Dolby støjreduktionssystemer

Dolby (Dolby) er en familie af støjreduktionssystemer (UWB) til professionel (Dolby A, Dolby SR) og husholdnings- (Dolby B, Dolby C, Dolby S) analog magnetisk optagelse , udviklet i 1960'erne-1980'erne af Ray Dolby og kommercialiseret af Dolby Laboratories .

Dolby UWB er en compander-type : under optagelse komprimerer Dolby-encoderen signalets dynamiske område og hæver de stille dele af optagelsen over båndets støjniveau . Under afspilning genopretter (udvider) Dolby-dekoderen det oprindelige dynamiske område. Alle Dolby UWB'er er bygget på princippet om minimal interferens med lydsignalet: Systemet komprimerer eller udvider kun dets dynamiske område ved lave niveauer og gør det så langsomt, som menneskelig hørelse tillader [1] . Alle Dolby UWB'er er kompatible med konventionelle båndoptagere: en moderat grad af kompression og spektral forbetoning af det originale signal tillader afspilning af bånd optaget med en Dolby-encoder på konventionelle båndoptagere, der ikke er udstyret med en Dolby-dekoder. Samtidig er alle Dolby UWB'er følsomme over for nøjagtigheden af ​​tuning af båndets afspilningssti. Afvigelsen af ​​dens karakteristika fra standarden fører til uacceptabelt høje forvrængninger af spektret og signaldynamikken ved udgangen af ​​dekoderen.

Takket være Ray Dolbys tekniske intuition og forretningssans, hans bagudkompatibilitetsstrategi og hans licenspolitik blev Dolby A (1966) og Dolby B (1970) systemer de facto industristandarder for studie- og forbrugerudstyr. Dolby B blev meget brugt i masseproduktionen af ​​indspillede kompakte kassetter , og Dolby A blev en integreret del af Dolby Stereo filmiske surround sound- systemer. . Konkurrerende UWBdbxvar kun i stand til at få fodfæste i det lavere segment af markedet for studie- og semiprofessionelle båndoptagere. I 1981 bragte Dolby lige så succesfuldt en ny generation af Dolby C UWB på markedet, designet til at bringesignal-til-støj-forholdetfor en kassettebåndoptager tættere på karakteristikaenefor digitale medier, og i 1986 Dolby SR professionel UWB. Dens kommercielle succes forsinkede optageindustriens overgang fraanalogtildigital optagelse. Den direkte udvikling af Dolby SR var den seneste generation af forbruger UWB Dolby S.

Designerens hensigt

I 1950'erne, en ung Ray Dolby, der derefter arbejdede som videobåndoptager designer for Ampex [komm. 1] , blev for alvor interesseret i problemet med støjreduktion [5] [6] . Støjreduktion har længe været brugt i biograf- , telefon- og radiokommunikation , men ingen kendt løsning var egnet til lydoptagelse af høj kvalitet [7] . Ideen om at introducere støjreduktion i studiepraksis , kompromitteret af mislykkede eksperimenter og direkte kvaksalveri, blev betragtet som urealiserbar i det daværende ingeniørsamfund [5] . Dolby tog det som en unik chance for at gøre, hvad ingen andre kunne [5] .

Beslutningen kom ifølge Dolby selv til ham år senere, mens han arbejdede som teknisk rådgiver for FN i Indien (1963-1964) [6] [8] . Dolby fandt, uventet for sig selv, årsagen til sine forgængeres fejl: deres støjdæmpere, i nøje overensstemmelse med companding -princippet , komprimerede det optagede signal , hvilket genererede uacceptabelt høje ikke-lineære forvrængninger ved høje niveauer [8] [6] . Dolby indså, at det var umuligt at manipulere høje signaler. Et signal på højt niveau maskerer båndets støj, det behøver ikke støjreduktion og skal derfor passere fra indgangen til enhedens udgang uændret [8] [9] . Aktiv støjreduktion er kun nødvendig for relativt svage signaler. For at komprimere det dynamiske område bør der derfor anvendes en separat svagt signalforstærker , placeret parallelt med hovedvejen [8] . Ved lave signalniveauer er parallelkanalens transmissionskoefficient maksimal, og det er den, der bestemmer transmissionskoefficienten for hele enheden og støjreduktionseffektiviteten (i praktisk Dolby UWB, ca. 10 dB [2] ). Efterhånden som inputsignalniveauet stiger, falder parallelkanalforstærkningen til nul: Ved mellemniveauer slukkes parallelkanalen, og kun hovedkanalens uforvrængede signal går videre til udgangen [8] . Under optagelse summeres signalerne fra de to kanaler, og under afspilning trækkes signalet fra parallelkanalen fra hovedkanalens signal. Negativ feedback , der omslutter afspilningsdekoderen, sikrer, at dens overførselsrespons altid er omvendt i forhold til optagekoderens [2] [9] .

