Dolby zajcsökkentő rendszerek

A Dolby (Dolby) zajcsökkentő rendszerek (UWB) családja professzionális (Dolby A, Dolby SR) és háztartási (Dolby B, Dolby C, Dolby S) analóg mágneses felvételekhez , amelyet az 1960-as és 1980-as években fejlesztett ki Ray Dolby , és kereskedelmi forgalomba hozott. készítette: Dolby Laboratories .

A Dolby UWB egy kompander típus : felvétel közben a Dolby kódoló tömöríti a jel dinamikus tartományát , és a felvétel csendes részeit a szalagzajszint fölé emeli . Lejátszás közben a Dolby dekóder visszaállítja (kibővíti) az eredeti dinamikatartományt. Minden Dolby UWB az audiojel minimális interferencia elvén épül fel: a rendszer csak alacsony szinten tömöríti vagy bővíti dinamikatartományát, és ezt olyan lassan teszi, ahogy az emberi hallás engedi [1] . Minden Dolby UWB kompatibilis a hagyományos magnetofonokkal: az eredeti jel mérsékelt tömörítése és spektrális előkiemelése lehetővé teszi a Dolby kódolóval felvett szalagok lejátszását olyan hagyományos magnókon, amelyek nincsenek felszerelve Dolby dekóderrel. Ugyanakkor minden Dolby UWB érzékeny a szalag lejátszási útvonalának hangolásának pontosságára. Jellemzőinek eltérése a szabványtól a spektrum és a jeldinamika elfogadhatatlanul nagy torzulásához vezet a dekóder kimenetén.

Ray Dolby mérnöki intuíciójának és üzleti érzékének, visszafelé kompatibilitási stratégiájának és engedélyezési politikájának köszönhetően a Dolby A (1966) és a Dolby B (1970) rendszerek a stúdió- és fogyasztói berendezések de facto iparági szabványává váltak. A Dolby B-t széles körben használták felvett kompakt kazetták tömeggyártásában , és a Dolby A a Dolby Stereo moziszerű surround hangrendszerek szerves részévé vált .. A versenytárs UWBdbxcsak a stúdió- és félprofi magnók piacának alsó szegmensében tudta megvetni a lábát. 1981-ben a Dolby ugyanilyen sikeresen hozta forgalomba a Dolby C UWB új generációját, amelynek célja, hogya kazettás magnók jel-zaj arányátközelebb hozza adigitális média, 1986-ban pedig a Dolby SR professzionális UWB-t. Kereskedelmi sikere több évre késleltette a felvételi iparág átállását azanalógróladigitálisra. A Dolby SR közvetlen fejlesztése a fogyasztói UWB Dolby S legújabb generációja volt.

Tervezői szándék

Az 1950-es években egy fiatal Ray Dolby, aki akkor VCR -tervezőként dolgozott az Ampexnél [comm. 1] , komolyan érdeklődni kezdett a zajcsökkentés problémája iránt [5] [6] . A zajcsökkentést régóta alkalmazzák a moziban , a telefon- és rádiókommunikációban , de jó minőségű hangrögzítésre egyetlen ismert megoldás sem volt alkalmas [7] . Az akkori mérnöki közösségben megvalósíthatatlannak tartották azt az ötletet, hogy a zajcsökkentést bevezessék a stúdiógyakorlatba , amelyet a sikertelen kísérletek és a nyílt hazugság veszélyeztetett . A Dolby egyedülálló lehetőségnek tekintette, hogy megtegye azt, amire senki más nem [5] .

A döntés maga Dolby szerint évekkel később született meg, amikor az ENSZ technikai tanácsadójaként dolgozott Indiában (1963-1964) [6] [8] . A Dolby önmaga számára váratlanul megtalálta elődei hibáinak okát: zajcsillapítóik szigorúan a kompandálási elvnek megfelelően tömörítették a rögzített jelet , ami elfogadhatatlanul magas nemlineáris torzítást generált magas szinten [8] [6] . Dolby rájött, hogy lehetetlen manipulálni a hangos jeleket. A magas szintű jel elfedi a szalag zaját, nem igényel zajcsökkentést, ezért változatlanul kell átjutnia a bemenetről a készülék kimenetére [8] [9] . Aktív zajcsökkentés csak viszonylag gyenge jelek esetén szükséges. Ezért a dinamikatartomány tömörítéséhez külön gyenge jelű erősítőt kell használni, párhuzamosan elhelyezve a főúttal [8] . Alacsony jelszinteknél a párhuzamos csatorna átviteli együtthatója a maximális, és ez határozza meg a teljes készülék átviteli együtthatóját és a zajcsökkentési hatásfokot (a gyakorlatban Dolby UWB-ben kb. 10 dB [2] ). A bemeneti jelszint növekedésével a párhuzamos csatorna erősítése nullára csökken: közepes szinteken a párhuzamos csatorna kikapcsol, és csak a főcsatorna torzítatlan jele jut át ​​a kimenetre [8] . A felvétel során a két csatorna jelét összegzi, lejátszás közben pedig a párhuzamos csatorna jelét vonjuk le a főcsatorna jeléből. A lejátszó dekódert körülvevő negatív visszacsatolás biztosítja, hogy az átviteli válasz mindig inverz legyen a rögzítő kódolóéval [2] [9] .

