Основные расчетные формулы

МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения»

 

Кафедра звукотехники

Е.А. Подгорная

ОСНОВЫ ЗВУКОЗАПИСИ

Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов заочного отделения факультета экранных искусств

По специальности «Звукорежиссура»

 

Санкт- Петербург

Рецензент:

профессор кафедры звукотехники, к.т.н. К.Г. Ершов

 

Рекомендовано к размещению на сайте кафедрой звукотехники в качестве методических указаний по выполнению контрольной работы для студентов заочного отделения ФЭИ.

. Протокол № 3 от 11 ноября 2011 г.

 

Для получения консультации обращаться на почту кафедры звукотехники:

 

e-mail: kafzt@gukit.ru

(с указанием в теме письма «для Подгорной Елены Арнольдовны»)

 

 

C Е.А. Подгорная, 2011

Данные варианты заданий предназначены для выполнения студентами заочного отделения ФЭИ контрольной работы по дисциплине «Основы звукозаписи».

 

Номеру варианта соответствует последняя цифра студенческого шифра.

 

При ответах на контрольные вопросы следует придерживаться следующих рекомендаций:

 

· давать по возможности полные ответы на вопросы, используя предлагаемую в данном методическом пособии литературу;

 

· материал сопровождать поясняющими рисунками, выполненными четко и аккуратно;

 

· не использовать сокращение слов, кроме общепринятых;

 

· ответы выполнять в электронном виде, используя ПК, с распечаткой на принтере.

 

Параметры страницы:

формат бумаги А4;

ориентация: альбомная, 2 страницы на лист;

поля: верхнее 1,6

нижнее 2,5

снаружи 2

внутри 2.

Шрифт: Times New Roman;

Размер шрифта: 12, через интервал.

 

 

Список литературы

 

1. И.А. Алдошина и др. Электроакустика и звуковое вещание: Учебное пособие для вузов. Под ред. Ю.А. Ковалгина. – М.: Горячая линия – Телеком, Радио и связь, 2007. – 872 с.

2. Ю.Ф. Василевский. Практическая энциклопедия по технике аудио- и видеозаписи. – М.: Молодая гвардия, 1998. – 207 с.

3. Е.А. Подгорная. Современные методы магнитной записи сигналов: Учебное пособие. – СПб.: изд. ФГОУ ВПО «СПбГУКиТ», 2010. - 64 с.

4. Е.А. Подгорная. Магнитная аналоговая фонограмма: Учебное пособие. – СПб.: изд. ФГОУ ВПО «СПбГУКиТ», 2004. - 46 с.

5. В.Б. Харитонов. Цифровые способы записи звука: Учебное пособие. - СПб.: изд. ФГОУ ВПО «СПбГУКиТ», 2010. - 128 с.

6. В.А. Никамин. Формат BluRay.- СПб.: изд. ФГОУ ВПО «СПбГУКиТ», 2010. - 63 с.

7. Е.А. Подгорная. Виды и основные характеристики фотографических фонограмм: Учебное пособие. – СПб.: изд. ФГОУ ВПО «СПбГУКиТ», 2004. - 39 с.

8. Е.А. Подгорная. Модуляторы света для записи и воспроизведения фотографических фонограмм фильмокопий: Учебное пособие. – СПб.: изд. ФГОУ ВПО «СПбГУКиТ», 2003. - 33 с.

9. Е.А. Подгорная. Светомодулирующие устройства: Учебное пособие. 2011. – e-mail:gukit.ru.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

 

1. Длина волны записи - отрезок носителя, на котором записан сигнал в течение одного цикла колебания:

 

 

 

где f - частота записываемого сигнала;

V - скорость движения носителя.

 

 

1. Плотность записи на носителе:

 

Рпр. - продольная плотность записи – количество импульсов (для аналогового сигнала – количество длин волн) на мм длины дорожки записи;

 

Рпоп. - поперечная плотность записи – количество дорожек записи на мм ширины носителя;

 

Рпов. - поверхностная плотность записи – количество импульсов на мм поверхности носителя.

 

Рпр. мах -максимально возможная плотность записи на носитель определяется параметрами самого носителя (его структурой, толщиной слоя и т.д.) и условиями записи (так для магнитной записи: методом записи – продольная или поперечная запись, параметрами зазора головки записи, контактом головка – носитель и т.д.). Максимальная плотность записи определяет минимально возможную длину волны записи на данный носитель при данных условиях записи:

 

но за счет увеличения скорости записи возможно записать на данном носителе более высокочастотный сигнал. Отсюда необходимость увеличения скорости вращения дисковых носителей и разделения скорости движения носителя и скорости записи при ленточных носителях - наклонно-строчная запись (использование вращающихся головок записи).

 

1. Линейная скорость движения носителя, скорость записи:

 

Линейная скорость V_л. отличается от скорости записи V_{зап .} в магнитофонах с вращающимися головками для записи звука (ленточный носитель).

Наклонно-строчная запись:

 

L = V_л. t, где

 

L - длина носителя, на котором записан сигнал (длина ленты в кассете).

 

L_дор. = V_зап.. t, где

L_дор. - длина дорожки записи (если растянуть в одну линию наклонную запись)..

1. Информационная емкость сигналограммы - объем информации, записанный на данном носителе (диске, кассете и т.п.)

 

Н_р = Рпр. L r (бит), где

 

Рпр. - плотность записи;

L - длина носителя записи;

r - число дорожек.

Единицы информационной емкости:

 

Байт = 8 бит

 

Кило Байт = 1024 Байтов = 10³ Байтов

 

Мега Байт = 1024² Байтов = 10⁶ Байтов

 

Гига Байт = 1024³ Байтов = 10⁹ Байт

 

 

1. Скорость цифрового потока:

V_цп = f_д. n. . , где

f_д - частота дискретизации;

n - число разрядов кодирования;

к - количество каналов;

r - число дорожек в канале.

 

С другой стороны:

 

V_цп = V_зап.. Рпр., где

Vзап. - скорость записи;

Рпр. - продольная плотность записи.

 

 

Информационную емкость можно выразить и через скорость цифрового потока как:

Нр = V_цп. t, где

t - время записи (время проигрывания).

 

 

1. Динамический диапазон звукового сигнала при передаче в цифровой форме:

 

ДД = 6n + 1,8 ( дБ ), где

n – число разрядов кодирования.

ВОПРОСЫ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

по вариантам

Вариант 1.

 

1. Дать определение понятиям «отношение сигнал/шум и динамический диапазон звукопередачи». Привести формулы их расчета для аналоговой и цифровой форм записи, в «дБ».

Основные причины ограничения динамического диапазона в трактах аналоговой звукопередачи. Восприятие сигнала с ограниченным динамическим диапазоном.

 

1. Принцип записи на голографический диск. Объем информации, которые можно записать на этот диск.

 

1. Головки для записи магнитной фонограммы. Принцип работы головки записи. Отличие головок для продольной и перпендикулярной записи.

 

1. Какова информационная емкость аналоговой сигналограммы на фотографическом носителе при скорости его движения 456 мм/с, если верхняя граничная частота 10 кГц?

Длина носителя 300м, запись однодорожечная.

Вариант 2.

 

1. Дать определение: понятию «длина волны записи». Привести формулу расчета длины волны от скорости записи и частоты сигнала. От каких параметров носителя зависит минимально возможная длина записи сигнала?

Объясните, почему целесообразно увеличивать скорость вращения дисков (оптических, магнитных, магнитооптических). Какие скорости вращения дисков сегодня?

 

1. Какое влияние на передачу сигнала фотографической фонограммой (при аналоговой и цифровой формах записи) оказывают качественные характеристики кинопленки: зернистость, черно-белая или цветная кинопленка.