To-kanals compander-topologien med en bilineær ( brudt linje ) parallel kanaloverførselskarakteristik , patenteret af Dolby, før han vendte tilbage fra Indien [10] , blev grundlaget for alle Dolby UWB'er [1] . Den enkleste Dolby B bruger en sådan compander, Dolby C bruger to compandere i serie, Dolby A bruger fire compandere parallelt, og så videre [11] . Ulempen ved alle UWB Dolbys, netop på grund af deres bilineære overførselskarakteristika, er nøjagtigheden af ​​frekvensresponsens ensartethed og matchningen af ​​transmissionskoefficienterne for optagelses- og afspilningsvejene [12] . De betingede " 0 dB " for Dolby-koderen og dekoderen, hvorfra brudpunkterne for deres overførselskarakteristika måles, skal ikke kun falde sammen med hinanden, men også nøjagtigt svare til standardniveauet for båndmagnetisering [ 12] [13] . Ellers opstår der en kompanderfejl : et bånd optaget på en båndoptager kan ikke afspilles korrekt på andre båndoptagere [12] . I forbruger UWB Dolby B og Dolby C, der kun kompanderer signalets mellem- og højfrekvente komponenter, fører kompanderingsfejlen til en "blokering" af høje frekvenser, "skæring" af efterklangsovertoner og ødelæggelse af stereoscenen [12 ] .Standarden for magnetisering, som båndoptagere med Dolby UWB er indstillet efter, har fået navnet " Dolby level " ( eng.  Dolby level ). For at tune studieudstyr til dette niveau bruges specielle patenterede testsignaler: i UWB Dolby A - en frekvensmoduleret sinusformet "Dolby tone" ( eng.  Dolby tone ), i UWB Dolby SR - bredbåndslyserød " Dolby noise" ( eng.  Dolby-støj ) [14] . Tilstedeværelsen af ​​disse signaler i begyndelsen af ​​lydsporet indikerer, at optagelsen blev foretaget med UWB Dolby [14] .

En anden grundlæggende beslutning fra designeren var afvisningen af ​​højhastighedsdetektorer , der styrer den parallelle kanal. Dolby mente, at dynamisk signalmanipulation skulle udføres jævnt - så langsomt som psykoakustikken af ​​menneskelig hørelse tillader [1] . Derfor er tidskonstanten for detektorerne valgt til at være relativt lang, i størrelsesordenen adskillige tiere af millisekunder [2] [komm. 2] . Dette er normalt med til at reducere forvrængning i parallelkanalen, dog med skarpe spring i signalniveauet er detektoren forsinket og når ikke at blokere parallelkanalen i tide [2] . Et unormalt højt signal sendes til udgangen af ​​kredsløbet og overbelaster magnetbåndet [2] . Dolby UWB bruger tre mekanismer til at modvirke overbelastning. For det første dæmpes de mest overbelastede højfrekvente komponenter i det optagede signal af passive præ-forvrængningsfiltre; under afspilning gendannes det oprindelige spektrum af signalet af et filter med en invers karakteristik [16] . Denne løsning blev først brugt i UWB Dolby C [16] . For det andet, med en kraftig stigning i niveauet af det detekterede signal, accelererer systemet tidskonstanten for detektoren til en værdi af størrelsesordenen 1 ms [2] . Hvis denne foranstaltning også er utilstrækkelig, træder diodeniveaubegrænseren ved udgangen af ​​parallelkanalen i funktion. Forvrængning af det elektriske signal, der indføres af begrænseren, er et mindre onde sammenlignet med forvrængning på grund af båndoverbelastning [2] . I modsætning til sidstnævnte resulterer de ikke i en kompanderende fejl [2] .

Dolbys engagement i princippet om mindst interferens med lydsignalet var forudbestemt af hans personlige erfaring og smag. Dolby tilhørte skolen for designere, udelukkende opdraget i klassisk musik. Ligesom seniorkollegerne Peter Walker ( Quad ) og Gilbert Briggs ( Wharfedale ), var Dolby en dygtig amatørmusiker; ligesom dem anså Dolby designerens hovedmål for at være den nøjagtige gengivelse af klassisk musik, primært nøjagtigheden af ​​klangfarvede på symfoniorkestrets instrumenter [17] . Companders, tunet af Dolby selv på klaver- og orkestermusik, viste sig at være ganske velegnet til musik af populære genrer; "Bring dem ud af sig selv" kunne kun specialprogrammerede synthesizere . Filmiske systemer Dolby Stereo debugged på musikalske film [komm. 3] , klarede de fleste musikgenrer, men fejlede systematisk i gengivelsen af ​​tale og lydeffekter [19] . Denne mangel blev kun rettet af strenge restriktioner på placeringen af ​​problematiske lydkilder i stereorummet [19] .

Dolby A

Da han vendte tilbage til England i maj 1965, diskuterede Dolby sin idé med specialister fra London-studiet Decca [21] [komm. 4] . I løbet af sommeren 1965 fik han deres støtte til at fejle den første prototype af sin UWB (den fremtidige Dolby A) og i november 1965 indsendte den til test på Decca [21] [22] . Prototypen modstod ifølge Dolby testen af ​​impulssignaler, klaver, guitar og orkestermusik, og efter flere måneders venten modtog Dolby i marts 1966 en ordre på den første serie på ni [23] kanaler med støjreduktion [ 24] .

Én Dolby A-kanal består af fire parallelkoblede compandere og arbejder i frekvensbåndene 20…80, 80…3000, 3000…20000 og 9000…20000 Hz [25] [16] . Grænserne for lav- og højfrekvensbåndene er sat af aktive filtre af anden orden , og mellemfrekvensbåndet dannes ved at trække signalerne fra de tre andre bånd fra inputsignalet [16] [26] . Hver af kompanderne bruger en præcision fuldbølgeniveaudetektor og en to-trins parallelkanaldæmper baseret på et par felteffekttransistorer [26] . Brudpunkterne for de bilineære karakteristika er ved -40 dB og -20 dB i forhold til Dolby-niveauet, den marginale forstærkning af et svagt signal er 10 dB (1:3.16) [27] . Støjreduktionseffektiviteten i båndet under 5000 Hz er 10 dB , og i båndet 5000…20000 Hz , hvor to af de fire compandere arbejder samtidigt, er den op til 15 dB [25] . Nominelle optage- og afspilningsniveauer bør ikke afvige fra Dolby-niveauet med mere end ±0,3 dB (±3,5 % spænding) [7] , ellers kan dekoderen ikke korrekt genoprette dynamikken i det optagede signal. For at justere niveauerne var alle Dolby A UWB'er udstyret med en Dolby signalgenerator og en Dolby niveau finjusteringsindikator [13] .

