3.2. Структура данных в формате dash
Данные в формате DASH организованы в блоки, состоящие из 18 слов, каждое из которых, в свою очередь, состоит из 16 двоичных разрядов (рис. 3.4). Такая размерность слов была принята из-за того, что в период разработки формата DASH наиболее распространенным видом квантования звукового сигнала было 16-разрядное, и для простоты обработки данных удобнее всего было пользоваться словами с такой же разрядностью. Всего в блоке 288 бит. Четыре последовательных блока образуют сектор.
Как и во всякой другой системе записи или передачи цифровой информации, звуковые данные в формате DASH кодируются с целью защиты от возможных ошибок и модулируются перед записью на носитель.
Для защиты от ошибок здесь используются трехкаскадное помехоустойчивое кодирование и три этапа перемежения данных. Такая система защиты от ошибок известна под аббревиатурой CIC (Cross Interleave Code – код с перекрестным перемежением) [93].
Коды защиты от ошибок, используемые в формате DASH, чрезвычайно просты – это два этапа элементарной проверки на четность (сложение слов по модулю 2) – коды P и Q, и вычисление остатка от побитного деления всей информации блока за исключением 11-разрядной синхрогруппы на порождающий полином G(x) = x16 + x12 + x5 + 1. Последняя процедура, которая известна как кодирование путем вычисления циклической избыточности CRCC (Cyclic Redundancy Check Code), обеспечивает лишь обнаружение ошибок в блоке, а каждая из проверок на четность способна исправить только одну ошибку. Эффективные коды Рида-Соломона, используемые для защиты от ошибок в других цифровых форматах, здесь не используются – по причине сложности программной и аппаратной реализации процедур кодирования и декодирования. Тем не менее благодаря хорошо продуманной структуре трехкаскадного перемежения, даже такие слабые коды обеспечивают вполне эффективную защиту звуковой информации от воздействия ошибок.
Начинается процедура помехоустойчивого кодирования с того, что в потоке 16-разрядных отсчетов (каждого из звуковых каналов) выделяются массивы из 12 отсчетов (будущие блоки данных). Затем каждое четное слово (отсчет звукового сигнала) задерживается относительно нечетного на величину D1 = 204 блока. Такая задержка соответствует расстоянию между соседними отсчетами на магнитной ленте 38,86 мм. Это первый этап перемежения. Он обеспечивает возможность линейной интерполяции искаженных отсчетов в том случае, если при воспроизведении ошибки не удастся исправить с помощью проверок на четность. Таким образом, образуются блоки, в которых только нечетные слова принадлежат данному блоку, а четные взяты из блока, предшествующего данному на 204 единицы.
Далее производится кодирование слов блока данных кодами Р и Q. Для четных и нечетных слов эти процедуры выполняются отдельно – независимо друг от друга. Перед выполнением кодирования слова одного блока данных делятся на четные и нечетные и порядок их расположения изменяется (рис. 3.5).
Проверочные слова Р для четных и нечетных слов данных W формируются в соответствии с одним и тем же выражением (рис. 3.6)
Р = Wi + Wi+4 + Wi+8 + Wi+2 + Wi+6 + Wi+10,
где i = 12N+1 для нечетных слов и i = 12N+2 для четных слов при N=0,1,2,3,…
Проверочные слова Q для четных и нечетных слов данных W формируются в соответствии с выражением (рис. 3.7)
где d – задержка на 2 блока.
Изменение порядка следования слов внутри блока и использование задержек переменной длины при выполнении процедур кодирования кодами Р и Q образует перемежение второго этапа.
Третий этап перемежения состоит в том, что после вычисления проверочных слов Р и Q символы каждого из массивов, состоящего из нечетных и четных слов, задерживаются относительно друг друга с интервалом D2 = 17 блоков или 204 слова, что обеспечивает равномерное распределение этих слов на участке дорожки записи длиной 22,7 мм (рис. 3.8).
После выполнения всех операций кодирования кодами Р и Q и перемежения блок данных будет выглядеть, как показано на рис. 3.9.
Далее перед первым словом блока размещаются пять служебных бит, которые входят в состав заголовка Н (рис. 3.4), и полученные таким образом 16×16+5=261 бит делятся на порождающий полином G(x) = x16 + x12 + x5 + 1 кода CRCC. Полученный 16-разрядный остаток С размещается в конце блока (рис. 3.4).
Пять служебных бит заголовка имеют следующие значения (рис. 3.10). Биты В1 и В0 соответствуют номеру блока внутри сектора в двоичном коде (00, 01, 10, 11). Биты W1 и W2 характеризуют число перезаписей дорожки – также в двоичном коде. Бит F является указателем имфазиса, т.е. указывает на наличие (1) или отсутствие (0) предыскажений (преимфазиса) звукового сигнала перед записью. Если предыскажения присутствуют, то при воспроизведении к выходу звукового сигнала автоматически должна подключаться цепь для их компенсации (деимфазиса). Характеристика используемых в формате DASH предыскажений стандартизована и известна как имфазис 50/15 (рис. 3.11). Имфазис с такой характеристикой используется практически во всех форматах цифровой звукозаписи.
Сформированный таким образом блок данных подается на модулятор, где производится его модуляция кодом HDM-1 и в начале блока формируется 11-разрядная синхрогруппа.