A kétcsatornás kompander topológia bilineáris ( szaggatott vonalú ) párhuzamos csatornás átviteli karakterisztikával , amelyet a Dolby szabadalmaztatott, mielőtt visszatért Indiából [10] , és ez lett az összes Dolby UWB [1] alapja . A legegyszerűbb Dolby B egy ilyen kompandert használ, a Dolby C két soros kompandert, a Dolby A négy kompandert párhuzamosan, és így tovább [11] . Valamennyi UWB Dolby hátránya éppen a bilineáris átviteli karakterisztikájából adódóan a frekvenciaválasz egyenletességének igényessége, valamint a felvételi és lejátszási útvonalak átviteli együtthatóinak megfeleltetése [12] . A Dolby kódoló és dekódoló feltételes " 0 dB " értékének, amelyből az átviteli jellemzőik töréspontjait mérik, nemcsak egybe kell esnie egymással, hanem pontosan meg kell felelnie a szalag mágnesezettségének szabványos szintjének [12] [13] . Ellenkező esetben kompandálási hiba lép fel: az egyik magnóval felvett kazettát nem lehet megfelelően lejátszani más magnóval [12] . A fogyasztói UWB Dolby B és Dolby C esetében, amely csak a jel közép- és nagyfrekvenciás összetevőit kompenziálja, a kompenzációs hiba a magas frekvenciák „blokkolásához”, a visszhang felhangok „levágásához” és a sztereó jelenet tönkretételéhez vezet [12] ] .A mágnesezés szabványa , amely szerint a Dolby UWB-vel ellátott magnetofonokat hangolják, a „ Dolby level ” ( eng.  Dolby level ) nevet kapta. A stúdióberendezések erre a szintre hangolásához speciális, szabadalmaztatott tesztjeleket használnak: UWB Dolby A - frekvenciamodulált szinuszos "Dolby tone" ( eng.  Dolby tone ), UWB Dolby SR - szélessávú rózsaszín "Dolby noise" ( eng.  Dolby zaj ) [14] . Ezeknek a jeleknek a jelenléte a hangsáv elején azt jelzi, hogy a felvétel UWB Dolby [14] használatával készült .

A tervező másik alapvető döntése a párhuzamos csatornát vezérlő nagysebességű detektorok elutasítása volt. Dolby úgy vélte, hogy a dinamikus jelmanipulációt zökkenőmentesen kell végrehajtani – olyan lassan, amennyire az emberi hallás pszichoakusztikája lehetővé teszi [1] . Ezért a detektorok időállandóját viszonylag hosszúra, több tíz ezredmásodperces nagyságrendre választják [2] [comm. 2] . Ez általában segít csökkenteni a torzítást a párhuzamos csatornában, azonban a jelszint éles ugrásainál a detektor késik, és nincs ideje időben blokkolni a párhuzamos csatornát [2] . Rendellenesen magas jel jut át ​​az áramkör kimenetére, túlterhelve a mágnesszalagot [2] . A Dolby UWB három mechanizmust használ a torlódások ellen. Először is, a rögzített jel leginkább túlterhelt nagyfrekvenciás komponenseit passzív előtorzító szűrők csillapítják; lejátszás közben a jel eredeti spektrumát egy inverz karakterisztikájú szűrő állítja vissza [16] . Ezt a megoldást először az UWB Dolby C-ben használták [16] . Másodszor, az észlelt jel szintjének éles növekedésével a rendszer felgyorsítja a detektor időállandóját 1 ms nagyságrendű értékre [2] . Ha ez sem elegendő, a párhuzamos csatorna kimenetén lévő diódaszint - határoló működésbe lép. A limiter által bevezetett elektromos jel torzítása kisebb baj a szalag túlterheléséből adódó torzításhoz képest [2] . Ez utóbbiaktól eltérően nem eredményeznek kompenzációs hibát [2] .

Dolby elkötelezettségét a hangjelekkel való legkisebb interferencia elve mellett személyes tapasztalata és ízlése határozta meg. A Dolby a tervezők iskolájához tartozott, kizárólag a klasszikus zenén nevelkedett. Akárcsak idősebb kollégák, Peter Walker ( Quad ) és Gilbert Briggs ( Wharfedale ), Dolby is tehetséges amatőr zenész volt; akárcsak hozzájuk, Dolby is a komolyzene pontos reprodukálását, elsősorban a szimfonikus zenekar hangszereinek hangszínének pontosságát tekintette a tervező fő céljának [17] . A maga Dolby által zongorára és zenekari zenére hangolt Companderek nagyon alkalmasnak bizonyultak a népszerű műfajok zenéjére; "Kihozni őket magukból" csak a speciálisan programozott szintetizátorok tudták . Mozirendszerek Dolby Stereo hibakeresés zenei filmeken [comm. 3] , megbirkózott a legtöbb zenei műfajjal, de szisztematikusan kudarcot vallott a beszéd- és hangeffektusok reprodukálásában [19] . Ezt a hiányosságot csak a problémás hangforrások sztereó térben való elhelyezésére vonatkozó szigorú korlátozások korrigálták [19] .

Dolby A

1965 májusában Angliába visszatérve Dolby megvitatta ötletét a londoni Decca stúdió szakembereivel [21] [comm. 4] . Támogatásukat igénybe véve 1965 nyarán hibakeresőt végzett UWB-je (a jövőbeli Dolby A) első prototípusán, majd 1965 novemberében tesztelésre küldte a Deccában [21] [22] . A prototípus a Dolby szerint kiállta az impulzusjelek, a zongora, a gitár és a zenekari zene próbáját, és több hónapos várakozás után 1966 márciusában a Dolby megrendelést kapott az első kilenc [ 23] csatornás zajcsökkentési sorozatra. 24] .

Egy Dolby A csatorna négy párhuzamosan kapcsolt kompanderből áll, amelyek a 20…80, 80…3000, 3000…20000 és 9000…20000 Hz frekvenciasávban működnek [25] [16] . A kis- és nagyfrekvenciás sáv határait másodrendű aktív szűrők szabják meg, a középfrekvenciás sávot pedig úgy alakítjuk ki, hogy a másik három sáv jeleit levonjuk a bemeneti jelből [16] [26] . Mindegyik kompander egy precíziós teljes hullámú szintérzékelőt és egy kétfokozatú párhuzamos csatornás csillapítót használ, amely egy pár térhatású tranzisztoron alapul [26] . A bilineáris karakterisztika töréspontjai a Dolby szinthez képest -40 dB és -20 dB , a gyenge jel határerősítése 10 dB (1:3.16) [27] . A zajcsökkentési hatásfok az 5000 Hz alatti sávban 10 dB , az 5000…20000 Hz sávban pedig, ahol a négy kompander közül kettő egyszerre működik, akár 15 dB [25] . A névleges felvételi és lejátszási szintek nem térhetnek el a Dolby szinttől ±0,3 dB - nél (±3,5%-os feszültségnél) [7] , különben a dekóder nem tudja megfelelően visszaállítani a rögzített jel dinamikáját. A szintek beállításához minden Dolby A UWB-t felszereltek Dolby jelgenerátorral és Dolby szint finomhangoló jelzővel [13] .