Спектральное согласование кинопленки с воспроизводящими элементами. Какая фонограмма называется - «голубая фонограмма».

 

1. Принцип передачи сигнала магнитной фонограммой. Продольная и перпендикулярная запись магнитной фонограммы. Преимущества перпендикулярной записи.

 

1. Какую плотность импульсной записи можно реализовать на 35-мм магнитном ленточном носителе, если верхняя граничная частота 20 кГц (скорость носителя - 456 мм/с)?

Определите информационную емкость при длине носителя 300м (двухдорожечная запись).

Вариант 3.

1. Дать определение понятию «амплитудно-частотная характеристика канала звукопередачи (АЧХ)». Привести формулу расчета коэффициента частотных искажений, в «дБ».

Определение частотного диапазона передачи по АЧХ. Восприятие сигнала с ограниченным частотным диапазоном.

 

1. Оптические диски: CD, DVD, BluRay. Строение дисков, принципы записи сигналов на эти диски.

Сравните объемы информации, которые можно записать на эти диски, и объясните, за счет чего они достигаются.

 

1. Принцип записи на магнитный носитель. Строение и свойства носителя магнитной записи. Доменная структура носителя.

Пути совершенствования носителя записи.

 

1. Как изменится объем информации (информационная емкость) при длине носителя 300м и при плотности записи 500 им/мм, если запись производится на одной, двух и четырех дорожках?

 

 

Вариант 4.

1. Дать определение понятию «нелинейные искажения» в звуковых каналах передачи. Привести формулы расчета коэффициента нелинейных искажений фонограммы: по методу гармоник, по методу разностного тона, по методу ПБШ (в «дБ»).

Основные причины появления нелинейных искажений в каналах звукопередачи и их влияние на восприятие фонограммы.

 

1. Фонограммы современной фильмокопии: Dolby Surround, Dolby Digital, Sony Dynamic Digital Sound, Digital Theater Systems. Основные характеристики фонограмм (количество каналов записи, качественные параметры, местоположение фонограмм на фильмокопии).

Для чего фильмокопии содержат, наряду с цифровой фонограммой, аналоговую фонограмму?

 

1. Принцип процесса воспроизведения магнитной фонограммы головкой кольцевого типа.

Амплитудно-частотная характеристика процесса воспроизведения.

 

1. Какова должна быть длина носителя для двухдорожечной записи информации, если информационная емкость 100 Мбит, плотность записи 500 им/мм?

Вариант 5.

1. Дать определение понятию «плотность записи». Поперечная, продольная и поверхностные плотности записи. Привести формулы зависимости плотности от длины волны записи и частоты записываемого сигнала.

Перечислить возможные пути увеличения максимально возможной плотности записи на носитель.

 

1. Светомодулирующие устройства для записи фотографических фонограмм. Принцип записи фонограмм светомодулирующим устройством электромеханического типа. Объясните ограничение частотного диапазона этим устройством.

Есть ли отличие в устройствах записи аналоговых фонограмм: обычной фонограммы (на старых фильмокопиях) и Dolby Surround? Возможна ли запись на этом устройстве цифровой фонограммы?

 

1. Принцип воспроизведения магнитной фонограммы головками магниторезистивного типа. Амплитудно-частотная характеристика процесса воспроизведения головками этого типа. Особенности MR-, GMR - и TMR- головок.

 

1. Какую плотность импульсной записи можно реализовать на 35мм магнитном ленточном носителе, если верхняя граничная частота 20 кГц (скорость носителя - 456 мм/с)?

Определите информационную емкость при длине носителя 300м (двухдорожечная запись).

Вариант 6.

1. Дать определение понятию «информационная емкость носителя». Привести формулу расчета.

Перечислить возможные пути увеличения информационной емкости носителя.

 

1. Принципы записи аналоговых и цифровых фотографических фонограмм.

Способы построения устройств: классический (перекрытие светового штриха с применением М-образной маски), матричный (с использованием линейки световых элементов), сканирования (использование акустооптических дефлекторов и электронных затворов).

Какой метод предпочтителен для цифровых фонограмм?

 

1. Принцип термомагнитной записи. Преимущества использования лазера при записи магнитной фонограммы.

 

Определите требуемую информационную продольную плотность при двухдорожечной магнитной записи, если используется носитель длиной 100м, а информационная емкость составляет 12 Гб (Гбит).

Вариант 7.

1. Дать определение понятию «скорость цифрового потока». Привести формулу расчета.

Связь скорости цифрового потока и плотности записи носителя.

 

1. Принцип воспроизведения аналоговых и цифровых фотографических фонограмм. Способы построения устройств: классический (устройства прямого и обратного чтения), матричный, сканирования.

Есть ли отличие в устройствах воспроизведения аналоговых фонограмм: обычной фонограммы (на старых фильмокопиях) и Dolby Surround?

Какой метод предпочтителен для цифровых фонограмм?

 

1. Запись на жесткий диск. Принцип записи. Устройство дисководов.

 

1. Рассчитайте скорость цифрового потока при плотности записи 640 им/мм и скорости записи 3м/с (магнитофон с вращающимися головками типа RDAT).

Какова длина носителя в кассете, если линейная

скорость 8 мм/с, длительность записи 2 часа?

 

Вариант 8.

1. Дать определение понятию «волновые потери». Привести формулу расчета волновых (щелевых) потерь, в «дБ». Нарисовать АЧХ сигнала с учетом волновых потерь.

Указать верхнюю границу частотного диапазона.

 

1. Принцип записи фотографической фонограммы. Приведите схему получения негатива фонограммы.

Искажения, вносимые в аналоговую фонограмму трактом записи (частотные, нелинейные, ограничение динамического диапазона).

Передача трактом цифровой фонограммы, какие и за счет чего вносятся искажения?

 

1. Принцип построения цифрового магнитофона. Назначение основных элементов.

 

1. Рассчитайте максимальную длительность записи при использовании в качестве носителя жесткий диск с объемом памяти (информационная емкость) 1,28 Гбайт.

Частота дискретизации - 48 кГц,

число разрядов - 16,

число каналов - 4.

Вариант 9.

1. Дать определение понятию «спектр сигнала». Изменение спектра сигнала при наличии в передаваемом канале частотных и нелинейных искажений.

Как влияет выбор частоты дискретизации при цифровой записи сигнала на спектр воспроизведенного сигнала.

 

1. Принцип копирования фотографической фонограммы с негатива на фильмокопии. Приведите схему получения фильмокопии с негативов изображения и фонограммы. Какая аппаратура используется для копирования фонограмм?

Искажения, вносимые в аналоговую фонограмму в процессе копирования (частотные, нелинейные, ограничение динамического диапазона).

Особенности печати (копирования) на цветную позитивную кинопленку.

 

1. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) аналогового магнитофона. Коррекция АЧХ в усилителях записи и воспроизведения.

 

Рассчитайте информационную емкость жесткого диска, необходимую для записи 1 минуты стереозвука с частотой дискретизации 32 кГц, с числом разрядов - 16.

Вариант 0.

1. Дать определение понятию «шум и помехи в канале звукопередачи». Основные причины появления шума и помех при аналоговом и цифровом способах передачи сигнала.

На каких качественных параметрах фонограммы сказывается влияние шума и помех?

 

1. Принцип записи фотографических фонограмм на лазерном светомодулирующем устройстве. Назначение основных элементов устройства: акустооптического дефлектора (АОД) и акустооптического затвора (АОЗ).

 

1. Принцип запись информации в ячейки Flesh-памяти. Приведите объемы имеющихся в продаже устройств памяти этого типа.

 

1. Рассчитайте скорость цифрового потока для записи на компакт-диске при стандартных условиях:

1. частота дискретизации - 44,1 кГц;
2. число разрядов - 16
3. число каналов - 2
4. число дорожек записи - 1.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: