Digitális forradalom




        Sajtószemle  és kereskedelmi információk után elérkezettnek látjuk
    az  időt,  hogy mélyrehatóbban ismertessük az új hangátviteli technika
    lényegét.  Cikkünk  szerzője a Magyar Hanglemezgyártó Vállalat műszaki
    igazgatója.  A  hangmérnökök  az út első felét úgyszólván már az egész
    világon  megtették:  sikerrel  digitalizálták a stúdiótechnikát. Ennek
    eredménye  az  úgynevezett  hibrid-lemez  is,  amelynek programját már
    digitális   módszerrel  rögzítik,  noha  maga  a  lemez  még  a  régi.
    (Változatlanul   kíváncsian   várjuk  az  első  magyar  hibrid-lemezt,
    Csajkovszkij és Dvorák vonós szerenádját, a Liszt Ferenc Kamarazenekar
    előadásában...)


                                      *

        A  hetvenes  években  a  hanglemeztechnika  általános és folytonos
    minőségi  fejlődését  nem számítva, négy "avantgard" fejlesztési irány
    jelentkezett.  Ezek  hozzávetőleges  időrendi  sorrendben a következők
    voltak:  a  kvadrofónia;  a  direkt vágás; a digitális hangfelvétel; a
    digitális  hanglemez.  A  lemezgyűjtőkig,  hanglemezen  az  első három
    jutott  el, a digitális hanglemezt eddig csak kiállításon csodálhattuk
    meg.
        A  kvadrofónia  tíz  évvel  ezelőtt  sok szakember és lemezrajongó
    fantáziáját   mozgatta  meg,  de  az  utolsó  néhány  évben  csendesen
    jobblétre  szenderült. (Lehet, hogy csak Csipkerózsika-álmát alussza?)
    A direkt vágással készült hanglemezek szórványosan, de folyamatosan ma
    is  készülnek.  Általános  elterjedésük  egyetlen  akadálya  az,  hogy
    gyártástechnikai  okokból  csak  korlátozott  számú  hanglemezt  lehet
    készíteni egy előadásról.
        Az  első  digitális hangfelvételek konvencionális hanglemezen 1975
    körül  jelentek  meg,  azonban  ilyeneket  az első években csak azok a
    cégek  adtak ki, amelyek képesek voltak saját erőből megkonstruálni és
    elkészíteni  az  ehhez szükséges digitális hangrögzítő berendezéseket.
    Az új piaci igényre néhány amerikai készülékgyár mellett főleg a japán
    elektronikai ipar figyelt fel; igen intenzív fejlesztő munka nyomán ez
    évben  már  a kereskedelmi forgalomban is megjelentek azok a digitális
    stúdiómagnók,   amelyek   műszaki  paramétereikkel  forradalmasítják a
    hangrögzítés technikáját.
        Nagyon  egyoldalú  volna  azt feltételezni, hogy ez az új technika
    kizárólag a hangminőség javítása érdekében fog elterjedni. A digitális
    hangtechnika  csak  része  annak  az  óriási  fejlődésnek,  amelynek a
    nyolcvanas  években  a  félvezető  integrált  áramkörök  bonyolultsági
    fokának  növekedése  következtében részesei leszünk. Ez az a momentum,
    ami  miatt  a  bevezető  elején  említett  négy  irányzat  "nincs  egy
    súlycsoportban",   és   ami  miatt  a  digitális  hangtechnika  minden
    technikai érdeklődésű ember megkülönböztetett figyelmét érdemli.
        Mi  az,  ami  a  digitális hangtechnika kifejlesztésének technikai
    feltételeit    napjainkra    megteremtette?   A   legfontosabbak:   az
    információelmélet  eredményei;  a  számítás-  és  adattároló  technika
    tapasztalatai;   a   félvezető   technika   -   a  már  említett  nagy
    bonyolultsági  fokú  áramköreivel,  egyre  precízebb analóg-digitál és
    digitál-analóg  átalakítóival.  Külön ki kell emelni, hogy a digitális
    hang-  (vagy  kép)  magnó nem azonos a számítástechnika mágnesszalagos
    adattárolóival.   Sok   mindent  felhasznált  az  adattároló  technika
    területéről,  de  azóta  már önálló technikává fejlődött, és (életének
    első  hat  évében)  műszaki paramétereivel, pl. az egységnyi felületen
    rögzített  információ  mennyiségével,  vagy a hibajavítás módszereivel
    messze maga mögött hagyta idősebb bátyjának teljesítményét.

    A mintavételezés

        A  "digitális"  szó  a  számszerűségre  utal. A folyamatos jelet a
    jelből vett minták számértékét ábrázoló kóddal helyettesítjük. Innen a
    másik megnevezés: PCM (Pulse Code Modulation) jelrögzítés. Maga az elv
    nem  új.  A nagytávolságú távbeszélő-hálózatok már az ötvenes évek óta
    használják  beszédátvitel céljára a PCM technikát, a jó minőségű zenei
    átvitel technikai feltételei azonban csak a közelmúltban értek meg.
        Mi  tehát  a PCM jelátvitel elve? Az információelmélet szerint egy
    folyamatos jelet tetszőleges pontossággal továbbíthatunk, ha nem magát
    a  jelet,  hanem  elegendő sűrűn vett mintáit visszük át. A mintavétel
    sűrűségét    mintavételi    frekvenciának    nevezzük.   Elméletileg a
    mintavételi  frekvenciát az átvinni kívánt jel legnagyobb frekvenciájú
    összetevőjének   kétszeresére   kell  választani,  gyakorlati  okokból
    azonban  2,2-2,5-szörösre  választják.  Ma a különböző berendezésekben
    még  igen  sokféle  mintavételi  frekvenciát használnak, de valószínű,
    hogy  nagyobb  jelentősége  a későbbiekben már csak az alábbi háromnak
    lesz:

    rádió-műsorátvitel - 32 kHz,
    forgófejes magnó - 44,1 kHz,
    állófejes magnó - 50,4 kHz.

        A  következő lépésben az analóg-digitál átalakító áramkör leméri a
    minta  nagyságát és egy avval arányos bináris (kettes alapú) számnak a
    kódját   állítja   elő.   Ezt   a   kódjelet  visszük  tovább  illetve
    kisebb-nagyobb előkészítés után ezt rögzítjük a mágnesszalagon.
        Kövessük   végig   ezt   az  1.  ábrán.  Az  ábra  felső  részében
    felrajzoltunk egy időben folyamatosan változó jelet. Jelenleg használt
    berendezéseinkben ezt a jelet igyekszünk a lehető leghívebben követni:
    átvinni   vagy   rögzíteni.  Ezért  (a  különféle  célból  alkalmazott
    korrekciók  hatását  elhanyagolva)  a  mikrofon előtti hangnyomást, az
    erősítő  villamos  jelét,  a magnószalag mágnesezését vagy a hanglemez
    barázdájának  kitérését  is  ugyanolyon  alakú görbével ábrázolhatjuk.
    Erre   való   utalással   a   hangátvitel  jelenlegi  formáját  analóg
    technikának nevezzük.
        A  folyamatos  jelből  a  mintavételi  frekvenciával meghatározott
    sűrűséggel,  egyenletes  időközökben  mintát  veszünk,  ezt a vastagon
    kihúzott  függőlegesek ábrázolják. Mérjük le az egyes minták nagyságát
    és  kerekítsük a kapott számot a legközelebbi egész számra. Az ábrában
    feltüntettük  a  minták  nagyságát  megadó  decimális és bináris egész
    számot.  A  bináris  számokat  a berendezésekben két állapotú jelekkel
    ábrázoljuk, illetve visszük át. Digitális áramkörökben leggyakrabban a
    0-nak  0  Volt, az 1-nek 5 Volt felel meg, a mágnesszalagon a 0-nak az
    egyik  irányú,  az 1-nek a másik irányú mágneses irányt feleltethetjük
    meg.  Ennek  az  elvnek  megfelelően a mintákat megadó számok sorát az
    ábra alján látható villamos vagy mágneses jel ábrázolja.
        Mi  az  előnye az ilyen jelátvitelnek? A legkiemelkedőbb előny az,
    hogy a rendszer nem érzékeny a jel kisebb-nagyobb pontatlanságaira. Ha
    a  magasabb  szint 5 Volt helyett csak 4 Volt (20% eltérés!) azért még
    jól  meg  lehet  különböztetni  a  0 volttól - még akkor is, ha 0 Volt
    helyett viszont 1 Volt érkezik.
        Az  ábrából  jól  látszik,  hogy  a viszonylag egyszerű analóg jel
    átviteléhez lényegesen sűrűbb váltakozású digitális jelre van szükség.
    Ez utóbbinak sűrűsége nyilván függ a korábban már tárgyalt mintavételi
    frekvenciától,  de  függ  a  bináris  számok  ábrázolására fenntartott
    helyiértékek számától is.
        A  digitális technikában a helyiértékek számát bitekben adjuk meg.
    A  bit  fontos  információelméleti fogalom: az információ egysége. Itt
    nincs  helyünk  részletesen  kifejteni  e  fogalom  tartalmát, elég ha
    annyit  jegyzünk  meg,  egy  bináris  szám annyi bit hosszúságú, ahány
    helyiértéket   tartalmaz.  A  bináris  számok  tárolására  fenntartott
    tartományt  szónak  nevezzük.  Eszerint  tehát  az  1.  ábrán négy bit
    hosszúságú szavakat biztosítottunk a bináris számok elhelyezésére. Úgy
    is mondhatjuk, hogy a rendszer felbontása négy bites.
        Sok  ez,  vagy  kevés?  Attól  függ,  hogy  milyen pontos átvitelt
    akarunk  elérni. A négy bites felbontással a 0-15 számok tartományában
    16  szintet  tudtunk ábránkon megkülönböztetni. Ez azt jelenti, hogy a
    legnagyobb jelszint tizenhatodánál kisebb különbségeket már nem tudunk
    átvinni.  A  hangtechnikában  azonban  már  ma is sokkal szigorúbbak a
    követelmények,   hiszen   például   a   jó  erősítők  jelátvitelének a
    lineáristól  való  eltérése,  a  torzítása  nem  haladja  meg  az  egy
    ezreléket.  Könnyű  kiszámolni,  hogy  tíz bit szóhosszúsággal éppen 2
    10=1024   szintet  tudunk  megkülönböztetni,  azaz  a  hangtechnikában
    legalább  tíz,  de  ennél  inkább több bit felbontást kell alkalmazni.
    Amennyiben  a  célt  úgy  fogalmazzuk  meg,  hogy a digitális rendszer
    valamennyi   műszaki  paraméterében  jobb  legyen,  mint  a  jelenlegi
    mikrofonok   és   erősítők,   tehát   gyakorlatilag   ne  befolyásolja
    észrevehetően vagy mérhetően a hang minőségét, akkor nyilvánvaló, hogy
    a felbontásnak 10 bitnél nagyobbnak kell lennie.
        Érdemes   egy   másik   átszámítási   móddal  is  megismerkedni! A
    hangtechnikában   a   dinamikát   decibelben   adjuk  meg.  Nagyon  jó
    közelítéssel egy bitnek 6 dB felel meg.
        A  következő  táblázatban  összefoglaljuk  a  digitális készülékek
    közelmúltban   megjelent   különböző   kategóriájának   felbontását, a
    megkülönböztethető szintek számát és a dinamikát:

