Русская Википедия:Dbx (шумопонижение)
Шаблон:Другие значения Шаблон:Lowercase
Шаблон:Аудиостатья введение dbx — компандерная система шумопонижения (СШП), разработанная в начале 1970-х годов Шаблон:Нп5. В отличие от конкурировавших СШП Dolby, dbx сжимает и экспандирует сигнал во всём диапазоне звуковых частот и на всех уровнях сигнала, что снижает чувствительность СШП к частотным и фазовым искажениям тракта записи-воспроизведения и к точности его настройки. Подавление шума магнитной ленты достигает 30 дБ, динамический диапазон записываемого и воспроизводимого сигнала достигает 100 дБШаблон:Sfn. В отличие от СШП Dolby, dbx эффективно подавляет и низкочастотные шумы ленты, и низкочастотные помехи и шумы тракта воспроизведенияШаблон:Sfn[1]. Высокие показатели достигаются ценой полной несовместимости лент, записанных с применением dbx, с обычной аппаратурой, не оснащённой декодером dbx.
Два основных варианта СШП dbx — профессиональный dbx Type I и бытовой dbx Type II — различаются амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ) фильтров, оптимизированными либо для студийных катушечных, либо для бытовых кассетных магнитофонов. На рынке профессиональной аппаратуры, особенно в его нижнем сегменте, dbx Type I на равных конкурировала с СШП Dolby A. На потребительском рынке dbx проиграла системам Dolby B и Dolby C.
Модификация Type II, названная dbx disc, применялась для декодирования грампластинок, записанных с применением кодера dbx. Другой, упрощённый, вариант Type II с 1984 года применялся в Шаблон:Нп5 по североамериканскому стандарту MTS. СШП dbx 321 («три к одному», 1981) применялась в спутниковой ретрансляции частотно-модулированного радиосигнала в сетях УКВ-радиостанций. В отличие от всех других вариантов, сжимавших динамический диапазон в пропорции 2:1, в 321 применялось сжатие 3:1. Технологии, продвигавшиеся под торговыми марками dbx Type III и dbx Type IV, не являлись компандерными СШП, и широкого применения не нашлиШаблон:Ref+.
Принцип действия
Компандерные системы шумопонижения, к которым относится dbx, обрабатывают звуковой сигнал дважды — при записи и при воспроизведении. При записи электронный компрессор сжимает динамический диапазон полезного сигнала, чтобы приподнять тихие фрагменты исходной записи над уровнем шума магнитной ленты. При воспроизведении проводится обратное преобразование (экспандирование), восстанавливающее исходный динамический диапазон. Точность восстановления исходного сигнала зависит от уровня частотных и фазовых искажений тракта записи-воспроизведения, а в СШП с ломаной (билинейной) характеристикой сжатия — и от согласования коэффициента усиления тракта воспроизведения со стандартным опорным уровнем СШП. Снижение чувствительности системы к неизбежным в любом магнитофоне искажениям — одна из двух сложнейших задач проектирования СШП. Другая характерная проблема этих устройств — выбор скорости срабатывания детектора, управляющего компрессором и экспандеромШаблон:Sfn. Для своевременного отслеживания быстро нарастающих фронтов реального звукового сигнала постоянная времени детектора не должна превышать несколько десятков микросекунд; запаздывание реакции приводит к перегрузкам тракта записиШаблон:Sfn. Однако на низких частотах быстродействующий детектор традиционной конструкции не выпрямляет входной сигнал, а пропускает его на управляющий вход компрессора, что порождает неприемлемо высокие нелинейные искаженияШаблон:Sfn.
Рэй Долби, конструктор первой серийной компандерной СШП для высококачественнойШаблон:Ref+ звукозаписи Dolby AШаблон:Ref+, решил проблему детектирования, разбив звуковой диапазон на четыре частотных каналаШаблон:SfnШаблон:Sfn. В каждом из каналов компрессии подвергались только сигналы средних и слабых уровней уровней; предельное значение подъёма слабого сигнала равнялось 10 дБШаблон:SfnШаблон:Sfn. Каждый компрессор, выполненный на полевом транзисторе в режиме управляемого сопротивления, управлялся простым пиковым детектором, а тот, в свою очередь, напряжением несжатого сигнала на выходе полосового фильтраШаблон:Sfn. При воспроизведении исходный сигнал восстанавливался четырьмя экспандерами с обратной характеристикойШаблон:Sfn. Несовершенная элементная база и прямое управление компрессором в режиме записи обусловили скромное (10 дБ на нижних и средних, до 15 дБ на высоких частотахШаблон:Ref+) подавление шума ленты и высокую чувствительность СШП к частотным и фазовым искажениямШаблон:SfnШаблон:Sfn. Ломаная (билинейная) характеристика управления требовала точного согласования трактов записи и воспроизведения: точки перегиба характеристик компрессора и экспандера должны были совпадать c погрешностью не более 0,3 дБШаблон:SfnШаблон:Sfn. Последнее, в свою очередь, ограничивало сферу применения СШП Dolby A первоклассными студиями звукозаписиШаблон:Sfn. В бытовой версии Dolby B, выпускавшейся серийно с 1968 годаШаблон:Sfn, использовался единственный средне-высокочастотный канал компрессии, а прохождение низкочастотного сигнала на вход детектора блокировалось фирменной схемой «скользящей полосы»Шаблон:Sfn.
Конструктор системы dbx Дэвид Блэкмер, стремясь преодолеть зависимость от точности настроек, выбрал альтернативный подход — широкополосную, одноканальную СШП, алгоритм действия и амплитудно-частотные характеристики которой не зависели ни от уровня, ни от спектра обрабатываемого сигналаШаблон:Sfn. Решение Блэкмера опиралось на два его изобретения начала 1970-х годов — детектор среднеквадратического значения, оперировавший в логарифмической области, и управляемый напряжением усилитель (УНУ) с экспоненциальной характеристикой управления. УНУ на основе ячейки Блэкмера, выполнявший функции компрессора и экспандера, обрабатывал весь спектр звукового сигнала. Коэффициенты компрессии (2:1) и экспандирования (1:2) УНУ были постоянны во всём динамическом диапазоне сигнала (такая характеристика компрессии называется децилинейной)Шаблон:SfnШаблон:Sfn. Благодаря этому постоянству СШП dbx теоретически не зависела от рассогласования абсолютных коэффициентов усиления и уровней сигналаШаблон:Sfn.
Для решения проблемы быстродействия детектора Блэкмер использовал фазорасщепитель, формировавший два сдвинутых по фазе на 90° сигнала («синус» и «косинус»)Шаблон:Sfn. Квадратурные сигналы поступали на два выпрямителя, выпрямленные напряжения подвергались логарифмированию, а затем их прологарифмированные значения суммировались на общем сглаживающем конденсатореШаблон:Sfn[комм. 1]. Таким образом, при обработке гармонического сигнала детектор Блэкмера исчислял в логарифмическом пространстве тригонометрическое тождество Шаблон:Center
где <math>\alpha</math> — фаза входного (переменного) сигналаШаблон:Sfn. По идее изобретателя, напряжение на выходе его детектора содержало только логарифм огибающей входного сигнала, очищенный от гармонических тонов, что позволяло увеличить скорость срабатывания детектора без сопутствующего роста искажений на низких частотахШаблон:Sfn (однако фазорасщепитель вносил в обрабатываемый сигнал собственную задержку, не зависевшую от скорости заряда сглаживающей ёмкости, и порождавшую характерные выбросы при обработке быстро нарастающих сигналовШаблон:Sfn).
Схема Блэкмера имела много недостатков, но тем не менее была достаточно качественной для использования в студийной аппаратуре, и при этом компактной по сравнению с Dolby AШаблон:Sfn. Благодаря применению среднеквадратического, а не пикового, детектора СШП dbx почти не зависит от фазовых искажений канала записи-воспроизведенияШаблон:SfnШаблон:Sfn; по утверждению Блэкмера, среднеквадратическое выпрямление практически устраняет и чувствительность СШП к нелинейным искажениям при перегрузке ленты[2] (так называемую ошибку компандирования). Благодаря применению обратного, а не прямого регулирования (вход детектора подключался не ко входу, а к выходу УНУ) динамический диапазон СШП dbx достигает 100 дБШаблон:Sfn. В отличие от систем Dolby B и С, которые избирательно обрабатывают лишь средне- и высокочастотные составляющие сигнала, dbx эффективно подавляет и низкочастотные шумы и помехи: шум паузы ленты, фликкер-шум усилителей записи и воспроизведения, сетевой фон, копирэффект и помехи от смежных дорожекШаблон:Sfn[1][3].
Устройство
Структурная схема
Кодер канала записи и декодер канала воспроизведения СШП dbx состоят из идентичных, взаимозаменяемых узлов. Один и тот же набор узлов (фильтры, детектор и УНУ), в зависимости от коммутации, может служить и кодером канала записи, и декодером канала воспроизведения. Единственный узел, работающий только при записи, но не при воспроизведении — входной фильтр (ПФ1), блокирующий прохождение инфразвуковых и ультразвуковых помех. Основная задача этого фильтра — снижение интермодуляционных искажений в тракте записи; непосредственно в кодировании сигнала он не участвуетШаблон:Sfn.
Ядром СШП dbx служит связка УНУ с экспоненциальной характеристикой управления и детектора среднеквадратического напряжения, оперирующего в логарифмической области. При записи динамический диапазон сигнала сжимается в два раза (компрессия 2:1), при воспроизведении расширяется в два раза (экспандирование 1:2). Быстродействие детектора настроено таким образом, что при резком нарастании амплитуды детектируемого сигнала коэффициент передачи УНУ уменьшается со скоростью 90 дБ/мс. При спаде детектируемого сигнала коэффициент усиления восстанавливается со скоростью 140 дБ/с, что примерно в полтора раза быстрее скорости реакции человека на резкое снижение громкостиШаблон:Sfn. Так как корректное детектирование сигнала во всём динамическом диапазоне музыкального сигнала (100 дБ) технически невозможно, то при записи на детектор подаётся не входной сигнал, а уже сжатый сигнал с выхода УНУ — его динамический диапазон составляет всего 50 дБШаблон:Sfn. При воспроизведении на вход детектора подаётся записанный на ленту сжатый сигнал.
Фильтры предыскажений каналов записи (ФПР1) и воспроизведения (ФПР2) имеют взаимно-обратные амплитудно-частотные характеристики. При записи ФПР1 приподнимает средние и верхние частоты на +12 дБ, при воспроизведении ФПР2 зеркально уменьшает их уровень, что эквивалентно снижению высокочастотных шумов ленты на те же 12 дБШаблон:Sfn. Назначение этих фильтров — не в понижении уровня шума паузы, но в подавлении «эффекта дыхания» — пульсаций модуляционного шума фонограммы в такт с пульсациями низкочастотных составляющих сигналаШаблон:Sfn. Модуляционный шум — сложный набор призвуков, порождённых паразитной амплитудной и частотной модуляцией записываемого сигнала — обычно маскируется самим этим сигналом и шумом паузыШаблон:Sfn[4]. Он может быть заметен на слух лишь тогда, когда вся энергия сигнала сосредоточена на низких частотах, а уровень сигнала превосходит шум паузы на 65 дБ и болееШаблон:Sfn. В этом случае высокочастотный модуляционный шум («шип»), отстоящий от основного тона сигнала на несколько октав, не маскируется ни записанным сигналом, ни шумом паузыШаблон:Sfn. В магнитофонах с СШП Dolby A, B и ANRS динамический диапазон в 65 дБ был практически недостижим, поэтому особых мер к подавлению модуляционного шума не требовалось. В магнитофонах с динамическим диапазоном 80 дБ и выше они стало обязательным; средством маскировки высокочастотных модуляционных шумов и стал подъём высоких и средних частот при записиШаблон:Sfn.
Полосовой фильтр управляющего канала (ПФ2) блокирует прохождение на вход детектора частот, которые не могут быть записаны на ленту, или не могут быть воспроизведены с приемлемой неравномерностью АЧХ. СШП dbx, так же как и СШП Dolby, чувствительна к присутствию в канале записи инфразвуковых и ультразвуковых частот — например, пилот-тона ЧМ-радио или частоты дискретизации проигрывателя компакт-дисков и её гармоникШаблон:Sfn. Прохождение таких помех на вход детектора абсолютно недопустимоШаблон:Sfn. В бытовых вариантах СШП Dolby эту функцию выполняет Шаблон:Нп5, в dbx — полосовой фильтр ПФ2Шаблон:Sfn.
- В бытовом варианте dbx Type II ПФ2 блокирует прохождение частот выше 10 кГц, что практически устраняет чувствительность СШП к неравномерности и завалу АЧХ кассетного магнитофона на высоких частотахШаблон:Sfn. Теоретический недостаток этого решения — вероятность перегрузки ленты сигналом, энергия которого сосредоточена в диапазоне 10…20 кГцШаблон:Sfn. В реальном музыкальном сигнале такой спектральный состав не встречается[5].
- В декодере dbx disc полоса пропускания ПФ2 снизу сужена дополнительным фильтром верхних частот, который блокирует прохождение инфразвуковых помех и низкочастотного рокота (в остальном же dbx disc — обычный декодер Type II)[6].
- В профессиональной СШП dbx Type I ПФ2 пропускает почти весь диапазон звуковых частот, поэтому для согласования характеристик кодера и декодера требуется, чтобы частотный диапазон магнитофонного тракта записи-воспроизведения составлял как минимум 20…20000 Гц при неравномерности АЧХ не хуже ±1 дБШаблон:Sfn. Компания рекомендовала применение dbx Type I только в катушечных магнитофонах на скорости не ниже 38,1 см/c[7].
Взвешивающий фильтр управляющего канала (ФВЗВ), также как и фильтр предыскажений канала записи, приподнимает средне- и высокочастотные составляющие сигнала. В отличие от ФПР1, подъём АЧХ на выходе ФВЗВ начинается с частоты 1,6 кГц и достигает +20 дБ на 16 кГцШаблон:Sfn. Задача этого фильтра — избирательно повысить чувствительность детектора к высокочастотным составляющим сигнала и тем самым предотвратить перегрузку ими канала записиШаблон:Sfn. При высоком уровне ВЧ-составляющих детектор, управляемый прошедшим ФВЗВ сигналом, даёт команду на уменьшение уровня записи раньше, чем тот достигнет порога перегрузки. Как следствие, фактическая АЧХ канала записи заметно отличается от АЧХ сигнала на выходе фильтра предыскаженийШаблон:Sfn. АЧХ взвешивания при записи и при воспроизведении идентичны, что в сочетании с взаимно-обратными фильтрами предыскажений обеспечивает точное декодирование при воспроизведенииШаблон:Sfn. Несовпадение коэффициентов передачи каналов записи и воспроизведения тождества не нарушает — изменяется лишь относительный масштаб выходных напряжений и субъективно ощущаемой громкости звучанияШаблон:Sfn.
