Sistema de reducción de ruido Dolby
Una línea de sistemas de reducción de ruido para grabadoras de carrete a carrete, de casete compacto y de videocasete.

Sistema de reducción de ruido Dolby
Módulo de reducción de ruido tipo A Dolby 361
Tipo de productoTecnología de audio
DueñoLaboratorios Dolby
PaísReino Unido
Estados Unidos
Introducido1965
Marcas relacionadasDolby Stereo (1976-presente)
Dolby Digital (1986-presente)
MercadosMundial
Propietarios anterioresRayo Dolby
Sitio webSitio web oficial de Dolby

Un sistema de reducción de ruido Dolby , o Dolby NR , es uno de una serie de sistemas de reducción de ruido desarrollados por Dolby Laboratories para su uso en la grabación de cintas de audio analógicas. [1] El primero fue Dolby A , un sistema de reducción de ruido de banda ancha profesional para estudios de grabación que se demostró por primera vez en 1965, pero el más conocido es Dolby B (introducido en 1968), un sistema de banda deslizante para el mercado de consumo, que ayudó a hacer práctica la alta fidelidad en las cintas de casete , que utilizaban un tamaño y una velocidad de cinta relativamente ruidosos. Es común en los reproductores y grabadores de cintas estéreo de alta fidelidad hasta el día de hoy, aunque Dolby ha dejado de otorgar licencias de la tecnología para nuevas pletinas de casete a partir de 2016. De los sistemas de reducción de ruido, Dolby A y Dolby SR se desarrollaron para uso profesional. Dolby B , C y S fueron diseñados para el mercado de consumo. Aparte de Dolby HX, todas las variantes de Dolby funcionan mediante compresión-expansión : comprimiendo el rango dinámico del sonido durante la grabación y expandiéndolo durante la reproducción.

Proceso

Al grabar una señal en cinta magnética, hay un nivel bajo de ruido de fondo que suena como un silbido. Una solución a este problema es utilizar una cinta de bajo ruido, que graba más señal y menos ruido. Otras soluciones son hacer funcionar la cinta a una velocidad más alta o utilizar una cinta más ancha. Las cintas de casete se diseñaron originalmente para sacrificar fidelidad por la comodidad de la grabación de voz mediante el uso de una cinta muy estrecha que funciona a una velocidad muy lenta de 1+7 ⁄ 8  pulgadas/s (4,8 cm/s) alojados en una carcasa de plástico simple cuando 15 pulgadas/s (38 cm/s) o 7+Las velocidades de cinta de 1 ⁄ 2  pulg./s (19 cm/s) eran para alta fidelidad y 3+La fidelidad era menor en 3 ⁄ 4  in/s (9,5 cm/s). Como resultado de sus pistas estrechas y su baja velocidad, los casetes hacen que el silbido de la cinta sea un problema muy grave.

Características de codificación para sistemas de reducción de ruido Dolby tipo B y tipo C para un nivel de señal de entrada de -60 dB. Las curvas de decodificación utilizadas en la reproducción son exactamente inversas y, por lo tanto, la respuesta de frecuencia general de grabación/reproducción es plana.

La reducción de ruido Dolby es una forma de preénfasis dinámico que se emplea durante la grabación, además de una forma de desenfasis dinámico que se utiliza durante la reproducción, que funcionan en conjunto para mejorar la relación señal-ruido . La relación señal-ruido es simplemente cuán grande es la señal de música en comparación con el bajo nivel de ruido de la cinta sin señal. Cuando la música está alta, el bajo nivel de silbido de fondo no se nota, pero cuando la música está suave o en silencio, la mayor parte o la totalidad de lo que se puede escuchar es el ruido. Si el nivel de grabación se ajusta para que la música esté siempre alta, entonces el ruido de bajo nivel no sería audible.

No se puede simplemente aumentar el volumen de la grabación para lograr este fin; las cintas tienen un volumen máximo que pueden grabar, por lo que los sonidos que ya son fuertes se distorsionarán. La idea es aumentar el volumen de la grabación solo cuando el material original no sea demasiado alto y luego reducir el volumen en la misma cantidad durante la reproducción para que la señal vuelva a los niveles de volumen originales. Cuando se reduce el volumen durante la reproducción, el nivel de ruido se reduce en la misma cantidad. Este concepto básico, aumentar el volumen para abrumar el ruido inherente, se conoce como preénfasis y se encuentra en varios productos.