A Decca által Dolby A-val felvett első lemezek , Mahler Második szimfóniájának duplalemezes felvétele , amelyet a Georg Solti vezényelt Londoni Szimfonikus Zenekar adott elő  , 1966 novemberében kerültek forgalomba [22] [28] . 1966-1967 telén a Dolby a legnagyobb amerikai stúdiókkal tárgyalt a Dolby A szállításáról [22] . Az első egy-két évben a stúdiók csak a többsávos felvételek keverésére használták a Dolby A-t (ez a folyamat volt leginkább kitéve a zajnak), majd fokozatosan elkezdték használni a Dolby A-t a hangfelvétel-gyártás minden szakaszában, a felvételtől a masteringig [29] ] [30] . 1973-ra 14 000 Dolby zajcsökkentő csatorna szolgálta az Egyesült Államok hangfelvételi ipart, 1976 őszére számuk meghaladta a 20 000-et [31] . A Ray Dolby stratégiájának megfelelően az összes Dolby A készüléket a Dolby Laboratories gyártotta, kizárólag hangstúdióknak adták el, és csak szakmai munkában használhatók [32] [33] . A konkurens dbx zajcsökkentő rendszer , amely 1974-ben lépett piacra, kezdetben ugyanilyen jól fogyott [31] , de az 1970-es évek végére elveszítette a Dolbyt. A nagy amerikai stúdiók körében 1980 novemberében közzétett felmérés kimutatta, hogy a Dolby A-t a felvételek 51%-ában használták „lassú” 38,1 cm/s sebességgel [comm. 5] , míg a dbx csak 3% [34] . A klasszikus és jazz felvételekre szakosodott hangmérnökök az anyag érzékenysége miatt elhagyták a dbx-et az impulzusjelek emelkedése és süllyedésének a dbx-re jellemző torzítására [7] . A Dolby A abszolút dominanciája a stúdiók Dolby SR-re való átállásáig az 1980-as évek végén [29] , de még az 1990-es évek végéig is mintegy 200 000 Dolby A csatorna szolgálta a médiaipart [35] .

A Dolby A bevezetése a moziba egy évtizedet vett igénybe: a filmforgalmazók nem voltak hajlandók beruházni a legújabb berendezésekbe, a filmstúdiók pedig nem voltak készek a különböző formátumú filmzenéket tartalmazó filmkópiák kiadására [36] [37] . Dolby felismerte, hogy a zajcsökkentés önmagában nem elég a konzervatív filmforgalmazási piac meghódításához, ezért a Dolby A filmstúdiók népszerűsítésére összpontosított [38] . A Dolby A első nagymozi használatára 1971-ben került sor Stanley Kubrick [38] kezdeményezésére . A zajcsökkentés lehetővé tette Kubrick számára, hogy akár öt egymást követő újrafelvételt is felhasználjon az A Clockwork Orange filmzenében , de a közönség nem érezte meg az új technológia előnyeit: a film forgalmazási kópiáinak optikai hangsávjait a hagyományos módon rögzítették, anélkül, hogy Dolby kódoló használata [38] . A Dolby A kódolású mono optikai sávokkal rendelkező filmek kiadása 1974-ben kezdődött [38] . Az 1974-1975-ös „Dolken” filmeket Dolby dekóder használata nélkül mutatták be; a tapasztalatok szerint a szubjektíven észlelt hangminőség nem rosszabb, hanem jobb, mint a hagyományos hangfelvételek [38] . 1975-ben jelent meg a piacon a Dolby és Ron Uhlig által kifejlesztett Dolby Stereo surround hangrendszer .[18]. A Dolby Stereo optikai műsorszámokat Dolby A-val és teljes 3 csatornás dekódolással rögzítették[comm. 6]a jel Dolby A dekódereinek használatát feltételezi[18]. A rendszer teljes mértékben kompatibilis volt a hagyományos, monofonikus mozitelepítésekkel, ugyanakkor olcsó volt[18][39]. Az amerikai mozihálózatok tömegesen új berendezésekkel való felszerelése, amelyet később "a hang második eljövetelének a moziban"[39], az 1970-es évek legvégén kezdődött, a "Close Encounters of the the the TheatreThird Kind" és "Star Wars"[40][39 ] ].

Néhány évtizeddel az UWB létrehozása után a Dolby Laboratories kifejlesztette szoftveremulátorát a digitalizált archív hangfelvételek feldolgozására [41] . A feladat rendkívül nehéznek bizonyult [41] . Az analóg szűrők lineáris folyamatai pontos matematikai leírással rendelkeztek, és könnyen lefordíthatók a digitális jelfeldolgozás nyelvére , de a csillapítókban, szintkorlátozókban és detektorokban összefüggő nemlineáris folyamatok nem voltak alkalmasak frontális támadásra [41] . A csillapítót le lehetett redukálni elemi jelszorzóvá, de a fő nehézséget egy nemlineáris vezérlőfüggvény szintézise jelentette [41] . A fejlesztők kétféle módon emulálták az ilyen függőségeket – vagy táblázatos függvényekkel , vagy egy komplex függőséget elemi polinomkomponensekre bontva [41] . Mindkét módszer gondos, átfogó laboratóriumi méréseket igényelt a szimulált áramkörökön [41] .

Dolby B

1967 áprilisában az amerikai mérnök és vállalkozó, Henry Kloss azt javasolta a Dolbynak, hogy fejlessze ki UWB-jének egyszerűsített változatát háztartási tekercses magnóba [22] . A fogyasztói piac számára a többcsatornás UWB túl drága volt, és a Dolby szerint nem is volt rá szükség [35] . Az alacsony sebességgel működő háztartási magnók zajának fő összetevője a szalag nagyfrekvenciás zaja („tövise”) volt; viszonylag gyenge alacsony frekvenciájú interferencia ( erősítő villódzási zaja , másolási effektus stb.) nem igényelt különösebb figyelmet. Ezért a tervező úgy döntött, hogy a háztartási magnó UWB-je csak közepes és magas frekvencián működjön [35] . A tapasztalatok szerint a csak magas frekvenciájú zajcsökkentés nem volt elegendő; az UWB sávszélességnek legalább 500 Hz -en kellett volna kezdődnie [35] .

Az új, egycsatornás UWB a Dolby B nevet kapta. Egyetlen kompandere érezhetően leegyszerűsödött és olcsóbb volt a Dolby A kompanderekhez képest: a vezérelt csillapító egyetlen térhatású tranzisztoron, a detektor félhullámú áramkör szerint épül fel. [42] . Az első prototípus, amelyet maga Dolby állított össze, mindössze öt tranzisztort és öt diódát használt [42] . A felvétel során a magas frekvenciák kismértékű, legfeljebb +10 dB -es emelkedése lehetővé teszi a Dolby B szalagok lejátszását megfelelő dekóder használata nélkül [43] . A szünet zajelnyomásának hatékonysága a 4000…20000 Hz frekvenciasávban eléri a 10 dB -t ; 500 Hz frekvencián 3 dB -re csökken [42] . Circuit "highlight" Dolby B - a párhuzamos csatornás RC-szűrő bemenetén található , hangolható vágási frekvenciával ( angol  csúszó sáv , "sliding band") [44] . Ennek a szűrőnek az ellenállása a csillapító tranzisztor csatornaellenállása. Minél nagyobb a feszültség a párhuzamos csatorna kimenetén, annál nagyobb csillapítást vezet be a csillapító, és annál nagyobb a szűrő vágási frekvenciája [44] . A szűrő mintegy a jel legerősebb összetevőit figyeli: minél nagyobb azok frekvenciája, annál szűkebb a párhuzamos csatorna sávszélessége [44] . Ily módon a Dolby hatékonyan megoldotta a „zajlégzés” problémáját a jel erőteljes alacsony frekvenciájú összetevőivel [44] .

1968 júniusa óta a Dolby B-t sorozatosan telepítik a KLH [22] magnókba . Két évig Kloss cége volt a Dolby B egyedüli, kizárólagos engedélyese , míg maga Dolby a Dolby B kazettás magnókhoz való adaptálására összpontosított [22] . Az első, Nakamichi szalagos meghajtókkal felszerelt Dolby B kazettás deckek 1970 nyarán kerültek a boltokba Észak-Amerikában [22] . Az USA-ban és Nagy-Britanniában egyidejűleg megkezdődött a Dolby rendszer szerint kódolt felvételű soros kazetták kiadása; az 1970-es évek közepére a felvett kazetták túlnyomó többsége Dolby B-vel készült [22] .

Az UWB Dolby kereskedelmi sikerének előfeltétele a „kivájt” kazetták, sőt maga a kompakt kazettaformátum [32] . A szemrevaló Dolby nem kért jogdíjat a kiadásukért; egyetlen követelménye az volt, hogy az ilyen kazettákon a Dolby System [45] védjeggyel rendelkezzenek . Ennek eredményeként a nyugati országokban erős fogyasztói kereslet jelent meg a Dolby UWB-vel felszerelt magnók iránt; a gyártók gyorsan kielégítették, és hajlandóak voltak jogdíjat fizetni a Dolbynak [32] . A Dolby végleg megtagadta a kizárólagos licencek megadását senkinek [32] [33] . Cége 1971 óta minden érdeklődő gyártónak kínált licencszerződés -mintát , változó mértékű fizetéssel minden legyártott magnó után: minél több berendezést gyártott le az engedélyes, annál kevesebbet fizet gyártási egységenként [32] . A licenctulajdonosok csak fogyasztói, professzionális alkalmazásokban használhatták a Dolby B-t; A Dolby Laboratories pedig megígérte, hogy nem versenyez az engedélyesekkel a fogyasztói piacon [32] [33] [45] . 1971-ben több mint 30 japán vállalat szerezte meg a Dolby licencet; 1972-ben az engedélyesek száma elérte a 40-et, a Dolby Laboratories bevétele pedig meghaladta az egymillió fontot [32] . 1973 januárjában megkezdődött az első Dolby B integrált áramkör ( Signetics NE545) tesztelése [44] .

1981-re a Dolby B magnók száma meghaladta a 100 milliót [46] . A tömeges kiaknázás feltárta a Dolby B fő hátrányát: a rendszernek a magnó beállításának pontosságára vonatkozó követelményei gyakorlatilag teljesíthetetlenek voltak hazai körülmények között [46] . A stúdiógyakorlatban az volt a szokás, hogy minden felvétel előtt felállították a berendezést [34] ; itthon ez nem volt lehetséges (és a 21. században a szabványos tesztszalagok teljesen elérhetetlenné váltak [47] ). A laboratóriumi szabványnak megfelelő rendszeres hangolás nélkül a háztartási magnetofonok gyorsan felhalmozták a kisebb és nagyobb mechanikai hibák "kritikus tömegét", ami kizárta az UWB megfelelő működését [46] [47] . Az ilyen magnók dekóderei annyira „feltöltik” a felső frekvenciákat, hogy a felhasználók kénytelenek megtagadni a Dolby használatát [43] .

