Day 3000 将数据文件写入普通卡式录音带

标题有些夸大，并且由于设备不全，试验其实也没有做完，描述一遍好了。

小时候接触过从有钱亲戚家淘汰下来的裕兴电脑学习机，或者称呼其正式名称，「裕兴新世纪普及型电脑」，记得型号是F型，已经处于学习机的中后期，可以使用真正的3.5英寸软盘进行程序存储，但当时听说早期型号的学习机可以向普通录音带存储程序，感觉很神奇，却始终未能得见。

许多年以后，有关FC学习机的记忆大多已经淡忘，却一直对普通录音带存储数据念念不忘。最近有点闲，在Google上搜索，终于找到一点可以用现成编码方式组合解决方案的线索，现总结如下：

一、原始方案

方案来自这篇博文，使用主板的板载声卡，配合Ham Radio Deluxe套件中的Digital Master 870将数据编码为RTTY（Radio TeleTYpe 无线电传）信号（如有必要可以对数据使用Base64等方式进行预编码），将输出的音频在外部用卡式录音机进行录制保存，并在需要的时候逆向操作，提取其中的数据。

二、改进方案

由于板载声卡通常有噪音，会造成RTTY接收程序随机接收到无关字符，且RTTY的默认编码博多电码（Baudot）无法传输小写字母和部分标点，于是进行少许改进后，编码方案如下：

1. 字符串编码规则为：所有数据首先经过Base64编码，然后进行字符替换，大写字母和数字保留原样，小写字母前加’（西文单引号）为标记，Base64编码后的/（西文斜杠）保留原样，+（西文加号）因博多码不支持修改为-（西文减号），补位=（西文等号）去掉；
2. 完整的文件数据串以?（西文问号）开头；
3. 编码后的文件名，以及分隔符:（西文冒号）；
4. 编码后的原始文件MD5值（大写）（由于只包含大写字母和数字，其实和编码前没有区别），以及分隔符（西文冒号）；
5. 编码后的原始文件数据；
6. 结束符号;（西文分号）。

从数据字串到音频的转换及其逆向操作使用MMTTY进行，而从编码字串中恢复数据基本就是拆分后逆向恢复的过程，唯一需要注意的是由于编码时忽略了Base64字符串最后的补位字符=（西文等号），需要按照Base64的编码规则（长度一定是4的倍数）将缺少的=补上，例如：解码后的字符串长度为61，在进行Base64解码前就要补上3个=。

三、具体实现

由于我只是有点闲而没有很闲，并且也缺乏无线电和数据编、解码方面的理论知识，所以只在理想状态即使用声卡的内录（从「立体声混音」设备录制）下做了试验，效果还说得过去。

写了个小程序进行编解码工作，因为代码写得很丑而且并没有实用性（见下文），仅贴一张截图，演示和下载就免了。

四、不足之处

1、由于只在理想环境下进行过操作，没有实际接入录音机进行「上传」「下载」试验，现行编码方案亦未包含容错处理，并不适合实际使用。

2、通过实际操作发现：将文件名为TEST.TXT、大小为11字节的文件进行编码，并使用MMTTY的默认设置（速度最快）录音后，需要约11秒的时间才能传输完编码后的64字节数据，数据膨胀为原始文件的6倍，以此计算，同样长度文件名的原始文件每KB数据将用掉17分钟的音频进行保存，存取速度仅为1bps，较常见的卡式录音带为90分钟，每面45分钟，则单面最多仅能记录2.6KB左右的数据，一盘磁带的容量仅为5KB左右。而早在1970年的PC机上，使用FSK（频移键控）编码的普通录音带数据存储已可达到500-2000bps的比特率，在2000bps下90分钟磁带的单面存储量即有660KB，是我的方案的132倍，如采用现代调制解调器上使用的QPSK（正交相移键控）编码，存储速度将能达到10-17Kbps，同样的每盘磁带将能存储60MB的数据，是我的方案的一万两千多倍，故本文的方案存储密度极其低下，不具备实用性。

3、另外，某16GB容量U盘为49.9元，每MB存储成本为0.003元，某宝上60分钟的杂牌录音带为1.3元每盘，依前述每盘可以存储5KB计算，每MB存储成本为266.24元，是U盘的接近9万倍，存储成本极其高昂，完全不具备实用性。

五、小结

一如前述，由于我只是有点闲而没有很闲，所以这也只是个实验性的东西，当笑话看就好╮(╯▽╰)╭

六、后记

写完之后去MMTTY的官网MM HAMSOFT上看了一下，发现还有另一款名叫MMVARI的软件，支持BPSK的调制方式且支持高速率传输，在仍然使用文本方式提交数据的情况下，可以更有效率地将数据进行转换，不过已经不愿再折腾了。5月4日更新：BPSK在最高速度250.0Bps下每盘90分钟录音带最高可存储大约100KB的数据。

5月4日的重新试验也让我明白了一个根本道理：想提高数据存储密度，不应该依靠把Binary进行Base64编码这种会将数据量翻倍的做法，而应该将二进制数据进行压缩编码，这就超出了我的知识范围（好窄），也就不用继续做实验了。