Схемотехнические варианты
| Миниатюризация СШП dbx Type II в 1980-е годы | ||
|---|---|---|
| Файл:Yamaha k-1d dbx noise reduction board.jpg | Файл:Yamaha k-1000 dbx board area.JPG | Файл:Technics RS-6 noise reduction board dbx crop.jpg |
| Yamaha k-1d (1981). Микросхемы dbx 146221 и Rohm BA651. Отдельная плата площадью 2,6 дм2. Пять подстроечных резисторов на канал | Yamaha k-1000 (1984). Микросхемы NEC μPC1252H2 и μPC1253H2. Участок платы площадью ≈1,3 дм2. Три подстроечных резистора на канал | Technics RS-6 (1984). Микросхема Panasonic AN6291[комм. 2]. Участок платы площадью ≈0,6 дм2. Один подстроечный резистор на два стереоканала |
Шаблон:AnchorРанние варианты СШП dbx были громоздки и потому дороги и сложны в настройкеШаблон:Sfn. Например, в кассетной деке 1981 года[8] Technics RS-M270X схема СШП dbx, помимо фирменных микросхем производства Шаблон:Нп5, включала десять операционных усилителей и 42 транзистораШаблон:Sfn. Отдельная печатная плата СШП превышала в размерах главную (материнскую) плату, на которой размещались усилители записи, воспроизведения и контроллер лентопротяжного механизмаШаблон:Sfn. В деке того же 1981 года Yamaha kx-1dШаблон:Ref+ плата dbx, построенная на том же «чипсете», содержала «всего» девять микросхем и 18 транзисторов, и уже уступала в размерах материнской плате[9]. Обе модели не имели сквозного канала и потому довольствовались одинарным (двухканальным), а не двойным (четырёхканальным) комплектом СШП dbx[9].
В вышедшей в следующем, 1982 году, флагманской деке TEAC Z-7000 была применена ставшая образцовой связка специализированных микросхем μPC1252H2 и μPC1253H2 производства NEC, выполнявших соответственно функции УНУ и детектораШаблон:Sfn. Всего в деке со сквозным каналом требовалось четыре такие связки. По утверждениям разработчиков NEC, их вариант ячейки Блэкмера обеспечивал коэффициент нелинейных искажений 0,007 % при типичном уровне шума покоя −94 dBV (20 мкВ), а динамический диапазон законченной СШП превосходил 100 дБ[10]. По данным независимых экспертов, действительное подавление шума ленты Тип I в Z-7000 составляло 28 дБ (отношение сигнал-шум 88 дБ) против 9 дБ у Dolby B и 17 дБ у Dolby CШаблон:Sfn. Кассетная аппаратура вплотную подошла к реализации «мёртвой паузы» — подавлению шума паузы на 30 дБ, при котором абсолютное большинство слушателей не способно услышать шумШаблон:Sfn.
Шаблон:AnchorСамым же распространённым, простым и дешёвым решением стала микросхема Panasonic AN6291, впервые представленная под обозначением NRX в декабре 1981 года[11] и вышедшая на рынок летом 1982 годаШаблон:Sfn[12]. По замыслу Блэкмера новая микросхема, включавшая два схемотехнически упрощённых канала шумопонижения, могла применяться и в карманных плеерах с напряжением питания 3В, и в стационарных деках среднего качества[13] Шаблон:SfnШаблон:Sfn. Универсализация не пошла на пользу качеству звучания: чтобы сохранить работоспособность микросхемы при снижении напряжения питания до 1,8 В, конструктор ограничил номинальный уровень сигнала величиной 20 мВШаблон:Sfn. Поэтому, несмотря на низкий абсолютный уровень собственных шумов (3…6 мкВ), собственное отношение сигнал-шум на выходах AN6291 составляло всего 70…76 дБ — намного меньше заложенных в технологии dbx 80…100 дБШаблон:Sfn. Блэкмер не рекомендовал применять AN6291 в действительно высококачественной аппаратуре[13].
В 1999 году Н. Сухов предложил альтернативную конфигурацию СШП, реализующую сжатие 2:1 и расширение 1:2 без применения запатентованных Блэкмером УНУ и детектораШаблон:Sfn. В схеме Сухова роль УНУ выполняет прецизионный аналоговый умножитель с обычной, линейной характеристикой управленияШаблон:Sfn. В режиме воспроизведения УНУ перемножает переменное напряжение сигнала на его огибающую, тем самым расширяя динамический диапазон в отношении 1:2, в режиме записи охваченный обратной связью детектор извлекает квадратный корень из амплитуды входного сигнала — что равносильно сжатию 2:1Шаблон:Sfn.
Особенности звучания и эксплуатации
Несовместимость с обычными магнитофонами
| Пример обработки звука кодером и декодером dbx[комм. 3] | ||
|---|---|---|
| Файл:LVB5 fragment 1. Original.ogg | Файл:LVB5 fragment 2. dbx encoded.ogg | Файл:LVB5 fragment 3. dbx decoded.ogg |
| Файл:LVB5 fragment 1. Original. Levels.png | Файл:LVB5 fragment 2. dbx encoded. Levels.png | Файл:LVB5 fragment 3. dbx decoded. Levels.png |
| Исходный фрагмент | Действие кодера | Действие декодера |
| Графики в логарифмическом масштабе, размах по вертикали 60 дБ | ||
Сжатие динамического диапазона и сложные манипуляции со спектром сигнала делают записи, выполненные с применением кодера dbx, практически непригодными для воспроизведения на обычных магнитофонахШаблон:Sfn. Записи, выполненные с применением кодера dbx Type I, несовместимы с декодерами dbx Type II, и наоборот. Записи, выполненные с применением кодеров Dolby, напротив, могут воспроизводиться с приемлемым качеством и без использования соответствующих декодеров; подъём высоких частот при записи может быть скорректирован обычным, линейным темброблокомШаблон:Sfn. На практике пользователи часто намеренно отключают декодер Dolby, так как при неизбежном в бытовой аппаратуре рассогласовании каналов записи и воспроизведения Dolby B (и в меньшей степени Dolby C) «заваливает» верхние частоты[14]Шаблон:Ref+.
