Аудио или видео, представленное как поток дискретных чисел.
Уровни звука отображаются на цифровом диктофоне ( Zoom H4n )
При цифровой записи аудио- или видеосигнал преобразуется в поток дискретных чисел , представляющих изменения во времени давления воздуха для звука или значений цветности и яркости для видео. Этот числовой поток сохраняется на запоминающем устройстве. Для воспроизведения цифровой записи числа извлекаются и преобразуются обратно в исходную аналоговую аудио- или видеоформу, чтобы их можно было услышать или увидеть.
1943: Bell Telephone Laboratories разрабатывает первую систему цифровой зашифрованной передачи речи на основе PCM, SIGSALY , [4] в ответ на перехват немцами военного телефонного трафика во время Второй мировой войны . Двенадцать пунктов передачи были выведены из эксплуатации после войны.
1957: Макс Мэтьюз из Bell Labs записал первую компьютерную музыку - 17-секундную пьесу под названием «Серебряная шкала», написанную его коллегой Ньюманом Гуттманом. [6]
1967: Первый коммерческий кодировщик PCM ( монофонический ) был разработан исследовательскими центрами NHK в Японии . [3] 12-битное устройство с частотой 30 кГц использовало компандер (похожий на шумоподавление DBX ) для расширения динамического диапазона и сохраняло сигналы на видеомагнитофоне .
1969: NHK расширяет возможности кодера PCM до двухканального стерео и 13-битного разрешения 32 кГц. [3]
1970: Джеймс Рассел патентует первую цифро-оптическую систему записи и воспроизведения, [9] которая позже привела к созданию компакт-диска .
Январь 1971: Используя экспериментальную систему записи PCM компании NHK, доктор Такеаки Аназава, инженер Denon , записывает первые в мире коммерческие цифровые записи , The World Of Stomu Yamash'ta 1 & 2 от Stomu Yamash'ta (11 января 1971 г.) [ 3] и «Кое-что» Стива Маркуса и Дзиро Инагаки (25 января 1971 г.). Оба должны были быть записаны вживую, без редактирования. Marcus выпущен первым (на LP в феврале 1972 года), что делает его первой выпущенной цифровой записью . 27 января Ямашта записывает Metempsychosis в студии Nippon Columbia в Токио с перкуссией и духовой секцией.
1972: Используя уроки, извлеченные из кодера NHK, Denon представляет настольный 8-канальный PCM-кодер DN-023R, который использует 13-битное разрешение PCM 47,25 кГц и четырехголовочный видеомагнитофон с открытой катушкой для вещания . [3] Первой записью с использованием этой новой системы является Квартет Сметаны, исполняющий струнные квартеты Моцарта K.458 и K.421 , записанные в Токио 24–26 апреля и выпущенные в октябре того же года. В октябре выйдет как минимум шесть других цифровых пластинок , записанных Denon, включая джаз, классическую и традиционную японскую музыку. [10] [3] [11]
2–3 декабря 1974 года: Камерный оркестр Пайяра записывает первую цифровую запись за пределами Японии , в парижском соборе Парижской Богоматери , используя недавно разработанный Denon компактный компакт DN-023RA второго поколения. « Музыкальное предложение » Баха (BWV 1079) выпущено на пластинке в мае 1975 года. [3]
12–19 декабря 1974 г.: Хельмут Риллинг записывает три органных произведения Баха в Мемориальной церкви в Штутгарте , Германия, с помощью DN-023RA. [13] В период с 1974 по 1977 год Denon сделал более 250 записей в формате PCM, большинство из которых записано в Японии.
