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全固态录音技术 1970/01/01 19:08 点击:564 / 回复:0

胡朝阳

 
一、概述
1898年丹麦波尔逊发明钢丝录音机算起,录音技术问世已有近百年历史,不过从盒式磁带录音机问世算起,也只有30多年历史。在此30多年里,尤其是近10余年里,录音技术发展日益增快。其中最引人注目的是数字式录音技术,发展极为迅速。新型产品不断涌现,产品性能日益提高、完善,应用范围不断扩大。例如DAT、DCC、MD、CD—R、CD—RW等新型数字录音产品都是当前人们关注的热点。不过这些新型产品仍都采用磁带或光盘作为记录媒体,因此,这些新型数字式录音产品虽具有模拟式录音产品所无法比拟的优异录音性能,但仍存在与模拟式录音产品相似的、需要复杂的机械运转机构和精密伺服控制系统的不足之处。今天我想谈的这种最新型的数字式录音产品,就是与上述已出现的所有新型数字式录音产品不同的另一类型数字式录音产品。这种新型数字式录音产品是采用半导体存储器作为记录媒体,故称其为全固态录音产品,它不仅具有上述各种数字式录音机的数字录音技术特点,而且省去了上述录音机的复杂机械运转机构和精密伺服控制系统,因此结构简单,耗能低,可靠性高,可小型化和微型化,适宜制成多种用途、甚至特殊用途的录音设备。由于这种录音装置不用磁带,因此不存在磁头和磁带磨损之虑;也不用光盘,因此也不存在防震问题。此外,由于这种录音装置的录制和重放类似计算机存取信息的原理,因此易于通过计算机进行数字信号处理,更易于与一切数字式信息处理系统互联,应用范围广泛。
早在十多年前的电声情报网成立周年技术大会上,我曾介绍过这种全固态型录音技术的设想,当时由于受两方面的技术限制,致使这种新型产品迟迟未能问世。其一是当时的半导体存储器的存储容量太小,1块芯片只能记录1—2秒钟的音频信号;其二是可采用的数字信号压缩技术尚不成熟。现在由于这两方面技术都有了快速进展,所以最近国内外都已研制成此类新型产品,并有少量产品上市。
二、关键器件
实现全固态录音装置的首要条件是需采用一种存储容量足够大而且可擦写的半导体存储器。可是占当前存储器市场主要地位的动态随机存取存储器(DRAM)却存在切断电源后存储信息便随之消失的缺陷,因此需寻找一种新型半导体存储器。后来,人们发现了有两种半导体存储器适用于作数字录音装置,而且近几年发展极为迅速:一种是快闪存储器(Flash Memory);另一种是铁电存储器(Ferroelectric Memory)。
快闪存储器是一种新型电可擦非易失性半导体存储器,它既具有存取速度快的优点,又没有动态随机存取存储器那样断电后存储信息消失的缺点;既和只读存储器(ROM)一样是一种不挥发性存储器,又和随机存取存储器(RAM)一样存储容量大;既和电可擦可编程只读存储器(EPROM)一样可以改写,又比它易于改写,且价格便宜;既比硬盘存取速度快,又比它体积小、重量轻、功耗低和不易损坏。据国外报道,近几年这种快闪存储器发展很快,用途非常广泛。现除主要用于计算机信息存储之外,还用于通信、医疗以及其它工业,用于录音和摄像等装置是近年来的新发展。
目前存储容量达64M的快闪存储器国外已开始生产,128M的快闪存储器国外已开发成功,256M的现正在开发中。
现在国外生产快闪存储器产品厂家约20余家,其中最主要的有两家:一是美国Intel公司,1995年其快闪存储器产值为7亿美元,约占当年世界总产值的50%,该公司称,至1999年其快闪存储器产值将增至100亿美元以上,成为该公司的第二拳头产品。二是美国AMD公司,1995年其快闪存储器产值占世界总产值的30%。此外,日本富士通、日立、东芝、三菱、NEC、夏普、三洋等公司以及韩国的三星、现代、LG、台湾的Macronix International等公司亦都生产此类产品。
