Система шумоподавления Dolby , или Dolby NR , — это одна из серии систем шумоподавления , разработанных Dolby Laboratories для использования при аналоговой аудиозаписи. [1] Первой была Dolby A , профессиональная широкополосная система шумоподавления для студий звукозаписи, появившаяся в 1965 году, но самой известной является Dolby B (представленная в 1968 году), система скользящего диапазона для потребительского рынка, которая помогла сделать высокую точность воспроизведения практичной. на кассетах , где использовалась лента относительно шумного размера и скорости. Это распространено на высококачественных стереоплеерах и рекордерах по сей день, хотя с 2016 года Dolby прекратила лицензировать эту технологию для новых кассетных дек. Из систем шумоподавления для профессионального использования были разработаны Dolby A и Dolby SR . Dolby B , C и S были разработаны для потребительского рынка. За исключением Dolby HX, все варианты Dolby работают путем компандирования : сжатия динамического диапазона звука во время записи и расширения его во время воспроизведения.
При записи сигнала на магнитную ленту присутствует небольшой фоновый шум, напоминающий шипение. Одним из решений этой проблемы является использование ленты с низким уровнем шума, которая записывает больше сигнала и меньше шума. Другие решения — запустить ленту на более высокой скорости или использовать более широкую ленту. Кассеты изначально были разработаны для обеспечения компромисса между точностью и удобством записи голоса за счет использования очень узкой ленты, работающей на очень низкой скорости 1 .+7 ⁄ 8 дюймов/с (4,8 см/с), помещенный в простой пластиковый корпус, когда 15 дюймов/с (38 см/с) или 7+Скорость ленты 1 ⁄ 2 дюйма/с (19 см/с) предназначалась для высокой точности, а 3+3 ⁄ дюйма /с (9,5 см/с) имело более низкую точность. Из-за узких дорожек и медленной скорости кассеты делают шипение ленты очень серьезной проблемой.
Шумоподавление Dolby — это форма динамического предыскажения, используемая во время записи, а также форма динамического подавления предыскажения , используемая во время воспроизведения, которые работают в тандеме для улучшения соотношения сигнал/шум . Отношение сигнал/шум — это просто то, насколько велик музыкальный сигнал по сравнению с низким уровнем шума ленты при отсутствии сигнала. Когда музыка громкая, низкий уровень фонового шипения не заметен, но когда музыка тихая или в тишине, большая часть или все, что можно услышать, — это шум. Если уровень записи настроен так, чтобы музыка всегда была громкой, то шум низкого уровня не будет слышен.
Для достижения этой цели нельзя просто увеличить громкость записи; ленты имеют максимальную громкость, которую они могут записать, поэтому и без того громкие звуки будут искажены. Идея состоит в том, чтобы увеличивать громкость записи только тогда, когда исходный материал еще не громкий, а затем уменьшать громкость на ту же величину при воспроизведении, чтобы сигнал вернулся к исходному уровню громкости. При уменьшении громкости при воспроизведении уровень шума снижается на ту же величину. Эта базовая концепция увеличения громкости для подавления собственного шума известна как предыскажение и встречается во многих продуктах.
Помимо этой базовой концепции системы шумоподавления Dolby добавляют еще одно улучшение. При этом учитывается тот факт, что шум ленты в основном слышен на частотах выше 1000 Гц. Именно низкочастотные звуки часто бывают громкими, как барабанный бой, поэтому, применяя компандирование только к определенным частотам, можно уменьшить общее количество искажений исходного сигнала и сосредоточить внимание только на проблемных частотах. Различия между различными продуктами Dolby в значительной степени очевидны в точном наборе используемых ими частот и степени модификации исходной громкости сигнала, которая применяется к каждой из полос частот.
Внутри каждой полосы количество применяемого предыскажения зависит от исходной громкости сигнала. Например, в Dolby B сигнал низкого уровня будет усилен на 10 дБ , в то время как сигналы с «Уровнем Dolby», +3 VU , вообще не модифицируются. Между этими двумя пределами применяется различный уровень предыскажения. При воспроизведении применяется противоположный процесс (уменьшение выделения), основанный на относительной составляющей сигнала выше 1 кГц. Таким образом, по мере уменьшения амплитуды этой части сигнала более высокие частоты постепенно ослабляются, что также снижает уровень постоянного фонового шума на ленте, когда и где он будет наиболее заметен.
Два процесса (предварительное и пониженное выделение) предназначены для нейтрализации друг друга в том, что касается фактического записанного программного материала. Во время воспроизведения к входящему сигналу с ленты и шуму применяется только уменьшение акцента. После завершения деакцентации при воспроизведении видимый шум в выходном сигнале уменьшается, и этот процесс не должен производить никакого другого эффекта, заметного для слушателя, кроме уменьшения фонового шума. Однако воспроизведение без шумоподавления дает заметно более яркий звук.
Правильная калибровка схем записи и воспроизведения имеет решающее значение для обеспечения точного воспроизведения исходного содержания программы. Калибровка может быть легко нарушена из-за некачественной ленты, загрязнения или смещения головок записи/воспроизведения или использования неподходящих уровней/частоты смещения для рецептуры ленты, а также скорости ленты при записи или копировании. Это может проявляться в приглушенном воспроизведении или « дыхании » уровня шума при изменении уровня громкости сигнала.
Некоторое высококачественное потребительское оборудование включает в себя функцию калибровки Dolby. При записи можно записать эталонный тон с уровнем Dolby для точной калибровки уровня воспроизведения на другом транспортном средстве. При воспроизведении один и тот же записанный тон должен воспроизводить идентичный выходной сигнал, о чем свидетельствует отметка логотипа Dolby примерно на уровне +3 VU на индикаторе(ах) VU. В потребительском оборудовании уровень Dolby Level определяется как 200 нВб/м , и доступны калибровочные ленты, помогающие правильно установить уровень. Для точного мониторинга вне ленты во время записи на трехголовочные кассетные деки необходимо использовать оба процесса одновременно, а схемы, предназначенные для этого, продаются под маркой «Double Dolby».
Шумоподавление типа Dolby A было первой системой шумоподавления компании Dolby, представленной в 1965 году. [2] Она предназначалась для использования в профессиональных студиях звукозаписи, где стала обычным явлением, получив широкое признание в то же время, когда многодорожечная запись стала стандартом. Входной сигнал разделяется на полосы частот четырьмя фильтрами с наклоном 12 дБ на октаву, с частотами среза (точки понижения на 3 дБ) следующим образом: фильтр нижних частот при 80 Гц; полоса пропускания от 80 Гц до 3 кГц; фильтр верхних частот от 3 кГц; и еще один фильтр верхних частот на частоте 9 кГц. (Совмещение вкладов двух полос верхних частот позволяет добиться большего снижения шума на верхних частотах.) Схема компандера имеет порог -40 дБ с соотношением 2:1 для сжатия/расширения 10 дБ. Это обеспечивает снижение шума примерно на 10 дБ, увеличивающееся до возможных 15 дБ на частоте 15 кГц, согласно статьям, написанным Рэем Долби и опубликованным Обществом инженеров звука (октябрь 1967 г.) [3] [4] и Audio (июнь/июль 1968 г.) . [5] [6]
Как и в случае с системой типа Dolby B, важно правильное согласование процессов сжатия и расширения. При калибровке блока расширения (декодирования) магнитной ленты используется уровень потока 185 нВб/м, который является уровнем, используемым в промышленных калибровочных лентах, например, от Ampex; для этого параметра установлено значение 0 VU при воспроизведении магнитофона и значение Dolby Level в блоке шумоподавления. В режиме записи (сжатия или кодирования) характеристический тон (Dolby Tone), генерируемый внутри блока шумоподавления, устанавливается на 0 VU на магнитофоне и на 185 нВб/м на ленте.
Система Dolby A-типа также нашла применение в качестве метода шумоподавления оптического звука в кинофильмах.
Шумоподавление типа Dolby B было разработано после Dolby A и было представлено в 1968 году. Оно состояло из системы с одной скользящей полосой, обеспечивающей снижение шума примерно на 9 дБ ( A-взвешенное ), в первую очередь для использования с кассетами . Он был намного проще, чем Dolby A, и, следовательно, гораздо дешевле реализовать его в потребительских товарах. Записи в формате Dolby B приемлемы при воспроизведении на оборудовании, не имеющем декодера Dolby B, например на многих недорогих портативных и автомобильных кассетных плеерах. Без эффекта деакцента декодера звук будет восприниматься более ярким за счет подчеркивания высоких частот, что можно использовать для компенсации «тусклого» высокочастотного отклика в недорогом оборудовании. Однако Dolby B обеспечивает менее эффективное шумоподавление, чем Dolby A, обычно более чем на 3 дБ.
Система Dolby B эффективна примерно от 1 кГц и выше; Обеспечиваемое снижение шума составляет 3 дБ при 600 Гц, 6 дБ при 1,2 кГц, 8 дБ при 2,4 кГц и 10 дБ при 5 кГц. Ширина полосы шумоподавления является переменной, поскольку она разработана так, чтобы реагировать как на амплитуду, так и на частотное распределение сигнала. Таким образом, можно добиться значительного снижения шума вплоть до весьма низких частот, не вызывая слышимой модуляции шума сигналом («дыхания»). [7]
С середины 1970-х годов Dolby B стал стандартом для коммерческих предварительно записанных музыкальных кассет, даже несмотря на то, что на некотором оборудовании начального уровня отсутствовала схема декодирования, хотя это позволяет обеспечить приемлемое воспроизведение на таком оборудовании. Большинство предварительно записанных кассет используют этот вариант. Видеомагнитофоны VHS использовали Dolby B на линейных стереофонических звуковых дорожках.
До появления более поздних потребительских вариантов (первым был Dolby C), кассетное оборудование, поддерживающее Dolby B, и кассеты, закодированные с его помощью, обозначались просто «Dolby System», «Dolby NR» или без слов с символом Dolby. Это продолжалось у некоторых звукозаписывающих компаний и производителей оборудования даже после появления Dolby C, в период, когда новый стандарт был относительно малоизвестен.
Система ANRS [8] компании JVC , использовавшаяся вместо Dolby B на более ранних кассетных деках JVC, считается совместимой с Dolby B. В конечном итоге JVC отказалась от стандарта ANRS в пользу официальной поддержки Dolby B; Существуют некоторые деки JVC, у которых переключатели шумоподавления имеют комбинированную настройку «ANRS / Dolby B».
В начале 1970-х годов некоторые ожидали, что Dolby NR станет обычным явлением в FM- радиовещании, а некоторые тюнеры и усилители производились со схемами декодирования; были также некоторые магнитофоны с «сквозным» режимом Dolby B. В 1971 году WFMT начала передавать программы в формате Dolby NR [9] , и вскоре около 17 станций вещали с шумоподавлением, но к 1974 году оно уже пришло в упадок. [10] Dolby FM был основан на Dolby B, [11] , но использовал модифицированную постоянную времени предыскажения 25 мкс [12] и частотно-селективное компандирование для уменьшения шума.
Похожая система под названием High Com FM оценивалась в Германии в период с июля 1979 по декабрь 1981 года компанией IRT [13] и проходила полевые испытания до 1984 года. Она была основана на системе широкополосного компандера Telefunken High Com , но никогда не внедрялась коммерчески в FM-радиовещании. . [14] Другой конкурирующей системой была FMX , основанная на CX .
Полностью совместимый с Dolby B компандер был разработан и использовался на многих магнитофонах в бывшей Германской Демократической Республике в 1980-х годах. Она получила название RMS (от Rauschminderungssystem , англ. «Система шумоподавления»). [15]
Система шумоподавления типа Dolby C была разработана в 1980 году. [16] [17] [18] Она обеспечивает снижение шума примерно на 15 дБ ( А-взвешенное ) в диапазоне от 2 до 8 кГц, где ухо очень чувствительно и Шипение ленты сконцентрировано. Его эффект шумоподавления является результатом двухуровневого (состоящего из ступени высокого и низкого уровня) шахматного расположения последовательно соединенных компрессоров и расширителей с расширением до более низких частот, чем в Dolby B. Как и в Dolby B, метод «скользящей полосы» (рабочая частота меняется в зависимости от уровня сигнала) помогает подавить нежелательное дыхание , которое часто является проблемой при использовании других методов шумоподавления.
В результате дополнительной обработки сигнала записи типа Dolby C будут звучать искаженно при воспроизведении на оборудовании, не имеющем необходимой схемы декодирования Dolby C. Частично эту резкость можно смягчить, используя при воспроизведении Dolby B, что позволяет уменьшить силу высоких частот.
При обработке типа Dolby C шумоподавление начинается на две октавы ниже по частоте, пытаясь сохранить психоакустически однородный минимальный уровень шума. В области выше 8 кГц, где ухо менее чувствительно к шуму, в игру вступают специальные сети искажения спектра и антинасыщения. Эти схемы предотвращают перекрестную модуляцию низких частот с высокими частотами, подавляют насыщение ленты при наличии больших переходных процессов сигнала и увеличивают эффективный запас по запасу кассетной ленточной системы. В результате записи становятся чище и четче, со значительно улучшенным высокочастотным откликом, которого до сих пор не хватало кассетному носителю. При использовании ленты хорошего качества отклик Dolby C может быть ровным до 20 кГц при уровне записи 0 дБ, что ранее было недостижимым результатом. Было возможно получить средневзвешенное отношение сигнал/шум 72 дБ (относительно 3% THD при 400 Гц) без нежелательных эффектов «дыхания», даже в трудных для записи отрывках.
Dolby C впервые появился на кассетных деках более высокого класса в 1980-х годах. Первой коммерчески доступной кассетной декой с Dolby C была NAD 6150C, которая появилась на рынке примерно в 1981 году. Dolby C также использовался в профессиональном видеооборудовании для звуковых дорожек форматов видеокассет Betacam и Umatic SP . В Японии первой кассетной декой с Dolby C стала AD-FF5 от Aiwa . Кассетные деки с Dolby C также включали Dolby B для обратной совместимости и обычно обозначались как имеющие «Dolby BC NR».
