Un adaptador PCM es un dispositivo que codifica audio digital como vídeo para grabarlo en una grabadora de vídeo . El adaptador también tiene la capacidad de decodificar una señal de video en audio digital para su reproducción. Este sistema de audio digital se utilizó para masterizar los primeros discos compactos .
El audio con modulación de código de pulso (PCM) de alta calidad requiere un ancho de banda significativamente mayor que una señal de audio analógica normal. Por ejemplo, una señal PCM de 16 bits requiere un ancho de banda analógico de aproximadamente 1 a 1,5 MHz en comparación con aproximadamente 15 a 20 kHz de ancho de banda analógico requerido para una señal de audio analógica. Una grabadora de audio analógica estándar no puede cumplir con este requisito. Una solución a la que se llegó a principios de la década de 1980 fue utilizar una grabadora de vídeo, que es capaz de grabar señales con anchos de banda mayores.
Era necesario un medio para convertir audio digital a formato de vídeo. Un sistema de grabación de audio de este tipo incluye dos dispositivos: el adaptador PCM, que convierte el audio en pseudovídeo, y la grabadora de vídeo. Un adaptador PCM realiza una conversión de analógico a digital que produce 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, que luego puede grabarse como una 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 monocromático , o 44,056 kHz para NTSC en color. Algunos de los modelos anteriores, como el Sony PCM-100, grababan 16 bits por muestra, pero usaban solo 14 de los bits para el audio, y los 2 bits restantes se usaban para la corrección de errores en el caso de interrupciones u otras anomalías presentes. en la cinta de vídeo.
El uso de vídeo para el adaptador PCM ayuda a explicar la elección de la frecuencia de muestreo para el CD, porque el número de líneas de vídeo, la velocidad de cuadros y los bits por línea terminan dictando la frecuencia de muestreo que se puede lograr. Por lo tanto, se adoptó una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz para el disco compacto , ya que en ese momento no había otra forma práctica de almacenar audio digital que utilizando una combinación de adaptador PCM y grabadora de vídeo.
Es más sencillo si se utiliza el mismo número de líneas en cada campo y, lo que es más importante, se decidió adoptar una frecuencia de muestreo que pudiera usarse tanto en equipos PAL como en monocromo NTSC. Dado que NTSC monocromático 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 produce una frecuencia de muestreo que es un múltiplo de 900 Hz. Para NTSC monocromático la frecuencia de muestreo es 5 m × 60 × 3, donde 5 m es el número de líneas activas por campo, que debe ser múltiplo de 5 (el resto se usa para sincronización), y para PAL la frecuencia de muestreo es 6 n × 50 × 3, donde 6 n es el número de líneas activas por campo, que debe ser 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 no requieren 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 tanto, 40,5, 41,4, 42,3, 43,2, 44,1, 45, 45,9 y 46,8. kHz. Los inferiores se eliminan debido a que los filtros de paso bajo requieren una banda de transición, mientras que los superiores se eliminan debido a que se requieren algunas líneas para el intervalo de supresión 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 de 25 fotogramas (países PAL) y de 30 fotogramas en blanco y negro (países NTSC) utilizados para el almacenamiento de audio en ese momento.
Las muestras de audio se graban como si estuvieran en las líneas de un escaneo rasterizado de vídeo, de la siguiente manera: los estándares de vídeo analógico representan vídeo a una velocidad de campo de 60 Hz ( NTSC , Norteamérica, o 60/1,001 Hz ≈ 59,94 Hz para NTSC en color). ) o 50 Hz ( PAL , Europa), que corresponde a una velocidad de fotogramas de 30 fotogramas por segundo (fotogramas) o 25 fotogramas por segundo: cada campo es la mitad de las líneas de una imagen entrelazada (alternando las líneas impares y las pares). líneas). Cada uno de estos campos se compone a su vez de líneas: un cuadro de 625 líneas para PAL y 525 líneas para NTSC, aunque algunas de las líneas en realidad sirven para sincronizar la señal, y un campo comprende la mitad de las líneas visibles en un escaneo vertical. Luego, las muestras de audio digital se codifican a lo largo de cada línea, lo que permite la reutilización de los circuitos de sincronización existentes; como video, las imágenes resultantes parecen líneas de puntos binarios blancos y negros (más bien, grises) a lo largo de cada línea de escaneo. La frecuencia de línea (líneas por segundo) fue de 15.625 Hz para PAL (625 × 50/2), 15.750 Hz para 60 Hz (monocromo) NTSC (525 × 60/2) y 15.750/1,001 Hz (aproximadamente 15.734,26 Hz) para 59,94 (color) NTSC y, por lo tanto, para grabar audio a la velocidad requerida de más de 40 kHz se requería codificar múltiples muestras por línea, siendo suficientes 3 muestras por línea, lo que arroja 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 a cada muestra se le pueda dedicar más espacio, lo que facilita tener una mayor profundidad de bits (16 bits, en lugar de 14 o 12 bits, por ejemplo) y un mejor error. tolerancia y, en la práctica, la señal era estéreo, requiriendo 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 supresión vertical (VBI) no se pueden usar, por lo que se puede usar un máximo de 490 líneas por cuadro (245 líneas por campo) en NTSC. y aproximadamente 588 líneas por cuadro (294 líneas por campo) en PAL (tenga en cuenta que, en video, PAL tiene (hasta) 575 líneas visibles [1] mientras que NTSC tiene hasta 485).