Май 1975: Профессор Университета Юты Томас Стокхэм разрабатывает цифровой аудиомагнитофон PCM собственной разработки, используя в качестве системы хранения компьютерные ленточные накопители. Он основывает компанию Soundstream , чтобы предлагать ее на коммерческой основе. [14] В период с 1977 по 1980 год в общей сложности было произведено восемнадцать 4-канальных 16-битных устройств с частотой 50 кГц, семь из которых были проданы примерно по 150 000 долларов США (что эквивалентно 849 351 доллару США в 2023 году) каждый. На его оборудовании было сделано более 200 записей, почти столько же, сколько на Denon PCM. [14] [15]
1976: Прототип Soundstream 37,5 кГц, 16-бит, 2-канальный рекордер [3] используется для записи оперы Вирджила Томсона «Мать всех нас» в опере Санта-Фе для новых мировых рекордов , что делает эту запись первой цифровой записью в США. . Однако цифровой рекордер является всего лишь резервной копией основного аналогового многодорожечного рекордера , а аналоговая запись считается более качественной и поэтому используется для выпуска LP. Цифровая лента с резервной копией была представлена на конференции AES в октябре 1976 года в Нью-Йорке, но так и не была выпущена в продажу.
Сентябрь 1977 года: Sony представляет аудиоблок PCM-1 (4400 долларов США, что эквивалентно 6985 долларам США в 2019 году) [16] (44,056 кГц, 14 бит), первый потребительский кодировщик PCM. Для хранения потребовалось использование домашнего видеомагнитофона. [17]
4–7 ноября 1977 г.: компания 3M демонстрирует прототип 2-канального 16-битного цифрового записывающего устройства с частотой 50,4 кГц, работающего на 1-дюймовой ленте со скоростью45 ips на конференции AES в Нью-Йорке . [3] Поскольку настоящих 16-битных преобразователей не было, для создания 16-битной производительности были объединены отдельные 12-битные и 8-битные преобразователи. [18]
28 ноября 1977 года: Denon привозит свой DN-034R в нью-йоркскую студию Sound Ideas Studios и записывает альбом Арчи Шеппа On Green Dolphin Street , что делает его первым в Америке выпущенным коммерческим альбомом, записанным в цифровом формате . [3] В следующие два дня, 29–30 ноября, Фрэнк Фостер записывает Manhattan Fever , который выходит в апреле 1978 года. [3] Пять других джазовых альбомов записываются на DN-034R в Нью-Йорке, прежде чем он вернется в Японию в декабре. [19] [ не удалось проверить ]
Март 1978 года: Sony представляет PCM-1600 профессионального уровня по прейскурантной цене 40 000 долларов США (что эквивалентно 186 857 долларам США в 2023 году) [21] , используемый с внешним стримером U-matic , что впервые делает цифровую запись коммерчески доступной для студий звукозаписи. время. Далее следуют PCM-1610 и PCM-1630. [22] [23] [24]
2 июня 1978 года: студия Sound 80 в Миннеаполисе записывает исполнение камерным оркестром Святого Павла « Аппалачской весны» Аарона Копленда . Этот сеанс настроен как запись непосредственно на диск , при этом в фоновом режиме работает прототип цифрового записывающего устройства 3M с частотой 50,4 кГц. Есть некоторые разногласия, [3] [26] , но похоже, что полученная пластинка (Sound80 Records S80-DLR-101) была взята с цифровых резервных лент, а не с ацетатной пленки, предназначенной для прямой записи на диск. [27] В 1984 году сессия переиздана на компакт-диске компанией ProArte. Эта запись была номинирована на три премии «Грэмми» , получив награду « Лучшее камерное музыкальное исполнение » (1980), [18] [28], что сделало ее первой цифровой записью, получившей «Грэмми» .
Начало июня 1978 года: Sound 80 записывает дебютный одноименный альбом Flim and the BB как еще одну запись непосредственно на диск с экспериментальным записывающим устройством 3M на заднем плане. И снова ацетат считается не таким хорошим, как цифровая резервная копия, поэтому для записи LP используется цифровой мастер (Sound80 Records S80-DLR-102). Это делает его первым неклассическим цифровым релизом в США . В течение 6 месяцев собранный вручную («очень громоздкий и привередливый») цифровой магнитофон 3M разбирается, в результате чего нестандартная мастер-лента становится непригодной для воспроизведения. Поэтому выпуск компакт-диска невозможен. Выпуск компакт-диска Камерного оркестра Святого Павла, который использовал ту же машину, не объяснен.
