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 profesional de reducción de ruido de banda ancha para estudios de grabación 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 cintas de casete , que utilizaban un tamaño y una velocidad de cinta relativamente ruidosos. Es común en reproductores y grabadoras de cintas estéreo de alta fidelidad hasta el día de hoy, aunque Dolby a partir de 2016 dejó de otorgar licencias de la tecnología para nuevas pletinas de casetes. De los sistemas de reducción de ruido, Dolby A y Dolby SR fueron desarrollados 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 : comprimiendo el rango dinámico del sonido durante la grabación y ampliándolo durante la reproducción.
Al grabar una señal en una cinta magnética, se produce un bajo nivel 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 pasar la cinta a mayor velocidad o utilizar una cinta más ancha. Las cintas de casete se diseñaron originalmente para sacrificar la fidelidad a cambio de la conveniencia de grabar voz mediante el uso de una cinta muy estrecha que funcionaba a una velocidad muy lenta de 1+7 ⁄ 8 in/s (4,8 cm/s) alojados en una carcasa de plástico simple cuando 15 in/s (38 cm/s) o 7+Las velocidades de cinta de 1 ⁄ 2 in/s (19 cm/s) fueron para alta fidelidad, y 3+3 ⁄ 4 in/s (9,5 cm/s) fue de menor fidelidad. Como resultado de sus pistas estrechas y su baja velocidad, los casetes hacen que el silbido de la cinta sea un problema muy grave.
La reducción de ruido Dolby es una forma de preénfasis dinámico que se emplea durante la grabación, además de una forma de desénfasis dinámico que se utiliza durante la reproducción, que funcionan en conjunto para mejorar la relación señal-ruido . La relación señal-ruido es simplemente el tamaño de 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 es 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 será 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 sólo cuando el material original no esté ya 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 anular el ruido inherente, se conoce como preénfasis y se encuentra en varios productos.
A este concepto básico, los sistemas de reducción de ruido Dolby añaden otra mejora. Esto tiene en cuenta el hecho de que el ruido de la cinta se escucha principalmente en frecuencias superiores a 1.000 Hz. Son los sonidos de baja frecuencia los que a menudo son fuertes, como los golpes de tambor, por lo que al aplicar la compresión solo a ciertas frecuencias, la cantidad total de distorsión de la señal original se puede reducir y enfocar solo en las frecuencias problemáticas. Las diferencias entre los distintos 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 recibirán ninguna modificación de señal. Entre los dos límites se aplica un nivel variable de preénfasis. Durante la reproducción, se aplica el proceso opuesto (eliminación de énfasis), basado en el componente relativo de la señal por encima de 1 kHz. Así, 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 desacentuación) pretenden anularse mutuamente en lo que respecta al material del programa grabado real. Durante la reproducción, sólo se aplica reducción de énfasis a la señal entrante fuera de la cinta y al ruido. Una vez completada la reducción del énfasis en la reproducción, el ruido aparente en la señal de salida se reduce y este proceso no debería producir ningún otro efecto perceptible para el oyente aparte del ruido de fondo reducido. 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 una reproducción fiel del contenido del programa original. La calibración puede verse alterada fácilmente por una cinta de mala calidad, cabezales de grabación/reproducción sucios o desalineados, o por el uso de niveles/frecuencia de polarización 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 un sonido apagado o 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 grabar, se puede grabar un tono de referencia en el nivel Dolby para una calibración precisa del nivel de reproducción en otro transporte. Durante la reproducción, el mismo tono grabado debería producir la misma salida, como lo indica el logotipo de Dolby marcado en aproximadamente +3 VU en el medidor VU. En los equipos de consumo, el nivel Dolby se define como 200 nWb/m y había cintas de calibración disponibles para ayudar con la tarea de configurar el nivel correcto. Para un monitoreo preciso fuera de la cinta durante la grabación en platinas de 3 cabezales, se deben emplear ambos procesos a la vez, y los circuitos proporcionados para lograr esto se comercializan con la etiqueta "Double Dolby".
La reducción de ruido tipo Dolby A fue el primer sistema de reducción de ruido de la compañía Dolby, presentado en 1965. [2] Estaba 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 bajada de 3 dB) de la siguiente manera: paso bajo a 80 Hz; paso de banda de 80 Hz a 3 kHz; un paso alto desde 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 compander tiene un umbral de −40 dB, con una relación de 2:1 para una compresión/expansión de 10 dB. Esto proporciona aproximadamente 10 dB de reducción de ruido que aumenta a unos posibles 15 dB a 15 kHz, según artículos escritos por Ray Dolby y publicados por Audio Engineering Society (octubre de 1967) [3] [4] y Audio (junio/julio de 1968). . [5] [6]
Al igual que con el sistema Dolby tipo B, 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 cintas de calibración industriales como las de Ampex; esto se establece en 0 VU en la reproducción de la grabadora 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 y en 185 nWb/m en la cinta.
El sistema Dolby tipo A también tuvo cierto uso como método de reducción de ruido en el sonido óptico de películas.
La reducción de ruido de tipo Dolby B se desarrolló después de Dolby A y se introdujo en 1968. Consistía en un sistema de banda deslizante única que proporcionaba aproximadamente 9 dB de reducción de ruido ( ponderación A ), principalmente para uso con cintas de casete . Era mucho más sencillo que Dolby A y, por tanto, mucho menos costoso de implementar en productos de consumo. Las grabaciones Dolby B son aceptables cuando se reproducen en equipos que no poseen un decodificador Dolby B, como muchos reproductores de casetes portátiles y de automóvil económicos. Sin el efecto de reducción de énfasis del decodificador, el sonido se percibirá más brillante a medida que se enfatizan las frecuencias altas, lo que puede usarse 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 desde aproximadamente 1 kHz en adelante; 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. De este modo es posible obtener cantidades significativas de reducción de ruido hasta frecuencias bastante bajas sin provocar una modulación audible del ruido por la señal ("respiración"). [7]
Desde mediados de la década de 1970, Dolby B se convirtió en estándar en los casetes de música pregrabados comercialmente, 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 lineal.
Antes de la introducción de variantes posteriores para el consumidor (siendo Dolby C la primera), el hardware de casete que admitía Dolby B y los casetes codificados con él se etiquetarían simplemente como "Dolby System", "Dolby NR" o, sin palabras, con el símbolo Dolby. Esto continuó en algunos sellos discográficos 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 [8] de JVC , utilizado en lugar de Dolby B en grabadoras de casetes JVC anteriores, se considera compatible con Dolby B. JVC finalmente abandonó el estándar ANRS en favor del soporte oficial de Dolby B; Existen algunas plataformas JVC cuyos conmutadores de reducción de ruido tienen una configuración combinada "ANRS / Dolby B".
A principios de la década de 1970, algunos esperaban que Dolby NR se volviera normal en las transmisiones de radio FM y algunos sintonizadores y amplificadores se fabricaron con circuitos decodificadores; También había algunas grabadoras con modo "paso" Dolby B. En 1971 WFMT comenzó a transmitir programas con Dolby NR, [9] y pronto unas 17 estaciones transmitían con reducción de ruido, pero en 1974 ya estaba en declive. [10] Dolby FM se basó en Dolby B, [11] pero utilizó una constante de tiempo de preénfasis modificada de 25 μs [12] y una disposición de expansión 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 , [13] y probado en el campo hasta 1984. Se basó en el sistema compander de banda ancha Telefunken High Com , pero nunca se introdujo comercialmente en la radiodifusión de FM. . [14] Otro sistema competidor fue FMX , que se basó en CX .
En la década de 1980 se desarrolló y utilizó un compresor totalmente compatible con Dolby B en muchas grabadoras de cinta en la antigua República Democrática Alemana . Se llamó RMS (de Rauschminderungssystem , inglés: "Sistema de reducción de ruido"). [15]
El sistema de reducción de ruido tipo Dolby C se desarrolló en 1980. [16] [17] [18] Proporciona una reducción de ruido de aproximadamente 15 dB ( ponderación A ) en la región de 2 kHz a 8 kHz donde el oído es muy sensible y la mayoría El silbido de la cinta está concentrado. Su efecto de reducción de ruido resulta de la disposición de acción escalonada de doble nivel (que consta de una etapa de alto nivel y una etapa de bajo nivel) de compresores y expansores conectados en serie, con una extensión a frecuencias más bajas que con Dolby B. Como en Dolby B, una técnica de "banda deslizante" (la frecuencia de funcionamiento varía según el nivel de la señal) ayuda a suprimir la respiración no deseada , que suele ser un problema con otras técnicas de reducción de ruido.
Como resultado del procesamiento de señal adicional, las grabaciones tipo Dolby C sonarán distorsionadas cuando se reproduzcan en equipos que no tengan el circuito de decodificación Dolby C requerido. Parte de esta dureza se puede mitigar utilizando Dolby B en la reproducción, que sirve para reducir la fuerza de las frecuencias altas.
