La ecualización RIAA es una especificación para la grabación y reproducción de discos fonográficos , establecida por la Recording Industry Association of America (RIAA). Los propósitos 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 del surco que de otro modo surgiría durante la reproducción.
La curva de ecualización de la RIAA estaba destinada a funcionar como un estándar industrial global de facto para registros desde 1954, pero es difícil determinar cuándo se produjo realmente el cambio. [1]
Antes, sobre todo a partir de 1940, cada discográfica aplicaba su propia ecualización; Se utilizaban más de 100 combinaciones de frecuencias de rotación y caída , siendo las principales Columbia-78, Decca-US, European (varias), Victor-78 (varias), Associated, BBC, NAB, Orthacoustic, World, Columbia LP, FFRR. -78 y microsurco, y AES. La consecuencia obvia fue que se obtenían resultados de reproducción diferentes si no coincidían los filtros de grabación y reproducción.
La ecualización RIAA es una forma de preénfasis en la grabación y resta importancia a la reproducción. Una grabación se realiza con las frecuencias bajas reducidas y las altas aumentadas, 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 silbidos y clics que surgen del medio de grabación. La reducción de las bajas frecuencias también limita las excursiones que el cortador necesita hacer al cortar una ranura. De este modo se reduce el ancho de los surcos, lo que permite que quepan más surcos en una superficie determinada, lo que permite tiempos de grabación más prolongados. Esto también reduce las tensiones físicas en el lápiz , que de otro modo podrían causar distorsión o daños en el surco durante la reproducción.
Un posible inconveniente del sistema es que el ruido del mecanismo de accionamiento del tocadiscos de reproducción se amplifica por el aumento de baja frecuencia que se produce durante la reproducción. Por lo tanto, los jugadores deben estar diseñados para limitar el ruido, más aún que si no se produjera la igualación de la 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 Hz y 50 Hz (valores redondeados). [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 complicado 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 adicionales con la curva de ecualización RIAA. Estos adaptan un cartucho fonográfico magnético a una entrada RCA de nivel de línea de consumo de -10 dBv no balanceada . Algunos tocadiscos modernos cuentan con preamplificación incorporada según el estándar RIAA. También hay disponibles preamplificadores especiales para las diversas curvas de ecualización utilizadas en discos anteriores a 1954.
Los editores de audio digital a menudo cuentan con la capacidad de ecualizar muestras de audio utilizando 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 en el procesamiento de una muestra y puede amplificar o reducir las deficiencias de calidad de audio de la tarjeta de sonido que se utiliza para capturar la señal.
La práctica de ecualización para grabaciones eléctricas se remonta al comienzo del arte. En 1926, Joseph P. Maxwell y Henry C. Harrison de Bell Telephone Laboratories revelaron que el patrón de grabación del cortador de disco magnético "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 disminuía la frecuencia, aumentaba la amplitud de grabación. Por lo tanto, era necesario atenuar las frecuencias graves por debajo de aproximadamente 250 Hz , el punto de rotación de graves, en la señal del micrófono amplificada enviada al cabezal de grabación. De lo contrario, la modulación de graves se volvió excesiva y se produjo una sobrecorte, con el cortador entrando en el siguiente ritmo del disco. Cuando se reproducía eléctricamente con una pastilla magnética que tenía una respuesta suave en la región de los graves, era necesario un aumento complementario de amplitud en el punto de rotación de los graves. GH Miller en 1934 informó que cuando se utilizaba un impulso complementario en el punto de rotación en las transmisiones de discos por radio, la reproducción era más realista y muchos de los instrumentos musicales destacaban en su forma real.
West en 1930 y más tarde PGH Voight (1940) demostraron que los primeros micrófonos de condensador estilo Wente contribuían a un brillo o preénfasis de rango medio de 4 a 6 dB en la cadena de grabación. Esto significó 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 del rango medio. Un brillo como este compensaba la falta de brillo en muchas de las primeras pastillas magnéticas que tenían una respuesta de rango medio y agudos caída. Como resultado, esta práctica fue el comienzo empírico del uso de preénfasis por encima de 1000 Hz en discos de 78 y 33 1 ⁄ 3 rpm, unos 29 años antes de la curva RIAA.
A lo largo de los años, surgieron una variedad de prácticas de ecualización de récords, sin ningún estándar en la industria. Por ejemplo, en Europa, durante muchos años las grabaciones requerían reproducción con un ajuste de rotación de graves de 250 a 300 Hz y una atenuación 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 rotación de graves más altas, como 500 Hz, así como una mayor atenuación de los agudos, 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 el registro eléctrico sugiere que no se realizaron esfuerzos serios para estandarizar las características de registro dentro de una industria 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-Balke-Collender ( Brunswick Corporation ) fue diferente de las prácticas de Victor.
Los organismos de radiodifusión se enfrentaban a la necesidad de adaptarse diariamente a las variadas características de grabación de muchas fuentes: varios creadores de "grabaciones caseras" fácilmente disponibles para el público, grabaciones europeas, transcripciones con corte lateral y transcripciones con corte vertical. En 1942 se iniciaron esfuerzos para estandarizar dentro de la Asociación Nacional de Locutores (NAB), más tarde conocida como Asociación Nacional de Locutores de Radio y Televisión. La NAB, entre otras cosas, emitió estándares de grabación en 1942 y 1949 para registros cortados lateral y verticalmente, principalmente transcripciones. Varios productores de discos de 78 rpm, así como los primeros fabricantes de LP, también grabaron sus discos según el estándar lateral NAB.
La curva NAB de corte lateral era notablemente similar a la curva NBC Orthaoustic, 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 100 Hz podría aumentarse un poco para anular los zumbidos del sistema y los ruidos del tocadiscos. Del mismo modo, en el extremo de los agudos, a partir de 1.000 Hz, si las frecuencias de audio se aumentaran en 16 dB a 10.000 Hz, se podrían escuchar los delicados sonidos sibilantes del habla y los altos matices de los instrumentos musicales a pesar del alto ruido de fondo de los discos de goma laca . Cuando el disco se reprodujo utilizando una curva inversa complementaria ( desénfasis ), se mejoró la relación señal-ruido y la programación sonó más realista.
En un área relacionada, alrededor de 1940 , Edwin Howard Armstrong empleó por primera vez un preénfasis de agudos similar al utilizado en la curva de grabación NBC Orthaoustic en su sistema de transmisión de radio por modulación de frecuencia ( FM ). Los receptores de radio FM que utilizan circuitos Armstrong y atenuación de agudos producirían una salida de audio de amplio rango y alta calidad con bajos niveles de ruido.
Cuando se lanzó el LP de Columbia en junio de 1948, los desarrolladores publicaron posteriormente información técnica sobre el disco de larga duración, microsurco y 33 1 ⁄ 3 rpm. [5] Columbia reveló una característica de grabación que mostraba que era como la curva NAB en los agudos, pero tenía más refuerzo de graves o preénfasis por debajo de aproximadamente 150 Hz. Los autores revelaron las características de la red eléctrica para la curva LP de Columbia. Sin embargo, la curva aún no se basaba en fórmulas matemáticas, al menos no explícitamente.
En 1951, al comienzo de la popularidad de la alta fidelidad (hi-fi) posterior a la Segunda Guerra Mundial, la Sociedad de Ingeniería de Audio (AES) desarrolló una curva de reproducción estándar. [6] Esto fue diseñado para ser utilizado por fabricantes de amplificadores de alta fidelidad. Si los discos se diseñaran para sonar bien en amplificadores de alta fidelidad utilizando la curva AES, este sería un objetivo digno hacia la estandarización. Esta curva estaba definida 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 estaban en una "guerra de mercado" sobre qué formato de grabación iba a ganar: el LP de Columbia versus el disco RCA Victor de 45 rpm (lanzado en febrero de 1949). Además de ser una batalla entre el tamaño del disco y la velocidad de grabación, hubo una diferencia técnica en las características de grabación. RCA Victor estaba usando "New Orthphonic", mientras que Columbia usaba su propia curva LP.
Finalmente, la nueva curva ortofónica 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 hasta la grabadora "rubber line" de Western Electric en 1925 hasta principios de década de 1950, reivindicando prácticas de grabación arraigadas desde hace mucho tiempo y razones para cambios importantes en los años intermedios. La curva RCA Victor New Orthophonic estaba dentro de las tolerancias para las curvas NAB/NARTB, Columbia LP y AES. Con el tiempo se convirtió en el predecesor técnico de la curva RIAA.
Entre 1953 y 1956 (antes del LP estéreo de 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 estos estándares eran todos idénticos, no se utilizó ningún nombre universal. Uno de los estándares se llamó simplemente "RIAA", y es probable que finalmente se adoptara este nombre porque era memorable.
Es posible que algunos cortadores de discos de nicho todavía usaran curvas de ecualización distintas a la curva RIAA hasta bien entrada la década de 1970. Como resultado, hoy en día algunos fabricantes de audio producen 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 énfasis previo que aumenta indefinidamente por encima de 75 μs, pero en la práctica esto no es posible. Cuando se redactó 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 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 de frecuencias altas impuesta a la fuerza 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 de Neumann aplicaban un único cero de alta frecuencia a 3,18 μs (aproximadamente 50 kHz) y que, por lo tanto, debería incluirse un cero complementario durante 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 serán diferentes. De hecho, la corrección durante la reproducción no es necesaria, 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 objeto de cierto debate entre los aficionados.
Muchos diseños de preamplificadores de fono comunes que utilizan ecualización de retroalimentación negativa incluyen un cero involuntario en altas frecuencias, 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: Wright pasó por alto todo esto, quien afirmó que Lipshitz no lo mencionó. 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 sólo 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 enmienda IEC a la curva RIAA no se considera universalmente 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 sólo una reducción muy leve del ruido sordo, [11] y muchos fabricantes consideran que las combinaciones de tocadiscos, brazo y cartucho deben ser de calidad suficiente para que no surjan problemas.
Algunos fabricantes siguen el estándar IEC, otros no, mientras que el resto hace que esta opción IEC-RIAA sea seleccionable por el usuario. Sigue siendo objeto de debate unos 35 años después. [2] Sin embargo, esta enmienda de la IEC fue retirada 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 propuesta de normas definía exactamente las mismas características que la Recomendación intermedia del CCIR nº 208 de 1956, que estuvo en vigor hasta aproximadamente mediados de 1959. Sin embargo, la propuesta de normas DIN fue adoptada 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 vigente hasta noviembre de 1962, cuando la norma DIN alemana finalmente adoptó la característica RIAA (DIN 45536:1962 y DIN 45537:1962). Sin embargo, el alcance del uso de la característica Teldec no está claro.
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), diferenciándose así sólo 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 el primero y reproducidas con el segundo suenen un poco aburridas. [14]