La Sony PCM-1600 fue la primera grabadora de vídeo comercial de 16 bits. El 1600 (y sus versiones posteriores, el 1610 y el 1630) utilizaban VCR especiales de formato U-matic que también proporcionaba Sony para transportes , como el BVU-200B (el primer modelo de VCR optimizado para funcionar y vendido con el PCM). -1600 en 1979), [2] BVU-800DA, VO-5630DA y los posteriores DMR-2000 y DMR-4000, que se basaron en las máquinas de vídeo industriales VO-5850 y BVU-800 de transmisión, respectivamente. En esencia, se trataba de versiones modificadas de grabadores de vídeo Sony U-Matic existentes adaptados para su uso con los adaptadores de la serie 1600 mediante la desactivación de los circuitos compensadores de croma y caída de los VCR, lo que dificultaría la grabación adecuada del vídeo monocromático. datos de audio digital basados en los adaptadores de la serie 1600, si están habilitados. El BVU-200B incluido con el PCM-1600 también se modificó para que su punto de conmutación del cabezal de video se moviera al intervalo de supresión vertical de la señal de video con audio digital que se está grabando para evitar errores o interferencias con los datos de audio digital. La edición se realizó utilizando un adaptador de la serie 1600 y dos o más de estos VCR con un controlador de edición DAE-1100 o DAE-3000. La serie 1600 fue el primer sistema utilizado para masterizar discos compactos de audio a principios de la década de 1980 por muchos sellos discográficos importantes, y las cintas de audio digitales en formato U-matic 1600 finales se enviaron a plantas de prensado de CD para grabarlas en un disco maestro de vidrio. utilizado para hacer los CD replicados.
Sony también lanzó varios modelos semiprofesionales/de consumo de adaptadores PCM:
Technics también fabricó un adaptador PCM portátil que funciona con baterías, el SV-100, un adaptador de componentes de alta fidelidad, el SV-110, y una versión con un transporte de videocasetes VHS incorporado , el SV-P100. [ cita necesaria ] 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. [4]
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 dio como resultado una grabación digital de mayor calidad con más rango dinámico que el que podía ofrecer la modulación PCM estándar. [ cita necesaria ] Al igual que un adaptador PCM estándar, el Modelo 700 también utilizó una videograbadora para transporte.
En 1987, unos años después de la introducción del adaptador PCM, Sony introdujo un nuevo formato basado en casete para grabación de audio digital llamado Digital Audio Tape (DAT). Dado que DAT no dependía de una grabadora de vídeo independiente, era un formato mucho más portátil y menos complicado de usar que un sistema basado en un adaptador PCM. Las grabadoras DAT tenían su propio transporte integrado utilizando un pequeño casete exclusivo para el formato. DAT utilizó cinta de 4 milímetros (0,16 pulgadas) de ancho cargada en un casete de 73 mm × 54 mm × 10,5 mm (2,87 pulgadas x 2,12 pulgadas x 0,41 pulgadas) de tamaño. Los datos de audio se grabaron en la cinta mediante grabación de escaneo helicoidal , de la misma manera que una videograbadora conectada a un adaptador PCM grabaría en una cinta de video. En esencia, DAT era una versión modernizada, integrada y miniaturizada de un sistema basado en adaptador PCM.
Al igual que un adaptador PCM, DAT solo podía grabar dos pistas de audio a la vez, pero el tamaño más pequeño del equipo y los medios, además de poder aceptar múltiples frecuencias de muestreo y otra flexibilidad, [a] le dio a DAT muchas ventajas sobre PCM. Sistemas basados en adaptadores.
Las grabadoras digitales capaces de realizar grabaciones multipista [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 cintas superaron los problemas que hacían que las grabadoras analógicas típicas no pudieran satisfacer las demandas de ancho de banda (rango de frecuencia) de la grabación digital mediante una combinación de velocidades de cinta más altas, espacios entre cabezales más estrechos utilizados en combinación con cintas de formulación metálica y la difusión de datos a través de múltiples vías paralelas.
A pesar de la obsolescencia, los aficionados todavía son capaces de utilizar los discos DVD o Blu-ray modernos como medio de transporte para la codificación basada en vídeo de transmisiones de audio digital.