Характерным недостатком dbx, имевшим значение только в профессиональной аппаратуре, была несовместимость со служебными адресно-временными кодами стандарта SMPTE[14]. dbx искажала эти коды до полной неработоспособности[14]. Для решения этой проблемы было достаточно отключить шумопонижение в канале записи служебных меток[14].
Спор о «пульсациях» шума
Противостояние Dolby и dbx породило массу критики обеих систем[14]. Основной претензией слушателей к dbx были пульсации, «просачивания» высокочастотного шума при воспроизведении сигналов, содержавших преимущественно низкие частоты[14].
По утверждению самой dbx, Inc., подобные призвуки свидетельствовали о неверном, слишком низком, уровне записи[15]. Компания утверждала, что выбранная Блэкмером схема частотных предыскажений практически исключала просачивание пульсаций модуляционного шума, а просачивание шума паузы исключалось в силу выбранной глубины коррекции и экспандирования[15]. Однако при аномально низком уровне записи просачивание шума паузы было неизбежно[15].
Чувствительность к согласованию каналов записи и воспроизведения
СШП dbx мало чувствительна к рассогласованию абсолютных уровней и коэффициентов усиления трактов записи и воспроизведения. Например, отклонение коэффициента усиления сквозного канала от нормы на 3 дБ сдвигает уровень сигнала на выходе декодера на 6 дБ — но величина этого сдвига остаётся постоянной на всех частотах и на всех уровнях сигналаШаблон:Sfn. В СШП Dolby величина сдвига зависит как от уровня, так и от частоты либо спектрального состава сигналаШаблон:Sfn. Наихудшие амплитудные и частотные искажения наблюдаются в области средних уровней сигнала; напротив, на малых и на больших уровнях декодер Dolby практически не вносит собственного «вклада»Шаблон:Sfn. Это свойство СШП Dolby делало её предпочтительной при монтаже фонограмм из лент с разными характеристикамиШаблон:Sfn.
Чувствительность к неравномерности АЧХ
dbx усугубляет не только отклонения коэффициента усиления, но и локальные выбросы и провалы АЧХ магнитной ленты: выброс АЧХ в 2 дБ усиливается до 4 дБ, и так далее[16]. Этот эффект наиболее заметен в области низкочастотного резонанса магнитной головки (Шаблон:Lang-en) катушечного магнитофона, на частотах порядка 80…120 Гц при скорости ленты 76,2 см/c либо 40…60 Гц при скорости ленты 38,1 см/c[16][14][17]. На слух такие усиленные dbx выбросы АЧХ воспринимаются как «бубнение», размытие звука басовых инструментов[14]. Продюсер звукозаписи Джек Эндино, описывая отличавшийся особо неравномерной АЧХ магнитофон, предупреждал: «Машина комплектовалась встроенной СШП dbx. Бог в помощь тем, кто пытался использовать её … да, она убивала шум, но и радикально ухудшала АЧХ»[17].
На принятой в кассетной аппаратуре скорости 4,76 см/c низкочастотный резонанс практически отсутствует[18]. СШП Dolby B и Dolby C на частотах ниже 400 Гц не действуют, и потому в принципе не могут усугублять низкочастотный резонанс[14].
Предельный уровень записи
Шаблон:AnchorСШП dbx позволяет расширять динамический диапазон записи не только вниз (ниже уровня шума паузы ленты), но и вверх — выше порога перегрузки ленты. В реальной кассетной аппаратуре это преимущество достигается ценой специфических искажений из-за ошибки компандирования: нелинейность намагничивания ленты приводит к рассогласованию характеристик сжатия и расширения сигнала[19]. Упрощённые детекторы бытовых СШП dbx, кроме того, склонны к перегрузке ленты на краях частотного диапазонаШаблон:Sfn.
По этим причинам и сама dbx, Inc., и сторонние комментаторы предупреждали пользователей: уровень записи с применением dbx, наблюдаемый на пиковом индикаторе кассетного магнитофона, не должен превышать 0 дБШаблон:Ref+; за пределами «зелёной зоны» ошибка компандирования возрастает до неприемлемых значений[19]. Для СШП Dolby (в особенности в связке с системой динамического подмагничивания Dolby HX Pro), напротив, нормой является запись «в красной зоне» выше уровня 0 дБ, но ниже порога перегрузки[19]. Ошибка компандирования не возникает, так как на этих уровнях ни кодер, ни декодер Dolby практически не изменяют входной сигналШаблон:Sfn.
Области применения
Студийная магнитная запись
В конце 1960-х годов, по мере перехода студий звукозаписи на многоканальную магнитную запись, продюсеры и звукоинженеры столкнулись с ростом шума до неприемлемых в студийной технике уровней[20]. Узкие дорожки многоканальных магнитофонов шумели больше, чем широкие дорожки их предшественников; большое число дорожек, используемых при сведении, лишь усугубляло проблему[20]. В отрасли возник спрос на средства шумопонижения. Первое работоспособное решение — компандерную СШП для студийных магнитофонов Dolby A — предложил в 1966 году Рэй ДолбиШаблон:Sfn. Год спустя Долби разработал упрощённую, недорогую СШП для бытовых катушечных магнитофонов Dolby B; в 1969 году Dolby B была адаптирована под характеристики кассетных магнитофонов того времениШаблон:Sfn. В 1971 году Блэкмер предложил собственную конструкцию УНУ на комплементарных биполярных транзисторах, рассчитанную на высококачественную запись и воспроизведение звука, и построенный на тех же принципах детектор среднеквадратического напряжения[20]. В 1974 году учреждённая Блэкмером и Заки Абдун-Наби компания dbx, Inc. вывела на рынок построенную на их основе систему шумопонижения dbx по цене в 500 долларов за канал[21]Шаблон:Ref+. Имя компании и её основного продукта расшифровывалось как David Blackmer excellence — «совершенство Дэвида Блэкмера»Шаблон:Sfn, или, по иным источникам, David Blackmer experience — «опыт Дэвида Блэкмера»Шаблон:Sfn либо deciBel eXpansion — «экспандирование децибел»[22].
Блэкмеру не пришлось преодолевать сопротивление и недоверие к идее шумопонижения, с которыми встретился в 1960-е годы Рэй Долби. Cистемы шумопонижения уже стали неотъемлемой частью студийного хозяйства: в 1973 году в звукозаписывающей отрасли США служили 14 тысяч каналовШаблон:Ref+ шумопонижения Dolby[23]. К осени 1976 года парк СШП Dolby A превысил 20 тысяч каналов, а компания Блэкмера сумела продать 17 тысяч каналов[23]. Однако к концу десятилетия Блэкмер проиграл Долби в верхнем сегменте рынка. Опрос крупнейших студий США, опубликованный в ноябре 1980 года, показал, что СШП dbx использовалась всего лишь в 3 % сессий звукозаписи на «медленной»Шаблон:Ref+. скорости 38,1 см/c — в 17 раз реже Dolby[24]. Звукорежиссёры, специализировавшиеся на записях классики и джаза, отказались от dbx из-за чувствительности материала к характерным для dbx искажениям нарастания и спада импульсных сигналовШаблон:Sfn.
Намного успешнее сложились дела dbx на рынке мелких и средних студий. dbx обходилась им дешевле, чем Dolby A, при лучших показателях шумопониженияШаблон:Sfn. Немаловажным для США было и то, что dbx был отечественным, американским продуктом — в отличие от британской DolbyШаблон:Sfn. Блэкмер, в отличие от Долби, был готов к риску и продавал лицензии на своё изобретение всем желающимШаблон:Sfn. Заключив лицензионные соглашения с Fostex, Otari и Tascam, начавшими выпуск относительно недорогих многоканальных магнитофонов со встроенным шумопонижением, dbx, Inc. завоевала нижний сегмент профессионального рынка и обогнала Dolby по распространённостиШаблон:SfnШаблон:Sfn. Недоброжелатели называли компанию Блэкмера «Dolby для бедных»Шаблон:Sfn, но её СШП использовалась и при записи исполнителей первого эшелона — Майкла Джексона, Тины Тёрнер, Уитни Хьюстон и многих другихШаблон:Sfn.
Грампластинки с шумопонижением
С самого основания dbx, Inc. Блэкмер планировал работать не только на рынке студийной аппаратуры, но и на прибыльном рынке бытового «аудиофильского» Hi-End[21]. Продажи высококачественных бытовых магнитофонов (тогда ещё катушечных) особого интереса не представляли; наибольшие объёмы и прибыли обещало производство виниловых пластинок, кодированных с применением СШП dbx[21]. Рынок этих пластинок лишь предстояло создать; первые серийные пластинки dbx были выпущены на лейблах Klavier и Creative World летом 1974 года[21]. Первая попытка выхода на рынок бытовой аппаратуры закончилась неудачей: потребители 1970-х годов не были готовы платить за динамический диапазон в 90 дБШаблон:Sfn.
В 1978 году контроль над dbx, Inc. перешёл к британской компании Шаблон:Нп5 (BSR)[25]; Блэкмер и Абдун-Наби продолжили управлять dbx, Inc. до осени 1982 года[26]. BSR, следовавшая идеям Блэкмера, всерьёз рассчитывала захватить рынок массового производства грампластинок — так же, как Dolby захватила рынок записанных компакт-кассет[25]Шаблон:Ref+. В 1979 году dbx, Inc. возобновила активную агитацию за применение кодеров dbx Type II при мастеринге грампластинок; для декодирования таких пластинок потребителям предлагалась приставка-декодер по цене 108 долларов[25]Шаблон:Ref+. Компания сотрудничала с небольшими малотиражными студиями звукозаписи (Chalfont, Sine Qua Non и т. п.), финансировала их расходы на производство и распространяла их продукцию через нишевые, «аудиофильские» магазины классической музыки[27]. Договориться с крупной студией, располагавшей обширным портфелем популярных записей, удалось лишь в 1981 году[28]. «Виниловая инициатива» dbx, Inc. провалилась: за восемь лет (1974—1981) студии-партнёры выпустили всего около сотни различных альбомов[28]. С началом массового тиражирования компакт-дисков альтернативные виниловые технологии, несовместимые с обычными проигрывателями, стали не нужны.