Система Dolby SR (Spectral Recording), представленная в 1986 году, была второй профессиональной системой шумоподавления компании. Это гораздо более агрессивный подход к шумоподавлению, чем Dolby A. Он постоянно пытается максимизировать записываемый сигнал, используя сложную серию фильтров, которые изменяются в зависимости от входного сигнала. В результате реализация Dolby SR намного дороже, чем Dolby B или C, но Dolby SR способен обеспечить снижение шума до 25 дБ в высокочастотном диапазоне. Его можно найти только на профессиональном записывающем оборудовании. [1] [19]
В киноиндустрии, что касается распространения фильмов, маркировка Dolby A и SR относится к Dolby Surround , который является не просто методом шумоподавления, но, что более важно, кодирует два дополнительных аудиоканала на стандартной оптической звуковой дорожке . давая левый, центральный, правый и объемный.
Отпечатки SR довольно хорошо обратно совместимы со старым оборудованием Dolby A. Маркировка Dolby SR-D относится как к аналоговым звуковым дорожкам Dolby SR , так и к цифровым звуковым дорожкам Dolby Digital на одном отпечатке.
.jpg/1280px-Harman_Kardon_TD4800-130311-0014EC_(cropped).jpg)
Dolby S был представлен в 1989 году. Предполагалось, что Dolby S станет стандартом для коммерческих предварительно записанных музыкальных кассет, во многом так же, как Dolby B в 1970-х годах, но он появился на рынке, когда компакт- кассета была заменена компакт-диск как доминирующий музыкальный формат на массовом рынке. Dolby Labs заявила, что большинство представителей широкой публики не могут отличить звук компакт-диска от звука кассеты с кодировкой Dolby S. Dolby S в основном появлялся на высококачественном аудиооборудовании и никогда не получил широкого распространения.
Dolby S гораздо более устойчив к проблемам воспроизведения, вызванным шумом механизма транспортировки ленты, чем Dolby C. Аналогичным образом, было заявлено, что Dolby S совместим с воспроизведением Dolby B, поскольку запись Dolby S может воспроизводиться на старом оборудовании Dolby B. с реализацией некоторой выгоды. По сути, это урезанная версия Dolby SR, в которой используются многие из тех же методов шумоподавления. Dolby S способен снизить шум на 10 дБ на низких частотах и до 24 дБ на высоких частотах. [21]
Магнитная лента по своей природе нелинейна из-за гистерезиса магнитного материала. Если бы аналоговый сигнал был записан непосредственно на магнитную ленту, его воспроизведение было бы крайне искажено из-за этой нелинейности . Чтобы преодолеть это, высокочастотный сигнал, известный как смещение, смешивается с записанным сигналом, который «выталкивает» огибающую сигнала в линейную область. Если аудиосигнал содержит сильные высокочастотные составляющие (особенно от ударных инструментов, таких как тарелки хай-хэт ), это усиливает постоянное смещение, вызывающее магнитное насыщение на ленте. Динамическое, или адаптивное, смещение автоматически уменьшает сигнал смещения при наличии сильных высокочастотных сигналов, позволяя осуществлять запись на более высоком уровне сигнала.
Оригинальный Dolby HX, где HX означает « Headroom eXtension» , был изобретен в 1979 году Кеннетом Гандри из Dolby Laboratories и был отвергнут отраслью из-за присущих ему недостатков. Bang & Olufsen продолжила работу в том же направлении, в результате чего в 1981 году Йорген Сельмер Йенсен получил патент (EP 0046410). [22] Bang & Olufsen немедленно передала лицензию на HX-Pro компании Dolby Laboratories, оговорив приоритетный период в несколько лет для использования в потребительских товарах, чтобы защитить свою собственную кассетную деку Beocord 9000. [23] [24] К середине 1980-х годов система Bang & Olufsen, продаваемая через Dolby Laboratories, стала отраслевым стандартом под названием Dolby HX Pro.
HX-Pro применяется только во время процесса записи. Улучшенное соотношение сигнал/шум доступно независимо от того, на какой кассетной деке воспроизводится лента, и поэтому HX-Pro не является системой шумоподавления в том же смысле, что Dolby A, B, C и S, хотя это помогает повысить точность отслеживания кодирования/декодирования с шумоподавлением за счет уменьшения нелинейности ленты. Некоторые звукозаписывающие компании выпустили предварительно записанные кассеты HX-Pro в конце 1980-х - начале 1990-х годов.
Широкое распространение цифрового звука в профессиональных и потребительских приложениях (например, компакт-диски, загрузка музыки , потоковая передача музыки) сделало производство аналогового звука менее распространенным и, следовательно, изменило фокус Dolby на Dolby Vision , но аналоговые системы шумоподавления Dolby по-прежнему широко используются в нишевые аналоговые производственные среды.
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )