Jump to content

Адаптивное смещение

При на магнитную ленту записи адаптивное смещение — это метод непрерывного изменения тока смещения записывающей головки в соответствии с уровнем высокочастотных аудиосигналов. При адаптивном смещении высокие уровни высокочастотных аудиосигналов вызывают пропорциональное уменьшение тока смещения с использованием системы управления с прямой связью или, предпочтительно, с отрицательной обратной связью . По сравнению с использованием фиксированного тока смещения адаптивное смещение обеспечивает более высокий максимальный выходной уровень и более широкий динамический диапазон в верхней части слышимого спектра и, в меньшей степени, на средних частотах. Эффект адаптивного смещения наиболее выражен на компактных кассетах и ​​низкоскоростных катушечных носителях. Первая коммерческая реализация, система прямой связи Dolby HX, была разработана Dolby Laboratories в 1979 году и была отвергнута промышленностью. Последующая система отрицательной обратной связи Dolby HX Pro была разработана Bang & Olufsen и продавалась Dolby и стала де-факто стандартом потребительского высококачественного воспроизведения . промышленности в середине 1980-х годов.

Фиксированное и адаптивное смещение

[ редактировать ]
Упрощенное графическое объяснение принципа адаптивного смещения. [ 1 ] Показанные кривые намагничивания (вверху) и кривая управления смещением (внизу) действительны только на высоких частотах. Точные значения точек излома и наклонов изменяются в зависимости от частоты. [ 2 ]

Смещение ленты — это сильный высокочастотный переменный ток который подается на записывающую головку ленты вместе со звуковым сигналом с целью сделать более линейным нелинейный , отклик магнитных частиц в магнитном покрытии ленты. [ 3 ] Частота сигнала смещения в потребительских кассетных деках обычно фиксируется в диапазоне от 80 до 100 кГц . Качество сигнала смещения имеет решающее значение, поскольку шум , фон и постоянный ток в смещении серьезно ухудшают качество звука. [ 4 ] Уровень сигнала смещения определяет наклон и форму результирующей кривой намагничивания. [ 5 ]

Оптимальный уровень смещения для каждой конструкции ленты представляет собой компромисс между максимальными уровнями выходного сигнала, шумом, искажениями и частотной характеристикой. [ 6 ] [ 7 ] Номинальное смещение, соответствующее максимальной чувствительности и/или максимальной выходной мощности на частоте 10 кГц, менее желательно для средних частот. Чрезмерное смещение лучше подходит для средних и низких частот, но оно снижает чувствительность ленты на более высоких частотах и ​​ухудшает соотношение сигнал/шум . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Дополнительным преимуществом является оптимальное смещение, которое улучшает реакцию на выпадение ленты, поскольку более сильные магнитные поля глубже проникают в магнитное покрытие. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Недостаточное смещение вызывает чрезмерные искажения и модуляционный шум , а также повышает восприимчивость к провалам и, следовательно, нежелательно. [ 4 ] [ 10 ] На практике лента всегда слегка предвзята; оптимальный ток смещения устанавливается на два или три децибела (дБ) выше номинального значения. [ 8 ] [ 9 ] [ 11 ] [ 10 ] Эта оптимальная настройка улучшает линейность на средних частотах, но уменьшает динамический диапазон и вызывает падение высокочастотной характеристики, что компенсируется предыскажением в цепочке записи. [ 9 ] [ 11 ]

Запись очень низких длин волн на скорости ленты 4,76 см/с (1,87 дюйма/с) и 9,53 см/с (3,75 дюйма/с) представляет собой еще одну проблему. [ 12 ] [ 4 ] Слышимые высокочастотные составляющие записываемого сигнала действуют как токи смещения, что приводит к чрезмерному пересмещению, которое проявляется в сжатии динамического диапазона и раннем наступлении насыщения на высоких частотах, особенно при записи на ленты низкого качества с низким уровнем насыщения. [ 4 ] [ 10 ] В 1970-х годах музыка, обычно публикуемая на виниловых пластинках или передаваемая по FM-радио, не содержала много высокочастотной энергии и обычно не могла довести ленту до насыщения. [ 11 ] Однако записи конца 1970-х и начала 1980-х годов с цифровым мастерингом , прямой записью на диск и дискотека часто содержат достаточно высокочастотной информации или «горячих» высоких частот, чтобы вызвать перегрузку ленты. [ 11 ]

В конце 1970-х годов звукозаписывающая индустрия предложила три решения проблемы. [ 13 ] Ленты с металлическими частицами имели очень высокие максимальные уровни выходной мощности и высокие уровни насыщения, но были непомерно дорогими для большинства домашних пользователей. [ 13 ] Первые металлические ленты имели высокий абсолютный уровень шипения, и существовали опасения, что металлическая лента быстро придет в негодность. [ 13 ] но этого не произошло. Второе решение было разработано независимо Тандбергом и Акаи и основывалось на ограничении уровней записи. [ 13 ] Запатентованные схемы Tandberg Dyneq и Akai ADRS электронно сжимали сигнал, прежде чем он мог перегрузить ленту. [ 13 ] В 1979 году Кеннет Джеймс Гандри из Dolby Laboratories предложил третью альтернативу; адаптация тока смещения к высоким частотам исходного сигнала. [ 13 ] [ 11 ] Увеличение высокочастотной энергии, которая эффективно смещает ленту, будет компенсироваться обратным уменьшением выходной мощности генератора смещения. [ 13 ]

Эффект такой компенсации очевиден из типичных кривых намагничивания. [ 2 ] По умолчанию, когда энергия высоких частот исходного сигнала низкая, записывающее устройство работает с фиксированным оптимальным током смещения I b.opt. (синяя кривая). [ 2 ] Первоначальное чрезмерное смещение обеспечивает хорошую линейность, но низкую чувствительность и низкий уровень насыщения. [ 2 ] Приведенное значение тока смещения I б.ред. позволяет работать на более высоких уровнях входного и выходного сигнала, хотя и с более высокой чувствительностью (красная кривая). [ 2 ] [ 10 ] Хорошо спроектированная схема с адаптивным смещением должна постепенно уменьшать ток смещения, чтобы увеличение чувствительности компенсировало эффекты насыщения. [ 2 ] Новая адаптивная кривая намагничивания остается прямой (зеленая пунктирная линия) до максимального тока записи I af.1 . [ 2 ] Благодаря эффектам самосмещения искажения на средних частотах остаются низкими, а интермодуляция уменьшается. [ 13 ]

Положение точки излома I af.o на кривой управления и наклон ее участка высокого уровня зависят от частоты входного сигнала, а также механизмов потерь энергии в ленте и записывающей головке. [ 2 ] Практическая система адаптивного смещения должна использовать эвристическое взвешивание высоких частот для достижения наилучших характеристик конкретного записывающего устройства. [ 9 ] Эффект изменения рецептуры лент в случае ферромагнитных лент незначителен . [ 9 ] Для разных лент требуются разные оптимальные настройки смещения, но кривая управления смещением может быть идентична для всех ферромагнитных лент. [ 9 ]

Долби ХХ

[ редактировать ]

Оригинальный Dolby HX (от «Headroom eXtension»), разработанный Гандри для Dolby Laboratories, работал как дополнение к Dolby B. кодировщику шумоподавления Dolby B Интегральная схема (IC) извлекает огибающую среднечастотных и высоких частот исходных сигналов и использует ее для модуляции усиления своего побочного канала . [ 13 ] Схема HX смешивает сигналы огибающей обоих стереоканалов. [ 13 ] Композитная огибающая модулирует выходной сигнал источника напряжения , который питает общий генератор стирания/смещения. [ 13 ] тем самым изменяя ток смещения. Одновременно эта же огибающая модулирует уровень высокочастотного предыскажения двух каналов записи. [ 13 ] Управление обоими стереоканалами с помощью одного модулятора смещения было сочтено приемлемым из-за высокой степени корреляции между левым и правым стереосигналами, а также плохого разделения каналов существующих аналоговых источников, доступных потребителю. [ 14 ] Одновременное управление токами стирания и смещения могло вызвать внезапное падение эффективности стирания, но это происходило только во время самых громких отрывков с большим количеством высоких частот, которые были достаточно выше, чем любые остаточные нестираемые сигналы, чтобы сделать их неслышимыми. [ 15 ]