De første plader indspillet af Decca ved brug af Dolby A, en dobbeltpladeoptagelse af Mahlers Anden Symfoni udført af London Symphony Orchestra dirigeret af Georg Solti  , blev sat til salg i november 1966 [22] [28] . I vinteren 1966-1967 forhandlede Dolby leveringen af ​​Dolby A med de største amerikanske studier [22] . I det første år eller to brugte studierne Dolby A kun til at blande multi-track optagelser (denne proces var mest tilbøjelig til støj), og derefter begyndte Dolby A gradvist at blive brugt på alle stadier af fonogramproduktionen, fra indspilning til mastering [29 ] [30] . I 1973 tjente 14.000 Dolby-støjreduktionskanaler den amerikanske optageindustri; i efteråret 1976 oversteg deres antal 20.000 [31] . I overensstemmelse med Ray Dolbys strategi blev alle Dolby A-enheder fremstillet af Dolby Laboratories, solgt kun til optagestudier og kunne kun bruges i professionelt arbejde [32] [33] . Det konkurrerende dbx -støjreduktionssystem , som kom på markedet i 1974, solgte i begyndelsen lige så godt [31], men tabte til Dolby i slutningen af ​​1970'erne. En undersøgelse af store amerikanske studier offentliggjort i november 1980 viste, at Dolby A blev brugt i 51% af optagelsessessionerne med en "langsom" hastighed på 38,1 cm/s [komm. 5] , mens dbx kun er 3 % [34] . Lydteknikere, der specialiserede sig i klassiske og jazzindspilninger, forlod dbx på grund af materialets følsomhed over for forvrængning af stigningen og faldet af impulssignaler, der er karakteristiske for dbx [7] . Dolby A's absolutte dominans fortsatte indtil overgangen af ​​studier til Dolby SR i slutningen af ​​1980'erne [29] , men selv ind i slutningen af ​​1990'erne tjente omkring 200.000 Dolby A-kanaler medieindustrien [35] .

Introduktionen af ​​Dolby A i biografen tog et årti: filmdistributører var uvillige til at investere i det nyeste udstyr, og filmstudier var ikke klar til at udgive filmkopier med lydspor i forskellige formater [36] [37] . Dolby indså, at støjreduktion alene ikke var nok til at erobre det konservative filmdistributionsmarked, og fokuserede på at promovere Dolby A til filmstudier [38] . Den første brug af Dolby A i stor biograf fandt sted i 1971 på initiativ af Stanley Kubrick [38] . Støjreduktion gjorde det muligt for Kubrick at bruge op til fem på hinanden følgende genindspilninger i lydsporet A Clockwork Orange , men publikum følte ikke fordelene ved den nye teknologi: De optiske lydspor fra filmens distributionskopier blev optaget på traditionel vis, uden at brug af en Dolby-encoder [38] . Udgivelsen af ​​film med Dolby A-kodede mono optiske spor begyndte i 1974 [38] . "Dolken"-film fra 1974-1975 blev vist uden brug af en Dolby-dekoder; erfaring har vist, at den subjektivt opfattede lydkvalitet ikke var dårligere, men bedre end konventionelle fonogrammer [38] . I 1975 kom Dolby Stereo surround sound -systemet udviklet af Dolby og Ron Uhlig på markedet.[18]. Dolby Stereo optiske spor blev optaget med Dolby A og fuld 3-kanals dekodning[komm. 6]af signalet antog brugen af ​​Dolby A-dekodere[18]. Systemet var fuldt ud kompatibelt med traditionelle, monofoniske biografinstallationer og samtidig billigt[18][39]. Den massive genopbygning af amerikanske biografnetværk med nyt udstyr, senere kaldet "the second coming of sound in cinema"[39], begyndte helt i slutningen af ​​1970'erne, i kølvandet på den kommercielle succes med "Close Encounters of the Third Kind" og "Star Wars"[40][39 ] ].

Et par årtier efter oprettelsen af ​​UWB udviklede Dolby Laboratories sin softwareemulator til behandling af digitaliserede arkivfonogrammer [ 41] . Opgaven viste sig at være ekstraordinær vanskelig [41] . Lineære processer i analoge filtre havde en nøjagtig matematisk beskrivelse og blev let oversat til sproget for digital signalbehandling , men de indbyrdes forbundne ikke- lineære processer i dæmpere, niveaubegrænsere og detektorer var ikke modtagelige for frontalangreb [41] . Dæmperen kunne reduceres til en elementær signalmultiplikator, men den største vanskelighed var syntesen af ​​en ikke-lineær kontrolfunktion [41] . Udviklerne emulerede sådanne afhængigheder på to måder - enten ved at bruge tabelfunktioner eller ved at dekomponere en kompleks afhængighed i elementære polynomielle komponenter [41] . Begge metoder krævede omhyggelige, omfattende laboratoriemålinger af de simulerede kredsløb [41] .