27 августа 1979 года: Выходит E=MC² Джорджио Мородера , первая электронная пластинка, переведенная в цифровой формат, записанная на Soundstream PCM.
4 сентября 1979 года: Начинается озвучивание саундтрека к фильму «Звездный путь», записанного на многодорожечный аналоговый формат, мастеринг на цифровой стереоленте для выпуска LP, приуроченного к дебюту в кино 6 декабря 1979 года .
12 октября 1979 года: альбом Fleetwood Mac 's Tusk выходит на пластинке. Он и Live 8 декабря 1980 года были мастерингованы на Soundstream PCM из аналоговых мультитреков. [14]
1 декабря 1979 года: Выходит одноименный альбом Кристофера Кросса, удостоенный премии Грэмми. Альбом Кросса становится первым альбомом, записанным в цифровом формате, попавшим в чарты (записанным в системе 3M) в Соединенных Штатах, и в конечном итоге выиграл 5 премий Грэмми. Цифровая запись сейчас стала мейнстримом.
1980: Soundstream объединяется с Digital Recording Corporation, превращаясь в DRC/Soundstream, для разработки и продажи записи PCM с частотой 50 кГц на оптическую карту. Впоследствии это затмило появление компакт-дисков с частотой 44,1 кГц, и после 1983 года компания прекратила свою деятельность.
1981: Sony выпускает цифровой аудиопроцессор PCM-F1 (1900 долларов США, что эквивалентно 6368 долларам США в 2023 году) (44,056 кГц, 16 бит) и соответствующий видеомагнитофон SL-2000 Betamax (700 долларов США, что эквивалентно 2346 долларам США в 2023 году) как полностью доступное портативное устройство (с дополнительным батарейки) домашняя цифровая записывающая система [38]
1981: Technics выпускает цифровой аудиорекордер SV-P100, подходящий как для профессиональной (цифровой мастеринг), так и для бытовой (домашнего использования) записи. Он использовал 14-битную запись PCM на кассету формата VHS, в результате чего получилась программа двухканальной стереозаписи продолжительностью до 3 часов.
1982: Sony выпускает PCM- адаптер PCM -501ES (44,1 кГц, 16 бит) (прейскурантная цена 895 долларов), который используется с внешним видеомагнитофоном VHS или Betamax . [ нужна цитата ]
17 августа 1982 года: аналоговая запись вальсов Фредерика Шопена, сделанная Клаудио Аррау в марте 1979 года (Philips 400 025), становится первым классическим компакт-диском, когда-либо выпускаемым на коммерческой основе . [39] [40] Он производится на заводе Philips в Лангенхагене , Ганноверский регион, Германия . Самому Аррау было предложено нажать кнопку, чтобы начать производство. Этот компакт-диск фактически не был выпущен до 1983 года, поэтому, по-видимому, он столкнулся с производственными проблемами, как и выпуск ABBA (ниже).
17 августа 1982 года: На том же заводе выпускается первый популярный компакт-диск, когда-либо выпущенный , альбом ABBA 1981 года The Visitors (выбран потому, что он «в основном записан в цифровом формате») [41] . Однако из-за производственных проблем третья версия поступила в магазины только в марте 1983 года.
5 сентября 1982 года: Питер Гэбриэл выпускает свой четвертый студийный альбом (под названием Security в Северной Америке и Peter Gabriel IV в других местах). [42] Выпущенный на компакт-диске в октябре 1984 года, он стал первым полностью цифровым релизом в формате DDD . Он был записан на цифровой студии Sony Mobile One [43] и сведен на Sony PCM-1610. [44]
1 октября 1982 г.: Первые проигрыватели компакт-дисков продаются компаниями Sony (CDP-101, 900 долларов, что эквивалентно 2842 долларам в 2023 году) и Philips (CD-100, 700 долларов, что эквивалентно 2210 долларам в 2023 году). [45]
1 октября 1982 года: аналогово-записанный альбом Билли Джоэла «52nd Street» становится первым компакт-диском, поступившим на рынок Японии, обойдя « The Visitors » группы ABBA и «Вальсы Шопена» Клаудио Аррау. [46] [47] В тот же день в Японии выходит еще сорок девять компакт-дисков, включая Turn Back Тото , Wish You Were Here Pink Floyd и Off the Wall Майкла Джексона . [40]
26–28 ноября 1982 года: Flim & the BB записывают свой второй студийный альбом Tricycle . Выпущенный в начале 1983 года, он стал первым выпущенным неклассическим полностью цифровым компакт-диском . (Позже получил код SPARS DD).
2 марта 1983 года: проигрыватели компакт-дисков и 16 компакт-дисков от CBS Records представлены в Соединенных Штатах. [49]
12 ноября 1984 года: выходит второй студийный альбом американской певицы Мадонны Like a Virgin . Он стал первым альбомом, записанным в цифровом формате, который возглавил чарт Billboard 200 .
13 мая 1985 года: выходит пятый студийный альбом английской рок-группы Dire Straits Brothers in Arms . Он стал самым продаваемым альбомом 80-х, записанным в цифровом формате, и первым альбомом, продажи компакт-дисков которого превысили продажи пластинок.
1991: Цифровая аудиокассета Alesis ( ADAT ) — это формат ленты, используемый для одновременной записи восьми дорожек цифрового звука на магнитную ленту Super VHS — формат, аналогичный тому, который используется в бытовых видеомагнитофонах . Продукт был анонсирован в январе 1991 года на выставке NAMM Show . Первые записывающие устройства ADAT были отправлены год спустя, в феврале или марте 1992 года. [52]
1993: Цифровой аудиорекордер с произвольным доступом ( RADAR ) — первое одноблочное устройство, используемое для одновременной записи 24 дорожек цифрового звука на жесткие диски. Продукт, производимый Creation Technologies, был анонсирован в октябре 1993 года на конференции AES в Нью-Йорке. Первые регистраторы RADAR были отправлены в августе 1994 года.
АЦП преобразует этот сигнал, многократно измеряя мгновенный уровень аналоговой (аудио) волны, а затем присваивая каждой точке измерения двоичное число с заданным количеством бит (длиной слова). Чем больше длина слова, тем точнее представление исходного уровня звуковой волны.
Частота, на которой АЦП измеряет уровень аналоговой волны, называется частотой дискретизации или частотой дискретизации. Чем выше частота дискретизации, тем выше верхняя звуковая частота оцифрованного аудиосигнала.
АЦП выводит последовательность цифровых аудиосэмплов, которые составляют непрерывный поток 0 и 1.
ЦАП преобразует числа обратно в аналоговый сигнал, объединяя информацию об уровне, хранящуюся в каждой цифровой выборке, восстанавливая таким образом исходную аналоговую форму сигнала.
В технологиях записи оптических дисков, таких как CD-R , лазер используется для изменения оптических свойств слоя красителя носителя. Для считывания этих рисунков используется более слабый лазер.
Параметры производительности
Размер слова
Количество бит, используемых для представления аудиосигнала, напрямую влияет на результирующий шум или искажения в записи. [а] [54]
Частота дискретизации
Как утверждается в теореме выборки Найквиста-Шеннона , чтобы предотвратить наложение спектров , аудиосигнал должен дискретизироваться со скоростью, по крайней мере, в два раза превышающей частоту самой высокочастотной составляющей в сигнале. Для звука музыкального качества наиболее распространены частоты дискретизации 44,1 и 48 кГц.
Основная запись может выполняться с более высокой частотой дискретизации (т. е. 88,2, 96, 176,4 или 192 кГц). Записи PCM высокого разрешения были выпущены на DVD-Audio (также известном как DVD-A), DualDisc (с использованием слоя DVD-Audio) или High Fidelity Pure Audio на Blu-ray. Кроме того, можно выпустить запись с высоким разрешением в виде несжатого файла WAV или сжатого без потерь файла FLAC [55] (обычно 24 бита) без понижающего преобразования . Остаются споры о том, приносят ли более высокие частоты выборки какую-либо поддающуюся проверке пользу потребительскому продукту. [56]
Начиная с 1980-х годов музыка, записанная, микшированная или обработанная в цифровом формате, часто маркировалась с использованием кода SPARS, чтобы описать, какие процессы были аналоговыми, а какие — цифровыми. Поскольку цифровая запись стала почти повсеместной, коды SPARS теперь используются редко.
Исправление ошибок
Одним из преимуществ цифровой записи перед аналоговой является ее устойчивость к ошибкам. Когда сигнал находится в цифровом формате, он не подвержен потерям при копировании. Вместо постепенной деградации, наблюдаемой в аналоговых медиа, цифровые медиа подвержены эффекту обрыва .
^ «Патент US2272070: Электрическая система сигнализации» (PDF) . Патентное ведомство США . Проверено 23 декабря 2017 г.
^ Робертсон, Дэвид. Алек Ривз 1902–1971 Privateline.com: История телефона. Архивировано 11 мая 2014 г. на Wayback Machine, по состоянию на 14 ноября 2009 г.
^ abcdefghijklm Томас Файн (2008). «Рассвет коммерческой цифровой записи» (PDF) . Журнал АРСК . 39 (1): 1–17.
^ СП Бун, СП, Петерсон Р.Р.: Сигсали - Начало цифровой революции, доступ 14 ноября 2009 г.
^ Патент США 2605361, К. Чапин Катлер, «Дифференциальное квантование сигналов связи», подан 29 июня 1950 г., выдан 29 июля 1952 г.
^ «Первый компьютерный музыкант». 9 июня 2011 г.
^ Джеймс Р. Джейнесик (2001). Научные устройства с зарядовой связью. СПАЙ Пресс. стр. 3–4. ISBN978-0-8194-3698-6.
^ Каммиски, П.; Джаянт, Никил С.; Фланаган, Джеймс Л. (1973). «Адаптивное квантование при дифференциальном ИКМ-кодировании речи». Технический журнал Bell System . 52 (7): 1105–1118. doi :10.1002/j.1538-7305.1973.tb02007.x.
^ "И. С. Бах, Гельмут Риллинг - Органные произведения (1983, винил)" . Дискогс .
^ abcd «Журнал по искусству производства звукозаписей» Soundstream: введение коммерческой цифровой записи в Соединенных Штатах».
^ «Том Стокхэм и цифровая аудиозапись». Архивировано из оригинала 5 марта 2002 г.
^ "Sony PCM-1 на thevintageknob.org" .
^ «Портал Sony Group - История Sony, глава 7. Превращение цифрового звука в реальность» .
^ abc "Система цифрового аудио мастеринга 3M 1978 года" . НьюБэй Медиа, ООО. 1 сентября 2007 года . Проверено 23 декабря 2017 г.
^ "Дискография Арчи Шеппа" . www.jazzdisco.org . Проект джазовой дискографии . Проверено 22 декабря 2017 г.
^ Пенчанский, Алан. «Аудиофильские лейблы — список растет». Рекламный щит, 20 мая 1978 г., 50.
^ "Афиша". 21 июля 1979 г.
^ «Портал Sony Group - История Sony, глава 10, Студийные записывающие устройства становятся цифровыми» .
^ «Ранние цифровые записи на видеокассете PCM / U-matic и Betamax». 3 февраля 2014 г.
^ Цифровой аудиопроцессор PCM-1610
^ «Хольст, Гендель, Бах / Феннелл, Cleveland Symphonic ... - Telarc: TRC-80038 — купить в ArkivMusic». www.arkivmusic.com . Проверено 9 апреля 2018 г.
^ "Запись дискографии". thespco.org . 18 февраля 2014 года . Проверено 9 апреля 2018 г.
^ «Аарон Копленд, Чарльз Айвз / Дирижер Денниса Рассела Дэвиса, Камерный оркестр Святого Павла - Аарон Копленд: Аппалачская весна - Чарльз Айвз: Три места в Новой Англии» . Дискогс .
↑ Джон Брим (28 января 2018 г.). «Камерный оркестр Святого Павла получил премию Грэмми за лучшее камерное исполнение» . Звездная Трибьюн . Ранее SPCO получила премию Грэмми в 1980 году в той же категории за исполнение песни Денниса Рассела Дэвиса «Копленд: Аппалачская весна; Айвз: три места в Новой Англии».
^ Пик, Ганс; Бергманс, Ян; Ван Хаарен, Джос; Туленаар, Фрэнк; Стэн, Сорин (2009). Истоки и преемники компакт-дисков (серия исследовательских книг Philips, том 11) . Springer Science+Business Media BV с. 10. ISBN978-1-4020-9552-8.
^ "Первый прототип компакт-диска Philips" . Dutchaudioclassics.nl. 22 декабря 2017 г.
^ ab "Philips Pinkeltje - предварительная версия CDM0 - DutchAudioClassics.nl" .
^ "Герберт фон Караян Штраус eine Alpensinfonie & Metamorphosen Hybrid Stereo, японский импортный SACD" .
^ Николс, Роджер. «Я не могу угнаться за всеми форматами II». Роджер Николс. Архивировано из оригинала 20 октября 2002 года . Проверено 23 декабря 2017 г.
^ Шерли, Нил. «Продюсер саундтрека к фильму «Звездный путь: фильм» раскрывает подробности о выпуске новой музыки» . TrekMovie.com . Проверено 23 января 2023 г.
^ Форд, Хью (январь 1980 г.). «Цифровая запись – в следующем году?» (PDF) . Студийный звук . стр. 40–41.
^ «Что такое компакт-диск (CD)? - Определение с сайта WhatIs.com» .
^ "РЕТРО ОБЗОР Цифровой рекордер с открытой катушкой Mitsubishi X-80" . Сентябрь 1999 г. Архивировано из оригинала 07 марта 2021 г.
↑ Мендоса, Альваро (4 октября 2017 г.). «История компакт-дисков, классическая музыка и лос-ойдос-дель-эксито» Альваро Мендоса». MercadeoGlobal (на испанском языке) . Проверено 16 сентября 2021 г.
^ "El mundo conmemora los 25 años de la aparición del CD" . Cooperativa.cl (на испанском языке) . Проверено 16 сентября 2021 г.
^ "История Синклавира" . 500sound.com . Проверено 9 апреля 2018 г.
^ «Разработан компакт-диск (CD): История информации» . www.historyofinformation.com . Проверено 23 апреля 2024 г.
^ «Какие первые альбомы были выпущены на компакт-диске?» Кодак Оцифровка . Проверено 23 апреля 2024 г.
^ «Служба цифрового аудиорадио (DARS)» . Университет Сан-Диего. Архивировано из оригинала 15 октября 2009 г.
^ Петерсон, Джордж; Робайр, Джино [ред.] (1999). Алесис АДАТ: Эволюция революции . Миксбуки. п. 2. ISBN 0-87288-686-7 .
^ "Запись "La Vida Loca". Журнал Mix, ноябрь 1999 г. Архивировано из оригинала 4 июня 2011 г.
^ Кес Шухамер Имминк (март 1991 г.). «Будущее цифровой аудиозаписи». Журнал Общества аудиоинженеров . 47 : 171–172. Основной доклад был представлен на 104-м съезде Общества аудиоинженеров в Амстердаме во время празднования золотого юбилея общества 17 мая 1998 года.
^ Коулсон, Джош. «ФЛАК-новости». flac.sourceforge.net . Проверено 9 апреля 2018 г.
^ «Основы цифрового аудио: частота дискретизации звука и разрядность» .