Независимые тесты показали, что Dolby HX может повысить уровень насыщенности в диапазоне 10–12 кГц на 10 дБ. [ 13 ] По данным Dolby, улучшение было наиболее заметно при использовании высококачественных лент с высокой коэрцитивной силой . Ленты низкого качества практически не реагировали на адаптивное смещение. [ 16 ]

Dolby Laboratories представила Dolby HX на выставке Consumer Electronics Show в июне 1979 года. [ 17 ] Система предлагалась существующим лицензиатам Dolby B без дополнительной оплаты. [ 17 ] В 1980–1981 годах Айва , Харман Кардон и TEAC [ 18 ] интегрировали Dolby HX в свои кассетные деки, но ни один другой производитель не последовал этому примеру. [ 19 ] Несмотря на положительные отзывы, Dolby HX оказался маркетинговым и инженерным провалом. [ 19 ] Он был протестирован и отклонен аудиоинженерами; [ 19 ] хотя большинство из них не раскрыли свои выводы, Вилли Штудер публично выступил против внедрения Dolby HX. [ 19 ] По словам Студера, недостатки Dolby HX значительно перевешивают предполагаемые преимущества. [ 19 ] В пресс-релизе Dolby 1981 года для немецкого рынка косвенно винят в провале системы консерватизм в отрасли. По словам Dolby, Dolby HX «очень сильно вмешивается в разработку записывающего устройства и не может быть просто добавлен к существующей электронике. Это требует фундаментальной переработки записывающего усилителя». [ 20 ] В Dolby, однако, все еще надеялись, что Dolby HX получит признание, «потому что он обеспечивает высокое качество воспроизведения с будущими записывающими устройствами для микрокассет со скоростью ленты 2,4 см/с». [ 21 ] Последнее обещание также не было реализовано.

Основным недостатком Dolby HX было то, что, будучи управлением с прямой связью , он контролировал сигнал в его источнике, но игнорировал сигнал, достигающий записывающей головки. [ 14 ] [ 22 ] Изменения усиления или частотной характеристики записывающей цепи нарушали кривую управления смещением. [ 14 ] Регулируемая подсхема предыскажения была излишне сложной и дорогой для легкой промышленности. [ 14 ] Детектор огибающей Dolby B, который по своей конструкции был довольно медленным , не мог надежно отслеживать быстрые переходные процессы . [ 14 ] Объединение адаптивного смещения с шумоподавлением на аппаратном уровне было худшим из всех недостатков. [ 14 ] Пользователь не мог отключить декодер Dolby B и продолжать использовать Dolby HX во время записи. [ 23 ] Это препятствовало использованию более эффективного шумоподавления dbx . [ 23 ] Увеличение отношения сигнал/шум на 30 дБ, обеспечиваемое dbx, сделало Dolby HX практически ненужным. [ 23 ]

Полная схема Dolby HX построена на базе NEC μPC1297, изготовленного в 1989 году. Показанная реализация является редким примером отключаемого HX Pro, управляемого с помощью доступного пользователю переключателя включения / выключения.

В 1980 году альтернативная реализация адаптивного смещения была запатентована Йоргеном Сельмером Йенсеном из Bang & Olufsen (B&O). [ 24 ] В отличие от Dolby HX с прямой связью, схема B&O представляла собой систему обратной связи . [ 22 ] Согласно патенту, он контролировал высокочастотное напряжение на «горячем» конце записывающей головки, извлекая комбинированную огибающую смещения и высоких частот аудиосигналов. [ 24 ] [ 22 ] Усилитель ошибки непрерывно сравнивал огибающую с заданным опорным уровнем и регулировал ток смещения, подаваемый на записывающую головку. [ 22 ] через резистивный оптоизолятор . [ 24 ] [ а ] Монофоническая схема легко масштабировалась для стереофонической и многодорожечной записи и позволяла легко регулировать нормальный уровень смещения. [ 24 ]

По данным B&O, ее система обеспечивала усиление высоких частот всего на 3–5 дБ, что намного меньше, чем у Dolby HX. [ 14 ] Система B&O не опиралась на Dolby IC и могла использоваться как с какой-либо системой шумоподавления, так и без нее. [ 14 ] Отрицательная обратная связь компенсировала изменения усиления и частотной характеристики в цепи записи, устраняя ключевой недостаток Dolby HX. [ 14 ] Дополнительным преимуществом является то, что система B&O также оказалась эффективной в катушечных магнитофонах. [ 14 ] [ 25 ]

Dolby Laboratories приобрела права на патент B&O и стала его единственным дистрибьютором по всему миру. [ 22 ] Новая система получила название Dolby HX Professional, которое позже было сокращено до Dolby HX Pro. B&O сохранила за собой права на использование Dolby HX Pro в своих продуктах и, по данным источников, связанных с Selmer, получила долю будущих доходов от лицензирования. [ 26 ]

При запуске Dolby ориентировала HX Pro на профессиональные рынки. [ 14 ] В августе 1982 года производитель промышленных копировальных аппаратов Electro Sound представил HX Pro в своем каталоге кассетных дубликаторов. [ 27 ] Warner Records стала первым крупным звукозаписывающим лейблом , принявшим HX Pro для массового тиражирования. [ 28 ] К февралю 1983 года, по данным Dolby, у компании было два лицензиата в индустрии домашнего аудио; Айва и Харман Кардон . [ 29 ] Первым пользователям приходилось создавать схему Dolby HX Pro с операционными усилителями общего назначения и усилителями крутизны до тех пор, пока в 1985 году не была представлена ​​специализированная микросхема NEC μPC1297. [ 30 ] Новое предложение было хорошо принято в отрасли, и к 1986 году Dolby HX Pro стала стандартной функцией в верхнем сегменте потребительских кассетных дек. [ 28 ] В последующие годы Dolby HX Pro мигрировал в потребительский сегмент начального уровня, став де-факто стандартным оборудованием в потребительском Hi-Fi, а также был интегрирован в профессиональные катушечные записывающие устройства. [ 25 ]

Последующее развитие

[ редактировать ]

В 1983 году адаптивное смещение приобрело популярность в Советском Союзе . Самая ранняя реализация, опубликованная Николаем Суховым, была разработана после Dolby HX Pro. Он объединил элементы HX Pro (управление с обратной связью) и Dolby HX, изменяя напряжение питания общего генератора стирания/смещения и добавляя меры защиты от временной перегрузки, распространенной проблемы при записи с изношенных пластинок . [ 14 ] Пересмотренная конструкция, в которой использовалась новая микросхема прецизионного выпрямителя , была опубликована в 1987 году. [ 9 ]

В соответствии со вкусами сообщества домашнего аудио, которое по-прежнему предпочитало катушечные ленты кассетам, версия 1987 года была ориентирована на кассетные и катушечные деки. [ 9 ] Адаптивное смещение не может существенно улучшить характеристики ленты шириной в одну четверть дюйма (0,64 см), движущейся со скоростью 19,5 см/с (7,5 дюйма/с) или выше в стандартных катушечных записывающих устройствах; его огибающая насыщенности достаточно высока для музыкальных сигналов. Однако адаптивное смещение позволяет уменьшить время выравнивания высоких частот со стандартных 50 мкс до 10 мкс. [ 9 ] Пятикратное уменьшение постоянной времени соответствует пятикратному уменьшению кажущегося минимального уровня шума на средних и высоких частотах. По словам Сухова, его система позволяет на практике добиться отношения сигнал/шум более 80 дБ без шумоподавления. [ 9 ] Разработки Сухова были предметом пяти патентов, выданных в период с 1984 по 1989 год, все из которых ссылались на более ранний патент Зельмера как на известный уровень техники . [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]