Además de este concepto básico, los sistemas de reducción de ruido Dolby añaden otra mejora. Esto tiene en cuenta el hecho de que el ruido de cinta se escucha principalmente en frecuencias superiores a 1.000 Hz. Son los sonidos de frecuencia más baja los que suelen ser fuertes, como los golpes de batería, por lo que al aplicar la compresión solo a ciertas frecuencias, se puede reducir la cantidad total de distorsión de la señal original y centrarse solo en las frecuencias problemáticas. Las diferencias en los diversos productos Dolby son en gran medida evidentes en el conjunto preciso de frecuencias que utilizan y la cantidad de modificación del volumen de la señal original que se aplica a cada una de las bandas de frecuencia.

Dentro de cada banda, la cantidad de preénfasis aplicada depende del volumen de la señal original. Por ejemplo, en Dolby B, una señal de bajo nivel se amplificará en 10  dB , mientras que las señales en el "nivel Dolby", +3  VU , no reciben ninguna modificación de señal. Entre los dos límites, se aplica un nivel variable de preénfasis. En la reproducción, se aplica el proceso opuesto (deénfasis), basado en el componente de señal relativo por encima de 1 kHz. Por lo tanto, a medida que esta porción de la señal disminuye en amplitud, las frecuencias más altas se atenúan progresivamente, lo que también reduce el nivel del ruido de fondo constante en la cinta cuando y donde sería más perceptible.

Los dos procesos (pre-énfasis y de-énfasis) tienen como objetivo cancelarse mutuamente en lo que respecta al material del programa grabado. Durante la reproducción, solo se aplica de-énfasis a la señal entrante fuera de cinta y al ruido. Una vez que se completa la de-énfasis de la reproducción, se reduce el ruido aparente en la señal de salida y este proceso no debería producir ningún otro efecto perceptible para el oyente, aparte de la reducción del ruido de fondo. Sin embargo, la reproducción sin reducción de ruido produce un sonido notablemente más brillante.

La calibración correcta de los circuitos de grabación y reproducción es fundamental para garantizar la reproducción fiel del contenido del programa original. La calibración puede verse alterada fácilmente por una cinta de mala calidad, cabezales de grabación o reproducción sucios o desalineados, o por el uso de niveles de polarización o frecuencia inadecuados para la formulación de la cinta, así como por la velocidad de la cinta al grabar o duplicar. Esto puede manifestarse como una reproducción con sonido apagado o como una " respiración " del nivel de ruido a medida que varía el nivel de volumen de la señal.

En algunos equipos de consumo de alta gama, se incluye un control de calibración Dolby. Para la grabación, se puede grabar un tono de referencia en Dolby Level para una calibración precisa del nivel de reproducción en otro transporte. En la reproducción, el mismo tono grabado debe producir la salida idéntica, como lo indica una marca del logotipo de Dolby a aproximadamente +3 VU en el medidor VU. En los equipos de consumo, Dolby Level se define como 200  nWb/m y había cintas de calibración disponibles para ayudar con la tarea de ajuste correcto del nivel. Para un monitoreo preciso fuera de la cinta durante la grabación en grabadoras de cinta de 3 cabezales, se deben emplear ambos procesos a la vez, y los circuitos provistos para lograr esto se comercializan bajo la etiqueta "Double Dolby".