    --------------------------------
    Felbontás    Szintek    Dinamika
       bit        száma        dB
    --------------------------------
       12         4096         72
       14        16384         84
       16        65536         96
    --------------------------------

        Az  elmúlt  két  év  folyamán  mindhárom  kategóriában  láthattunk
    készülékeket,  de elég egyértelműnek látszik, hogy a stúdiótechnika és
    a  digitális  hanglemez  a  16  bites rendszert fogja használni. Ennél
    nagyobb  felbontású rendszer ma még nincs a piacon, mivel a legnagyobb
    felbontású  18  bites  analóg-digitál  átalakító  közel  ezer dollárba
    kerül. Ennél nagyobb felbontású átalakítót ma még nem is gyártanak.
        Az eddig elmondottak ismeretében számszerűen is meghatározhatjuk a
    digitális  hangátvitel  információ-sűrűségét:  az  egy másodperc alatt
    továbbítandó bitek számát.


    

    1. ábra
    Az analóg jel átalakítása PCM-jellé:
    analóg   jel   -   mintavételezés   -  számszerűsítés  (analóg-digitál
    átalakítás) - PCM-jel


        Egy hangjel digitális átviteléhez szükséges információ-sűrűséget a
    mintavételi  frekvenciának  és  a  felbontásnak a szorzata adja. Így a
    leggyengébb     és    a    jelenlegi    legjobb    minőségű    átvitel
    információ-sűrűsége a következő:

    --------------------------------
    Mintaátvételi  Fel-  Információ-
     frekvencia   bontás   sűrűség
         Hz        bit      bit/s
    --------------------------------
       32000       12      384000
       50400       16      806400
    --------------------------------

