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.