九十年代消费类数字音响的发展

🏠 首页 《无线电》杂志 1992年 🔗 第6期 🔗 第6页 分类:业余实验与制作 🔗 陈利才 🔗

继八十年代CD和DAT数字音响系统问世之后,最近随着数字音响智能化编码技术的发展,飞利浦公司和索尼公司相继推出了数字盒式磁带录放系统(Digital Compact Cassette)简称DCC和小型磁光盘录放系统( Mini Magnetic Optical Disc)简称 MD。DCC和MD系统各具特色,一个是把数字音响技术应用于盒式磁带上的录放系统;一个是把数字音响技术应用于磁光盘上的录放系统。

磁带和唱片这两种记录媒体也在不断地发展,现在的模拟盒式磁带由于其价格和规格基本满足了人们的需求而获得普及。但当人们听惯了CD数字音响的音质之后,就会对其音质感到不满。此外,人们还对现行盒带的设计本身,如磁带外露、贴标签空间太小等问题也不满意。DCC系统是在现行模拟盒式磁带录音机的基础上,重新设计并加以数字化的录放系统,一方面优先考虑了与模拟盒带的互换性,另一方面重新设计了新型的DCC磁带。

CD唱机正逐步取代传统的模拟电唱机,虽然其音质已很完美,但由于不能进行录音而比DAT数字磁带录音机还差一筹。此外,CD唱机的抗振性能也较差。因此MD系统的出现,不仅解决了唱片媒体不能录音的问题,而且解决了抗振性较差的问题。

DCC和MD系统所具有的共同点是采用了数字音频压缩技术—智能化编码技术。所谓智能化编码技术,就是以人耳的听感为参考模式的编码方式。它根据人耳最低可听界限和掩蔽效应即强声源会掩盖弱声源的原理,在录音时把频带分段进行处理,仅取出人耳能感觉到实际声音的信号进行16位量化编码。这样,实际上只用4位量化就可获得相当于16位量化的动态范围,不仅压缩了信号的传送速率,而且其录放音质也接近CD唱机的音质。DCC系统采用精确自适应分频带编码方式(Precision Adaptive Sub-band Coding)简称PASC,而MD系统采用自适应变换声编码方式(Adaptive Transform Acoustic Coding)简称A-TRAC。其不同之处仅在其记录媒体上,此外频带分段处理方法也有差异。目前飞利浦公司和索尼公司正在协商使其成为统一的标准。下面分别介绍DCC和MD系统的各自特点:

一、DCC系统的特点

DCC系统的最大特点是可以兼容重放现有模拟盒式磁带。即消费者用DCC录音机不仅可以和过去一样欣赏手中的音乐盒带,而且可以用新型的DCC盒带进行90分钟的数字录放音。这一特点为DAT数字磁带录放系统所不及,因而比DAT录音机易于普及推广。

DCC系统的取样频率、编码方式和调制方式与DAT系统完全相同,并遵守串行复制管理系统(SCMS)的有关规定,只能从数字声源中进行一次数字复制。

DCC磁头采用数/模复合磁头,其上半部为具有9个磁迹的数字录放头,下半部为双磁迹的模拟放音磁头。磁头整体可自动反转,实现数/模转换和磁带AB面的转换。数字录放头为9个磁迹的半导体薄膜磁头,其中8个磁迹为数字音频磁迹,1个磁迹为辅助磁迹。

DCC磁带采用铬带,其外形尺寸和磁带宽度均与模拟盒带相同。不同之处是带盒采用密闭式,类似DAT磁带和8mm录像带,避免沾上灰尘或划伤。此外卷带孔也不贯通,带盒一面为光滑的平面。DCC磁带可连续录放音90分钟(每面45分钟),也可做成120分钟的磁带。

飞利浦公司已多次与EMI、Polygram、BMG公司等国际上较大的软件厂商协商,取得了他们的支持。据称DCC录音机1992年4月投放市场之际,将有500多种数字音乐盒带同时投放市场。DCC音乐带可通过高速复制(64倍)的方法大批生产且成本低,今后将会受到大多数音像出版商的欢迎。

二、MD系统的特点

MD系统采用64mm直径的磁光盘,其表面套上72mm长、68mm宽、5mm厚的塑料保护壳,形状类似2.5英寸软盘,可录放74分钟的数字声音。MD唱片分为放音专用光盘和录放用磁光盘,分开的目的在于考虑多数消费者在使用过程中较多用于重放音乐,专用光盘与CD唱片类似,成本比磁光盘价廉。

MD系统采用防振存储器来消除因振动造成的声音跳跃问题。这一技术依赖于1兆位DRAM存储器和唱片信号存取控制技术。在重放过程中,光学拾音器以1.4兆位/秒的速率读取唱片上记录的音乐信号,并把它存储到存储器上,同时存储器以0.3兆位/秒的速率把信号传至解码器上。这样由于光学拾音器和解码器之间存在不同的数据处理速度,因而尽管外部振动造成光学拾音器暂时偏离轨迹,但只要在3秒钟内就能恢复原位(实际上一般在1秒钟内即可复位),存储器仍能连续把信号传至解码器上,因而可防止声音跳跃。唱片信号存取控制技术可控制光学拾音器的暂停和恢复工作。当信号存满存储器时,光学拾音器会暂停拾取信号;而当信号送至解码器后,光拾音器又开始工作。

MD系统的光学拾音器可重放两种不同的唱片。普通光盘和磁光盘。其结构示意图如图1所示,实际上是在CD光学拾音器的基础上加以改进的,增加了检偏器和两个光电探测器用于检出磁光信号。重放光盘的原理与重放CD唱片的原理相似。重放磁光盘时,其原理利用了磁光相互作用的磁光效应,即法拉第效应和卡尔效应,将磁化方向朝上或朝下的差别,变成偏振光旋转方向的不同,并通过检偏器转换成输出光强弱的变化,最后用光电探测器就可检出记录的信息。

图1
图1 🔍原图 (906×499)

磁光盘是在光盘的基片上镀上一层矫顽力很大且具有垂直磁化特性的磁性材料薄膜,然后使这层磁性薄膜在与盘片垂直方向上均匀磁化,形成一个个排列均匀的磁介质。

MD系统的录音采用磁场调制重写方式,如图2所示。即在盘片与光学拾音器相反的位置上,设有一个与激光束同步且不接触盘片的记录磁头。该记录磁头可通过改变电流的方向,使其产生的磁场翻转。另一方面,激光束经聚焦后,在盘上形成一个能量集中的光点。光点的能量使该处温度升高到超过居里点(280℃左右),此时该光点处的磁介质就失去磁性。当光点移去,温度下降到低于居里点时,这些失去磁性的磁介质在记录磁头磁场的作用下,使磁化方向向下翻转,记录下新的数字信号。

图2
图2 🔍原图 (592×581)

MD系统采用的磁光盘,可在较小磁场强度(6400A/m)下翻转,为传统磁光盘所需的1/3。这样记录磁头的尺寸可设计得较小且消耗功率低,使系统可小型化。

MD与CD唱机不具有互换性,不能用MD系统重放CD唱片,也不能用CD唱机重放MD唱片。MD唱片中,放音专用光盘的生产过程与CD唱片相似,而录放用磁光盘也可认为是CD唱片家族成员之一,其信息记录内容也与CD相同。(陈利才)