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Articulo de referencia

Adaptador PCM

Sony PCM-1630 Un adaptador PCM es un dispositivo que codifica audio digital como señal de video para su grabación en una videograbadora . El adaptador también tiene la capacidad...

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Sony PCM-1630

Un adaptador PCM es un dispositivo que codifica audio digital como señal de video para su grabación en una videograbadora . El adaptador también tiene la capacidad de decodificar la señal de video a audio digital para su reproducción. Este sistema de audio digital se utilizaba para la masterización de los primeros discos compactos .

Operación

El audio de modulación por impulsos codificados (PCM) de alta calidad requiere un ancho de banda significativamente mayor que una señal de audio analógica convencional. Por ejemplo, una señal PCM de 16 bits requiere un ancho de banda analógico de aproximadamente 1-1,5 MHz, en comparación con los 15-20 kHz necesarios para una señal de audio analógica. Una grabadora de audio analógica estándar no puede cumplir con este requisito. Una solución que surgió a principios de la década de 1980 fue utilizar una grabadora de cinta de vídeo, capaz de grabar señales con anchos de banda mayores.  

Era necesario un método para convertir audio digital a formato de vídeo. Dicho sistema de grabación de audio consta de dos dispositivos: el adaptador PCM, que convierte el audio en pseudovídeo, y la grabadora de vídeo. El adaptador PCM realiza una conversión analógica-digital , generando una serie de dígitos binarios que, a su vez, se codifican y modulan en una señal de vídeo en blanco y negro , que aparece como un patrón de tablero de ajedrez vibrante y que posteriormente se puede grabar como señal de vídeo.

La mayoría de los adaptadores PCM basados ​​en vídeo graban audio a 14 o 16 bits por muestra, con una frecuencia de muestreo de 44,1  kHz para PAL o NTSC monocromo , o de 44,056  kHz para NTSC en color. Algunos de los modelos anteriores, como el Sony PCM-100, grababan 16 bits por muestra, pero solo utilizaban 14 de ellos para el audio, y los 2 bits restantes se usaban para la corrección de errores en caso de interrupciones u otras anomalías presentes en la cinta de vídeo.

Frecuencia de muestreo

El uso de vídeo para el adaptador PCM ayuda a explicar la elección de la frecuencia de muestreo para el CD, ya que el número de líneas de vídeo, la velocidad de fotogramas y los bits por línea determinan la frecuencia de muestreo que se puede alcanzar. Por lo tanto, se adoptó una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz para el disco compacto , puesto que en aquel momento no existía otra forma práctica de almacenar audio digital que no fuera mediante la combinación de un adaptador PCM y una videograbadora.

Lo más sencillo es usar el mismo número de líneas en cada campo y, fundamentalmente, se decidió adoptar una frecuencia de muestreo que pudiera usarse tanto en equipos PAL como NTSC monocromo. Dado que NTSC monocromo tiene una frecuencia de campo de 60  Hz y PAL tiene una frecuencia de campo de 50  Hz, su mínimo común múltiplo es 300  Hz, y con 3 muestras por línea, esto da como resultado una frecuencia de muestreo que es un múltiplo de 900  Hz. Para NTSC monocromo, la frecuencia de muestreo es de 5 m × 60 × 3, donde 5 m es el número de líneas activas por campo, que debe ser un múltiplo de 5 (el resto se usa para la sincronización), y para PAL, la frecuencia de muestreo es de 6 n × 50 × 3, donde 6 n es el número de líneas activas por campo, que debe ser un múltiplo de 6. Las frecuencias de muestreo que satisfacen estos requisitos (al menos 40  kHz para codificar sonidos de hasta 20  kHz, no más de 46,875  kHz, que requiere no más de 3 muestras por línea en PAL, y un múltiplo de 900  Hz para permitir la codificación tanto en NTSC como en PAL) son, por lo tanto, 40,5, 41,4, 42,3, 43,2, 44,1, 45, 45,9 y 46,8  kHz. Las frecuencias más bajas se eliminan debido a que los filtros de paso bajo requieren una banda de transición, mientras que las más altas se eliminan debido a que algunas líneas son necesarias para el intervalo de borrado vertical; 44,1  kHz era la frecuencia utilizable más alta y finalmente fue la elegida.

Las frecuencias de muestreo de 44,1 y 44,056  kHz fueron, por tanto, el resultado de la necesidad de compatibilidad con los formatos de vídeo en blanco y negro de 25 fotogramas (países PAL) y de 30 fotogramas (países NTSC) que se utilizaban en aquel momento para el almacenamiento de audio.