Бытовая магнитная запись
| Аппаратура бытовой магнитной записи с СШП dbx Type II | |||
|---|---|---|---|
| Файл:Yamaha k-1d face.jpg | Файл:TASCAM Ministudio PortaOne - 4 track cassette tape recorder (c.1986).jpg | Файл:Marantz cp430 open.jpg | Файл:Panasonic RQ-J20X 20070627.jpg |
| Стационарная кассетная дека Yamaha k-1d (1981) | Четырёхдорожечная «портастудия» Tascam Porta One (1986) | Репортажный магнитофон Marantz CP430 (1985) | Карманный плеер Panasonic RQ-J20X (1982) |
Первый кассетный магнитофон с СШП dbx — трёхмоторный TEAC A-860 ценой в 1600 долларов — появился на североамериканском рынке ещё в 1976 году[29]. До конца десятилетия TEAC оставался единственным лицензиатом dbx, попытавшимся выйти на потребительский рынок[30], где практически безальтернативно властвовала Dolby, заключившая лицензионные соглашения со 120 производителями[31].
На рубеже 1970-х и 1980-х годов положение изменилось. Во-первых, появились первые серийные интегральные схемы, реализующие функции ядра dbx[20], что заметно снизило себестоимость СШП[20]. Во-вторых, индустрия звукозаписи начала подготовку к выпуску компакт-дисков[31][28]. Производители кассетной аппаратуры, как могли, пытались продлить жизнь уже обречённого формата[31][28]. В новых условиях Dolby B казалась устаревшей; отрасли требовался новый стандарт шумопонижения, способный приблизить отношение сигнал/шум аналогового магнитофона к показателям цифровых носителей[31][28]. Toshiba, Sanyo и TelefunkenШаблон:Ref+ независимо друг от друга разработали и запустили в производство СШП Adres, Super D и High Com, улучшавшие отношение сигнал-шум на 20…30 дБ, но ни одна из этих систем не стала массовой[31]. Попытка dbx, Inc. и контролировавшей её BSR выйти на массовый рынок оказалась лишь немногим более успешной. В 1980 году кассетные магнитофоны с dbx выпускали лишь две компании, TEAC и Marantz, а в конце года к ним присоединилась Matsushita Electronics, ставшая основным технологическим партнёром dbx, Inc.[32][28] В 1981 году количество производителей бытовых магнитофонов с dbx выросло с двух до пяти: Nikko, Onkyo, TEAC, Technics и Yamaha[28].
«Война форматов» шумопонижения, которую ожидали в 1981 году эксперты[31], не состоялась: Рэй Долби сохранил полный контроль над рынкомШаблон:Sfn. В том же 1981 году его новейшую СШП Dolby С приобрели и японские гиганты Hitachi, JVC, Pioneer, Sony, и компании второго эшелона, и законодатели верхнего сегмента рынка Nakamichi и Revox[31][28]. К середине 1980-х годов набор из Dolby B и Dolby C стал де-факто стандартом для бытовой стационарной аппаратуры, а dbx так и остался нишевым продуктом, применявшимся лишь в кассетных деках Technics среднего и верхнего уровня, и в единичных флагманских моделях Aiwa, Akai, Luxman, Marantz, Onkyo, TEAC и YamahaШаблон:Sfn. На рынке любительских портастудий СШП dbx использовали лишь Tascam и Yamaha: все иные производители, включая Audio-Technica, Fostex и Peavey, сделали ставку на Dolby C[14]. В 1990-е годы выпуск стационарных магнитофонов с dbx прекратилсяШаблон:Sfn.
Репортажная, научная и архивная звукозапись
Шаблон:AnchorЗа всю историю аналоговой звукозаписи была выпущена единственная модель переносного магнитофона профессионального уровня, оснащённая СШП dbx — Marantz CP430. Модель применялась в научных и репортажных целях, и выпускалась необычно долго — с 1985 года по осень 2003 года[3][33]. Пережив конкуренцию со стороны MiniDisc и DAT, CP430 уступила лишь цифровым рекордерам с записью на флэш-карты[33], и по состоянию на 2011 год оставалась востребованной при оцифровке звуковых архивов[34].
Куратор звукового архива Британской библиотеки Шаблон:Нп5 утверждал в 1992 году, что лучшим средством для архивной записи интервью является аналоговая кассета с лентой Тип I, и Marantz CP430 с СШП dbx[1][3]. dbx, писал Копленд, сделала ненужными дорогие кассеты Тип II и Тип IV, и устранила проблемы с копирэффектом и проникновением сигнала с соседней дорожки[1][3]. Копленд ставил СШП Dolby на второе место, и настаивал на том, что шумопонижение абсолютно необходимо для записи голоса[3]. Цифровые магнитофоны R-DAT, к тому времени производимые уже несколько лет, Копленд альтернативой не считал: R-DAT использовал исключительно плёнку Тип IV, долговечность которой в те годы была под вопросом[3]. В 1997 году Копленд по-прежнему считал, что в архивном деле предпочтительны именно аналоговые записи[1]. Архивисты Корнеллского университета Бадни и Грётке, рассматривавшие исключительно запись голосов птиц, в том же 1997 году высказали прямо противоположное мнение: цифровая запись предпочтительнее аналоговой, а в последней шумоподавление нежелательно[35]. СШП любого рода (и dbx, и Dolby), ограничители уровня и автоматическая регулировка усиления, по мнению Бадни и Грётке, слишком медленно реагируют на перепады громкости птичьего пения, искажают его динамический диапазон и порождают неестественные призвуки[35].
Телевидение и радиовещание
В 1981 году dbx, Inc. вывела на рынок особый вариант СШП, dbx 321, предназначенный для спутниковой ретрансляции частотно-модулированных звуковых программ в сетях FM-радиостанций[6]. В отличие от всех иных вариантов СШП Блэкмера, в dbx 321 использовалась компрессия 3:1[6]. Столь высокая компрессия, неприемлемая в аппаратуре магнитной записи, была выбрана исходя из того, что уровни и АЧХ частотно-модулированного сигнала в профессиональном радиотрансляционном тракте были стабильны и предсказуемы[6].
В мае 1984 года[36] вариант СШП dbx Type II, оптимизированный для эфирногоШаблон:Ref+ аналогового телевещания, стал в США частью национального стандартаШаблон:Ref+ Шаблон:Нп5 (MTS). Новый стандарт, разработанный компанией Zenith Electronics и выбранный в открытом конкурсе негосударственным комитетом по стандартизации (BTSC), был обратно-совместимым с традиционным американским стандартом NTSC и обычными монофоническими телеприёмниками, поэтому в основном, монофоническом, звуковом канале применение dbx исключалосьШаблон:Sfn. Компрессии и последующему декодированию подвергались только разностный канал, несущий информацию о локализации стереообразов в полосе 50…14000 Гц, и дополнительный звуковой канал (SAP, Secondary Audio Program, 50…10000 Гц)Шаблон:SfnШаблон:Ref+. В телевизионном варианте dbx обычная для этой системы компрессия 2:1 применялась на нижних частотах; на верхних частотах сжатие приближалось к 3:1Шаблон:Sfn. Полезный динамический диапазон широкополосного сигнала, кодируемый телевизионной dbx, составляет 70 дБ, предельный динамический диапазон сжатого сигнала — 40 дБ, отношение сигнал-шум на выходе абонентского декодера — 75 дБШаблон:Sfn.
К концу 1980-х годов к новому стандарту присоединились все страны, использовавшие стандарт NTSC, кроме Японии; к 1997 году доля телеприёмников BTSC достигла в США 50 %Шаблон:Sfn. Массовое производство телевизоров c декодерами MTS сопровождалось выпуском новейших микросхем, выпускавшихся по лицензии dbx, Inc. (Sony CXA2054SШаблон:Sfn и другие). Стандарт MTS продержался в североамериканском эфире четверть века, до Шаблон:Нп5 в 2009 году.
Комментарии
Примечания
Источники
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Cite web
- ↑ 9,0 9,1 Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 13,0 13,1 Шаблон:Публикация
- ↑ 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,8 14,9 Шаблон:Публикация
- ↑ 15,0 15,1 15,2 Шаблон:Публикация
- ↑ 16,0 16,1 Шаблон:Публикация
- ↑ 17,0 17,1 Шаблон:Cite web «This machine came with DBX noise reduction built-in. God help you if you used it… it kills the noise, but exaggerates these curves dramatically.»
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 19,0 19,1 19,2 Шаблон:Публикация
- ↑ 20,0 20,1 20,2 20,3 20,4 Шаблон:Публикация, p. 129.
- ↑ 21,0 21,1 21,2 21,3 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 23,0 23,1 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 25,0 25,1 25,2 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 28,0 28,1 28,2 28,3 28,4 28,5 28,6 28,7 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 31,0 31,1 31,2 31,3 31,4 31,5 31,6 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
- ↑ 33,0 33,1 Шаблон:Публикация: «Marantz had a stand at the conference and reported, somewhat alarmingly, that the Marantz CP430 cassette recorder has now been withdrawn in North America as they begin to promote the new solid-state flashcard recorder.»
- ↑ Шаблон:Публикация: Например, в 2010 году библиотека штата Южная Австралия, в течение тридцати лет сдававшая в аренду свои CP430, и неоднократно получавшая предложения об их выкупе, собрала все ранее выданные в аренду магнитофоны и законсервировала весь парк — для использования при оцифровке архивов.
- ↑ 35,0 35,1 Шаблон:Публикация
- ↑ Шаблон:Публикация
Ошибка цитирования Для существующих тегов <ref> группы «комм.» не найдено соответствующего тега <references group="комм."/>
.jpg){kind=link}
