ЦИФРОВА́Я ЗА́ПИСЬ

ЦИФРОВА́Я ЗА́ПИСЬ, спо­соб за­пи­си ин­фор­ма­ции, при ко­то­ром ре­ги­ст­ри­руе­мые на но­си­те­ле сиг­на­лы пре­об­ра­зу­ют­ся в по­сле­до­ва­тель­ность ко­до­вых (циф­ро­вых) ком­би­на­ций им­пуль­сов. По срав­не­нию с сис­те­ма­ми ана­ло­го­вой за­пи­си и вос­про­из­ве­де­ния ин­фор­ма­ции сис­те­мы Ц. з. обес­пе­чи­ва­ют су­ще­ст­вен­но бо­лее вы­со­кое ка­че­ст­во (дос­то­вер­ность) вос­про­из­во­ди­мых сиг­на­лов, а так­же до­пус­ка­ют воз­мож­ность мно­го­крат­ной пе­ре­за­пи­си без по­те­ри ка­че­ст­ва. Ме­то­ды Ц. з. ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в элек­тро­свя­зи, вы­чис­лит. и зву­ко­за­пи­сы­ваю­щей тех­ни­ке, те­ле­ви­де­нии, те­ле­мет­рии и др.

В ос­но­ву циф­ро­вой пе­ре­да­чи и за­пи­си ана­ло­го­вых сиг­на­лов по­ло­же­на им­пульс­но-ко­до­вая мо­ду­ля­ция (ИКМ), вклю­чаю­щая в се­бя две осн. опе­ра­ции, осу­ще­ст­в­ляе­мые с по­мо­щью ана­ло­го-циф­ро­во­го пре­об­ра­зо­ва­те­ля, – дис­кре­ти­за­цию и ко­ди­ро­ва­ние. При дис­кре­ти­за­ции (см. Кван­то­ва­ние сиг­на­ла) ис­ход­ный ана­ло­го­вый сиг­нал пре­об­ра­зу­ет­ся в по­сле­до­ва­тель­ность его мгно­вен­ных фик­си­ров. зна­че­ний (от­счё­тов), вы­де­лен­ных по оп­ре­де­лён­но­му за­ко­ну и в со­во­куп­но­сти ото­бра­жаю­щих (с за­ра­нее ус­та­нов­лен­ной ошиб­кой) ис­ход­ный сиг­нал. При ко­ди­ро­ва­нии ка­ж­дый вы­де­лен­ный в про­цес­се дис­кре­ти­за­ции от­счёт за­ме­ня­ет­ся со­от­вет­ст­вую­щим ко­до­вым сло­вом, сим­во­лы ко­то­ро­го име­ют обыч­но два зна­че­ния – 0 или 1 (дво­ич­ный код). В ре­зуль­та­те ис­ход­ный ана­ло­го­вый сиг­нал пре­об­ра­зу­ет­ся в ИКМ-сиг­нал, ко­то­рый мо­жет быть за­пи­сан на циф­ро­вом но­си­те­ле. При вос­про­из­ве­де­нии счи­ты­вае­мый с но­си­те­ля ИКМ-сиг­нал под­вер­га­ет­ся об­рат­но­му пре­об­ра­зо­ва­нию с по­мо­щью циф­роа­на­ло­го­во­го пре­об­ра­зо­ва­те­ля: по­сле­до­ва­тель­ность ко­до­вых слов пре­об­ра­зу­ет­ся в по­сле­до­ва­тель­ность фик­си­ров. от­счё­тов, низ­ко­час­тот­ная со­став­ляю­щая ко­то­рой пред­став­ля­ет со­бой вос­ста­нов­лен­ный ана­ло­го­вый сиг­нал. Точ­ность пе­ре­да­чи ИКМ-сиг­на­лов за­ви­сит от па­ра­мет­ров пре­об­ра­зо­ва­ния: час­то­ты дис­кре­ти­за­ции f_д и ша­га (ко­ли­че­ст­ва уров­ней) кван­то­ва­ния. Ве­ли­чи­на f_д долж­на быть не ни­же 2F_В, где F_В – верх­няя час­то­та спек­тра ана­ло­го­во­го сиг­на­ла (тео­ре­ма Ко­тель­ни­ко­ва). При ко­ли­че­ст­ве уров­ней кван­то­ва­ния N=2n (n – раз­ряд­ность дво­ич­но­го ко­да) макс. от­но­ше­ние сиг­нал/шум дос­ти­га­ет ≈6n (в дБ).

По­верх­но­ст­ная плот­ность за­пи­си в циф­ро­вых уст­рой­ст­вах мо­жет быть весь­ма вы­со­кой (до 100 Мбит/см² и бо­лее), по­это­му на дос­то­вер­ность сиг­на­лов силь­но влия­ют мик­ро­ско­пич. по­вре­ж­де­ния или де­фек­ты но­си­те­ля, вы­зы­ваю­щие вы­па­де­ние по­лез­ных (не­су­щих ин­фор­ма­цию) или по­яв­ле­ние лож­ных им­пуль­сов и на­ру­шаю­щие ра­бо­ту ка­на­ла вос­про­изве­де­ния. Для за­щи­ты от ука­зан­ных оши­бок за­пи­сы­вае­мый сиг­нал под­вер­га­ют до­пол­нит. по­ме­хо­за­щит­но­му ко­ди­ро­ва­нию с по­мо­щью спец. ко­дов, по­зво­ляю­щих кор­рек­ти­ро­вать ошиб­ки, свя­зан­ные с де­фек­та­ми но­си­те­ля. В сис­те­мах вы­со­ко­плот­ной Ц. з. обыч­но ис­поль­зу­ют т. н. код Ри­да – Со­ло­мо­на с пе­ре­ме­же­ни­ем: ис­ход­ный циф­ро­вой сиг­нал раз­би­ва­ют пу­тём ма­те­ма­тич. и ло­гич. пре­об­ра­зо­ва­ний на бло­ки, в ка­ж­дый из ко­то­рых вво­дят­ся из­бы­точ­ные би­ты ин­фор­ма­ции, по­зво­ляю­щие при вос­про­из­ве­де­нии скор­рек­ти­ро­вать поя­вив­шие­ся ошиб­ки; суть пе­ре­ме­же­ния за­клю­ча­ет­ся в «рас­тя­ги­ва­нии» ин­фор­ма­ции отд. бло­ка вдоль до­рож­ки за­пи­си или по пло­ща­ди но­си­те­ля.

См. так­же Им­пульс­ная мо­ду­ля­ция, Пре­об­ра­зо­ва­тель пред­став­ле­ния ве­ли­чин.