dbx (redukcja szumów)

Logo reprezentuje zarówno firmę, jak i jej system redukcji hałasu

dbx to rodzina systemów redukcji szumów opracowanych przez firmę o tej samej nazwie . Najpopularniejsze implementacje to dbx Type I i dbx Type II do nagrywania na taśmach analogowych i, rzadziej, winylowych LP . Oddzielna implementacja, znana jako dbx-TV , jest częścią systemu MTS używanego do dostarczania dźwięku stereo do systemów telewizyjnych w Ameryce Północnej i niektórych innych. Firma dbx, Inc. była również zaangażowana w systemy dynamicznej redukcji szumów (DNR).

Historia

Przenośny odtwarzacz kasetowy Panasonic RQ-J20X z 1982 roku był pierwszym urządzeniem, w którym zaimplementowano układ scalony dbx

Oryginalne systemy dbx Type I i Type II opierały się na tzw. „liniowym kompresowaniu decybeli ” – kompresowaniu sygnału podczas nagrywania i rozszerzaniu go podczas odtwarzania. Został wynaleziony przez Davida E. Blackmera z dbx, Inc. w 1971 roku.

Miniaturowy dekoder dbx typu II na układzie scalonym został stworzony w 1982 roku do użytku w przenośnym i samochodowym sprzęcie audio, chociaż korzystało z niego tylko kilka urządzeń, na przykład niektóre przenośne odtwarzacze kasetowe Panasonic i samochodowe stereo Sanyo. dbx wprowadził na rynek PPA-1 Silencer , dekoder, którego można było używać z odtwarzaczami innymi niż dbx, takimi jak Sony Walkman . Wersja tego układu zawierała również Dolby B , opisany jako redukcja szumów dbx Type B ; było to możliwe po wygaśnięciu patentu Dolby (ale nie znaku towarowego).

Opracowano implementacje oprogramowania.

Jak działa dbx

Syk taśmy

Taśma magnetyczna składa się z mikroskopijnych cząstek, które mogą być ładowane magnetycznie w celu rejestrowania sygnałów. Rozmiar cząstek i prędkość transportu taśmy określa maksymalną częstotliwość, z jaką nośnik może nagrywać. W przypadku nagrań o wysokiej wierności nagrywanie na taśmie audio na szpuli zwykle działa z prędkością taśmy 15 lub 7,5 cala na sekundę (38 lub 19 cm / s), ale wymaga to dużej ilości taśmy dla danej ilości nagrania. Nagrania o niższej wierności można wykonać przy 3,75 lub nawet 1,875 ips, co pozwala na dłuższy czas nagrywania na danej taśmie, ale kosztem dodania większej ilości szumu o wysokiej częstotliwości.

Kaseta została zaprojektowana z myślą o wygodzie, a nie jakości dźwięku, i działała z prędkością 1,875 ips (4,75 cm / s) , aby zmaksymalizować czas nagrywania na stosunkowo małych (w porównaniu z otwartymi szpulami) taśmach. Spowodowało to znaczny szum taśmy . W połączeniu z ich ograniczoną szerokością, która ogranicza zakres dynamiki sygnałów, syk miał tendencję do przytłaczania wszelkich wysokich częstotliwości w sygnale, zwłaszcza tych o niskiej głośności.

W latach siedemdziesiątych wprowadzono kilka nowych rodzajów magnetycznych filmów do nagrywania, w szczególności „chromowe” i „metalowe”, które wykorzystywały mniejsze cząsteczki i tym samym podniosły syk taśmy do znacznie wyższych częstotliwości. W tym samym okresie systemy redukcji szumów, takie jak dbx i Dolby, próbowały zrobić to samo, używając konwencjonalnych mediów i aktywnie usuwając szum taśmy za pomocą elektroniki.

Składanie

Kompaktowanie dbx kompresuje oryginalne źródło (po lewej) do wersji o mniejszym zakresie dynamicznym (w środku), a następnie ponownie je rozszerza (po prawej). Syczenie taśmy (różowe) jest również rozszerzane przez ten proces, ale jest przytłaczane przez teraz rozszerzony oryginalny sygnał.

dbx Type I i Type II to rodzaje „kompresyjnej redukcji szumów”. Systemy te działają na zasadzie kompresji zakresu dynamicznego sygnału do zakresu, który można bezpiecznie nagrać na taśmie. Ten rodzaj kompresji, kompresja zakresu dynamicznego , wycisza głośne dźwięki i wzmacnia ciche, dzięki czemu głośność nagrania jest znacznie bardziej wyrównana. Podczas odtwarzania zakres dynamiki jest zwiększany o tę samą wartość, co powoduje, że ciche dźwięki stają się ponownie ciche i odwrotnie. Kombinacja kompresji i ponownego rozszerzania daje początek nazwie Companding . Companding jest przydatny nawet poza dziedziną redukcji szumów; kaseta może mieć zakres dynamiczny 40 decybeli, zanim nośnik się nasyci, podczas gdy oryginalny sygnał może użyć 70 decybeli w przypadku, powiedzmy, nagrania koncertu na żywo. W takim przypadku kompresja w stosunku 2 do 1 da sygnał o zasięgu 35 decybeli, który można nagrać bez obcinania.

Powodem, dla którego ta technika działa w celu redukcji szumów, jest to, że syk taśmy objawia się jako stały sygnał o niskiej głośności. Kiedy sygnał jest nagrany w oryginalnej postaci, bez kompresji, ilość szumów może być taka sama jak w przypadku cichych dźwięków, całkowicie je maskując. Jednak gdy sygnał jest kompresowany przed nagraniem, te ciche dźwięki są nagrywane z większą głośnością, więc teraz nawet ciche dźwięki są głośniejsze niż szum. Poprawia to stosunek sygnału do szumu .

Kiedy sygnał jest ponownie rozszerzany, syczenie taśmy jest rozszerzane wraz z nim, czyniąc go również głośniejszym. Jednak stosunek sygnału do szumu pozostaje (blisko) stały w tym procesie, więc wynikowy sygnał wyjściowy zachowuje ten wyższy stosunek sygnału do szumu. Ostatecznie oznacza to, że chociaż syczenie taśmy staje się głośniejsze podczas „cichych” fragmentów nagrania, samo nagranie jest (miejmy nadzieję) zawsze głośniejsze i sprawia, że syczenie jest znacznie mniej zauważalne.

Preemfaza

Zauważ, że syk taśmy jest ograniczony do wyższych częstotliwości. Oznacza to, że sygnał, który ma głównie niską częstotliwość, niekoniecznie wymaga redukcji szumów, zamiast tego można po prostu odciąć wszystkie wyższe częstotliwości w filtrze dolnoprzepustowym, a syk w dużej mierze zniknie.

Rozważmy sygnał, który zawiera sekcję o wysokim poziomie głośności, a następnie niski poziom głośności. Podczas nagrywania sygnały te są kompresowane, aby były znacznie bliżej siebie, dzięki czemu sekcja o dużej głośności nie nasyca taśmy, a sekcja o niskiej głośności jest głośniejsza niż syk taśmy. Podczas odtwarzania głośniejsza sekcja ma niewielkie lub żadne wyciszenie, więc syczenie taśmy jest również pozostawione w spokoju z naturalną głośnością. Kiedy odtwarzana jest cichsza sekcja, która została wzmocniona podczas nagrywania, ekspander wycisza ją do pierwotnego poziomu. Powoduje to również wyciszenie szumu taśmy.

Powoduje to zmianę głośności szumu taśmy podczas odtwarzania. Nie jest to tak naprawdę zauważalne, gdy oryginalny sygnał zawiera wysokie częstotliwości, które przesłaniają szum, ale w przypadku niższych częstotliwości można to łatwo usłyszeć. Wznoszenie się i opadanie syku taśmy było znane jako „oddychanie”, ponieważ brzmiało jak coś oddychającego do mikrofonu.

Aby temu zaradzić, dbx używa silnego „preemfazy” o wysokiej częstotliwości oryginalnego sygnału. Wzmacnia to dźwięki o wysokiej częstotliwości, zanim zostaną przesłane do kompresora. Powoduje to, że kompresor „wycofuje” wzmocnienie w pewnych okolicznościach i zmniejsza słyszalność modulacji szumów - nawet z tym wstępnym naciskiem modulacja szumów może stać się słyszalna, gdy na początku używa się bardzo hałaśliwych mediów, takich jak format kasety.

dbx I i II

System dbx typu I jest przeznaczony do użytku z profesjonalnymi nośnikami zapisu, których stosunek sygnału do szumu (S/N) przed redukcją szumów wynosi co najmniej 60 dB i pasmo przenoszenia -3 dB co najmniej od 30 Hz do 15 kHz. System polega na tym, że medium jest dość liniowe pod względem głośności i odpowiedzi częstotliwościowej.

dbx Type-II jest przeznaczony dla bardziej hałaśliwych mediów, które mają niższy S/N i znacznie bardziej ograniczone pasmo przenoszenia. W ścieżce sygnału sterującego proces dbx typu II zmniejsza pasmo przenoszenia wysokich i niskich częstotliwości, aby odczulić system na błędy odpowiedzi częstotliwościowej – ponieważ wycofywanie występuje tylko w ścieżce sterującej , nie ma wpływu na słyszalny dźwięk. Ustawienie „płyty” dbx Type-II w konsumenckich dekoderach dbx dodaje dodatkowe 1–3 dB wycofywania niskich częstotliwości zarówno w ścieżce audio, jak i ścieżce sterującej. Chroni to system przed słyszalnymi błędami śledzenia spowodowanymi zniekształceniami płyt i dudnieniami o niskiej częstotliwości.

Oba systemy wykorzystują kompresję 2:1 i zapewniają dokładnie taką samą redukcję szumów i poprawę zakresu dynamicznego – innymi słowy, zapewniają te same wyniki końcowe, ale nie są ze sobą kompatybilne.

dbx kontra Dolby

Zarówno dbx, jak i system redukcji szumów Dolby wykorzystują kompresję do kontrolowania szumów. Różnią się sposobem, w jaki odnoszą się do odpowiedzi częstotliwościowej procesu kompresji. dbx wykorzystuje system preemfazy o pojedynczej częstotliwości, podczas gdy Dolby używa czterech oddzielnych wzmacniaczy preemfazy, każdy dla innego pasma częstotliwości. Ponieważ szum taśmy jest przede wszystkim problemem w przypadku dźwięków o wysokiej częstotliwości, Dolby używa znacznie silniejszego preemfazy przy wysokich częstotliwościach niż przy niskich. Oznacza to, że sygnał o małej głośności i niskiej częstotliwości może być słabo skompresowany lub nie będzie go wcale, podczas gdy ta sama głośność przy wysokich częstotliwościach będzie przed kompresją silnie wzmocniona do wyższego poziomu głośności.

Zastosowanie oddzielnych „krzywych kodowania” z preemfazą pozwala, aby ogólna kompresja była znacznie mniejsza niż w przypadku dbx, gdzie zawsze wynosi 2 do 1. W przypadku sygnałów o niższej częstotliwości, takich jak rozmowa, Dolby może w ogóle nie stosować kompresji . W przeciwieństwie do tego, dbx nadal kompresowałby te sygnały, w którym to przypadku syk taśmy jest również ponownie rozszerzany podczas odtwarzania, stale zmieniając się wraz ze zmianą głośności.

Brak akceptacji dbx na rynku

Chociaż przyniosła niezwykły zakres dynamiki i brak szumów na nośniku kasetowym, redukcja szumów dbx nie zyskała powszechnej popularności na rynku konsumenckim, ponieważ skompresowane nagrania nie brzmiały akceptowalnie podczas odtwarzania na sprzęcie innym niż dbx; Dolby B był już szeroko stosowany, gdy wprowadzono dbx. Chociaż redukcja szumów Dolby również wykorzystywała pewne kompresowanie, poziom kompresji i rozszerzania był bardzo łagodny, dzięki czemu dźwięk taśm zakodowanych w systemie Dolby był akceptowalny dla konsumentów podczas odtwarzania na sprzęcie innym niż Dolby.

dbx Type I był szeroko stosowany w profesjonalnych nagraniach, szczególnie używany w formatach określanych w branży jako „półprofesjonalne”, takich jak półcalowe 8-ścieżkowe i jednocalowe 16-ścieżkowe. Tascam włączył dbx Type II do swoich czterościeżkowych magnetofonów kasetowych Portastudio .
Portastudio firmy Tascam stała się standardem dla domowych hobbystów.
Zaletą dbx Type I i Type II w porównaniu z redukcją szumów Dolby jest to, że nie wymaga kalibracji z poziomem wyjściowym magnetofonu, co mogłoby powodować nieprawidłowe śledzenie z Dolby B i C, prowadząc do stłumienia wysokich tonów.
Jednak ze względu na wysoką kompresję dbx i silną preemfazę wysokich częstotliwości, taśmy zakodowane w dbx były, w przeciwieństwie do Dolby B, praktycznie nie do odtworzenia w systemach innych niż dbx, brzmiały bardzo ostro, gdy były odtwarzane bez dekodowania. Niezdekodowane odtwarzanie dbx również wykazywało duże ilości błędów dynamicznych, a poziomy dźwięku stale wzrastały i spadały.

Podczas gdy dbx Type-II NR został ostatecznie zaprojektowany jako samodzielny układ LSI, nigdy nie był tani ze względu na niezwykle wysoką precyzję wymaganą od dbx VCA i analizy sygnału RMS , co doprowadziło do dalszej niechęci producentów do używania chipów dbx w ich produkty.

dbx z winylowymi płytami fonograficznymi

dbx był również używany na płytach winylowych, które zostały oznaczone jako płyta dbx . Chociaż najwcześniejsze wydanie pochodzi z lat 1971/1973 ^{[ potrzebne źródło ]} , ich liczba osiągnęła szczyt w latach 1977/1978 ^{[ potrzebne źródło ]} do około 1982 roku. Billboard zauważył w sierpniu 1981 r., że całkowita liczba wydań z kodowaniem dbx miała zbliżyć się do 200 albumów. Discogs wymienia 1100 albumów. W przypadku płyt LP system dbx Type-II zmniejszał słyszalność kurzu i rys, redukując je do małych trzasków i kliknięć (o ile w ogóle były słyszalne), a także całkowicie eliminował szum powierzchni płyty . Płyty LP zakodowane w dbx miały teoretycznie zakres dynamiki do 90 dB. Ponadto płyty dbx LP zostały wyprodukowane wyłącznie z oryginalnych taśm-matek, bez użycia kopii i wytłoczone tylko na ciężkim, dziewiczym winylu. Większość została wydana w ograniczonych ilościach z cenami premium.

dbx z profesjonalnymi magnetofonami szpulowymi, a także inną profesjonalną/komercyjną produkcją i reprodukcją dźwięku

Karta redukcji szumów dbx K9 została zaprojektowana tak, aby pasowała do ramek A-361 z serii pro dolby-A, które były już szeroko stosowane w profesjonalnych studiach nagrań szpulowych tamtych czasów.

Pełne oznaczenie karty to K9-22, co jest żartem pies kontra kot. K9-22 jest zgodny pod względem pinów i kształtu z kartą Dolby oznaczoną i potocznie znaną jako Cat. 22 (K9 wymawia się jako „psi”).

DBX 192 był eleganckim projektem stworzonym specjalnie dla rejestratora Nagra IV-Stereo. Miał pojedynczy przycisk do kodowania/dekodowania nagrywania/odtwarzania i był zintegrowany bezpośrednio z wewnętrznym torem sygnału Nagry. Pobierał energię z sieci Nagra.

dbx dla telewizji

Redukcja szumów dbx-TV, choć ma elementy wspólne z typem I i typem II, różni się zasadniczo i została opracowana przez Marka Davisa (wtedy z dbx, teraz z Dolby Labs) na początku lat 80.

dbx-TV jest częścią wielokanałowego dźwięku telewizyjnego (MTS), amerykańskiego standardu stereofonicznej transmisji telewizji analogowej . Każde urządzenie telewizyjne, które dekodowało MTS, pierwotnie wymagało zapłaty tantiem , najpierw dbx, Inc., a następnie THAT Corporation, która została wydzielona z dbx w 1989 r. i uzyskała patenty MTS w 1994 r.; jednak te patenty wygasły na całym świecie w 2004 roku.

dbx w produkcji filmowej

redukcja szumów dbx, zdolna do redukcji szumów o ponad 20 dB, została zastosowana w ponownym nagraniu filmu Czas apokalipsy w 1979 r. Redukcja szumów typu Dolby A, zdolna do redukcji szumów tylko o 10-12 dB, była na końcowym etapie masteringu ścieżki dźwiękowej filmu do odbitek 70mm.

Zmodyfikowana wersja dbx została również wykorzystana w systemie folii stereo Colortek. Ponadto redukcja szumów dbx Type-II została zastosowana w wariantach Model-II i Model-III systemu efektów specjalnych MCA Sensurround na optycznej ścieżce audio i była kamieniem węgielnym całego systemu. Technologia Sensurround+Plus firmy MCA, wykorzystana w filmie Zoot Suit, wykorzystywała dbx Type-II z 4-ścieżkowym formatem dźwięku magnetycznego na taśmach filmowych 35 mm, zapewniając filmowi stereofoniczną ścieżkę dźwiękową o szerokim zakresie dynamicznym i wolną od szumów.

dbx do dostarczania programów za pośrednictwem amerykańskiego systemu satelitarnego radia publicznego NPR

Public Radio Satellite System (PRSS) pierwszej generacji , wprowadzony w 1979 roku i używany przez American National Public Radio do dostarczania programów sieciowych do ich stacji członkowskich za pośrednictwem satelity, był systemem z jednym kanałem na nośną (SCPC), który miał około 40 dB sygnał analogowy (odzyskany) na szum. Moduły dbx ustawione na 3:1 posłużyły do zwiększenia dynamiki systemu. Zwykle działało to dobrze, ale dla niektórych niskich częstotliwości zniekształcenia przekraczały 10 procent THD. Również moduły dbx różniły się sposobem śledzenia skompresowanego dźwięku, więc rozszerzony dźwięk nie był dokładną reprezentacją tego, co zostało skompresowane w łączu w górę. Mimo to użycie dbx pozwoliło NPR być znane ze swoich standardów wysokiej wierności w swoim systemie satelitarnym, ponieważ nadawcy komercyjni wybrali NPR do przesyłania wielu komercyjnych radiowych programów muzycznych i koncertów przez komercyjne sieci radiowe, które wymagały wysokiej wierności w era analogowa . Wiele z tych problemów zostało rozwiązanych, gdy w 1994 roku PRSS przeszedł na system drugiej generacji, SOSS (Satellite Operations Support System), w którym kanały były przesyłane cyfrowo.

Zobacz też

System redukcji szumów Dolby
System redukcji szumów CX
System redukcji szumów High Com
System redukcji szumów UC

Dalsza lektura

Copeland, Peter (luty 2009) [wrzesień 2008]. Redlich, Gert (red.). „Podręcznik technik odtwarzania dźwięku analogowego” . Londyn, Wielka Brytania: The British Library Sound Archive (www.bl.uk.). Rozdział 9. Wzajemna redukcja szumów. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2017-11-05 . Źródło 2017-11-05 – za pośrednictwem Deutsches Hifi-Museum, Wiesbaden, Niemcy. (Uwaga. Mocno stronniczy z perspektywy brytyjskiej, ale mimo to bardzo kompetentny.)
„Jak wyprodukowano ten zakodowany dysk dbx - karta A” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2017-11-05 . Źródło 2017-11-05 . [1]
„Dysk zakodowany dbx — karta B” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2017-11-05 . Źródło 2017-11-05 . […] Płyta zakodowana dbx […] Płyty zakodowane dbx wykorzystują unikalny proces kodowania/dekodowania, który praktycznie eliminuje szum powierzchniowy płyty, jednocześnie radykalnie zwiększając zakres dynamiczny nagrania. Płyta dbx jest o około 30 dB cichsza niż konwencjonalna płyta. Również zakres dynamiczny muzyki na płytach zakodowanych w systemie dbx jest równy zakresowi dynamicznemu występującemu podczas sesji nagraniowej, co stanowi znaczną przewagę nad konwencjonalnymi płytami o ograniczonym zakresie dynamicznym. Teraz, dzięki płytom zakodowanym dbx, po raz pierwszy możemy cieszyć się pełną dynamiką i obecnością muzyki na tle czystej ciszy. Dźwięk płyty zakodowanej w formacie dbx będzie generalnie nie do odróżnienia od dźwięku taśmy-matki lub bezpośredniego sygnału audio, z którego wykonano nagranie. Wszelkie zewnętrzne szumy obecne na taśmie-matce pozostaną na tych nagraniach, ponieważ proces kodowania/dekodowania dysku dbx nie ma na nie wpływu. Dlatego im lepsza taśma-matka z punktu widzenia szumów, tym lepsza ostateczna jakość dźwięku płyty. Słyszalne korzyści, jakie potencjalnie można uzyskać dzięki niedawnym i przyszłym ulepszeniom w nagrywaniu dźwięku (np. techniki nagrywania bezpośrednio na płytę i nagrywanie cyfrowe) zostaną w pełni zrealizowane tylko wtedy, gdy wyeliminowane zostanie rozpraszające uwagę irytujące szumy powierzchniowe nagrań. Płyty zakodowane dbx spełniają ten cel. […] [2]
https://web.archive.org/web/20210523094543/https://dbxpro.com/en/products/2031 dbx Redukcja szumów typu III
https://web.archive.org/web/20201029203213/https://dbxpro.com/en/products/ieq15 dbx Redukcja szumów typu V

Linki zewnętrzne