Dolby C

Az 1970-es és 1980-as évek fordulóján a lemezipar megkezdte a CD lemezek tömeges kiadásának előkészületeit . Az új körülmények között a Dolby B elavultnak tűnt [49] . A kazettagyártóknak sürgősen szükségük volt egy új zajcsökkentő rendszerre, amellyel a fogyasztói magnó jel-zaj aránya közelebb kerülhet a CD-kéhez. A JVC , a Sanyo , a Telefunken és a Toshiba új generációs , 20...30 dB - es zajcsökkentést biztosító Super ANRS , Super D, High Com és ADRES UWB -ket hozott piacra, a Panasonic , a TEAC és a Yamaha pedig a már bevált dbx Type II UWB-t választotta. [50] [51] . A Dolby Laboratories az 1980-as évek végén állt elő saját megoldásával, a Dolby C UWB-vel [52] .

Technikailag a Dolby C kódoló vagy dekóder minden csatornája két sorba kapcsolt Dolby B [52] kompanderből áll . Felvételi módban az első (a Dolby dokumentációban "high level stage", eng.  high level stage ) a -30 ... -10 dB tartományban lévő jeleket tömöríti , a második ("alacsony szintű fokozat") - jeleket. a -50 ... -30 dB tartományban [52] . A két bilineáris átviteli karakterisztika pontosan megegyezik -30 dB -nél a Dolbyhoz képest [52] . A vezérelt szűrők kezdeti vágási frekvenciáját (és ennek következtében az effektív zajcsökkentési sávszélességet) lefelé toljuk, 800-ról 200 Hz -re [52] . Annak megakadályozására, hogy a frekvenciacsökkentés vezérlőfeszültség hullámzást keltsen, a félhullámú Dolby B detektorokat teljes hullámúakra cserélik [53] .

A rögzítő kódoló bemenetén egy  szabadalmaztatott " telítődésgátló hálózat " található - egy alacsony Q rezonáns előtorzítási szűrő , amely csillapítja az eredeti jel nagyfrekvenciás összetevőit [52] ; egy másik passzív " spektrális torzító hálózat " van beépítve a fő alacsony szintű csatornába [53] . A Dolby C dekóder kimenetén egy inverz karakterisztikával rendelkező szűrőt kapcsolnak be, visszaállítva az eredeti spektrumot [53] . Az előhangosítás megvédi a mágnesszalagot a nagyfrekvenciás jelkomponensek túlterhelésétől, és csökkenti azok hatását az UWB detektorokra, ami jelentősen csökkenti a kompenzációs hibát, ugyanakkor csökkenti a zajcsökkentés hatékonyságát [53] . Értéke az 1...10 kHz frekvenciasávban körülbelül 20 dB , és egy gondosan hangolt, Dolby C-vel ellátott magnó valós dinamikatartománya nem haladja meg a 75 dB-t [54] [comm. 7] .  

A zajcsökkentési formátumok háborúja, amelyre a szakértők 1981-ben számítottak [50] , elmaradt: a Dolby remekül kihasználta a de facto monopolista versenyelőnyét . Körülbelül 120 gyártó, akik már rendelkeztek Dolby B licenccel, automatikusan jogosultak voltak a Dolby C telepítésére. Nem kellett további licencdíjat fizetni mindkét Dolby UWB magnóba történő telepítéséhez (ami nemcsak felgyorsította a Dolby C átvételét, hanem meghosszabbította a Dolby élettartamát is) B [49] ) [33] . Az új UWB telepítési költsége alacsonynak bizonyult: már 1981 őszén megjelent a piacon a Hitachi által gyártott speciális chip a Dolby B / C processzorhoz [54] . Ezt követték a Philips és a Panasonic chipek , és a Sony több sort is kiadott ilyen chipekből, köztük a CX20027 ... CX20187 sorozatot, amely a legnagyobb tömegben gyártott lett [55] . Ennek eredményeként a Dolby Laboratories szerint 1982 februárjára több mint egymillió Dolby C magnót adtak ki, és a gyártott modellek száma meghaladta a százat [56] [54] . 1983-ban a Dolby C és Dolby B sorozat de facto szabványává vált a piac csúcskategóriájában [49] . A piacon nem keresett versenytárs rendszereket, objektíve jobb jellemzőik ellenére, gyorsan kivonták a gyártásból [54] .

A Dolby nemcsak megőrizte monopolhelyzetét a helyhez kötött háztartási berendezések piacán, hanem az új rendszerrel a félprofesszionális berendezések piacára is igyekezett belépni: a Dolby C a Betacam és Betacam SP riportáló videórendszerek részévé vált [57] . A Dolby C azonban nem tudta bevezetni a Dolby C-t a rögzített kazetták piacára és a szorosan kapcsolódó zseblejátszók piacára [49] . A lemezkiadó cégek úgy találták, hogy a Dolby C nem eléggé kompatibilis a hagyományos magnókkal, és továbbra is a Dolby B-t használták [58] .

Dolby SR

Dolby emlékeztetett arra, hogy a Philips szakértői már 1974-ben vagy 1975-ben azt javasolták neki, hogy fejlesszen ki egy új stúdió UWB-t, amely hatékonysága felülmúlja a Dolby A-t [59] . Azokban az években lehetetlennek tűnt egy ilyen projekt minőségi megvalósítása; a tervező csak 1980-ban, a Dolby C tervezése során tért vissza a "Dolby A utódja" témájához [59] . A Dolby SR-t, akárcsak a Dolby C-t, Dolby egyedül hozta létre otthoni laboratóriumában [59] . Az SR fejlesztése hat-hét évig tartott; az elzárkózás évei alatt Dolby – szavai szerint – majdnem megszakította a kapcsolatot a nevét viselő céggel [59] .

A Dolby SR ( Eng.  Spectral recording , "spektrális felvétel") egy kétirányú, háromlépcsős zajcsökkentő rendszer. A Dolby SR csak a hangtartományon belül manipulálja a jelet, és alig vagy egyáltalán nincs hatással az infrahangos és ultrahangos jelek átvitelére; ez csökkenti mind az intermodulációs torzítást , mind a modulációs zajt [60] . A "spektrális ferde" bemeneti áramkörök frekvenciaválaszát a Robinson-Dudson egyenlő hangerősség görbékhez közel választják [61] . A magas, közepes és alacsony kaszkádok a -5…-30 dB , –30…-48 dB és –48…-62 dB tartományban tömörítik a bemeneti jelet ; átviteli jellemzőik -30 dB és -48 dB mellett a Dolby C mintában [60] vannak összekapcsolva . A magas és közepes szintű kaszkád két-két linket tartalmaz, magas és alacsony frekvenciát, 800 Hz keresztezési frekvenciával , az alsó szintű kaszkád pedig csak egy nagyfrekvenciás kapcsolatot [60] . A 200…3000 Hz négyoktávos sávban mind az öt kapcsolat egyidejűleg működik [60] . Mind az öt Dolby SR kapcsolat (három HF és 2 LF) két sorosan párhuzamosan csatlakoztatott kompandert tartalmaz [60] [62] . Ezek közül az elsőben (master) a bemeneti szűrő vágási frekvenciája 800 Hz körül van rögzítve a másodikban (slave) a Dolby B modell szerint van átépítve., [62] . Egy másik szabadalmaztatott alrendszer, az elosztott kompander erősítéskorrekciós áramkör, a modulációvezérlés neve . Az összes korábbi UWB-ben mindegyik kompander a többi kompandertől függetlenül észlelte a bemeneti jelszintet; a Dolby SR-ben az egyes detektorok leolvasását egy közös vezérlőáramkör korrigálja [63] [64] .

Az öt Dolby SR kapcsolat mindegyike 8...9 dB-lel csökkenti a zajt , és a teljes zajcsökkentési hatékonyság 27 dB 800 Hz felett és 19 dB 800 Hz alatt [65] [62] . Az analóg 24 sávos felvételek dinamikatartománya Dolby SR-rel eléri a 90 dB -t , a kétsávos magnók dinamikatartománya Dolby SR-rel még magasabb - 95…100 dB [65] a teljes hangfrekvencia-tartományban [62] . Az ilyen felvételek hangminősége egy 22…24 bites felbontású és 96 kHz -es mintavételezési frekvenciájú stúdió digitális útvonalának minőségéhez hasonlítható [65] , a fül számára észrevehető modulációs zaj és torzítás nélkül. [62] . A csökkentett kompenzációs mélység miatt az SR kevésbé hajlamos a túlterhelésre, mint az összes elődje, és kevésbé érzékeny a felvételi és lejátszási útvonalak jellemzői közötti eltérésekre [62] [60] .

Az 1986-ban piacra lépő rendszer gyorsan átvette a Dolby A helyét a zenei felvételek gyártásában, és több évvel késleltette az iparág digitális hangra való átállását [39] [66] . 1990-re körülbelül 43 000 felvételi és műsorszóró stúdió használt Dolby SR-t [39] ; 1997-re a telepített Dolby SR csatornák száma meghaladta a 120 000 -et [62] . A moziban az újdonság életciklusa rövid volt. 1987-ben megjelentek az első filmek, amelyeket Dolby Stereo-ban szinkronizáltak Dolby SR-rel - az " Inner Space " és a " RoboCop " [67] [40] . A Dolby SR hangminőségbeli nyeresége a filmstúdiók szempontjából nem volt elég. A stúdiók még nagyobb dinamikatartományt követeltek a mérnököktől, amely csak a digitális technológiával érhető el [40] . Az első teljesen digitális rendszer, a hatcsatornás Kodak CDS 1990-ben lépett be az észak-amerikai piacra [40] . A Kodak minden versenytársát megelőzte, beleértve a Dolbyt is, de elkövette azt a stratégiai hibát, hogy nem volt visszafelé kompatibilis az analóg berendezésekkel – így a Dolby meghódította a piacot a visszafelé kompatibilis, Dolby SR-D digitális-analóg rendszerrel (1991) [40] [ 39] .

Dolby S

1990 elején a Dolby Laboratories bemutatott egy új UWB-t fogyasztói mágneses rögzítéshez, a Dolby S-t, amely a Dolby SR bevált stúdiógyakorlatán alapul [64] . 1990 őszén megkezdődött a speciális Sony mikrochipek gyártása (ez a cég lett a Dolby S IC-k egyedüli szállítója), 1990 novemberében megjelentek a piacon a Tascam 24 sávos Dolby S-vel felszerelt stúdiószalagos magnók , 1990 decemberében, háztartási Harman-Kardon kazettás deckek [68] [57] . A BMG Entertainment ezután elkezdte kiadni az UWB Dolby S kódolású, előre felvett kazettákat [57] . A kompakt kazetta még mindig népszerű adathordozó volt: a DAT digitális magnók és CD- felvevők túl drágák voltak a tömegfogyasztók számára [64] .

A Dolby S volt a cég első olyan terméke, amelyet eredetileg integrált áramkörnek terveztek számítógépes szimulációk segítségével [62] [64] . Annak érdekében, hogy két UWB sztereó csatornát egy olcsó mikroáramkörbe csomagoljon, a Dolby leegyszerűsítette az SR topológiát: a Dolby S három nagyfrekvenciás feldolgozási kapcsolatából kettő maradt, és a két alacsony frekvenciájú kapcsolat közül az egyik [64] . Egyébként a Dolby S megtartotta a Dolby SR és a Dolby C összes technikai újítását: összetett többlépcsős detektorok („modulációs vezérlés”), kettős kompanderek rögzített és hangolható vágási frekvenciával („csere [működési mechanika]”), előre elosztott -torzító szűrők ("spektrális beveling" és "anti-saturation láncok"). A kazettás berendezésekben ezek a megoldások nem csak a hangzást javították, de garantálták a szabadalmi oltalom kialakulását [64] . Az új UWB még egyszerűsített változatban is túl bonyolultnak bizonyult - sokkal összetettebbnek, például színes TV -áramköröknek [64] .

Az észlelési szempontból legkritikusabb 2…5 kHz frekvenciasávban a Dolby S 24 dB - lel elnyomja a zajt [68] [63] . A hangtartomány felső végén a zajcsökkentés hatékonysága 12 dB -re csökken, 100 Hz -es frekvencián - 10 dB -ig [68] [63] . A szubjektíven észlelt szalagzajcsökkentés csak csekély mértékben jobb, mint a Dolby C; A Dolby SR fő előnye nem a zajcsökkentés, hanem a torzításmentes felvétel maximális szintjének növelése [68] . IV típusú szalagok használatakor a maximális felvételi szint 7…8 dB -lel növekszik, a dinamikatartomány pedig meghaladja a 85 dB -t [68] [63] . Szubjektív módon ezt elsősorban az erős, alacsony frekvenciájú hangok reprodukálásának minőségi javulásaként érzékelik [68] .

Az alacsony frekvenciájú feldolgozási csatorna miatt a Dolby S hangfelvételek jobban kompatibilisek a hagyományos magnókkal, mint a Dolby C hangfelvételek. 1,5 ... 2 dB -lel a sztereó jelenet összeomlásához vezet [68] .

Pivot táblázat

Megjegyzések

1. ↑ Dolbyt tizenöt évesen felvették az Ampexbe, köszönhetően A. M. Poniatovval való ismeretségének . 1952 nyarán, amikor Dolby a főiskola első évében végzett, véletlenül tudomást szerzett egy szigorúan titkos projektről, amelyen az Ampex vezető tervezője, Charles Ginsburg dolgozott . Az Ampex sokat dolgozott a Pentagonért, nukleáris fegyverek tesztelésére szolgáló eszközöket készített, de Ginzburg nem katonai megrendelésre dolgozott, hanem az első videórögzítőn . Dolbynak sikerült betörnie Ginzburg laboratóriumába, és hamarosan a legközelebbi asszisztense lett. A Ginzburg csoport által kifejlesztett első videomagnó prototípus 1952 novemberében készült el. Dalby behívása a hadseregbe 1953 márciusában jelentősen lelassította a projekttel kapcsolatos munkát. Szolgálat után Dolby visszatért az Ampexhez, és 1961-ig dolgozott videomagnókon [3] [4] .
2. ↑ Összehasonlításképpen, a Telefunken által kifejlesztett Telcom C4 UWB stúdióban a detektor felfutási ideje a kisfrekvenciás csatorna 380 µs -tól a nagyfrekvenciás csatorna 18 µs - ig terjed [15] .
3. ↑ Az akkori háromcsatornás Dolby Stereo-ban szinkronizált első filmek a " Tommy " és a " Lisztománia " (1975) című brit rock musicalek voltak. Őket követte az A Star Is Born című amerikai musical , amelyet négycsatornás Dolby Stereo-ban szinkronizáltak [18] .
4. ↑ Doktori tanulmányai alatt a Cambridge-i Egyetemen Dolby az egyetemi zenekarban játszott, és összekötő volt a zenekar és a londoni hangstúdiók között. Ezért már 1965 előtt hasznos kapcsolatokra tett szert a hangrögzítés világában, tanulmányozta munkájuk technológiáit [21] .
5. ↑ A 76,2 cm/s -os „gyors” sebességnél a zajszint érezhetően alacsonyabb, ezért a zajcsökkentést ritkábban alkalmazták nála [34] .
6. ↑ Bal, jobb és középső csatorna. A negyedik, hátsó, Dolby Surround csatorna egy évvel később jelent meg, az „ A Star Is Born ” [18] című film alkotóinak kezdeményezésére .
7. ↑ 72…75 dB, DIN 45500 szerinti A súlyozó szűrővel [54] . A jel-zaj arány nevezője nem a névleges Dolby szint volt, hanem a példaértékű szalagra történő rögzítés határértéke, amelynél a nemlineáris torzítások nem haladták meg a 3%-ot.