        Az  információ-sűrűség  számértéke  egyúttal  megadja  az átviteli
    csatorna  sávszélesség-igényének  a  nagyságrendjét is. Ezek szerint a
    PCM-hangátvitel  digitális  szakaszán  MHz-nagyságrendű sávszélességre
    van  szükség.  Nem  kell  bizonygatni,  hogy  a digitális hangtechnika
    egészen  más  konstrukciós elvek szerint épül fel, mint a hagyományos.
    Nézzük például a magnókat.
        Az  analóg  hangmagnókon  a legrövidebb idejű elemi jelnek a 10-15
    kHz-es összetevőt tekinthetjük. Ez a mágnesszalagon az 5-20 mikrométer
    hullámhossznak  felel  meg.  Ha  a  digitális  jel felírásakor egy bit
    elhelyezésére   ugyanekkora   helyet   akarunk   biztosítani,  akkor a
    mágnesszalag sebességét a közel százszorosára kell emelni. Az 5-10 m/s
    szalagsebesség   azonban  még  akkor  sem  volna  szerencsés,  ha  ezt
    üzembiztosan  meg  lehetne  oldani,  hiszen egy 1000 méteres tekercsen
    alig 3 perc volna a műsoridő.
        Ebből  a  szempontból célszerűbbnek tűnik, ha az elemi jel hosszát
    csökkentjük  annyira,  amennyire  az  technikailag  kivihető.  Ezért a
    digitális  berendezésekben  a  mágnesszalagon és digitális hanglemezen
    egyaránt  egy  bitet  0,5-1  mikrométer hosszúságú szakaszon helyezzük
    el.  Így  a  szalagsebesség  vagy a "barázda" kerületi sebessége 1 m/s
    nagyságrendben lehet.
        Ez  azonban  sajnos  azzal  a hátránnyal jár, hogy a rögzített jel
    hatványozottan  érzékeny  a külső behatásokra. A bevezetőben ugyan azt
    mondtuk,   hogy  a  digitális  technika  sokkal  érzéketlenebb  a  jel
    nagyságának  ingadozására,  mint az analóg technika - de természetesen
    ennek is megvannak a maga határai.
        Gondoljuk  csak meg, hogy mi egy ujjlenyomat hatása a mágnesszalag
    lejátszhatóságára.  Az  ujjlenyomat  tulajdonképpen  kb.  1 mikrométer
    vastagságú faggyúréteg és kiterjedése legalább 5 mm. A lejátszáskor ez
    a réteg elemeli a mágnesszalagot a fejtől. A stúdióberendezések 3-5 µm
    résméretű  fejeiben  ettől  nem  csökken  észrevehetően  a  jel,  de a
    digitális  berendezések 0,5 µm-es résű fejében már annál inkább. Hamis
    kód keletkezik, rendszerint nem is egy, hanem egy egész sor. Ráadásul,
    ha  a  berendezés  egyszer  már  elvesztette  a  szinkronkapcsolatot a
    szalaggal,  saját  erejéből  azt nem képes megtalálni: egy hibasorozat
    után  nem  tudni,  hogy  hol  végződik  az egyik szó és hol kezdődik a
    másik.  Nagyon hasonló a hatása a tiszta levegőben is mindig jelenlévő
    és mindenhova lerakódó 1 -10 µm átmérőjű porszemeknek is.
        Ezért az üzembiztonság (vagy egyáltalán az üzemképesség) érdekében
    a hasznos, informatív jeleken kívül egy sor segédjelet is rögzítünk. E
    segédjeleket redundáns jeleknek, tartalmukat redundanciának nevezzük.
        A  digitális  kódszavakat  bizonyos  rendszerbe foglalva rögzítjük
    (vagy  továbbítjuk).  Nyolc-tizenhat  kódszóból  blokkot  képeznek  és
    legtöbbször  néhányszáz  blokkból  csoportot alkotnak, amelynek elején
    vezérlő  blokkot  találunk.  A  bitek,  kódszavak,  blokkok, csoportok
    rendjét összefoglalóan formátumnak nevezik.
        Egységes  formátumról  ma  még  nem  beszélhetünk,  de  valamennyi
    formátum a következő kódjelekből tevődik össze:

    Hangkódok
    Hibaészlelő kódok
    Hibajavító kódok
    Időkód
    Szinkron jelek (digitális; video)
    Felvételi korrekció kódja
    Másolás tiltás
    (stb.)

        A  ma  ismert  digitális hangrögzítőkben a redundancia a hangkódok
    számának   100-200%-át   is   elérheti,   és   a  készülékek  legalább
    kétcsatornásak.  Így  az információ-sűrűségük lényegesen több, mint az
    egy  csatorna "nettó" információ-sűrűsége. Egy 50,4 kHz-es mintavételi
    frekvenciájú,  16 bit felbontású, 150% redundanciát tartalmazó sztereó
    PCM-magnó információ-sűrűsége:


    


