dbx (redukcja szumów) - dbx (noise reduction)

Logo reprezentuje zarówno firmę, jak i jej system redukcji hałasu

dbx to rodzina systemów redukcji hałasu opracowana przez firmę o tej samej nazwie . Najpopularniejszymi implementacjami są dbx Type I i dbx Type II do analogowego nagrywania na taśmie oraz, rzadziej, winylowe płyty LP . Oddzielna implementacja, znana jako dbx-TV , jest częścią systemu MTS używanego do dostarczania dźwięku stereo w Ameryce Północnej i niektórych innych systemach telewizyjnych. 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 zastosowano układ scalony dbxdb

Oryginalne systemy dbx Type I i Type II opierały się na tzw. "liniowym kompandowaniu decybeli " - kompresji 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 audio, chociaż skorzystało z niego tylko kilka urządzeń, takich jak niektóre przenośne odtwarzacze kasetowe Panasonic i samochodowe zestawy stereo Sanyo. dbx wprowadził na rynek tłumik PPA-1 , dekoder, który może być używany z odtwarzaczami innymi niż dbx, takimi jak Sony Walkman . Wersja tego układu zawierała również dekoder redukcji szumów kompatybilny z 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 można naładować magnetycznie w celu rejestrowania sygnałów. Rozmiar cząstek i prędkość transportu taśmy określa maksymalną częstotliwość, jaką może zarejestrować nośnik. W przypadku nagrań o wysokiej wierności nagrywanie na taśmie magnetofonowej zwykle działa przy prędkościach taśmy 15 lub 7,5 cala na sekundę (38 lub 19 cm / s), ale wymaga to dużej ilości taśmy dla określonej ilości nagrania. Nagrania o niższej wierności można wykonać z prędkością 3,75 lub nawet 1,875 ips, co pozwala na dłuższy czas nagrywania na danej taśmie, ale kosztem dodania większej ilości szumów o wysokiej częstotliwości.

Kaseta została zaprojektowana dla wygody, a nie jakość dźwięku i pobiegł na 1,875 ips (4,75 cm / s), aby zmaksymalizować czas nagrywania w stosunkowo mały (w porównaniu do open-bębnowy) taśmy. Spowodowało to wyraźny syk taśmy . W połączeniu z ich ograniczoną szerokością, która ogranicza zakres dynamiczny sygnałów, syk ma tendencję do przytłaczania wszelkich wysokich częstotliwości w sygnale, zwłaszcza tych o niskiej głośności.

W latach siedemdziesiątych wprowadzono kilka nowych typów taśm do zapisu magnetycznego, w szczególności „chromowe” i „metalowe”, które wykorzystywały mniejsze cząstki, a tym samym pchały szum 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 eliminując szum taśmy za pomocą elektroniki.

Towarzyszący

dbx companding kompresuje oryginalne źródło (po lewej) do wersji o mniejszym zakresie dynamiki (w środku), a następnie ponownie je rozszerza (po prawej). Syk taśmy (różowy) jest również rozszerzany przez ten proces, ale jest przytłumiony przez teraz rozszerzony oryginalny sygnał.

dbx Type I i Type II to rodzaje „towarzyszącej redukcji szumów”. Systemy te działają poprzez kompresję zakresu dynamicznego sygnału do zakresu, który można bezpiecznie nagrać na taśmie. Ten rodzaj kompresji, kompresja zakresu dynamiki , wycisza głośne dźwięki i wzmacnia te ciche, dzięki czemu głośność nagrania jest znacznie bardziej wyrównana. Podczas odtwarzania zakres dynamiki jest rozszerzany o tę samą wartość, co powoduje, że dźwięki o niskiej głośności znów stają się ciche i na odwrót. Połączenie kompresji i reekspansji dało początek nazwie companding . Kompandowanie jest przydatne nawet poza polem redukcji hałasu; kaseta może mieć 40 decybeli zakresu dynamicznego, zanim media nasycą się, podczas gdy oryginalny sygnał może użyć 70 decybeli do, powiedzmy, nagrania koncertu na żywo. W takim przypadku kompandowanie 2 do 1 da sygnał o zasięgu 35 decybeli, który można zarejestrować bez obcinania.

Powodem, dla którego ta technika działa w celu redukcji szumów, jest to, że syk taśmy objawia się jako stały sygnał o niskim poziomie głośności. Gdy sygnał jest nagrany w swojej oryginalnej formie, bez kompresji, poziom szumu może mieć taką samą głośność jak cichsze dźwięki, 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 hałas. Poprawia to stosunek sygnału do szumu .

Gdy sygnał jest ponownie rozszerzany, szum taśmy jest rozszerzany wraz z nim, co również czyni go głośniejszym. Jednak stosunek sygnału do szumu pozostaje (blisko) stały w tym procesie, więc wynikowy wynik zachowuje ten wyższy stosunek sygnału do szumu. Ostatecznie oznacza to, że chociaż syk taśmy staje się głośniejszy podczas „miękkich” fragmentów nagrania, to samo nagranie jest (miejmy nadzieję) zawsze głośniejsze i sprawia, że ​​syk jest znacznie mniej zauważalny.

Pre-emfaza

Zwróć uwagę, że syk taśmy jest ograniczony do wyższych częstotliwości. Oznacza to, że sygnał głównie o niskiej częstotliwości niekoniecznie wymaga redukcji szumów, zamiast tego można po prostu odciąć wszystkie wyższe częstotliwości w filtrze dolnoprzepustowym, a syk w dużej mierze zniknie.

Rozważ sygnał, który zawiera sekcję o dużej głośności, a następnie o małej głośności. Podczas nagrywania sygnały te są kompresowane, aby były znacznie bliżej siebie na poziomie, 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 szum taśmy jest również pozostawiony sam na sam z naturalną głośnością. Gdy odtwarzana jest delikatniejsza sekcja, która została wzmocniona podczas nagrywania, ekspander wycisza ją do pierwotnego poziomu. To również wycisza syk taśmy.

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

Aby temu zaradzić, dbx używa silnego „pre-emfazy” o wysokiej częstotliwości oryginalnego sygnału. Wzmacnia to dźwięki o wysokiej częstotliwości, zanim zostaną wysłane do kompresora. Powoduje to, że kompresor „wycofuje” wzmocnienie w pewnych okolicznościach i zmniejsza słyszalność modulacji szumu – nawet przy takim pre-emfazie modulacja szumu może stać się słyszalna, gdy używa się bardzo głośnych mediów, takich jak format kasety.

dbx I i II

System dbx typu I jest przeznaczony do użytku z profesjonalnymi nośnikami nagrywania, które mają stosunek sygnału do szumu (S / N), przed redukcją szumów, co najmniej 60 dB i -3 dB pasmo przenoszenia co najmniej 30 Hz do 15 kHz. System opiera się na tym, że medium jest dość liniowe pod względem głośności i pasma przenoszenia.

dbx Type-II jest przeznaczony do bardziej zaszumionych mediów, które mają niższy stosunek sygnału do szumu i znacznie bardziej ograniczone pasmo przenoszenia. W ścieżce sygnału sterującego proces dbx typu II wycofuje odpowiedź wysokich i niskich częstotliwości w celu znieczulenia systemu na błędy odpowiedzi częstotliwościowej - ponieważ odejście występuje tylko w torze sterowania, nie wpływa to na słyszalny dźwięk. Ustawienie dbx Type-II „disc” w konsumenckich dekoderach dbx dodaje dodatkowe 1-3 dB spadku niskich częstotliwości zarówno w ścieżce audio, jak i ścieżce sterowania. Chroni to system przed słyszalnymi błędami śledzenia z powodu zniekształceń nagrań i dudnienia o niskiej częstotliwości.

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

dbx vs. Dolby

Zarówno dbx, jak i system redukcji szumów Dolby wykorzystują kompandowanie do kontroli szumu. Różnią się one sposobem, w jaki odnoszą się do odpowiedzi częstotliwościowej procesu kompandowania. dbx wykorzystuje system pre-emfazy o pojedynczej częstotliwości, podczas gdy Dolby używa czterech oddzielnych wzmacniaczy pre-emfazy, każdy dla innego pasma częstotliwości. Ponieważ szum taśmy jest przede wszystkim problemem dla dźwięków o wysokiej częstotliwości, Dolby używa znacznie silniejszego pre-emfazy przy wysokich częstotliwościach niż niskich. Oznacza to, że sygnał o małej głośności i niskiej częstotliwości może mieć niewielkie lub żadne kompandowanie, podczas gdy ta sama głośność przy wysokich częstotliwościach będzie silnie wstępnie uwydatniona do wyższego poziomu głośności przed kompresją.

Zastosowanie oddzielnych „krzywych kodowania” z pre-emfazą 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 kontynuuje kompandowanie tych sygnałów, w którym to przypadku szum taśmy jest również ponownie rozszerzany podczas odtwarzania, stale zmieniając się wraz ze zmianą głośności.

Brak akceptacji dbx na rynku

Mimo że przyniosła niezwykły zakres dynamiki i brak szumów na nośniku kasetowym, redukcja szumów dbx nie osiągnęła szerokiej popularności na rynku konsumenckim, ponieważ skompresowane nagrania nie brzmiały akceptowalnie podczas odtwarzania na sprzęcie innym niż dbx; Dolby B był już powszechnie używany, gdy wprowadzono dbx. Chociaż redukcja szumów Dolby wykorzystywała również pewne kompandowanie, poziom kompresji i ekspansji był bardzo łagodny, dzięki czemu dźwięk taśm zakodowanych w Dolby był akceptowalny dla konsumentów podczas odtwarzania na sprzęcie innym niż Dolby.

  • dbx Type I był szeroko stosowany w profesjonalnym nagrywaniu, szczególnie używany z formatami określanymi w branży jako „półprofesjonalne”, takimi jak pół-calowy 8-ścieżkowy i 1-calowy 16-ścieżkowy. Tascam włączył dbx Type II do swoich czterościeżkowych magnetofonów Portastudio .
  • Tascam „s Portastudio rodzina z 4 magnetofonów kasetowych torze stał się standardem dla hobbystów domu.
  • Zaletą dbx Type I i Type II w porównaniu do redukcji szumów Dolby jest to, że nie wymagał kalibracji z poziomem wyjściowym magnetofonu, co mogło spowodować nieprawidłowe śledzenie z Dolby B i C, prowadzące do stłumionych 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 nieodtwarzalne w systemach bez dbx, brzmiały bardzo szorstko, gdy były odtwarzane bez dekodowania. Niezdekodowane odtwarzanie dbx również wykazywało duże ilości błędów dynamicznych, z ciągłym wzrostem i spadkiem poziomu dźwięku.

Chociaż 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 prowadzi do dalszej niechęci producentów do używania układów dbx w ich produkty.

dbx z płytami gramofonowymi winylowymi

dbx był również używany na płytach winylowych, które zostały oznaczone jako dysk dbx . Chociaż najwcześniejsze wydawnictwo pochodzi z lat 1971/1973, ich liczba osiągnęła szczyt w latach 1977/1978 do około 1982. Billboard odnotował w sierpniu 1981 r., że oczekiwano, że łączna liczba wydań z kodowaniem dbx zbliży się do 200 albumów. Discogs wspomina o 1100 albumach. W przypadku użycia na płytach LP , system dbx Type-II zmniejszył słyszalność kurzu i zadrapań, redukując je do drobnych trzasków i kliknięć (jeśli w ogóle były słyszalne), a także całkowicie wyeliminował szum powierzchni płyty . Płyty LP zakodowane w formacie dbx miały teoretycznie zakres dynamiki do 90 dB. Ponadto płyty dbx LP zostały wyprodukowane tylko 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 magnetofonami szpulowymi pro

Karta redukcji szumów dbx k9 została zaprojektowana tak, aby pasowała do ramek pro dolby-A z serii A-361, które były już szeroko stosowane w ówczesnych studiach nagrań szpulowych. DBX 192 był eleganckim projektem stworzonym specjalnie dla rejestratora Nagra IV-Stereo. Posiadał pojedynczy przycisk do nagrywania/odtwarzania kodowania/dekodowania i był zintegrowany bezpośrednio z wewnętrzną ścieżką sygnału Nagry. Pobierał energię z zasobów Nagry.

dbx dla telewizji

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

dbx-TV jest wliczone w wielokanałowego dźwięku telewizyjnego (MTS), The US standardowe dla stereo telewizji analogowej transmisji . Każde urządzenie telewizyjne, które dekodowało MTS, pierwotnie wymagało zapłaty tantiem , najpierw na rzecz 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 ponad 20 dB redukcji szumów, została wykorzystana w ponownym nagraniu filmu Apocalypse Now w 1979 roku. Zastosowano tylko redukcję szumów typu Dolby A, zdolną tylko do 10-12 dB redukcji szumów na końcowym etapie masteringu ścieżki dźwiękowej filmu do odbitek 70 mm.

Zmodyfikowana wersja dbx została również użyta w stereofonicznym systemie filmowym Colortek. Ponadto redukcja szumów dbx Type-II została zastosowana w wariantach Model-II i Model-III systemu MCA Sensurround Special Effects System na optycznej ścieżce audio i była podstawą całego systemu. Sensurround+Plus firmy MCA, zastosowany w filmie Zoot Suit, wykorzystywał dbx Type-II z 4-ścieżkowym magnetycznym formatem dźwięku na odbitkach filmowych 35 mm, zapewniając filmowi stereofoniczną ścieżkę dźwiękową z szerokim zakresem dynamiki i brakiem szumów.

dbx do dostarczania programów za pośrednictwem amerykańskiego publicznego radia satelitarnego NPR

Public Radio Satellite System (PRSS) pierwszej generacji , wprowadzony w 1979 roku i używany przez amerykańskie National Public Radio do dostarczania programów sieciowych do stacji członkowskich za pośrednictwem satelity, był systemem pojedynczego kanału na nośnik (SCPC), który miał około 40 dB sygnał analogowy (odzyskany) na szum. Moduły dbx, które zostały ustawione na 3:1, zostały wykorzystane do zwiększenia zakresu dynamicznego systemu. Zazwyczaj działało to dobrze, ale dla niektórych niskich częstotliwości zniekształcenia przekraczały 10% 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 znanym ze swoich wysokich standardów wierności w swoim systemie satelitarnym, ponieważ nadawcy komercyjni wybrali NPR do uplinkowania wielu komercyjnych radiowych programów muzycznych i koncertów przez komercyjne sieci radiowe, które wymagały wysokiej wierności w erze analogowej . Wiele z tych problemów zostało rozwiązanych, gdy PRSS przeszła w 1994 roku na system drugiej generacji, SOSS (Satellite Operations Support System), w którym przekazy były przesyłane cyfrowo.

Zobacz też

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

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Copeland, Peter (luty 2009) [wrzesień 2008]. Redlich, Gert (red.). „Podręcznik analogowych technik odtwarzania dźwięku” . Londyn, Wielka Brytania: The British Library Sound Archive (www.bl.uk.). Rozdział 9. Wzajemna redukcja szumów. Zarchiwizowane od oryginału 05.11.2017 . Pobrano 05.11.2017 – przez Deutsches Hifi-Museum, Wiesbaden, Niemcy. (Uwaga. Silnie stronniczy z brytyjskiego punktu widzenia, ale mimo to bardzo kompetentny.)
  • „Jak powstał ten dysk zakodowany w formacie dbx – karta A” . Zarchiwizowane od oryginału 05.11.2017 . Pobrano 05.11.2017 . [1]
  • „Dysk kodowany w dbx - karta B” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 05.11.2017 . Źródło 2017-11-05 . […] Płyty zakodowane w formacie dbx […] Płyty zakodowane w formacie dbx wykorzystują unikalny proces kodowania/dekodowania, który praktycznie eliminuje szumy powierzchni nagrania, jednocześnie znacznie zwiększając zakres dynamiczny nagrania. Płyta dbx jest o około 30 dB cichsza niż konwencjonalna płyta. Ponadto zakres dynamiczny muzyki na płytach zakodowanych w formacie dbx jest równy temu, który występuje podczas sesji nagraniowej, co stanowi znaczną przewagę nad konwencjonalnymi płytami, które mają ograniczony zakres dynamiki. Teraz, z płytami zakodowanymi w formacie dbx, po raz pierwszy możemy cieszyć się pełnym zakresem dynamiki i obecnością muzyki na tle czystej ciszy. Dźwięk płyty zakodowanej za pomocą dbx będzie na ogół nie do odróżnienia od dźwięku taśmy-matki lub bezpośredniego sygnału audio, na podstawie którego utworzono nagranie. Wszelkie obce szumy obecne na taśmie-matce pozostaną na tych nagraniach, ponieważ nie ma na nie wpływu proces kodowania/dekodowania płyty dbx. Stąd 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. technika nagrywania bezpośredniego i cyfrowego) zostaną w pełni zrealizowane tylko wtedy, gdy zostanie wyeliminowany denerwujący szum powierzchni płyty. Dyski zakodowane w formacie dbx osiągają 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