PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

Устройства оптического хранения данных

Извлечение цифрового звука

Подробности
Родительская категория: Устройства оптического хранения данных
Категория: Записывающие накопители на компакт-дисках

Практически все накопители CD-ROM могут воспроизводить CD-DA формата Red Book, но далеко не все из них могут читать диски этого типа. Разница, на первый взгляд, почти не заметна, но весьма существенна. Если вы увлекаетесь музыкой и намерены воспользоваться компьютером для создания собственной музыкальной коллекции, то наиболее важной функцией накопителя CD-ROM или DVD окажется возможность считывания оцифрованных звуковых данных. Благодаря этому можно достаточно легко сохранять, обрабатывать и копировать музыкальные записи.

Накопители CD-ROM, установленные в компьютере, могут использоваться и для воспроизведения музыкальных компакт-дисков. Порядок действий достаточно прост: вставьте CD-DA в накопитель и, используя соответствующее приложение для воспроизведения компакт-дисков (например, проигрыватель, входящий в состав Windows), обращайтесь с ним так, как со стандартным плеером. Во время воспроизведения диска аналоговый звуковой сигнал передается по тонкому стереофоническому кабелю (который обычно называется CD-кабелем) от накопителя CD-ROM к звуковой плате компьютера. Такой же сигнал подается на гнездо наушников, расположенное на передней панели накопителя или на звуковой плате. Аналоговый сигнал усиливается звуковой платой, после чего подается на колонки или наушники, которые могут быть подключены к накопителю или звуковой плате.

Чтобы переписать песню с компакт-диска на жесткий диск, когда-то было необходимо воспроизводить ее на обычной скорости, передавая сигнал на звуковую карту с помощью четырехжильного кабеля, соединяющего ее с приводом, и при этом использовать программу звукозаписи. К счастью, теперь все гораздо проще. Более современные модели приводов компакт-дисков поддерживают технологию, которая называется извлечением цифрового звука (Digital Audio Extraction — DAE). С ее помощью накопители считывают с компакт-диска секторы цифровых звуковых записей (объемом 2352 байт), и вместо преобразования их в аналоговый сигнал передают непосредственно на процессор компьютера через интерфейсный кабель (ATA, SATA, SCSI, USB или FireWire). При этом не происходит преобразования цифровых данных в аналоговый сигнал и обратно, и в результате получаются практически те же данные, которые были записаны на оригинальном компакт-диске (в пределах ограничений стандартов коррекции ошибок CD-DA). В сущности, происходит прямое копирование цифровых звуковых данных на жесткий диск компьютера.

Существует еще одна важная особенность процесса извлечения цифрового звука, состоящая в том, что скорость копирования данных может достигать полной скорости считывания накопителя (метод получил неофициальное название “ripping” — от слова “rip”, “нарезать”). Как вы помните, прослушивание музыкальных компакт-дисков происходит со скоростью 1х. В действительности далеко не все накопители могут извлекать цифровой звук (DAE) с полной номинальной скоростью. Обычно скорость этой операции находится в диапазоне от одной второй, до двух третьих номинальной скорости считывания. Например, для накопителя 40х скорость извлечения звуковых данных может достигать всего 28х. Но это все-таки лучше, чем скорость 1х при использовании накопителя, не поддерживающего DAE (не говоря уже о цифроаналоговом и обратном аналого-цифровом преобразованиях, которые приводят к потере информации).

Практически все наиболее современные накопители CD/DVD позволяют выполнять извлечение цифрового звука. Скорость и точность этой операции зависят от конкретной модели. Многие думают, что цифровая копия той или иной звуковой дорожки (песни) должна полностью совпадать с оригиналом, но так бывает далеко не всегда. Формат CD-DA предназначен не для передачи данных со стопроцентной точностью, а, в первую очередь, для воспроизведения музыки. При появлении ошибок, выходящих за пределы возможностей перемежающегося кода Рида–Соломона (CIRC), используемого в формате CD-DA, встроенные программы накопителя интерполируют (т.е. оценивают) отсутствующие данные. Кроме того, погрешности генератора тактовых импульсов могут привести к проблемам, связанным с синхронизацией считывания кадров сектора (т.е. к неустойчивой синхронизации). Могут также возникать различные неприятности, связанные с несовместимостью внутреннего программного обеспечения накопителя (встроенных программ) и используемых драйверов.

Формат CD-DA разрабатывался не для считывания отдельных секторов, а для работы с непрерывным потоком данных (для их воспроизведения). Секторы CD-ROM содержат 2352 байт, которые включают в себя 2048 байт данных плюс 304 байт синхронизации, заголовка и дополнительного кода коррекции ошибок (ЕСС), которые используются для управления позиционированием и безошибочного считывания. В звуковых секторах данные синхронизации, заголовка или ЕСС отсутствуют; вместо этого все 2352 байт используются для хранения исключительно звуковых данных. Для адресации звукового сектора используются данные подкода Q (о подкодах мы говорили в начале главы). Точность позиционирования большинства стереосистем при использовании подкодовой информации достигает 75 секторов (1 секунда). Накопители CD-ROM, поддерживающие извлечение оцифрованного звука, имеют более высокую точность. Для записи звуковых данных используется перекрестноперемежающийся метод, поэтому накопитель должен постоянно выполнять точное позиционирование звукового сектора, с которого начинается дорожка.

Все это приводит к появлению несоответствий или отличий между разными извлечениями одной и той же звуковой дорожки (песни). Возможны, конечно, и абсолютно точные цифровые копии, но достичь этого совершенства невероятно трудно. Например, пыль или царапины на поверхности диска могут ощутимо сказаться на качестве цифровой копии. Чтобы проверить возможности накопителя, попробуйте несколько раз выполнить извлечение одной и той же дорожки, используя новый, идеально чистый компакт-диск и сохраняя полученные цифровые копии под разными именами. После этого воспользуйтесь командной строкой и введите команду FC (это программа сравнения файлов), что позволит сравнить созданные копии. Если эти файлы точно соответствуют друг другу, значит, существующее сочетание аппаратных средств и программного обеспечения позволяет создавать совершенные или почти совершенные цифровые копии.

Если вы намерены серьезно заниматься извлечением звука, обратите внимание на то, какое аппаратное и программное обеспечение используется для создания цифровых копий. На сайтах Tom's Hardware (www.tomshardware.com) и Anandtech (www.anandtech.com) можно найти тесты производительности и качества извлечения звука для различных устройств DVD (и CD).

Подводя итоги, повторим, что технология DAE (Digital Audio Extraction) предоставляет возможность извлекать звуковые дорожки данных, сохраняя их на жестком диске в виде файлов с расширением .WAV. Созданные файлы .WAV можно воспроизводить “как есть” или преобразовывать в файлы другого, более сжатого формата, например .MP3 (MPEG-1/2, уровень III), для дальнейшего использования с проигрывателями MP3.

Примечание!

Частота дискретизации извлеченных файлов WAV равна 44,1 кГц, что соответствует частоте, используемой при записи компакт-дисков. Это составляет 176400 байт/с, т.е. одна минута музыки занимает почти 10,6 Мбайт рабочего пространства жесткого диска. Формат сжатия MP3 позволяет уменьшить размер файлов в шесть и более раз без ощутимой потери качества записи.

Накопители CD-R/RW, поддерживающие извлечение цифровых звуковых записей, могут быть использованы как для создания копии музыкального компакт-диска, так и для выборочной записи песен, что позволяет собрать собственную коллекцию лучших хитов, которую можно записать на собственный компакт-диск.