Dolby B

I april 1967 foreslog den amerikanske ingeniør og iværksætter Henry Kloss , at Dolby udviklede forenklet version af sin UWB til installation i en husstands spole-til-spole-båndoptager [22] . For forbrugermarkedet var multi-kanal UWB for dyrt og ifølge Dolby ikke nødvendigt [35] . Hovedkomponenten i støjen fra husholdningsbåndoptagere, der arbejder ved lave hastigheder, var båndets højfrekvente støj ("torn"); relativt svag lavfrekvent interferens ( forstærkerflimmerstøj , kopieffekt osv.) krævede ikke særlig opmærksomhed. Derfor besluttede designeren, at UWB af en husholdningsbåndoptager kun skulle fungere ved mellem- og højfrekvenser [35] . Støjreduktion af kun høje frekvenser var, som erfaringen har vist, ikke nok; UWB-båndbredden burde have startet ved mindst 500 Hz [35] .

Den nye enkeltkanals UWB fik navnet Dolby B. Dens eneste compander var mærkbart forenklet og billigere sammenlignet med Dolby A-kompandere: Den kontrollerede attenuator er lavet på en enkelt felteffekttransistor, detektoren er bygget i henhold til et halvbølgekredsløb [42] . Den første prototype, samlet af Dolby selv, brugte kun fem transistorer og fem dioder [42] . En lille, ikke mere end +10 dB , stigning i høje frekvenser under optagelse giver dig mulighed for at afspille Dolby B-bånd uden at bruge en passende dekoder [43] . Støjdæmpningseffektiviteten af ​​pausen i frekvensbåndet 4000…20000 Hz når 10 dB ; ved en frekvens på 500 Hz falder den til 3 dB [42] . Circuit "highlight" Dolby B - inkluderet ved indgangen til parallelkanal RC-filteret med en afstembar cutoff frekvens ( eng.  glidende bånd , "glidebånd") [44] . Modstanden af ​​dette filter er dæmpningstransistorens kanalmodstand. Jo højere spændingen er ved udgangen af ​​den parallelle kanal, desto mere dæmpning indfører dæmpningen og jo højere er filterets afskæringsfrekvens [44] . Filteret overvåger så at sige de mest kraftfulde komponenter i signalet: Jo højere deres frekvens, jo smallere er båndbredden af ​​den parallelle kanal [44] . På denne måde løste Dolby effektivt problemet med "støjånding" i takt med de kraftige lavfrekvente komponenter i signalet [44] .

Siden juni 1968 har Dolby B været installeret i serie i KLH [22] båndoptagere . I to år var Kloss' firma den eneste, eksklusive licenshaver af Dolby B, mens Dolby selv fokuserede på at tilpasse Dolby B til kassettebåndoptagere [22] . De første Dolby B-kassettebåndoptagere, udstyret med Nakamichi -båndstationer , kom i butikkerne i Nordamerika i sommeren 1970 [22] . Samtidig i USA og Storbritannien begyndte udgivelsen af ​​serielle kassetter med optagelsen kodet i henhold til Dolby-systemet; i midten af ​​1970'erne blev langt de fleste indspillede kassetter produceret ved hjælp af Dolby B [22] .

Det var de "udhulede" kassetter, der blev forudsætningen for den kommercielle succes for UWB Dolby, og faktisk selve det kompakte kassetteformat [32] . Den skarpsindige Dolby opkrævede ingen royalties for deres udgivelse; hans eneste krav var, at sådanne kassetter var mærket med varemærket Dolby System [45] . Som følge heraf opstod en stærk forbrugerefterspørgsel i vestlige lande efter båndoptagere udstyret med Dolby UWB; fabrikanterne var hurtige til at tilfredsstille ham og var villige til at betale royalties til Dolby [32] . Dolby har permanent nægtet at give eksklusive licenser til nogen [32] [33] . Siden 1971 havde hans firma tilbudt alle interesserede producenter en modellicensaftale med en variabel betaling for hver produceret båndoptager: Jo mere udstyr licenstageren producerede, jo mindre betalte han pr. produktionsenhed [32] . Licenstagere kunne kun bruge Dolby B i forbruger-, ikke professionelle applikationer; Dolby Laboratories lovede til gengæld ikke at konkurrere med licenstagere på forbrugermarkedet [32] [33] [45] . I 1971 erhvervede mere end 30 japanske virksomheder Dolby-licensen; i 1972 nåede antallet af licenstagere 40, og Dolby Laboratories indkomst oversteg en million pund [32] . I januar 1973 begyndte test af det første Dolby B integrerede kredsløb ( Signetics NE545) [44] .

I 1981 havde Dolby B-båndoptagere passeret 100 millioner [46] . Masseudnyttelse afslørede den største ulempe ved Dolby B: Systemets krav til nøjagtigheden af ​​opsætning af en båndoptager var praktisk talt uopnåelige under hjemlige forhold [46] . I studiepraksis var det kutyme at sætte udstyret op før hver optagelsessession [34] ; derhjemme var dette ikke muligt (og i det 21. århundrede blev standard testbånd fuldstændig utilgængelige [47] ). Uden regelmæssig tuning i henhold til laboratoriestandarden akkumulerede husholdningsbåndoptagere hurtigt en "kritisk masse" af store og små mekaniske defekter, hvilket udelukkede den korrekte drift af UWB [46] [47] . Sådanne båndoptageres dekodere "fylder" de øvre frekvenser så meget, at brugere er tvunget til at nægte at bruge Dolby [43] .

Dolby C

I slutningen af ​​1970'erne og 1980'erne begyndte pladeindustrien forberedelserne til masseudgivelsen af ​​cd'er . Under de nye forhold virkede Dolby B forældet [49] . Kassetteproducenter havde et presserende behov for et nyt støjreduktionssystem, der kunne bringe signal-til-støj-forholdet på en forbrugerbåndoptager tættere på en cd's. JVC , Sanyo , Telefunken og Toshiba bragte på markedet konkurrerende nye generationer UWB'er Super ANRS , Super D , High Com og ADRES giver støjreduktion på 20 ... 30 dB , og Panasonic , TEAC og Yamaha valgte den allerede gennemprøvede dbx Type II UWB [50] [51] . Dolby Laboratories kom med deres egen løsning, Dolby C UWB, i slutningen af ​​1980'erne [52] .

Teknisk set består hver kanal i en Dolby C-koder eller -dekoder af to Dolby B [52] -kompandere forbundet i serie . I optagetilstand komprimerer den første af dem (i Dolby-dokumentationen "højt niveau trin", eng.  højt niveau trin ) signaler i området -30 ... -10 dB , det andet ("lavt niveau trin") - signaler i området -50 ... -30 dB [52] . De to bilineære overførselskarakteristika matcher nøjagtigt ved -30 dB i forhold til Dolby [52] . Den indledende afskæringsfrekvens for de kontrollerede filtre (og følgelig den effektive støjreduktionsbåndbredde) forskydes ned fra 800 til 200 Hz [52] . For at forhindre frekvensreduktion i at generere styrespændingsbølger, erstattes halvbølge Dolby B - detektorer med fuldbølgede [53] .

Ved indgangen til optagelseskoderen er der inkluderet et  patenteret " anti-mætning netværk " - et lav- Q resonans pre-forvrængning filter , der dæmper de højfrekvente komponenter i det originale signal [52] ; et andet passivt " spektralskævningsnetværk " er indbygget i hovedkanalen på lavt niveau [53] . Ved udgangen af ​​Dolby C-dekoderen tændes et filter med en invers karakteristik, hvilket genopretter det originale spektrum [53] . Pre-emphasis beskytter magnetbåndet mod overbelastning af højfrekvente signalkomponenter og reducerer deres indflydelse på UWB-detektorer, hvilket reducerer companding-fejlen markant, men samtidig reducerer støjreduktionseffektiviteten [53] . Dens værdi i frekvensbåndet 1...10 kHz er omkring 20 dB , og det reelle dynamikområde for en omhyggeligt indstillet båndoptager med Dolby C overstiger ikke 75 dB [54] [komm. 7] .  

Krigen om støjreduktionsformater, som eksperter forventede i 1981 [50] fandt ikke sted: Dolby udnyttede på glimrende vis en de facto monopolists konkurrencefordel. Ca. 120 producenter, der allerede havde Dolby B-licenser, var automatisk berettiget til at installere Dolby C. Der krævedes ingen yderligere licensafgifter for at installere begge Dolby UWB'er i en båndoptager (hvilket ikke kun fremskyndede adoptionen af ​​Dolby C, men også forlængede Dolbys levetid B [49] ) [33] . Installationsomkostningerne for den nye UWB viste sig at være lave: allerede i efteråret 1981 dukkede en specialiseret chip til Dolby B/C-processoren fremstillet af Hitachi [54] på markedet . Den blev efterfulgt af Philips- og Panasonic -chips , og Sony udgav flere linjer af sådanne chips, herunder CX20027 ... CX20187-serien, som blev den mest masseproducerede [55] . Som følge heraf var der ifølge Dolby Laboratories i februar 1982 blevet frigivet mere end en million Dolby C-båndoptagere, og antallet af producerede modeller havde oversteget hundrede [56] [54] . I løbet af 1983 blev et sæt Dolby C og Dolby B de facto standarden for den høje ende af markedet [49] . Konkurrentsystemer, der ikke efterspurgtes af markedet, blev på trods af objektivt bedre egenskaber hurtigt taget ud af produktion [54] .

Dolby beholdt ikke kun sin monopolposition på markedet for stationært husholdningsudstyr, men forsøgte også at komme ind på markedet for semi-professionelt udstyr med det nye system: Dolby C blev en del af Betacam og Betacam SP rapporteringsvideosystemerne [57] . Dolby C var dog ikke i stand til at introducere Dolby C til markedet for optagebånd og det nært beslægtede marked for pocket player [49] . Pladeselskaber fandt, at Dolby C ikke var kompatibel nok med konventionelle båndoptagere og fortsatte med at bruge Dolby B [58] .

Dolby SR

Dolby mindede om, at Philips -eksperter allerede i 1974 eller 1975 foreslog, at han udviklede et nyt studie UWB, der var overlegen i effektivitet end Dolby A [59] . I disse år syntes den kvalitative gennemførelse af et sådant projekt umulig; designeren vendte tilbage til temaet "efterfølgeren til Dolby A" først i 1980, under designet af Dolby C [59] . Dolby SR, ligesom Dolby C, blev skabt af Dolby alene, i hans hjemmelaboratorium [59] . Udviklingen af ​​SR tog seks eller syv år; i løbet af årene med afsondrethed mistede Dolby, med hans ord, næsten kontakten med det firma, der bar hans navn [59] .

Dolby SR ( Eng.  Spectral recording , "spectral recording") er et to-vejs, tre-trins støjreduktionssystem. Dolby SR manipulerer kun signalet inden for lydområdet og har ringe eller ingen effekt på transmissionen af ​​infralyds- og ultralydssignaler; dette reducerer både intermodulationsforvrængning og modulationsstøj [60] . Frekvensresponsen for "spektral skrå"-indgangskredsløbene vælges tæt på Robinson-Dudson-kurverne med lige høj lydstyrke [61] . Høje, mellemste og lave kaskader komprimerer indgangssignalet i områderne -5...-30 dB , -30...-48 dB og -48...-62 dB ; deres overførselskarakteristika er forbundet ved -30 dB og -48 dB i Dolby C-mønsteret [60] . Høj- og mellemniveaukaskaderne indeholder hver to led, højfrekvente og lavfrekvente, med en delefrekvens på 800 Hz , og kaskaden på lavere niveau indeholder kun en højfrekvent forbindelse [60] . I fire-oktavbåndet 200…3000 Hz arbejder alle fem links samtidigt [60] . Hver af de fem Dolby SR-links (tre HF og 2 LF) inkluderer to serie-parallelle forbundne compandere [60] [62] . I den første af dem (master) er indgangsfilterets afskæringsfrekvens fastsat til omkring 800 Hz i den anden (slave) er den genopbygget i henhold til Dolby B-modellen., [62] . Et andet proprietært undersystem, det distribuerede compander gain-korrektionskredsløb, kaldes Modulation Control . I alle tidligere UWB'er detekterede hver kompander inputsignalniveauet uafhængigt af de andre kompandere; i Dolby SR korrigeres aflæsningerne af individuelle detektorer af et fælles styrekredsløb [63] [64] .

Hvert af de fem Dolby SR-links reducerer støj med 8..9 dB , og den samlede støjreduktionseffektivitet er 27 dB over 800 Hz og 19 dB under 800 Hz [65] [62] . Det dynamiske område for analog 24-spors optagelse med Dolby SR når 90 dB , det dynamiske område for to-spors båndoptagere med Dolby SR er endnu højere - 95…100 dB [65] i hele lydfrekvensområdet [62] . Lydkvaliteten af ​​en sådan optagelse er sammenlignelig med kvaliteten af ​​en digital studiesti med en opløsning på 22 ... 24 bit og en samplinghastighed på 96 kHz [65] , uden nogen form for modulationsstøj og forvrængning, der er mærkbar for øret [62] . På grund af den reducerede kompanderdybde er SR mindre tilbøjelig til overbelastning end alle dens forgængere og mindre følsom over for misforhold mellem karakteristikaene for optagelses- og afspilningsstierne [62] [60] .

Da systemet kom ind på markedet i 1986, overtog systemet hurtigt Dolby A's plads i produktionen af ​​musikoptagelser og forsinkede industriens overgang til digital lyd i flere år [39] [66] . I 1990 brugte omkring 43.000 optage- og udsendelsesstudier Dolby SR [39] ; i 1997 oversteg antallet af installerede Dolby SR-kanaler 120.000 [62] . I biografen var nyhedens livscyklus kort. I 1987 blev de første film dubbet i Dolby Stereo ved hjælp af Dolby SR udgivet - " Inner Space " og " RoboCop " [67] [40] . Gevinsten af ​​Dolby SR med hensyn til lydkvalitet, set fra filmstudiers synspunkt, var ikke nok. Studier krævede af ingeniører endnu større dynamisk rækkevidde, som kun kan opnås i digital teknologi [40] . Det første helt digitale system, seks-kanals Kodak CDS , kom ind på det nordamerikanske marked i 1990 [40] . Kodak overgik alle konkurrenter, inklusive Dolby, men begik den strategiske fejl at ikke være bagudkompatibel med analogt udstyr - hvilket gjorde det muligt for Dolby at erobre markedet med det bagudkompatible Dolby SR-D digital-til-analog system (1991) [40] [ 39] .

Dolby S

I begyndelsen af ​​1990 demonstrerede Dolby Laboratories en ny UWB til forbrugermagnetisk optagelse, Dolby S, baseret på den dokumenterede studiepraksis af Dolby SR [64] . I efteråret 1990 begyndte produktionen af ​​specialiserede Sony -mikrochips (dette firma blev den eneste leverandør af Dolby S IC'er), i november 1990 dukkede Tascam 24-spors studiebåndoptagere udstyret med Dolby S op på markedet , i december 1990, husstands Harman-Kardon kassettebåndoptagere [68] [57] . BMG Entertainment begyndte derefter at udgive forudindspillede kassetter kodet med UWB Dolby S [57] . Den kompakte kassette var stadig et populært lagringsmedie: DAT digitale båndoptagere og CD- optagere var for dyre for masseforbrugeren [64] .

Dolby S var virksomhedens første produkt, der oprindeligt blev designet som et integreret kredsløb ved hjælp af computersimuleringer [62] [64] . For at pakke to UWB-stereokanaler ind i et billigt mikrokredsløb forenklede Dolby SR-topologien: to af de tre højfrekvente behandlingslinks i Dolby S forblev, og et af de to lavfrekvente links [64] . Ellers bibeholdt Dolby S alle de tekniske innovationer fra Dolby SR og Dolby C: komplekse flertrinsdetektorer ("modulationskontrol"), dobbeltkompandere med en fast og indstillelig afskæringsfrekvens ("erstatningsmekanisme for handling"), fordelt før -forvrængningsfiltre ("spektral affasning" og "antimætningskæder"). I kassetteudstyr forbedrede disse løsninger ikke kun lyden, men garanterede udviklingen af ​​patentbeskyttelse [64] . Selv i en forenklet version viste den nye UWB sig at være alt for kompleks - meget mere kompleks, for eksempel farve -tv- kredsløb [64] .

I det mest perceptuelt kritiske frekvensbånd på 2…5 kHz undertrykker Dolby S støj med 24 dB [68] [63] . I den øvre ende af lydområdet reduceres støjreduktionseffektiviteten til 12 dB , ved en frekvens på 100 Hz - op til 10 dB [68] [63] . Subjektivt opfattet båndstøjreduktion er kun marginalt bedre end Dolby C; Den største fordel ved Dolby SR er ikke støjreduktionen, men stigningen i det maksimale niveau af uforvrænget optagelse [68] . Ved brug af Type IV -bånd øges det maksimale optageniveau med 7…8 dB , og det dynamiske område overstiger 85 dB [68] [63] . Subjektivt opfattes dette primært som en gevinst i kvaliteten af ​​gengivelsen af ​​kraftige lavfrekvente lyde [68] .

På grund af den lavfrekvente behandlingskanal er Dolby S fonogrammer bedre kompatible med konventionelle båndoptagere end Dolby C fonogrammer. Med 1,5 ... 2 dB fører til kollaps af stereoscenen [68] .

Pivottabel

Kommentarer

1. ↑ Dolby blev optaget på Ampex i en alder af femten, takket være hans bekendtskab med A. M. Poniatov . I sommeren 1952, da Dolby dimitterede fra sit første år på college, hørte han tilfældigvis om et tophemmeligt projekt, som Ampex hoveddesigner Charles Ginsburg arbejdede på . Ampex gjorde meget arbejde for Pentagon, skabte enheder til at teste atomvåben, men Ginzburg arbejdede ikke på en militær ordre, men på den første videooptager . Dolby formåede at bryde ind i Ginzburgs laboratorium og blev hurtigt hans nærmeste assistent. Den første prototype VCR, udviklet af Ginzburg-gruppen, blev færdig i november 1952. Dalbys optagelse i hæren i marts 1953 bremsede arbejdet med projektet betydeligt. Efter tjenesten vendte Dolby tilbage til Ampex og arbejdede på videobåndoptagere indtil 1961 [3] [4] .
2. ↑ Til sammenligning, i Telcom C4 -studiet UWB udviklet af Telefunken , varierer stigningstiden for detektoren fra 380 µs i lavfrekvenskanalen til kun 18 µs i højfrekvenskanalen [15] .
3. ↑ De første film, der blev døbt i den daværende tre-kanals Dolby Stereo, var de britiske rockmusicals " Tommy " og " Lisztomania " (1975). De blev efterfulgt af den amerikanske musical A Star Is Born , døbt i fire-kanals Dolby Stereo [18] .
4. ↑ Under sine ph.d.-studier ved University of Cambridge spillede Dolby i universitetsorkestret og var bindeleddet mellem orkestret og London-optagestudierne. Derfor, selv før 1965, erhvervede han nyttige forbindelser i lydoptagelsesverdenen og studerede teknologierne i deres arbejde [21] .
5. ↑ Ved den "hurtige" hastighed på 76,2 cm/s er støjniveauet mærkbart lavere, så støjreduktion blev brugt sjældnere ved det [34] .
6. ↑ Venstre, højre og midterste kanaler. Den fjerde, bageste, Dolby Surround-kanal dukkede op et år senere, på initiativ af skaberne af filmen " A Star Is Born " [18] .
7. ↑ 72…75 dB, ved brug af vægtningsfilter A i henhold til DIN 45500 [54] . Nævneren af ​​signal-støj-forholdet var ikke det nominelle Dolby-niveau, men det begrænsende niveau for optagelse på et eksemplarisk bånd, hvor ikke-lineære forvrængninger ikke var mere end 3 %.

