecventa de esantionare este de 32 kHz, iar cuantizarea este neliniara pe 12 biti �n complement fata de 2. Viteza benzii si a tamburului sunt �njumatatite pentru a da un timp de redare continua de 4 ore. Ambele optiuni sunt stereo, dar optiunea 3 utilizeaza parametrii optiunii 2 pentru 4 canale audio. Aceasta dubleaza rata de bit de la optiunea 2, astfel �nc�t viteza benzii este de 8.15 mm/s.

Schema bloc RDAT:

Pentru �nregistrare, semnalul analogic este aplicat unui convertor analog-digital. Esantioanele sunt subiectul unei �ntreteseri pentru a reduce efectul erorilor. Memoria este citita la o rata de bit mai mare pentru a realiza compresia �n timp. Octetii aditionali redundanti calculati din esantioane sunt adaugati fluxului de date pentru a permite corectia erorii. Este adaugata si informatia de subcod. Se foloseste codarea (8,10), care este lipsita de componenta continua. Semnalul este aplicat capetelor printr-un transformator rotativ. La redare semnalul citit este decodat (10,8) si este separat de semnalul de ceas. Subcodurile (informatii diverse) sunt separate, iar esantioanele audio sunt deintretesute �ntr-o memorie si expandate �n timp �n functie si de viteza relativa cap-banda pentru a corecta aceste fluctuatii. Corectia erorilor este facuta partial �nainte de �ntretesere si partial dupa. Esantioanele corectate sunt aplicate unui convertor digital-analogic. Sistemul de urmarire automata a pistelor analizeaza semnalul provenit de la cap si comanda motoarele de antrenare a benzii si a tamburului.

Urmarirea pistei in RDAT

Benzile tip metal cu semnal mare de iesire permit la un raport semnal-zgomot adecvat obtinerea unor piste foarte �nguste pe banda. Astfel, pentru controlul pistelor la videorecorder-e se foloseste pista liniara de control care contine c�te un puls pentru fiecare pista diagonala. Faza pulsurilor citite de capul fix sunt comparate cu faza pulsurilor citite de tambur si erorile sunt folosite pentru a conduce motorul cabestanului. Acest principiu este bun pentru piste lungi (cum sunt la videorecorder-ele analogice). �n RDAT urmarirea pistelor se face citind un aliniament special de pe �nsesi pistele benzii si utiliz�nd aceasta informatie pentru a controla cabestanul. Tehnica folosita se numeste ATF (Area-Divided Track Following):

Pistele de pe fiecare parte a unei piste normale au �nregistrate un semnal de burst ce contine un ton de 130 kHz care este �nregistrat �n doua locuri diferite. Frecventa fiind scazuta, nu este afectata de azimut. Daca capul iese de pe pista din anumite motive, amplitudinea semnalului pilot de pe pista adiacenta va creste, iar cealalta va scadea. Eroarea de pista este obtinuta prin esantionarea amplitudinii burst-ului si memorarea valorii pentru a fi comparate cele doua amplitudini relative. Exista posibilitatea de redare fara urmarirea pistei. Tamburul se roteste cu aproximativ dublul vitezei normale, iar cabestanul continua sa se roteasca cu viteza normala. Capul rotativ �ncruciseaza pistele aleator, dar, din cauza vitezei crescute virtual, fiecare bloc de sincronizare este recuperat, multe dintre ele chiar de doua ori.

Recorder-e cu cap stationar (SDAT)

Recorder-ele profesionale cu cap stationar sunt proiectate special pentru productia si prelucrarea �nregistrarilor si ofera toate avantajele unor piste multiple analogice. C�nd a fost dezvoltata prima masina de �nregistrare cu capete stationare, functiile necesare erau: control independent pe fiecare pista la �nregistrare c�t si la redare, �nregistrare sincrona, editare punch-in/punch-out, editare prin taieri de banda, redare cu viteza variabila, largimi de banda si viteze ale benzii variabile, monitorizare de pe banda �n timpul �nregistrarii, facilitati de sincronizare a c�torva masini �ntre ele.

Formatul DASH (Digital Audio Stationary Head)

Cu tehnologia capetelor de ferita a fost posibila obtinerea a 24 piste pe jumatate din latimea benzii. Pistele analogice sunt plasate la margine si ele sunt ca o protectie pentru pistele digitale, protej�ndu-le de defectele marginilor. Pistele de control si de coduri de timp sunt plasate �n centrul benzii, unde sufera cele mai putine stricaciuni. Spatiul dintre piste este �mbunatatit pun�nd bobinele pe parti alternative ale �ntrefierului. Circuitele magnetice �nchise partial au o inductanta mutuala considerabila si sufera de diafonie. Aceasta poate fi compensata prin �nregistrarea c�torva piste alaturate �mpreuna, conect�nd �n antifaza legaturile la amplificator. Utiliz�nd capete �n tehnica "film subtire", circuitul magnetic si bobinele sunt realizate prin depunere pe substrat la un unghi adecvat fata de banda si ele pot fi facute la fel de mici ca si distanta �ntre piste. Asa numita versiune de dubla densitate, cunoscuta ca DASH II, utilizeaza aceste capete "film subtire" (thin film) pentru a obtine 48 de piste pe jumatate din latimea benzii. Masinile DASH II pot citi �nregistrarile facute cu DASH I pe 24 piste. Formatul DASH suporta 3 frecvente de esantionare si viteza benzii este normalizata la 30 inch/sec la rata cea mai mare. Cele 3 rate sunt 32 kHz, 44.1 kHz si 48 kHz. Cele mai multe recorder-e cu cap stationar vor �nregistra la o frecventa de esantionare rezonabila numai aliment�ndu-le de la o referinta externa sau cuvinte de sincronizare la o frecventa apropiata.

Controlul pistelor la DASH

Acest control are o structura bloc separata, unde fiecare �nregistrare este referita la un sector, termen �mprumutat de la tehnologia discurilor. Lungimea unui sector este egala cu 4 blocuri de date dintr-o pista digitala. Fiecare bloc contine 12 esantioane audio. Un sector corespunde la 48 esantioane de-a lungul pistei, ceea ce �nseamna ca la 48 kHz frecventa de esantionare sectorul dureaza 1ms. Sectorul contine si 28 biti de adresa de sector care sunt folositi de autolocatorul absolut si pentru sincronizarea �ntre masini similare.

Controlul pistei trebuie sa fie capabil sa citeasca �ntr-un domeniu larg de viteze ale benzii si de aceea utilizeaza o densitate scazuta si un cod de canal FM simplu. Pentru a ajuta operatiile cu viteza variabila, un bloc de sincronizare precede fiecare sector de date. La sfarsitul sectorului, un cod CRC detecteaza daca bitii de stare sau de adresa ai sectorului au fost corupti. �n mod normal, adresele sunt incrementate. C�nd o adresa este citita eronat, se adauga un "1" la adresa precedenta. Daca banda a fost taiata, are loc un salt. Unele DASH-uri controleaza viteza cabestanului la redare, examin�nd �ntarzierea medie �n corectoarele bazei de timp, ceea ce �nseamna ca blocul de control al pistelor nu este necesar la redare normala �n acest caz. Existenta acestui bloc este necesara fiindca el da adresele sectoarelor necesare �n autolocatarea absoluta si �n sincronizare.

DCC (Digital Compact Cassette)

DCC-ul este un format cu cap stationar al carei transportor de banda este proiectat sa redea si casetele analogice compacte existente, peste facilitatea �nregistrarii si redarii digitale. Pentru a asigura aceasta compatibilitate, DCC-ul foloseste o banda la fel de lata ca si cea de la caseta analogica (3.81 mm) si o ruleaza cu aceeasi viteza (4.76 cm/s). Se pastreaza principiul redarii pe o fata �ntr-o directie si pe cealalta fata �n directie opusa. Caseta DCC are dimensiuni similare cu caseta compacta, asa �nc�t am�ndoua pot fi �ncarcate �n acelasi transportor. Caseta DCC se deosebeste foarte mult din punct de vedere constructiv de cea analogica. Nu poate fi �ncarcata dec�t pe o singura parte pentru ca are gaurile pentru axele rolelor pe o singura fata. Umflaturile pentru accesul capetelor au disparut, ceea ce o face sa ocupe putin spatiu la depozitare. Fereastra transparenta a disparut de asemenea, asa ca banda care a ramas p�na la sf�rsitul casetei este afisata pe display-ul aparatului. Cum caseta nu poate fi �ntoarsa, transportorul are proprietatea de a rula �n ambele sensuri. Rezulta ca formatul DCC este autoreverse. Exista gauri de identificare a timpului de redare:

 

Deschiderile pentru axele rolelor, cabestan si capete sunt acoperite de capace plate de metal care se deschid automat c�nd caseta este �ncarcata. Aceste capace actioneaza si fr�nele c�nd caseta nu este utilizata. DCC utilizeaza pentru reducerea datelor codarea PASC (Precision Adaptive Sub-band Coding - Philips), care foloseste o rata de date de un sfert din rata PCM initiala. Aceasta permite ca benzile conventionale de crom sa fie folosite la o minima lungime de unda de aproximativ 1mm, �n schimbul unei �nalte coercitivitati pe care benzile normale o cer pentru �nregistrarea lungimilor de unda foarte mici. Un avantaj al pistelor longitudinale este ca benzile pot fi copiate la viteza mare. Chiar folosind o reducere a datelor, singura cale de a acomoda rata de bit necesara este folosirea mai multor piste �n paralel:

Capul are 8 piste paralele plus o pista de subcoduri, iar pe partea cealalta are doua piste analogice. La capatul benzii capul sufera o rotatie de 180� pe un ax perpendicular pe banda si reda pistele �n celalalt sens. Rata �nregistrata pe fiecare pista este de numai 96 Kbiti/s ceea ce reprezinta 1/16 din rata unei masini PCM care �nregistreaza un singur canal audio. Viteza benzii este foarte scazuta �n comparatie cu alte standarde pentru cap stationar. Se folosesc capete magnetorezistive pentru ca ele nu au o actiune derivata si semnalul este independent de viteza.

Capul magnetorezistiv utilizeaza un element a carei rezistenta electrica se modifica �n functie de fluxul magnetic al benzii. Capetele magnetorezistive nu pot �nregistra, de aceea sunt folosite alte capete pentru �nregistrare. Exista 9 capete inductive pentru �nregistrare distantate la 185mm si cu grosimea de 195mm. La redare sunt folosite capetele magnetorezistive cu grosimea de 70mm. Motivele acestor deosebiri de largime a pistelor de la inregistrare la redare sunt:

1. redarea nu este afectata de aliniamentul lateral eronat �57mm, asigur�nd compatibilitatea �ntre aparate;

2. pierderile cauzate de azimut incorect sunt invers proportionale cu latimea pistei si o pista de redare mai mica este astfel mai putin sensibila la reglajul azimutului. Cele 20 de �ntrefieruri (capete) nu pot fi facute economic prin tehnici conventionale, asa ca se utilizeaza tehnologia "film subtire". Ghidurile de banda sunt o combinatie �ntre ghiduri aflate pe cap si pini existenti �n caseta. Schema bloc a unui DCC este aratata �n figura 8:

DCC suporta frecvente de esantionare de 48 kHz, 44.1 kHz si 32 kHz, oferind benzi audio de 22 kHz, 20 kHz si respectiv 14.5 kHz cu o gama dinamica de 18 biti. DCC foloseste coduri Reed-Solomon cu bloc complet de �ntretesere. Un frame contine 8192 bytes de date PASC, 128 bytes de date auxiliare si aproximativ 40% redundanta. Fiecare frame este divizat logic in 16 "coduri produs" (product codes), care au o structura tridimensonala. Pista numarul 8 este folosita pentru date auxiliare. Ea este protejata mai bine �mpotriva erorilor. �n compensare, rata de date este redusa de 8 ori fata de rata pistelor audio digitale. Astfel, �n fiecare frame sunt numai 4 blocuri de sincronizare fata de 32 blocuri de sincronizare de pe pistele audio. Un cod Reed-Solomon unidimensional protejaza datele auxiliare.