La ecualización RIAA es una especificación para la grabación y reproducción de discos fonográficos , establecida por la Recording Industry Association of America (RIAA). Los objetivos de la ecualización son permitir mayores tiempos de grabación (al disminuir el ancho medio de cada surco), mejorar la calidad del sonido y reducir el daño que de otro modo se produciría en los surcos durante la reproducción.
La curva de ecualización de la RIAA fue concebida para funcionar como un estándar industrial global de facto para los discos desde 1954, pero es difícil determinar cuándo se produjo realmente el cambio. [1]
Antes de eso, especialmente a partir de 1940, cada compañía discográfica aplicaba su propia ecualización; se utilizaban más de 100 combinaciones de frecuencias de transición y de reducción , siendo las principales Columbia-78, Decca-US, European (varias), Victor-78 (varias), Associated, BBC, NAB, Orthacoustic, World, Columbia LP, FFRR-78 y microgroove, y AES. La consecuencia obvia era que se obtenían resultados de reproducción diferentes si el filtrado de grabación y reproducción no coincidían.
La ecualización RIAA es una forma de preénfasis en la grabación y desénfasis en la reproducción. Una grabación se realiza con las frecuencias bajas reducidas y las frecuencias altas potenciadas, y en la reproducción, ocurre lo contrario. El resultado neto es una respuesta de frecuencia plana, pero con atenuación del ruido de alta frecuencia, como el silbido y los clics que surgen del medio de grabación. La reducción de las frecuencias bajas también limita las excursiones que el cortador necesita hacer al cortar un surco. De este modo, se reduce el ancho del surco, lo que permite que quepan más surcos en un área de superficie determinada, lo que permite tiempos de grabación más prolongados. Esto también reduce las tensiones físicas en la aguja , que de otro modo podrían causar distorsión o daño del surco durante la reproducción.
Un posible inconveniente del sistema es que el ruido generado por el mecanismo de accionamiento del tocadiscos de reproducción se amplifica con el aumento de baja frecuencia que se produce durante la reproducción. Por lo tanto, los reproductores deben estar diseñados para limitar el ruido, más que si no hubiera ecualización RIAA.
La ecualización de reproducción RIAA no es un simple filtro de paso bajo. Define puntos de transición en tres lugares: 75 μs, 318 μs y 3180 μs, que corresponden a 2122 Hz, 500,5 Hz y 50,05 Hz. [2] Matemáticamente, la función de transferencia de preénfasis se expresa de la siguiente manera, donde T 1 = 3180 μs, T 2 = 318 μs, T 3 = 75 μs: [3]
Implementar esta característica no es especialmente difícil, pero es más complejo que un simple amplificador. [4] Prácticamente todos los preamplificadores , amplificadores integrados y receptores de alta fidelidad del siglo XX presentaban un preamplificador de fono incorporado con la característica RIAA. A medida que los diseños más modernos omitieron las entradas de fonógrafo, se han puesto a disposición preamplificadores de fono complementarios con la curva de ecualización RIAA. Estos adaptan un cartucho de fono magnético a una entrada RCA de nivel de línea de consumidor de −10 dBv no balanceada . Algunos tocadiscos modernos cuentan con preamplificación incorporada según el estándar RIAA. También hay preamplificadores especiales disponibles para las diversas curvas de ecualización utilizadas en los discos anteriores a 1954.
Los editores de audio digital suelen tener la capacidad de ecualizar muestras de audio mediante curvas de ecualización estándar y personalizadas, lo que elimina la necesidad de un preamplificador de hardware dedicado al capturar audio con una computadora. Sin embargo, esto puede agregar un paso adicional al procesamiento de una muestra y puede amplificar o reducir las deficiencias de calidad de audio de la tarjeta de sonido que se usa para capturar la señal.
La práctica de ecualización para grabaciones eléctricas data del comienzo de la técnica. En 1926, Joseph P. Maxwell y Henry C. Harrison de Bell Telephone Laboratories revelaron que el patrón de grabación del cortador de discos magnéticos de "línea de goma" de Western Electric tenía una característica de velocidad constante. Esto significaba que a medida que aumentaba la frecuencia en los agudos, la amplitud de grabación disminuía. Por el contrario, en los graves, a medida que la frecuencia disminuía, la amplitud de grabación aumentaba. Por lo tanto, era necesario atenuar las frecuencias graves por debajo de unos 250 Hz , el punto de cambio de graves, en la señal de micrófono amplificada que se alimentaba al cabezal de grabación. De lo contrario, la modulación de graves se volvía excesiva y se producía un corte excesivo, con el cortador entrando en el siguiente surco del disco. Cuando se reproducía eléctricamente con una pastilla magnética que tenía una respuesta suave en la región de graves, era necesario un aumento complementario en la amplitud en el punto de cambio de graves. GH Miller en 1934 informó que cuando se utilizaba el aumento complementario en el punto de cambio en las transmisiones de radio de discos, la reproducción era más realista y muchos de los instrumentos musicales se destacaban en su forma verdadera.
West en 1930 y más tarde PGH Voight (1940) demostraron que los primeros micrófonos de condensador de estilo Wente contribuían a un brillo o preénfasis de rango medio de 4 a 6 dB en la cadena de grabación. Esto significaba que las características de grabación eléctrica de los licenciatarios de Western Electric, como Columbia Records y Victor Talking Machine Company, tenían una mayor amplitud en la región de rango medio. Un brillo como este compensaba la opacidad en muchas de las primeras pastillas magnéticas que tenían una respuesta de rango medio y agudos caída [ cita requerida ] . Como resultado, esta práctica fue el comienzo empírico del uso de preénfasis por encima de los 1000 Hz en discos de 78 y 33 1 ⁄ 3 rpm, unos 29 años antes de la curva RIAA.
Con el paso de los años, surgieron diversas prácticas de ecualización de discos, sin que existiera un estándar industrial. Por ejemplo, en Europa, durante muchos años las grabaciones requerían reproducirse con un ajuste de frecuencia de bajos de 250 a 300 Hz y una reducción de agudos a 10 000 Hz que oscilaba entre 0 y −5 dB, o más. En los Estados Unidos, las prácticas variaron y surgió una tendencia a utilizar frecuencias de bajos más altas, como 500 Hz, así como una reducción de agudos mayor, como −8,5 dB, y más. El propósito era grabar niveles de modulación más altos en el disco.
La evidencia de la literatura técnica temprana sobre grabación eléctrica sugiere que los esfuerzos serios para estandarizar las características de grabación dentro de una industria no ocurrieron hasta 1942-1949. Antes de esta época, la tecnología de grabación eléctrica de una empresa a otra se consideraba un arte patentado desde el método con licencia de Western Electric de 1925 utilizado por primera vez por Columbia y Victor. Por ejemplo, lo que hizo Brunswick fue diferente de las prácticas de Victor .
Las emisoras se enfrentaban a la necesidad de adaptarse diariamente a las variadas características de grabación de muchas fuentes: diversos fabricantes de "grabaciones caseras" fácilmente disponibles para el público, grabaciones europeas, transcripciones de corte lateral y transcripciones de corte vertical. En 1942 se iniciaron los esfuerzos para estandarizar dentro de la Asociación Nacional de Locutores (NAB), más tarde conocida como la Asociación Nacional de Locutores de Radio y Televisión. La NAB, entre otras cosas, emitió estándares de grabación en 1942 y 1949 para discos cortados lateral y verticalmente, principalmente transcripciones. Varios productores de discos de 78 rpm, así como los primeros fabricantes de LP, también cortaron sus discos según el estándar lateral de la NAB.
La curva NAB de corte lateral era notablemente similar a la curva ortacústica de la NBC, que evolucionó a partir de prácticas dentro de la National Broadcasting Company desde mediados de la década de 1930. Empíricamente, y no mediante ninguna fórmula, el extremo de graves del espectro de audio por debajo de los 100 Hz se podía potenciar un poco para anular el zumbido del sistema y los ruidos retumbantes del tocadiscos. Del mismo modo, en el extremo de agudos que comienza a los 1000 Hz, si las frecuencias de audio se potenciaban en 16 dB a 10 000 Hz, se podían escuchar los delicados sonidos sibilantes del habla y los armónicos altos de los instrumentos musicales a pesar del alto ruido de fondo de los discos de goma laca . Cuando el disco se reproducía utilizando una curva inversa complementaria ( de-énfasis ), la relación señal-ruido mejoraba y la programación sonaba más realista.
En un área relacionada, alrededor de 1940, Edwin Howard Armstrong utilizó por primera vez un preénfasis de agudos similar al utilizado en la curva de grabación ortacústica de la NBC en su sistema de transmisión de radio con modulación de frecuencia ( FM ). Los receptores de radio FM que utilizaban circuitos Armstrong y deénfasis de agudos producían una salida de audio de alta calidad y amplio rango con bajos niveles de ruido.
Cuando se lanzó el Columbia LP en junio de 1948, los desarrolladores publicaron posteriormente información técnica sobre el disco de larga duración de 33 1 ⁄ 3 rpm y microsurcos. [5] Columbia divulgó una característica de grabación que mostraba que era como la curva NAB en los agudos, pero tenía más realce de graves o preénfasis por debajo de los 150 Hz aproximadamente. Los autores divulgaron las características de la red eléctrica para la curva del Columbia LP. Sin embargo, la curva aún no se basaba en fórmulas matemáticas, al menos no de forma explícita.
En 1951, al comienzo de la popularidad de la alta fidelidad (hi-fi) posterior a la Segunda Guerra Mundial, la Audio Engineering Society (AES) desarrolló una curva de reproducción estándar. [6] Esta curva estaba destinada a ser utilizada por los fabricantes de amplificadores de alta fidelidad. Si los discos se diseñaran para que sonaran bien en amplificadores de alta fidelidad utilizando la curva AES, este sería un objetivo digno de estandarización. Esta curva se definía por las frecuencias de transición de los filtros de audio y tenía un polo a 2,5 kHz (aproximadamente 63,7 μs) y un cero a 400 Hz (aproximadamente 397,9 μs).
RCA Victor y Columbia se encontraban en una "guerra de mercado" en torno a qué formato de grabación iba a ganar: el LP de Columbia frente al disco de 45 rpm de RCA Victor (lanzado en febrero de 1949). Además de tratarse de una batalla por el tamaño del disco y la velocidad de grabación, existía una diferencia técnica en las características de grabación. RCA Victor utilizaba "New Orthophonic", mientras que Columbia utilizaba su propia curva de LP.
Finalmente, la curva New Orthophonic fue revelada en una publicación de RC Moyer de RCA Victor en 1953; [7] también se puede encontrar información adicional sobre esta evolución en otro artículo del mismo autor, publicado en 1957. [8] Rastreó las características de RCA Victor desde la grabadora de "línea de goma" de Western Electric en 1925 hasta principios de la década de 1950, reivindicando prácticas de grabación de larga data y razones para cambios importantes en los años intermedios. La curva New Orthophonic de RCA Victor estaba dentro de las tolerancias de las curvas NAB/NARTB, Columbia LP y AES. Finalmente se convirtió en el predecesor técnico de la curva RIAA.
Entre 1953 y 1956 (antes del LP estéreo en 1958), varios organismos de normalización de todo el mundo adoptaron la misma curva de reproducción (idéntica a la curva RCA Victor New Orthophonic), que se convirtió en estándar en los mercados discográficos nacionales e internacionales. [9] Sin embargo, aunque todas estas normas eran idénticas, no se utilizó un nombre universal. Una de las normas se llamaba simplemente "RIAA", y es probable que este nombre se adoptara finalmente porque era fácil de recordar.
Es posible que algunos fabricantes de discos de nicho siguieran utilizando curvas de ecualización distintas a la curva RIAA hasta bien entrada la década de 1970. Como resultado, algunos fabricantes de audio producen hoy en día ecualizadores de fono con curvas de ecualización seleccionables, incluidas opciones para Columbia LP, Decca, CCIR y Direct Metal Mastering de TELDEC .
El estándar oficial de la RIAA define tres constantes de tiempo con un preénfasis que aumenta indefinidamente por encima de los 75 μs, pero en la práctica esto no es posible. Cuando se escribió el estándar de ecualización de la RIAA, las limitaciones inherentes del ancho de banda del equipo de grabación y del amplificador de corte impusieron su propio límite superior definitivo a la característica de preénfasis, por lo que no se incluyó ningún límite superior oficial en la definición de la RIAA.
Los sistemas modernos tienen un ancho de banda potencial mucho mayor. Una característica esencial de todos los amplificadores de corte, incluidos los amplificadores de corte Neumann, es una reducción forzada de las frecuencias altas por encima de la banda de audio (>20 kHz). Esto implica dos o más constantes de tiempo adicionales a las definidas por la curva RIAA. Esto no está estandarizado en ninguna parte, sino que lo establece el fabricante del amplificador de corte y la electrónica asociada.
El llamado "polo de Neumann" intenta proporcionar una corrección complementaria para estas constantes de tiempo no oficiales durante la reproducción. Sin embargo, no existe tal polo.
En 1995, una fuente no calificada sugirió erróneamente que los amplificadores de corte Neumann aplicaban un único cero de alta frecuencia a 3,18 μs (aproximadamente 50 kHz) y que, por lo tanto, se debería incluir un cero complementario en la reproducción. [10] Sin embargo, tal cero no existe. [11] [2]
Por ejemplo, el preénfasis RIAA en el popular ecualizador Neumann SAB 74B aplica una reducción de segundo orden a 49,9 kHz, implementada por un filtro activo Butterworth (máximamente plano), más un polo adicional a 482 kHz. [2] Esto no se puede compensar con un simple cero incluso si fuera necesario, y en cualquier caso, otros amplificadores diferirán. De hecho, no se requiere la corrección en la reproducción, ya que se tiene en cuenta en la etapa de corte cuando se aplica la ecualización manual mientras se monitorean los cortes iniciales en un sistema de reproducción RIAA estándar. Sin embargo, el uso del cero erróneo, mal llamado "polo", sigue siendo un tema de cierto debate entre los entusiastas aficionados.
Muchos diseños comunes de preamplificadores de fono que utilizan ecualización de retroalimentación negativa incluyen un cero involuntario en frecuencias altas, causado por el uso de retroalimentación negativa en serie alrededor de una etapa de ganancia no inversora, que no puede reducir la ganancia por debajo de 1. Esto se señaló en el artículo de Lipshitz JAES, [4] como t6 , con ecuaciones y redes RC para una solución: todo lo cual Wright pasó por alto, quien afirmó que no fue mencionado por Lipshitz. Esta solución se implementa en algunos, pero no en todos los preamplificadores de fono afectados. [11]
En 1976, la Comisión Electrotécnica Internacional propuso una versión alternativa de la curva de reproducción (pero no de la curva de grabación) , que se diferenciaba de la curva de reproducción de la RIAA solo en la adición de un polo a 7950 μs (aproximadamente 20 Hz). [12] La justificación fue reducir la salida subsónica del amplificador de fono causada por la deformación del disco y el ruido del tocadiscos.
Esta llamada modificación de la IEC a la curva RIAA no es considerada universalmente como deseable, ya que introduce una amplitud considerable y, lo que es más preocupante, errores de fase en la respuesta de baja frecuencia durante la reproducción. La simple reducción de primer orden también proporciona solo una reducción muy leve del ruido [11], y muchos fabricantes consideran que las combinaciones de platos, brazos y cápsulas deben ser de calidad suficiente para que no surjan problemas.
Algunos fabricantes siguen la norma IEC, otros no, mientras que el resto permite que el usuario seleccione esta opción IEC-RIAA. Sigue siendo objeto de debate unos 35 años después. [2] Sin embargo, esta enmienda de la IEC se retiró en junio de 2009.
Telefunken y Decca fundaron una compañía discográfica ( Teldec ) que utilizó una característica que también se propuso para las normas DIN alemanas en julio de 1957 ( Entwurf DIN 45533, DIN 45536 y DIN 45537). Por cierto, esta norma propuesta definía exactamente la misma característica que la Recomendación intermedia CCIR nº 208 de 1956, que estuvo vigente hasta mediados de 1959. No obstante, las normas DIN propuestas se adoptaron en abril de 1959 (DIN 45533:1959, DIN 45536:1959 y DIN 45537:1959): es decir, en un momento en el que la característica RIAA ya estaba bien establecida; y estuvo en vigor hasta noviembre de 1962, cuando la DIN alemana adoptó finalmente la característica RIAA (DIN 45536:1962 y DIN 45537:1962). Sin embargo, no está claro el alcance del uso de la característica Teldec.
Las constantes de tiempo de la característica Teldec son 3180 μs (aproximadamente 50 Hz), 318 μs (aproximadamente 500 Hz) y 50 μs (aproximadamente 3183 Hz), por lo que difieren solo en el tercer valor de los valores RIAA correspondientes. [13] Aunque la característica Teldec es cercana a la característica RIAA, es lo suficientemente diferente como para que las grabaciones grabadas con la primera y reproducidas con la segunda suenen un poco aburridas. [14]