  1. ^ В практических приложениях последние были заменены усилителями с переменным коэффициентом усиления , например, построенными на основе LM13700 крутильного усилителя ). [ 22 ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Сухов 1987 , с. 40, рис. 1-2.
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Сухов 1987 , стр. 39–40.
  3. ^ Уоткинсон 1998 , с. 310.
  4. ^ Jump up to: а б с д Уоткинсон 1998 , стр. 312.
  5. ^ Уоткинсон 1998 , стр. 310–312.
  6. ^ Уоткинсон 1998 , стр. 312–313.
  7. ^ Долби 1981 , с. 270.
  8. ^ Jump up to: а б с Уоткинсон 1998 , с. 313.
  9. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Сухов 1987 , с. 40.
  10. ^ Jump up to: а б с д и ж Долби 1981 , с. 269.
  11. ^ Jump up to: а б с д и Старк, Крейг (1982). «Система Dolby HX» (PDF) (Руководство по записи на магнитную ленту и покупке): 18. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  12. ^ Сухов 1983 , с. 36.
  13. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Сухов 1983 , с. 37.
  14. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Сухов 1983 , с. 38.
  15. ^ Сухов 1983 , с. 39.
  16. ^ Долби 1981 , с. 271: «Плохие ленты остаются плохими».
  17. ^ Jump up to: а б «Инженеры звучат на высоких частотах» . Новый ученый (21 июня): 999. 1979.
  18. ^ «Чайные колоды и тестовые ленты» (PDF) . Современная запись и музыка (9): 31. 1980.
  19. ^ Jump up to: а б с д и Сухов 1983 , с. 40.
  20. ^ Долби 1981 , с. 269: «Техническая причина редкого распространения системы HX заключается в том, что она очень сильно вмешивается в разработку записывающего устройства и не может быть просто добавлена ​​к существующей электронике. Dolby HX требует фундаментальной переработки усилителей записи».
  21. ^ Долби 1981 , с. 269: «Тем не менее, шансы у системы HX неплохие, поскольку она обеспечивает качество HiFi в будущих (микро) кассетных магнитофонах со скоростью ленты 2,4 см/с».
  22. ^ Jump up to: а б с д и ж Я 2020 , с. 56.
  23. ^ Jump up to: а б с Бурштейн, Х. (1983). «Справочник по ленте: удвоение в NR» (PDF) . Аудио (США) (февраль): 26.
  24. ^ Jump up to: а б с д EP 0046410 , Йенсен, Йорген Зельмер, «Метод контроля смещения и устройство для магнитной записи», опубликовано 24 февраля 1982 г., передано Bang & Olufsen A/S.  
  25. ^ Jump up to: а б Худ 1999 , с. 45.
  26. ^ «Йорген Зельмер Йенсен» . 2013. Архивировано из оригинала 14 сентября 2013 года.
  27. ^ «Новые продукты / Dolby HX» . Рекламный щит . 28 августа 1982 г. п. 31.
  28. ^ Jump up to: а б Ши, Т. (1986). «Прием для лент: HX Pro» . Популярная механика (август): 34–35.
  29. ^ Лаборатории Долби (1983). «Dolby HX Professional» (PDF) . Аудио (США) (февраль): 7.
  30. ^ «NEC IC расширяет предвзятость в отношении головок аудиокассет». Журнал электронной техники . 22:19 . 1985.
  31. ^ SU 1448356 , Сухов Николай Евгеньевич, "Аппарат магнитной записи с динамическим намагничиванием", опубликовано 30 декабря 1988 г.  
  32. ^ SU 1448357 , Сухов Николай Евгеньевич, "Способ магнитной записи с динамическим намагничиванием", опубликовано 30 декабря 1988 г.  
  33. ^ SU 1531134 , Сухов Николай Евгеньевич, "Устройство магнитной записи с динамическим подмагничиванием", опубликовано 23 декабря 1989 г.  
  34. ^ SU 1539830 , Сухов Николай Евгеньевич, "Устройство магнитной записи с адаптивным намагничиванием", опубликовано 30 января 1990 г.  
  35. ^ SU 1610487 , Сухов Николай Евгеньевич, "Устройство магнитной записи с динамическим смещением", опубликовано 30 ноября 1990 г.  

По-английски

[ редактировать ]

На немецком языке

[ редактировать ]
  • Долби (1981). «Лучшая запись высоких частот с помощью системы Dolby HX» (PDF) . Радиотехника (на немецком языке) (август): 269–271.

На русском языке

[ редактировать ]
  • Sukhov, N. (1983). "Динамическое подмагничивание" [Dynamic biasing]. Радио (5): 36–40.
  • Сухов, Н. (1987). «СДП-2» [СДП-2]. Радио (1): 39–42.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 46b879dee5737001406ca42b78537322__1694831400
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/46/22/46b879dee5737001406ca42b78537322.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Adaptive biasing - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)