Formato de vídeo

Las muestras de audio se graban como si estuvieran en las líneas de un barrido raster de vídeo, de la siguiente manera: los estándares de vídeo analógico representan el vídeo a una frecuencia de campo de 60  Hz ( NTSC , Norteamérica, o 60/1,001  Hz ≈ 59,94  Hz para NTSC en color) o 50  Hz ( PAL , Europa), lo que corresponde a una velocidad de fotogramas de 30 fotogramas por segundo (fotograma/s) o 25 fotogramas/s; cada campo es la mitad de las líneas de una imagen entrelazada (alternando las líneas impares y las pares). Cada uno de estos campos, a su vez, está compuesto por líneas: un fotograma de 625 líneas para PAL y 525 líneas para NTSC, aunque algunas de las líneas se utilizan para sincronizar la señal, y un campo comprende la mitad de las líneas visibles en un barrido vertical. Las muestras de audio digital se codifican a lo largo de cada línea, lo que permite reutilizar el circuito de sincronización existente; como vídeo, las imágenes resultantes se ven como líneas de puntos binarios en blanco y negro (o más bien, grises) a lo largo de cada línea de barrido. La frecuencia de línea (líneas por segundo) era de 15.625  Hz para PAL (625 × 50/2), 15.750  Hz para  NTSC de 60 Hz (monocromo) (525 × 60/2) y 15.750/1,001  Hz (aproximadamente 15.734,26  Hz) para NTSC de 59,94 (color), y por lo tanto, para grabar audio a los más de 40  kHz requeridos se necesitaba codificar múltiples muestras por línea, siendo suficientes 3 muestras por línea, lo que daba como resultado hasta 15.625 × 3 = 46.875 para PAL y 15.750 × 3 = 47.250 para NTSC. Es deseable minimizar el número de muestras por línea, de modo que cada muestra pueda tener más espacio dedicado a ella, facilitando así una mayor profundidad de bits (16 bits, en lugar de 14 o 12 bits, por ejemplo) y una mejor tolerancia a errores, y en la práctica, la señal era estéreo, lo que requería 3 × 2 = 6 muestras por línea. Sin embargo, algunas de estas líneas están dedicadas a la sincronización (vertical): específicamente, las líneas durante el intervalo de borrado vertical (VBI) no se podían utilizar, por lo que se podía utilizar un máximo de 490 líneas por cuadro (245 líneas por campo) en NTSC, y alrededor de 588 líneas por cuadro (294 líneas por campo) en PAL (Tenga en cuenta que, en vídeo, PAL tiene (hasta) 575 líneas visibles [ 1 ] mientras que NTSC tiene hasta 485).

Modelos

Adaptador LPCM EIAJ EIM-501ES de Sony en una grabadora de vídeo Sony SL-HF360.

El Sony PCM-1600 fue el primer grabador de vídeo comercial de 16 bits. El 1600 (y sus versiones posteriores, el 1610 y el 1630) utilizaban VCR especiales en formato U-matic, también suministrados por Sony para el transporte , como el BVU-200B (el primer modelo de VCR optimizado para funcionar con el PCM-1600 y vendido con él en 1979), [ 2 ] el BVU-800DA, el VO-5630DA y los posteriores DMR-2000 y DMR-4000, que se basaban en las máquinas de vídeo industriales VO-5850 y de difusión BVU-800, respectivamente. En esencia, se trataba de versiones modificadas de grabadoras de vídeo Sony U-Matic existentes, adaptadas para su uso con los adaptadores de la serie 1600 mediante la desactivación de los circuitos de compensación de croma y pérdida de señal de las videograbadoras. Estos circuitos, al estar activados, impedirían la correcta grabación de los datos de audio digital monocromáticos de los adaptadores de la serie 1600. El BVU-200B, incluido con el PCM-1600, también se modificó para que el punto de conmutación del cabezal de vídeo coincidiera con el intervalo de borrado vertical de la señal de vídeo con audio digital que se estaba grabando, evitando así errores o interferencias con los datos de audio digital. La edición se realizaba utilizando un adaptador de la serie 1600 y dos o más de estas videograbadoras con un controlador de edición DAE-1100 o DAE-3000. Los sistemas de la serie 1600 fueron los primeros utilizados para la masterización de discos compactos de audio a principios de la década de 1980 por muchas de las principales discográficas. Las cintas de audio digital finales en formato U-matic 1600 se enviaban a las plantas de prensado de CD para grabarlas en un disco maestro de vidrio que se utilizaba para fabricar los CD replicados.