Noter

1. ↑ 1 2 3 Talbot-Smith, 2013 , s. 3-32.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Talbot-Smith, 2013 , s. 3-33.
3. ↑ Abrambson, A. The History of Television, 1942 til 2000. - McFarland, 2003. - S. 52. - ISBN 9780786412204 .
4. ↑ Leslie, J., Snyder, R. History of The Early Days of Ampex Corporation // AES Historical Committee. - 2010. - S. 1-14.
5. ↑ 1 2 3 Sergi, 2004 , s. 38.
6. ↑ 1 2 3 Ray Dolby-interview del 5 af 7 - EMMYTVLEGENDS.ORG (Interview 26. marts 2007) på YouTube , startende kl. 8:00
7. ↑ 1 2 3 Ageev, S. dbx støjreduktionssystem - fortid og nutid // Radio. - 1998. - Nr. 3. - S. 13-15.
8. ↑ 1 2 3 4 5 Sergi, 2004 , s. 39.
9. ↑ 12 Kefauver , 2001 , s. 258.
10. ↑ Sergi, 2004 , s. 41.
11. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Friesecke, 2007 , s. 628.
12. ↑ 1 2 3 4 Sukhov , 1999 nr. 1, s. 41.
13. ↑ 12 Hawksford , 2002 , s. 63.
14. ↑ 12 Copeland , 2008 , pp. 201, 208.
15. ↑ Friesecke, 2007 , s. 621.
16. ↑ 1 2 3 4 Talbot-Smith, 2013 , s. 3-34.
17. ↑ Hood, JL ventil og transistor lydforstærkere. - Newnes, 2006. - S. 229. - ISBN 0750633565 .
18. ↑ 1 2 3 4 5 Beck, 2016 , s. 167.
19. ↑ 12 Beck , 2016 , s. 168, 169.
20. ↑ Hawksford, 2002 , s. 63 (forenklet).
21. ↑ 1 2 3 Sergi, 2004 , s. 39, 40.
22. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Sukhov , 1998 nr. 5, s. 36.
23. ↑ Eiloart, T. Ganske stille. — Ny Videnskabsmand. - 1973. - Nr. 5. juli. - S. 31, 32.
24. ↑ Sergi, 2004 , s. 40, 41.
25. ↑ 12 Kefauver , 2001 , s. 261.
26. ↑ 12 Hawksford , 2002 , s. 64.
27. ↑ Kefauver, 2001 , s. 260, 261.
28. ↑ Copeland, 2008 , s. 199.
29. ↑ 12 Copeland , 2008 , s. 200.
30. ↑ Tyler, Les og Kirkwood, Wayne. Dedikerede analoge kredsløb til lydapplikationer // Håndbog for lydteknikere (femte udgave) / Greg Ballou. - CRC Press, 2015. - S. 128-151. — ISBN 9781135016661 . , s. 129.
31. ↑ 12 Woram , John. Det vil aldrig fungere - men støjreduktion vokser // Billboard. - 1976. - Nr 30. oktober.
32. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Cullis, R. Patents, Inventions and the Dynamics of Innovation: A Multidisciplinary Study. - Edward Elgar Publishing, 2007. - S. 148. - ISBN 9781782542766 .
33. ↑ 1 2 3 4 Sergi, 2004 , s. 22.
34. ↑ 1 2 3 Zide, Larry. God ingeniørpraksis: SPARS-undersøgelsen // DB Magazine. - 1980. - Nr. 11. - S. 49.
35. ↑ 1 2 3 4 5 Talbot-Smith, 2013 , s. 3-35.
36. ↑ Beck, 2016 , s. 165.
37. ↑ Sergi, 2004 , s. 19.
38. ↑ 1 2 3 4 5 Beck, 2016 , s. 166.
39. ↑ 1 2 3 4 5 6 Nowell-Smith, G. The Oxford History of World Cinema. - Oxford University Press, 1997. - S. 483-484. — ISBN 9780198742425 .
40. ↑ 1 2 3 4 5 Sergi, 2004 , s. 29.
41. ↑ 1 2 3 4 5 6 Hawksford, 2002 , s. 68.
42. ↑ 1 2 3 4 5 Sukhov , 1999 nr. 1, s. 40.
43. ↑ 1 2 Hurtig, Brent. Multi-track optagelse for musikere. - Alfred Music, 1988. - S. 61. - ISBN 9781457424847 .
44. ↑ 1 2 3 4 5 Sukhov , 1998 nr. 5, s. 37.
45. ↑ 12 Copeland , 2008 , s. 201.
46. ↑ 1 2 3 Friesecke, 2007 , s. 624.
47. ↑ 12 Endino , Jack . Kassetteoverførselsspidser (2000–2006). (ubestemt)
48. ↑ Sukhov , 1999 nr. 2, s. 43-44.
49. ↑ 1 2 3 4 Copeland, 2008 , s. 207.
50. ↑ 1 2 Hi-fi-publikum forvirret af sus fra spillere // New Scientist. - 1981. - nr. 5. februar. — S. 342.
51. ↑ Jacques, Beth. Klar til Digital Replay // Billboard. - 1981. - nr. 29. august. - P. HT-18, HT-22.
52. ↑ 1 2 3 4 5 6 Sukhov , 1999 nr. 2, s. 42.
53. ↑ 1 2 3 4 5 6 Sukhov , 1999 nr. 2, s. 43.
54. ↑ 1 2 3 4 5 Sukhov , 1999 nr. 2, s. 44.
55. ↑ Sukhov , 1999 nr. 2, s. 44-45.
56. ↑ Dolby Laboratories. Der eksisterer nu et marked for forudindspillede Dolby C-kassetter // Billboard. - 1982. - Nr. 6. marts - S. 57.
57. ↑ 1 2 3 Copeland, 2008 , s. 208.
58. ↑ 1 2 Talbot-Smith, 2013 , s. 3-36.
59. ↑ 1 2 3 4 Sergi, 2004 , s. 52.
60. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kefauver, 2001 , s. 264.
61. ↑ Kefauver, 2001 , s. 265.
62. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Talbot-Smith, 2013 , s. 3-37.
63. ↑ 1 2 3 4 Talbot-Smith, 2013 , s. 3-38.
64. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Sukhov , 1999 nr. 3, s. 38.
65. ↑ 1 2 3 4 Friesecke, 2007 , s. 626.
66. ↑ Copeland, 2008 , s. 209.
67. ↑ Friesecke, 2007 , s. 781.
68. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sukhov , 1999 nr. 3, s. 39.
69. ↑ Talbot-Smith, 2013 , s. 3-37. Evaluering for stereooptagelse på et bredt spor (for et smalt spor er rækkevidden snævrere med et par dB).
70. ↑ Friesecke, 2007 , s. 626. Højeste score for bredspors stereooptagelse, lavest for 24-spors båndoptagere.

Kilder

• Sukhov, N. Dolby B, Dolby C, Dolby S … dbx? // Radiohobby. - 1998. - Nr. 1. - S. 36-37; 1999. - nr. 2. - S. 36-37; nr. 3. - S. 36-37; nr. 4. - S. 45-48; nr. 5. - S. 46-49.
• Beck, Jay. Design af lyd: Audiovisuel æstetik i 1970'ernes amerikanske film. — Rutgers University Press. - 2016. - (Techniques of the Moving Image).
• Copeland P. Manual of Analogue Sound Restoration Techniques  (engelsk) - British Library , 2008.
• Friesecke, A. Die Audio-Enzyklopädie: Ein Nachschlagewerk für Tontechniker. — Walter de Gruyter, 2007. — ISBN 9783110973310 .
• Hawksford, M. Analoge teknikker // Noise Reduction in Speech Applications. - CRC Press, 2002. - S. 47-70. — ISBN 9781420041262 .
• Kefauver, Alan P. Lydoptagelseshåndbogen. - AR Editions, Inc., 2001. - S. 253-263. — ISBN 9780895794628 .
• Sergi G. The Dolby Era: Film Sound in Contemporary Hollywood  (engelsk) - MUP , 2004. - 209 s. — ISBN 978-0-7190-7067-9
• Talbot-Smith, Michael. Lydingeniørens opslagsbog. - CRC Press, 2013. - ISBN 9781136119743 .

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)