Dolby A

El sistema de reducción de ruido tipo Dolby A fue el primer sistema de reducción de ruido de la compañía Dolby, presentado en 1965. [2] [3] Fue pensado para su uso en estudios de grabación profesionales, donde se volvió algo común, ganando una amplia aceptación al mismo tiempo que la grabación multipista se convirtió en estándar. La señal de entrada se divide en bandas de frecuencia mediante cuatro filtros con pendientes de 12 dB por octava, con frecuencias de corte (puntos de 3 dB hacia abajo) de la siguiente manera: paso bajo a 80 Hz; paso banda de 80 Hz a 3 kHz; un paso alto a partir de 3 kHz; y otro paso alto a 9 kHz. (El apilamiento de contribuciones de las dos bandas de paso alto permite una mayor reducción de ruido en las frecuencias superiores). El circuito compresor tiene un umbral de −40 dB, con una relación de 2:1 para una compresión/expansión de 10 dB. Esto proporciona una reducción de ruido de aproximadamente 10 dB que aumenta hasta unos posibles 15 dB a 15 kHz, según los artículos escritos por Ray Dolby y publicados por la Audio Engineering Society (octubre de 1967) [4] [5] y Audio (junio/julio de 1968). [6] [7]

Al igual que con el sistema Dolby B-type, es importante que los procesos de compresión y expansión coincidan correctamente. La calibración de la unidad de expansión (decodificación) para cinta magnética utiliza un nivel de flujo de 185 nWb/m, que es el nivel utilizado en las cintas de calibración industriales, como las de Ampex; este nivel se establece en 0 VU en la reproducción de la grabadora de cinta y en Dolby Level en la unidad de reducción de ruido. En el modo de grabación (compresión o codificación), un tono característico (Dolby Tone) generado dentro de la unidad de reducción de ruido se establece en 0 VU en la grabadora de cinta y en 185 nWb/m en la cinta.

El sistema Dolby tipo A también se utilizó como método de reducción de ruido en el sonido óptico para películas.

Dolby B

Análisis de ruido y respuesta de frecuencia de un reproductor de casetes de alto rendimiento Nakamichi 580M con sistema de reducción de ruido tipo Dolby B
Tres casetes de música diferentes codificados con Dolby B, que muestran las distintas formas en que se puede indicar el uso del sistema. You Don't Bring Me Flowers utiliza un logotipo Dolby simple; Apurimac utiliza un logotipo Dolby con "B NR" (también con "HX PRO" para indicar el uso complementario de esa tecnología); Tour De Force utiliza un logotipo Dolby con "Dolby System".

La reducción de ruido de tipo Dolby B se desarrolló después del Dolby A y se introdujo en 1968. Consistía en un sistema de banda deslizante única que proporcionaba unos 9 dB de reducción de ruido ( ponderación A ), principalmente para su uso con cintas de casete . Era mucho más simple que el Dolby A y, por lo tanto, mucho menos costoso de implementar en productos de consumo. Las grabaciones en Dolby B son aceptables cuando se reproducen en equipos que no poseen un decodificador Dolby B, como muchos reproductores de casetes portátiles y de coche económicos. Sin el efecto de desacentuación del decodificador, el sonido se percibirá como más brillante a medida que se enfatizan las frecuencias altas, lo que se puede utilizar para compensar la respuesta de alta frecuencia "apagada" en equipos económicos. Sin embargo, Dolby B proporciona una reducción de ruido menos efectiva que Dolby A, generalmente en una cantidad de más de 3 dB.

El sistema Dolby B es efectivo a partir de aproximadamente 1 kHz; la reducción de ruido que se proporciona es de 3 dB a 600 Hz, 6 dB a 1,2 kHz, 8 dB a 2,4 kHz y 10 dB a 5 kHz. El ancho de la banda de reducción de ruido es variable, ya que está diseñado para responder tanto a la amplitud como a la distribución de frecuencia de la señal. Por lo tanto, es posible obtener cantidades significativas de reducción de ruido hasta frecuencias bastante bajas sin causar una modulación audible del ruido por la señal ("respiración"). [8]

Desde mediados de la década de 1970, el formato Dolby B se convirtió en el estándar en los casetes de música pregrabados comerciales, aunque algunos equipos de gama baja carecían de circuitos de decodificación, aunque permite una reproducción aceptable en dichos equipos. La mayoría de los casetes pregrabados utilizan esta variante. Las grabadoras de vídeo VHS utilizaban Dolby B en pistas de audio estéreo lineales.

Grabadora de cinta Advent Corporation con sistema de reducción de ruido Dolby (aproximadamente 1972)

Antes de la introducción de variantes posteriores para el consumidor (la primera de ellas fue Dolby C), el hardware de casete compatible con Dolby B y los casetes codificados con él se etiquetaban simplemente como "Dolby System", "Dolby NR" o, sin palabras, con el símbolo Dolby. Esta práctica se mantuvo en algunas discográficas y fabricantes de hardware incluso después de la introducción de Dolby C, durante el período en el que el nuevo estándar era relativamente poco conocido.

El sistema ANRS  [ja] [9] de JVC , utilizado en lugar de Dolby B en los casetes JVC anteriores, se considera compatible con Dolby B. JVC finalmente abandonó el estándar ANRS a favor del soporte oficial de Dolby B; existen algunos casetes JVC cuyos interruptores de reducción de ruido tienen una configuración combinada "ANRS / Dolby B".

Dolby FM

A principios de los años 70, algunos esperaban que el Dolby NR se convirtiera en algo normal en las emisiones de radio FM y se fabricaron algunos sintonizadores y amplificadores con circuitos de decodificación; también había algunas grabadoras de cinta con un modo "pass-through" de Dolby B. En 1971, WFMT comenzó a transmitir programas con Dolby NR, [10] y pronto unas 17 estaciones transmitieron con reducción de ruido, pero en 1974 ya estaba en declive. [11] Dolby FM se basaba en Dolby B, [12] pero utilizaba una constante de tiempo de preénfasis modificada de 25 μs [13] y una disposición de compresión selectiva de frecuencia para reducir el ruido.

Un sistema similar llamado High Com FM fue evaluado en Alemania entre julio de 1979 y diciembre de 1981 por IRT , [14] y probado en campo hasta 1984. Estaba basado en el sistema de compansor de banda ancha High Com de Telefunken , pero nunca fue introducido comercialmente en la transmisión FM. [15] Otro sistema competidor fue FMX , que estaba basado en CX .

Una pletina de casete de consumo típica de finales de la década de 1980, con inversión automática, controles de transporte electrónico y Dolby B y C, entre otras funciones.

RMS

En la década de 1980 , en la antigua República Democrática Alemana se desarrolló y utilizó un compresor-expansor totalmente compatible con Dolby B en muchas grabadoras de cinta . Se lo llamó RMS (de Rauschminderungssystem , en español: "sistema de reducción de ruido"). [16]

Dolby C

Características de codificación de la reducción de ruido tipo Dolby C para un rango de niveles de señal de entrada
Comparación de las características de ruido y respuesta de frecuencia de los sistemas de reducción de ruido tipo Dolby B y tipo Dolby C, desde un reproductor de casetes de alto rendimiento Nakamichi ZX-7

El sistema de reducción de ruido tipo Dolby C fue desarrollado en 1980. [17] [18] [19] Proporciona una reducción de ruido de aproximadamente 15 dB ( ponderación A ) en la región de 2 kHz a 8 kHz donde el oído es altamente sensible y se concentra la mayor parte del silbido de la cinta. Su efecto de reducción de ruido resulta de la disposición de acción escalonada de nivel dual (que consta de una etapa de nivel alto y una etapa de nivel bajo) de compresores y expansores conectados en serie, con una extensión a frecuencias más bajas que con Dolby B. Al igual que en Dolby B, una técnica de "banda deslizante" (la frecuencia de operación varía con el nivel de la señal) ayuda a suprimir la respiración no deseada , que a menudo es un problema con otras técnicas de reducción de ruido.

Como resultado del procesamiento adicional de la señal, las grabaciones de tipo Dolby C sonarán distorsionadas cuando se reproduzcan en equipos que no tengan los circuitos de decodificación Dolby C necesarios. Parte de esta aspereza se puede mitigar utilizando Dolby B en la reproducción, que sirve para reducir la intensidad de las frecuencias altas.

Con el procesamiento de tipo Dolby C, la reducción de ruido comienza dos octavas más abajo en la frecuencia, en un intento de mantener un nivel de ruido psicoacústicamente uniforme. En la región por encima de los 8 kHz, donde el oído es menos sensible al ruido, entran en juego redes especiales de distorsión espectral y antisaturación. Estos circuitos evitan la modulación cruzada de frecuencias bajas con frecuencias altas, suprimen la saturación de la cinta cuando hay grandes transitorios de señal y aumentan el margen dinámico efectivo del sistema de cinta de casete. Como resultado, las grabaciones son más limpias y nítidas con una respuesta de alta frecuencia muy mejorada de la que carecía el medio de casete hasta ahora. Con una cinta de buena calidad, la respuesta Dolby C podía ser plana a 20 kHz en el nivel de grabación de 0 dB, un resultado que antes no se podía lograr. Era posible una relación señal-ruido ponderada A de 72 dB (re 3% THD a 400 Hz) sin efectos de "respiración" no deseados, incluso en pasajes difíciles de grabar.

Dolby C apareció por primera vez en las grabadoras de casete de gama alta en la década de 1980. La primera grabadora de casete disponible comercialmente con Dolby C fue la NAD 6150C, que salió al mercado alrededor de 1981. Dolby C también se utilizó en equipos de vídeo profesionales para las pistas de audio de los formatos de videocassette Betacam y Umatic SP . En Japón, la primera grabadora de casete con Dolby C fue la AD-FF5 de Aiwa . Las grabadoras de casete con Dolby C también incluían Dolby B para compatibilidad con versiones anteriores y, por lo general, se etiquetaban como "Dolby BC NR".

Dolby SR

El sistema Dolby SR (Spectral Recording), introducido en 1986, fue el segundo sistema de reducción de ruido profesional de la compañía. Se trata de un enfoque de reducción de ruido mucho más agresivo que el Dolby A. Intenta maximizar la señal grabada en todo momento mediante una serie compleja de filtros que cambian según la señal de entrada. Como resultado, Dolby SR es mucho más costoso de implementar que Dolby B o C, pero Dolby SR es capaz de proporcionar hasta 25 dB de reducción de ruido en el rango de alta frecuencia. Solo se encuentra en equipos de grabación profesionales. [1] [20]

En la industria cinematográfica, en lo que respecta a la distribución de copias de películas, las marcas Dolby A y SR se refieren a Dolby Surround , que no es solo un método de reducción de ruido, sino que, lo que es más importante, codifica dos canales de audio adicionales en la banda sonora óptica estándar , dando lugar a izquierdo, centro, derecho y envolvente.

Las copias SR son bastante compatibles con los antiguos equipos Dolby A. La marca Dolby SR-D se refiere tanto a las bandas sonoras analógicas Dolby SR como a las digitales Dolby Digital en una misma copia.

Dolby S

Reproductor de casetes Harman/Kardon Dolby S, lanzado en 1991 y que también incorpora HX Pro [21]

El formato Dolby S se introdujo en 1989. La intención era que el formato Dolby S se convirtiera en el estándar de los casetes de música pregrabados comerciales, de la misma manera que el Dolby B lo había sido en la década de 1970, pero llegó al mercado cuando el Compact Cassette estaba siendo reemplazado por el disco compacto como el formato de música dominante en el mercado masivo. Dolby Labs afirmó que la mayoría de los miembros del público en general no podían diferenciar entre el sonido de un CD y un casete codificado con Dolby S. El Dolby S apareció principalmente en equipos de audio de alta gama y nunca se utilizó ampliamente.

El Dolby S es mucho más resistente a los problemas de reproducción causados ​​por el ruido del mecanismo de transporte de la cinta que el Dolby C. Asimismo, se afirmaba que el Dolby S también tenía compatibilidad de reproducción con el Dolby B, ya que una grabación en Dolby S podía reproducirse en equipos Dolby B más antiguos con algún beneficio. Es básicamente una versión reducida del Dolby SR y utiliza muchas de las mismas técnicas de reducción de ruido. El Dolby S es capaz de reducir el ruido en 10 dB a bajas frecuencias y hasta 24 dB a altas frecuencias. [22]

Dolby HX/HX-Pro

El circuito Dolby HX está controlado por el circuito integrado NEC uPC1297, estándar de la industria. Modula la corriente de polarización entrante y la inyecta en los dos canales del cabezal de grabación estéreo a través de dos transformadores de ferrita.

La cinta magnética es inherentemente no lineal por naturaleza debido a la histéresis del material magnético. Si una señal analógica se grabara directamente en una cinta magnética, su reproducción estaría extremadamente distorsionada debido a esta no linealidad . Para superar esto, se mezcla una señal de alta frecuencia, conocida como polarización, con la señal grabada, lo que "empuja" la envolvente de la señal hacia la región lineal. Si la señal de audio contiene un fuerte contenido de alta frecuencia (en particular de instrumentos de percusión como platillos hi-hat ), esto se suma a la polarización constante que causa saturación magnética en la cinta. La polarización dinámica, o adaptativa, reduce automáticamente la señal de polarización en presencia de fuertes señales de alta frecuencia, lo que hace posible grabar a un nivel de señal más alto.

El Dolby HX original, donde HX significa Headroom eXtension , fue inventado en 1979 por Kenneth Gundry de Dolby Laboratories, y fue rechazado por la industria por sus defectos inherentes. Bang & Olufsen continuó trabajando en la misma dirección, lo que resultó en una patente de 1981 (EP 0046410) por Jørgen Selmer Jensen. [23] Bang & Olufsen inmediatamente licenció HX-Pro a Dolby Laboratories, estipulando un período de prioridad de varios años para su uso en productos de consumo, para proteger su propia pletina de casete Beocord 9000. [24] [25] A mediados de la década de 1980, el sistema Bang & Olufsen, comercializado a través de Dolby Laboratories, se convirtió en un estándar de la industria bajo el nombre de Dolby HX Pro.

El sistema HX-Pro solo se aplica durante el proceso de grabación. La relación señal-ruido mejorada está disponible sin importar en qué platina se reproduzca la cinta y, por lo tanto, el sistema HX-Pro no es un sistema de reducción de ruido como el sistema Dolby A, B, C y S, aunque sí ayuda a mejorar la precisión de seguimiento de la codificación/decodificación de la reducción de ruido al reducir la no linealidad de la cinta. Algunas compañías discográficas lanzaron cintas de casete pregrabadas HX-Pro a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990.

Hoy

La proliferación generalizada del audio digital en aplicaciones profesionales y de consumo (por ejemplo, discos compactos, descarga de música , transmisión de música) ha hecho que la producción de audio analógico sea menos frecuente y, por lo tanto, ha cambiado el enfoque de Dolby en Dolby Vision , pero los sistemas de reducción de ruido analógico de Dolby todavía se utilizan ampliamente en entornos de producción analógica de nicho. [ cita requerida ]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab White, Paul (enero de 1996). "Tape Noise Reduction". Sound On Sound . Archivado desde el original el 4 de junio de 2016. Consultado el 2 de septiembre de 2023 .
  2. ^ Dolby Laboratories. "Una cronología de Dolby Laboratories: mayo de 1965–mayo de 1998" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 23 de abril de 2024.
  3. ^ Foster, Alana (6 de septiembre de 2017). "Dolby Laboratories recibe un reconocimiento internacional por su excelencia". IBC . Consultado el 9 de septiembre de 2024 .{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)
  4. ^ Dolby, Ray (octubre de 1967). "Un sistema de reducción de ruido de audio". Journal of the Audio Engineering Society . 15 (4): 383–388 . Consultado el 2 de septiembre de 2023 .
  5. ^ Dolby, Ray (octubre de 1967). Un sistema de reducción de ruido de audio (PDF) . 33.ª Convención de la Sociedad de Ingeniería de Audio, artículo número 543. Los Ángeles . Consultado el 9 de noviembre de 2020 .
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  7. ^ Dolby, Ray M. (julio de 1968). «Reducción de ruido en audio: Parte 2 (Conclusión)» (PDF) . Audio : 26–30. Archivado (PDF) desde el original el 2022-10-09 . Consultado el 2020-11-09 .
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  11. ^ Free, John R. (1974) Mirar y escuchar, Popular Science, febrero de 1974, pág. 50
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  • Laboratorios Dolby, Inc.
  • Algunos aspectos poco conocidos de las cintas analógicas: sobre Dolby-HX/HX-Pro, AES 1990 Marzo, Arndt Klingelnberg
  • Descripción general de Dolby y otros sistemas de reducción de ruido, Richard Hess
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