据报道,国外快闪存储器芯片的价格正逐年在下降,1991年快闪存储器每兆价格为80美元以上,1994年降为30美元以下,今年已降至每兆1美元左右。因此从价格上看已可逐步用于录音产品。铁电存储器是一种正处于研制中的新型可擦非易失性存储器。从研制的成果来看,它不仅在读写次数和存取速度两方面都高于快闪存储器,而且还具有抗辐射特性,并与CMOS工艺和GaAs电路工艺兼容。有可望成为最终存储器。目前进行此类新型存储器研制的公司有美国Ramtron、Motorola、AT&T、德州仪器等公司,日本NEC、松下、日立、东芝、富士通、三菱等公司以及荷兰飞利浦、德国西门子、韩国三星、现代等公司。由于此类大容量存储器尚未问世,故现在还不能应用于录音装置。
三、全固态录音机一瞥
近两年虽然国内外报刊上报道全固态录音产品的文章很少,但这种新型产品现确实已经问世,目前不仅美国、日本市场已有此类产品上市,而且我国也已有企业正在研制,并即将投产。从我们所看到的产品来看,此类新型录音机的性能虽距离高保真录放音要求尚远,但已达到清晰语声录放的要求,适于一些特殊用途。
例如日本三洋公司的TRC—ICPl型数字式集成电路录音机,采用了插拔式快闪存储器集成电路卡作录音媒体,32M芯片可录音44分钟,可通过语声启动录音,无机械传动机构,可高速访问、提示索引。采用直流3伏电源,体积为69(宽)X120(高)X27(厚)毫米。目前零售价约合人民币1700元。
又如我国北京莱狮电子有限公司研制、并即将投产的微型数字式集成电路录音机,采用类似MD和DCC的压缩技术,一块32M快闪存储器集成电路片可录音1小时,采用64M芯片,可录音两小时。整机体积与上述三洋公司产品相似,产品性能和功能优于前者。据该公司称,此产品上市后,计划零售价为850元。
由于快闪存储器的工作原理是利用“热电子”注入完成录入过程,利用福威尔—诺德海姆隧道效应完成擦除功能。因此要采用写命令到命令寄存器的方法来管理各种写入功能,并通过电的作用,一次擦除若干区域或整个存储器的存储信息。
以北京莱狮电子公司的录音机为例,其录音是按4个语声信箱存入的,每个信箱内存入的语声信号又是按条目序号,顺序排列的,因此,便于检索放音,也易于有选择地擦除。
四、存在问题及发展前景
从目前已出现的全固态数字录音机产品来看,其存在的最主要问题是录放音的频带太窄,只限于语声频段,例如日本三洋的TRC—ICPl型集成电路录音机的录放音频率范围只是200—2900Hz,这主要仍是受目前半导体存储器存储容量的限制。我们从CD唱片的存储容量可以看出,一张74分钟的CD唱片,其双声道数字音频信号的存储容量高达747兆字节,即使采用MD或DCC的数码压缩技术进行处理(即缩减至1/4或1/5),其存储容量仍然需达到150—187兆字节。而目前上市的快闪存储器最高存储容量只有64兆位,因此尚不可能达到记录数字式高保真立体声音频信号的要求。
不过从发展的眼光看,要满足这一要求只是个时间问题,而且为时也不一定很久。因为近几年快闪存储器技术发展极为神速,以美国Intel公司开发和生产快闪存储器芯片为例,1989年该公司采用1.2/l工艺,可生产出64k一256k快闪存储器产品,1992年采用0.6fl工艺,生产出16M~32M的芯片,目前又可生产出64M的芯片,并已研制成128M芯片,256M的产品正在研制中,按此发展速度来看,实现高保真立体声的全固态数字录音机的愿望肯定将是乐观的。
    综上所述,我们认为全固态数字式录音技术将是今后发展的趋势,尤其是用于多媒体技术或一些特殊专用场合,会大有其用武之地。但作为家用录音机产品,其发展的进程是否顺利,还要取决于多种客观因素。
其因素之一是产品的价格,是否能为广大消费者所接受;
其因素之二是软件的支持.如果没有大量集成电路卡节目源同时上市,消费者是不会光顾的;
其因素之三是性能要优于磁带式和光盘式的录音产品。
文章:youk [1970/01/01 19:08]
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