        Ha   igaz   az,   hogy   az   információ-sűrűség   a  sávszélesség
    nagyságrendjét  is  meghatározza,  akkor  ez  a  4 MHz-es sávszélesség
    közelebb   van   a   televízió  3-5  MHz-es  sávszélességéhez,  mint a
    hangtechnikában eddig megszokott frekvenciákhoz. Ez nem üres hasonlat,
    hanem  egy  fontos  felismerés.  Azok  a  berendezések, amelyek analóg
    képjelátvitelre  alkalmasak,  potenciálisan  tartalmazzák  a digitális
    hangátvitel lehetőségét.
        Ezt  a potenciális lehetőséget többféleképpen lehet kihasználni. A
    képlemez   és   a   lejátszófej   külméreteiben  azonos  lehet  a  PCM
    hanglemezzel  és  lejátszófejjel,  csak  a  lemezen  levő  jel  és  az
    elektronikus  áramkörök  fognak  különbözni  egymástól.  Elvileg semmi
    akadálya   nincs,   hogy   egy   lejátszó   berendezés  mindkét  lemez
    lejátszásához  szükséges  áramkörökkel  el  legyen  látva, de ez még a
    (talán nem is olyan távoli) jövő lemeze...
        Vajon  használhatjuk-e  a  képmagnót  PCM-hang  rögzítésére? Ennek
    sincs  akadálya,  csak  a  képmagnó "ne vegye észre". Az magnó ugyanis
    csak   olyan   jeleket   képes   rögzíteni,   amelyek   tartalmazzák a
    televíziótechnikában  nélkülözhetetlen  sor- és képszinkron jeleket. A
    fényességjel  alakja akármilyen lehet. Tehát készíteni kell egy olyan,
    úgynevezett  PCM-processzort, amely előállítja a video-szinkronjeleket
    (ne  tévesszük  össze a digitális szinkronjelekkel), és a fényességjel
    helyén   egy  megfelelő,  a  videojelhez  illeszkedő  blokkformátummal
    elhelyezi a redundanciát is tartalmazó PCM-jeleket.

    A hibajavítás

        Az   előzőekben   már  utaltunk  arra,  hogy  a  PCM  hangrögzítés
    biztonságát   csak   hatékony  hibajavítási  képességekkel  rendelkező
    rendszer  tudja  garantálni.  A  számítástechnikában  a  rögzítő közeg
    nagyobb  sebessége, a felírás és kiolvasás ismételhetősége és az elemi
    jelnek  a  nagyobb méretei miatt avval is megelégszünk, ha egy blokkon
    belül  csak  néhány  hibás  bit  javítására  képes  a  rendszer. A PCM
    berendezések  hibajavító  rendszerétől elvárjuk, hogy hibacsomó - azaz
    10-100  kódszó  kimaradása - esetén is hibátlanul reprodukálni tudja a
    kimaradt információt.
        A    hibajavítás    lényegét   röviden   a   következőkben   lehet
    összefoglalni.  Egy  blokkon belül csak annyi hibát tudunk kijavítani,
    ahány  hibajavító  kódszót a blokkhoz hozzáfűztünk. A mai berendezések
    blokkonként   két   hibajavító  kódnál  többet  nem  használnak.  Ezek
    ugyanolyan  hosszúak,  mint az eredeti kódszavak, tehát 12, 14 vagy 16
    bitesek.
        A  hibajavító  kódszavak  képzésére az információelmélet speciális
    matematikai-logikai   módszereket   dolgozott   ki  (például  modulo n
    algebra,  polinom  algebra), de ezek ismertetése túl messzire vezetne.
    Az   egyszerűség  kedvéért  itt  csak  a  közönséges  algebrát  fogjuk
    használni.
        Alkosson  egy blokkot hat adat: három egymás utáni adat a bal (B0,
    B1,  B2),  és ezek párjai a jobb (J0, J1, J2) csatornából. Adjuk össze
    ezeket az adatokat és jelöljük ezt a hibajavító kódot P0-val:

    P0 = B0+B1+B2+J0+J1+J2

        A  második  hibajavító  kódot  valamilyen  más  kombinációval kell
    képezni.  Például  lehet  úgy,  hogy  minden második összeadás helyett
    kivonást írunk:

    Q0 = B0-B1+B2-J0+J1-J2

        Ez  a  módszer  a  valóságban  azért  nem használható, mivel így a
    hibajavító  kódok  ábrázolására a 16 bit nem mindig lenne elegendő, de
    ezt  most  hagyjuk  figyelmen kívül. A teljes blokk eszerint már nyolc
    kódjelet tartalmaz és a következőképpen néz ki:

    B0 J0 B1 J1 B2 J2 P0 Q0

        A  rögzítés  előtt  azonban  e blokk szavait nem egymásután, hanem
    egymástól  távol  helyezzük  el, összekeverjük a megelőző és az ezután
    következő  blokkok  kódszavaival. Pl. az előző számban már megemlített
    SONY  PCM  100 típusú készülékben a rögzített blokkokban a kódszavak a
    következő sorrendben vannak elhelyezve:


    


        Az ábrán kiemeltük az első három adatpár és a hozzájuk tartozó P0,
    Q0  hibajavító kódok helyzetét és a későbbiek szempontjából érdektelen
    adatok  helyét  csak  jeleztük. Jól látszik, hogy a blokkok hossza egy
    további  hibajelző  kódszóval,  a  CRC  (Cyclic Redudancy Code) kóddal
    növekedett.  Így  egy  blokk  hat informatív, illetve három redundáns,
    hibajavító  és  jelző  kódot  tartalmaz.  Az  időben egymáshoz tartozó
    kódszavak  megtartották  a  blokkban elfoglalt sorszámukat, de egymást
    tizenhat blokknyi távolságra követik.
        Tételezzük  fel,  hogy  a  32.  rögzített  blokk  valamilyen hibát
    tartalmaz.  A  hiba  lehet  egyetlen  bit  vagy  akár  több  szóra  is
    terjedhet,  beleértve a hibajavító és jelző kódokat is. A blokk hibája
    a hozzátartozó CRC 32 hibaészlelő kóddal megállapítható. Természetesen
    az  ellenőrzés  csak  azt  mutatja ki, hogy a blokk hibás. Azt, hogy a
    hiba  milyen  méretű,  ebből nem lehet megállapítani. Ezért az áramkör
    hibásnak tekinti a blokkban elhelyezkedő valamennyi adatot, így többek
    között  a  bennünket  közelebbről érdeklő B1 adatot is. Ez azonban nem
    jelent   katasztrofális  meghibásodást,  mert  a  kiolvasott  adatokat
    visszarendezve az eredeti sorrendbe:

    B0 J0 X J1 B2 J2 P0 Q0

        a   hiányzó   B1  adatot  kiszámíthatjuk  a  P0  felhasználásával.
    (Hipotetikus   rendszerünkben  a  P0-ból  ki  kell  vonni  a  hibátlan
    informatív adatok összegét.)
        Még  hét  másik blokkban keletkezett más-más helyen hiba (B96, J48
    stb.),  de  az  öt hiányzó informatív adat a saját hibajavító kódjával
    hasonlóan  javítható,  a  hibás  P192 hibajavító kódra pedig úgy sincs
    szükség, mivel visszarendezés után a saját adatai hibátlanok.
        Mi  történik,  ha a 33. blokk is tartalmaz hibát? A visszarendezés
    után  a B0-Q0 blokkban további hiba nem jelentkezik. Belátható, hogy a
    33.  blokk  hiányzó  adatai  (a  hiba miatt ennek a blokknak is minden
    adatát  töröltük)  a  visszarendezés  után már csak egyedi hibák, és a
    visszarendezett  blokk  P hibajavító kódjával hibamentesen javíthatók.
    Legalább  17  blokknak  kell  ahhoz  sérülni  (de a 32-nek és a 48-nak
    feltétlenül), hogy fenti kiszemelt blokkunkban két hiba keletkezzék. A
    két  hibát, mindkét hibajavító kód felhasználásával, a kétismeretlenes
    egyenletrendszerek   mintájára   lehet   meghatározni   és  hibátlanul
    javítani.
        Az  adatok  fent  leírt  keverését  a  csomókban  jelentkező hibák
    szétszórása  céljából  az  angol szakirodalom interleaving technikának
    nevezi.
        Fentiek  alapján  tizenhat  hiányzó  blokk, vagyis 96 hiányzó adat
    azaz  1 ms kiesés esetén egyszeres hibajavítással, 2 ms kiesésnél (192
    hiányzó adat!) kettős hibajavítással az eredeti információ hiba nélkül
    helyreállítható.
        Ha  a  kiesés  ennél  nagyobb,  de  a hiányzó adatok szomszédjai a
    visszarendezés  után  hibátlannak  bizonyulnak, akkor még mindig lehet
    interpolációval, a szomszéd adatok számtani átlagával helyettesíteni a
    hiányzó  adatot. Ilyenkor átmenetileg a sávszélesség a felére csökken,
    szórványos előfordulása nem hallható meg.
        Még  több  hiba  esetén  a  berendezések  automatikusan némítják a
    kimenetet,  a  készülék  elhallgat. A hibajavítás jellegéről (javítás,
    interpoláció)    a   készülékek   előlapján   elhelyezett   fénydiódák
    tájékoztatják a kezelőt.
        A   gyakorlati  tapasztalatok  szerint  a  jó  állapotban  tartott
    készülékeken,   gondosan  kezelt  szalagok  lejátszása  közben  néhány
    másodpercenként  jelentkezik  kódhiba,  de ezt a készülékek hibátlanul
    javítják.   A   hibajavítás   hatékonyságára   jellemző,   hogy  ilyen
    hibasűrűséggel  a  javíthatatlan  hibák  előfordulásának valószínűsége
    évszázadonként  egy(!). (No persze ezt még nem volt idő a gyakorlatban
    is   ellenőrizni.)   Másodpercenként   legalább   száz   hibának  kell
    előfordulnia  ahhoz,  hogy  óránként  legalább  egyszer interpolációra
    legyen szükség.
        Normális  körülmények  között  a  némítást  jelző fénydióda csak a
    felvétel  elején  és  végén  villan fel. Így a PCM-magnókon a felvétel
    indításának és kikapcsolásának zörejeit egyáltalán nem lehet hallani.

    Az időkód

        A  sokféle  redundáns segédkód közül legérdekesebb talán az időkód
    feladata.  Ez  nem  teljesen  új fogalom, a film- és videotechnika már
    régóta  alkalmazza  a  kép-  és  hangberendezések szinkronfuttatásának
    vezérlésére.
        Az  időkódot  a  felvevő berendezésben az időkód-generátor állítja
    elő.  A  generátor  másodpercenként  huszonötször képzi az indítás óta
    eltelt  időtartam  hosszát  századmásodperc  pontossággal, és azt vagy
    külön  mágnescsíkra  írja  fel, vagy megfelelő helyen a PCM-jelek közé
    iktatja.   Az  időkód  segítségével  a  felvétel  bármelyik  időpontja
    automatikusan    azonosítható.   Felhasználásával   két   kétcsatornás
    berendezés  szinkronban  járatásával négycsatornás rendszert hozhatunk
    létre.  Lehetőség van sokcsatornás berendezések párhuzamos járatására,
    és  evvel  a  csatornaszám  szinte  korlátlan  növelésére.  Az  időkód
    bebillentyűzésével  a  készülék  automatikusan  beállítható  a  szalag
    megjelölt  helyére.  Nélkülözhetetlen az időkód a digitális felvételek
    stúdióban történő montírozásánál, összevágásánál is.
        Egyszer  majd  a  digitális  lemezek  lejátszásakor  is  az időkód
    közvetlen  vagy  közvetett  felhasználásával  fogunk  utasítást adni a
    készüléknek, ha a lejátszást nem a műsor elején akarjuk kezdeni.

    A PCM-hangmagnók

        Ma  e  rendszerek  két nagy csoportja van kialakulóban: a mágneses
    rögzítők  és  a  lemeztechnika. Egyelőre a munkamegosztás egyértelmű a
    két  csoport  között:  a  mágneses  tárolást  a stúdiók alkalmazzák, a
    lemeztechnika  feladata  pedig a nagy sorozatban történő sokszorosítás
    és a közönség, a vevők műsorral való ellátása. Lényeges kiemelni, hogy
    (szemben   a   jelenlegi   helyzettel)   a  digitális  lemeztechnika a
    hangminőség tekintetében egyenértékű a stúdióberendezésekkel.
        A mágneses rögzítőknek két jellegzetes típusa van: az állófejes és
    a forgófejes berendezések.
        Az  állófejes  magnó  külsőleg alig különbözik analóg elődeitől. A
    futómű,    a   kezelőgombok   gyakorlatilag   azonosak.   A   szalagon
    rendszerint  több  mágnescsík  van,  vagy  azért,  hogy a kétcsatornás
    berendezés szalagsebessége minél kisebb lehessen (jelenleg a legkisebb
    szalagsebesség 38cm/s), vagy azért mivel a berendezés sok (16, 24, 32)
    hangcsatornát rögzít.
        A  forgófejes rendszer ferdecsíkos képmagnót használ rögzítésre. A
    képmagnó  részére  a  PCM-processzor  állítja elő a videoszabványoknak
    megfelelő  pszeudo-videojelet.  A  proceszzor  feladata lejátszáskor a
    videojelből kihámozni a digitális hangkódot.
        Az  elektronikus  rész lényegesen bonyolultabb, mint a hagyományos
    magnóké.  A  felvevő  és  lejátszó  csatorna  többszáz közepes és nagy
    bonyolultsági  fokú integrált áramkört tartalmaz. Mind a felvevő, mint
    a  lejátszó  áramkörben  megtaláljuk  a  memóriát  a  digitális  kódok
    tárolására. Miért is van erre szükség? A felvételnél két okból:

        1.  A  hangkódokon  kívül  a  segédkódokat  is  el kell helyezni a
    mágnesszalagon.    E    segédkódok    és   különösen   (a   forgófejes
    berendezéseknél)  a  képszinkron  jelek rögzítése alatt a folyamatosan
    érkező  hangjeleket  tárolni  kell. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy a
    tényleges  rögzítés  a mintavételi frekvenciánál nagyobb frekvenciával
    történik.
        2.  A  felírás  és  tárolás  közben  esetleg  keletkező hibacsomók
    szétszórására   az   adatokat  nem  a  beérkezés  sorrendjében,  hanem
    meghatározott rend szerint keverve rögzítjük, ezért addig kell tárolni
    az adatokat, míg összegyűlnek az egy blokkba tartozók.

        Lejátszáskor   a   két  fenti  feladat  megfordításához  szükséges
    memóriaigényen   kívül   további   memóriaterület   kell:   a   futási
    egyenlőtlenség    miatt   a   lejátszófej   kimenetén   ingadozik   az
    információsebesség.  Az  analóg  magnókon  ez  hangmagasság-ingadozást
    (nyávogást)   okoz.   A   PCM-berendezésekben   elegendő   számú  adat
    tárolásával (pufferolással) a belső órajel ütemében, a beérkezési ütem
    ingadozásától  függetlenül,  egyenletesen  adhatjuk ki a hangkódokat a
    berendezés      kimenetén.      Így      teljesen     megszüntethető a
    hangmagasság-ingadozás.

    Műszaki adatok

        Tekintsük   át  a  fenti  elvek  alapján  felépített  berendezések
    fontosabb műszaki adatait:

    Sávszélesség:                                              20-20000 Hz
    A frekvencia-karakterisztika ingadozása:                          1 dB
    Dinamika:
     12 bit                                                          72 dB
     14 bit                                                          84 dB
     16 bit                                                          96 dB
    Túlvezérlési tartalék (dinamikán belül):                      10-20 dB
    Torzítás (harmonikus):                                         0,05 %
    Hangmagasság-ingadozás:                                    nem mérhető
    Amplitúdó-ingadozás:                                       nem mérhető
    Sztereó áthallás:                                          nem mérhető
    Átmásolódás:                                               nem mérhető
    Másolási veszteség:                                        nem mérhető

        A  felsorolt adatok önmagukért beszélnek. Nem lehet azonban eléggé
    hangsúlyozni,  hogy a digitális technika a hangminőség javuláson kívül
    olyan  lehetőségeket  is  magában  rejt,  amelyeket az analóg technika
    egyáltalán  nem nyújtott. Ezért arra lehet számítani, hogy előbb-utóbb
    az    egész    stúdiótechnika    (legalábbis   a   zenei   stúdiókban)
    digitalizálódik.   Már  fejlesztik  azokat  a  keverő  berendezéseket,
    amelyek  a  hangjelet  a  mikrofonerősítő  kimenetén digitalizálják és
    valamennyi   beavatkozást   (szintszabályozást,  hangszínszabályozást,
    zengetést  stb.)  digitális  áramkörökkel  hajtanak  végre.  Mit  hall
    mindebből   a   lemezvásárló,   aki  egyelőre  a  digitális  felvételt
    konvencionális   analóg  lemezen  hallgatja?  Észrevehető  különbségre
    természetesen  csak  akkor lehet számítani, ha a lánc analóg tagjai, a
    lemezjátszó,  az erősítő és a hangszóró kiemelkedően jó minőségűek. Az
    igényesség  azonban  nem  csak  a  vevő oldalán, hanem a felvétel és a
    gyártás  oldalán is elengedhetetlen. A PCM-technika fokozottan kiemeli
    az  előadás hangszerkezelési hibáit (helyesebben: nem fedi azokat el),
    ezért a gondos munkát nem csak technikai, hanem művészi szempontból is
    méginkább meg kell követelni, mint eddig.

        Az   eddig  meghallgatott  lemezeken  szerzett  tapasztalatok  azt
    mutatják,  hogy  a  digitális  felvétel  a  hagyományos hanglemezen is
    észrevehető   javulást   eredményez.  Élethűbb  a  hangszerek  hangja;
    különösen  a  megszólalásuk  tisztább. Ez logikus következménye annak,
    hogy  az  analóg magnók leggyengébb pontja a tranziens átvitel. Teljes
    értékű   hangvisszaadást   természetesen  csak  akkor  fogunk  élvezni
    otthonunkban,  ha  már  a  hanglemez  és  a  lemezjátszó  is digitális
    rendszerű lesz.

                                                         Dr. Takács Ferenc