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 Talbot-Smith, 2013 , p. 3-32.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Talbot-Smith, 2013 , p. 3-33.
3. ↑ Abrambson, A. A televízió története, 1942-2000. - McFarland, 2003. - 52. o. - ISBN 9780786412204 .
4. ↑ Leslie, J., Snyder, R. Az Ampex Corporation korai napjainak története // AES Historical Committee. - 2010. - P. 1-14.
5. ↑ 1 2 3 Sergi, 2004 , p. 38.
6. ↑ 1 2 3 Ray Dolby Interjú, 7/5. rész - EMMYTVLEGENDS.ORG (interjú, 2007. március 26.) a YouTube -on 8:00-tól
7. ↑ 1 2 3 Ageev, S. dbx zajcsökkentő rendszer - múlt és jelen // Rádió. - 1998. - 3. sz. - S. 13-15.
8. ↑ 1 2 3 4 5 Sergi, 2004 , p. 39.
9. ↑ 12 Kefauver , 2001 , p. 258.
10. ↑ Sergi, 2004 , p. 41.
11. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Friesecke, 2007 , p. 628.
12. ↑ 1 2 3 4 Szuhov , 1999. 1. sz., p. 41.
13. ↑ 12. Hawksford , 2002 , p. 63.
14. ↑ 12 Copeland , 2008 , pp. 201, 208.
15. ↑ Friesecke, 2007 , p. 621.
16. ↑ 1 2 3 4 Talbot-Smith, 2013 , p. 3-34.
17. ↑ Búra, JL szelep és tranzisztoros hangerősítők. - Newnes, 2006. - P. 229. - ISBN 0750633565 .
18. ↑ 1 2 3 4 5 Beck, 2016 , p. 167.
19. ↑ Beck 12. 2016. , pp. 168, 169.
20. ↑ Hawksford, 2002 , p. 63 (egyszerűsítve).
21. ↑ 1 2 3 Sergi, 2004 , pp. 39, 40.
22. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Szuhov , 1998. 5. sz., p. 36.
23. ↑ Eiloart, T. Elég csendes. — Új tudós. - 1973. - július 5. szám - 31., 32. o.
24. ↑ Sergi, 2004 , pp. 40, 41.
25. ↑ 12 Kefauver , 2001 , p. 261.
26. ↑ 12. Hawksford , 2002 , p. 64.
27. ↑ Kefauver, 2001 , pp. 260, 261.
28. ↑ Copeland, 2008 , p. 199.
29. ↑ 12. Copeland , 2008 , p. 200.
30. ↑ Tyler, Les és Kirkwood, Wayne. Dedikált analóg áramkörök audioalkalmazásokhoz // Hangmérnökök kézikönyve (ötödik kiadás) / Greg Ballou. - CRC Press, 2015. - P. 128-151. — ISBN 9781135016661 . , p. 129.
31. ↑ 12 Woram , John. Soha nem fog működni - De a zajcsökkentés nő // Billboard. - 1976. - Október 30. sz.
32. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Cullis, R. Szabadalmak, találmányok és az innováció dinamikája: multidiszciplináris tanulmány. - Edward Elgar Kiadó, 2007. - P. 148. - ISBN 9781782542766 .
33. ↑ 1 2 3 4 Sergi, 2004 , p. 22.
34. ↑ 1 2 3 Zide, Larry. Jó mérnöki gyakorlat: A SPARS felmérés // DB Magazine. - 1980. - 11. sz. - 49. o.
35. ↑ 1 2 3 4 5 Talbot-Smith, 2013 , p. 3-35.
36. ↑ Beck, 2016 , p. 165.
37. ↑ Sergi, 2004 , p. 19.
38. ↑ 1 2 3 4 5 Beck, 2016 , p. 166.
39. ↑ 1 2 3 4 5 6 Nowell-Smith, G. A világmozi oxfordi története. - Oxford University Press, 1997. - P. 483-484. — ISBN 9780198742425 .
40. ↑ 1 2 3 4 5 Sergi, 2004 , p. 29.
41. ↑ 1 2 3 4 5 6 Hawksford, 2002 , p. 68.
42. ↑ 1 2 3 4 5 Szuhov , 1999. 1. sz., p. 40.
43. ↑ 1 2 Hurtig, Brent. Többsávos felvétel zenészeknek. - Alfred Music, 1988. - P. 61. - ISBN 9781457424847 .
44. ↑ 1 2 3 4 5 Szuhov , 1998. 5. sz., p. 37.
45. ↑ 12. Copeland , 2008 , p. 201.
46. ↑ 1 2 3 Friesecke, 2007 , p. 624.
47. ↑ 12 Endino , Jack . Kazettaátviteli tippek (2000–2006). (határozatlan)
48. ↑ Szuhov , 1999. 2. sz., p. 43-44.
49. ↑ 1 2 3 4 Copeland, 2008 , p. 207.
50. ↑ 1 2 Hi-fi közönség összezavarodott a játékosok sziszegésétől // New Scientist. - 1981. - Február 5. sz. — 342. o.
51. ↑ Jacques, Beth. Készen áll a digitális visszajátszásra // Billboard. - 1981. - augusztus 29. sz. - P. HT-18, HT-22.
52. ↑ 1 2 3 4 5 6 Szuhov , 1999. 2. sz., p. 42.
53. ↑ 1 2 3 4 5 6 Szuhov , 1999. 2. sz., p. 43.
54. ↑ 1 2 3 4 5 Szuhov , 1999. 2. sz., p. 44.
55. ↑ Szuhov , 1999. 2. sz., p. 44-45.
56. ↑ Dolby Laboratories. Már létezik piac a felvett Dolby C kazetták számára // Billboard. - 1982. - szám március 6. - 57. o.
57. ↑ 1 2 3 Copeland, 2008 , p. 208.
58. ↑ 1 2 Talbot-Smith, 2013 , p. 3-36.
59. ↑ 1 2 3 4 Sergi, 2004 , p. 52.
60. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kefauver, 2001 , p. 264.
61. ↑ Kefauver, 2001 , p. 265.
62. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Talbot-Smith, 2013 , p. 3-37.
63. ↑ 1 2 3 4 Talbot-Smith, 2013 , p. 3-38.
64. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Szuhov , 1999. 3. sz., p. 38.
65. ↑ 1 2 3 4 Friesecke, 2007 , p. 626.
66. ↑ Copeland, 2008 , p. 209.
67. ↑ Friesecke, 2007 , p. 781.
68. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Szuhov , 1999, 3. sz., p. 39.
69. ↑ Talbot-Smith, 2013 , p. 3-37. Sztereó felvétel értékelése széles sávon (keskeny sávnál a tartomány néhány dB-lel szűkebb).
70. ↑ Friesecke, 2007 , p. 626. A legmagasabb pontszám a szélessávú sztereó felvételeknél, a legalacsonyabb a 24 sávos magnóknál.

Források

• Sukhov, N. Dolby B, Dolby C, Dolby S … dbx? // Rádióhobbi. - 1998. - 1. sz. - S. 36-37; 1999. - 2. sz. - S. 36-37; 3. sz. - S. 36-37; 4. sz. - S. 45-48; 5. szám - S. 46-49.
• Beck, Jay. Hangtervezés: Audiovizuális esztétika az 1970-es évek amerikai mozijában. — Rutgers University Press. - 2016. - (A mozgókép technikái).
• Copeland P. Manual of Analogue Sound Restoration Techniques  (angol) – British Library , 2008.
• Friesecke, A. Die Audio-Enzyklopädie: Ein Nachschlagewerk für Tontechniker. — Walter de Gruyter, 2007. — ISBN 9783110973310 .
• Hawksford, M. Analog Techniques // Zajcsökkentés beszéd alkalmazásokban. - CRC Press, 2002. - P. 47-70. — ISBN 9781420041262 .
• Kefauver, Alan P. The Audio Recording Handbook. - AR Editions, Inc., 2001. - S. 253-263. — ISBN 9780895794628 .
• Sergi G. The Dolby Era: Film Sound in Contemporary Hollywood  (angol) - MUP , 2004. - 209 p. — ISBN 978-0-7190-7067-9
• Talbot-Smith, Michael. Hangmérnök kézikönyve. - CRC Press, 2013. - ISBN 9781136119743 .

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)