Sony también lanzó varios modelos semiprofesionales/de consumo de adaptadores PCM:

  • Sony PCM-1 (introducido en 1977) [ 3 ]
  • Sony PCM-10 (1979)
  • Sony PCM-F1 (1982, el primer modelo comercializado para el consumidor que se vendió con una videograbadora complementaria en formato Betamax , la Sony SL-2000, SL-F1 o SL-F1E, para grabación y reproducción) [ 4 ]
  • Sony PCM-701ES (1983)
  • Sony PCM-501ES (1985)
  • Sony PCM-553ESD/PCM-601ESD (1985, incluye entrada y salida de audio digital S/PDIF )

Technics también fabricó un adaptador PCM portátil alimentado por batería, el SV-100, un adaptador de componentes de alta fidelidad, el SV-110, y una versión con un mecanismo de transporte de videocasetes VHS integrado , el SV-P100. Todos los adaptadores PCM de Technics (Panasonic) están limitados a una resolución de 14 bits. Otras marcas y modelos de adaptadores PCM ofrecidos en el mercado fueron el Nakamichi DMP-100, el JVC VP-100, el Sharp RX-3, el Sansui PC-X1 y el Hitachi PCM-V300. [ 5 ]

dbx, Inc. también fabricó un adaptador de pseudovídeo, el Modelo 700. Se diferenciaba de los modelos mencionados anteriormente en que no utilizaba PCM, sino modulación delta-sigma . Esto resultaba en una grabación digital de mayor calidad con un rango dinámico superior al que ofrecía la modulación PCM estándar. Al igual que un adaptador PCM estándar, el Modelo 700 también utilizaba una videograbadora como mecanismo de transporte.

Obsolescencia

En 1987, pocos años después de la introducción del adaptador PCM, Sony presentó un nuevo formato de grabación de audio digital basado en casete llamado Digital Audio Tape (DAT). Dado que DAT no requería una videograbadora independiente, era un formato mucho más portátil y menos engorroso que un sistema basado en adaptador PCM. Las grabadoras DAT tenían su propio mecanismo de transporte integrado que utilizaba un pequeño casete exclusivo del formato. DAT utilizaba una cinta de 4 milímetros (0,16 pulgadas) de ancho que se cargaba en un casete de 73 mm × 54 mm × 10,5 mm (2,87 pulgadas × 2,12 pulgadas × 0,41 pulgadas). Los datos de audio se grababan en la cinta mediante grabación helicoidal , de la misma manera que una videograbadora conectada a un adaptador PCM grababa en una cinta de vídeo. En esencia, DAT era una versión modernizada, integrada y miniaturizada de un sistema basado en adaptador PCM.    

Al igual que un adaptador PCM, el DAT solo podía grabar dos pistas de audio a la vez, pero el menor tamaño del equipo y del soporte, así como la capacidad de aceptar múltiples frecuencias de muestreo y otra flexibilidad, [ a ] le dieron al DAT muchas ventajas sobre los sistemas basados ​​en adaptadores PCM.

Las grabadoras digitales capaces de grabar en varias pistas [ b ], como el formato ProDigi de Mitsubishi y el formato DASH de Sony , también estuvieron disponibles en el mercado de audio profesional casi al mismo tiempo que la introducción de los adaptadores PCM. Otros sistemas de grabación de audio digital basados ​​en cinta superaron los problemas que impedían que las grabadoras analógicas típicas cumplieran con los requisitos de ancho de banda (rango de frecuencia) de la grabación digital, gracias a una combinación de velocidades de cinta más altas, espacios entre cabezales más estrechos utilizados en combinación con cintas de formulación metálica y la distribución de datos en múltiples pistas paralelas.

A pesar de su obsolescencia, los aficionados aún pueden utilizar los DVD o discos Blu-ray modernos como medio de transporte para la codificación de vídeo de flujos de audio digital.

Notas

  1. Se admitían frecuenciasde 44,1 kHz, 48 kHz y 32 kHz, todas a 16 bits por muestra. Un modo de grabación LP especial , que utilizaba 12 bits por muestra a 32kHz, ofrecía un tiempo de grabación prolongado.  
  2. ↑ A diferencia de las dos únicas pistas estéreo que podía grabar un adaptador PCM o DAT.

Referencias

  1. ↑ ITU-R BT.470-6
  2. ↑ Ned Soseman (13 de enero de 2012). "MADI Magic" . TV Technology . Consultado el 12 de diciembre de 2018 .
  3. ↑ "Audio profesional de Sony" . Consultado el 3 de junio de 2024 .
  4. ↑ Frederick J. Bashour (mayo de 2000). "Procesador de grabación digital Sony PCM-F1" . Pro Audio Review . Archivado del original el 8 de febrero de 2008.
  5. ↑ Heitarō Nakajima (1983). Tecnología de audio digital . Tab Books. pág. 268. 
  • Watkinson, John. El arte del audio digital . Oxford: Focal Press. ISBN 978-0-08-049936-9OCLC 171287847​​