Con el procesamiento Dolby tipo C, la reducción de ruido comienza dos octavas más bajas en frecuencia en un intento de mantener un nivel de ruido psicoacústicamente uniforme. En la región por encima de 8 kHz, donde el oído es menos sensible al ruido, entran en juego redes especiales de sesgo espectral y antisaturación. Estos circuitos evitan la modulación cruzada de bajas frecuencias con altas frecuencias, suprimen la saturación de la cinta cuando hay grandes transitorios de señal y aumentan el margen efectivo del sistema de cintas de casete. Como resultado, las grabaciones son más limpias y nítidas con una respuesta de alta frecuencia mucho mejor de la que hasta ahora carecía el medio casete. Con una cinta de buena calidad, la respuesta Dolby C podría ser plana hasta 20 kHz en un nivel de grabación de 0 dB, un resultado que antes era inalcanzable. Fue posible lograr 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 casetes de gama alta en la década de 1980. La primera pletina de casete con Dolby C disponible comercialmente 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 vídeo Betacam y Umatic SP . En Japón, la primera pletina de casete con Dolby C fue la AD-FF5 de Aiwa . Las pletinas de casete con Dolby C también incluían Dolby B para compatibilidad con versiones anteriores y, por lo general, estaban etiquetadas con "Dolby BC NR".
El sistema Dolby SR (Spectral Recording), introducido en 1986, fue el segundo sistema profesional de reducción de ruido de la empresa. Es un enfoque de reducción de ruido mucho más agresivo que Dolby A. Intenta maximizar la señal grabada en todo momento utilizando una compleja serie de filtros que cambian según la señal de entrada. Como resultado, Dolby SR es mucho más caro 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. Sólo se encuentra en equipos de grabación profesionales. [1] [19]
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 izquierda, centro, derecha y envolvente.
Las impresiones SR son bastante compatibles con equipos Dolby A antiguos. La marca Dolby SR-D se refiere a bandas sonoras Dolby SR analógicas y Dolby Digital digitales en una sola impresión.
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Dolby S se introdujo en 1989. Se pretendía que Dolby S se convirtiera en estándar en los casetes comerciales de música pregrabada de la misma manera que lo había hecho Dolby B en la década de 1970, pero llegó al mercado cuando el Compact Cassette estaba siendo reemplazado por el El disco compacto es el formato musical dominante en el mercado de masas. Dolby Labs afirmó que la mayoría del público en general no podía diferenciar entre el sonido de un CD y un casete codificado en Dolby S. Dolby S apareció principalmente en equipos de audio de alta gama y nunca tuvo un uso generalizado.
Dolby S es mucho más resistente a los problemas de reproducción causados por el ruido del mecanismo de transporte de la cinta que Dolby C. Asimismo, también se afirmó que Dolby S tenía compatibilidad de reproducción con Dolby B en el sentido de que una grabación de Dolby S se podía reproducir en equipos Dolby B más antiguos. consiguiendo algún beneficio. Es básicamente una versión reducida de Dolby SR y utiliza muchas de las mismas técnicas de reducción de ruido. Dolby S es capaz de reducir 10 dB de ruido en frecuencias bajas y hasta 24 dB de reducción de ruido en frecuencias altas. [21]
La cinta magnética es inherentemente de naturaleza no lineal debido a la histéresis del material magnético. Si una señal analógica se grabara directamente en una cinta magnética, su reproducción quedaría 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 charles ), esto se suma a la polarización constante que causa la saturación magnética en la cinta. La polarización dinámica o adaptativa reduce automáticamente la señal de polarización en presencia de señales fuertes de alta frecuencia, lo que permite 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 dio como resultado una patente en 1981 (EP 0046410) de Jørgen Selmer Jensen. [22] Bang & Olufsen inmediatamente concedió la licencia de 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 casetes Beocord 9000. [23] [24] 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 con el nombre de Dolby HX Pro.
HX-Pro sólo 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, HX-Pro no es un sistema de reducción de ruido de la misma manera que Dolby A, B, C y S, aunque ayuda a mejorar la precisión del seguimiento de codificación/decodificación de reducción de ruido al reducir la no linealidad de la cinta. Algunas compañías discográficas publicaron cintas de casete pregrabadas HX-Pro a finales de los 80 y principios de los 90.
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 analógicos de reducción de ruido de Dolby todavía se utilizan ampliamente en entornos de producción analógicos especializados.
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