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  • Mercoledì 30 Settembre 2009 14:27
  • Ultimo aggiornamento Giovedì 17 Dicembre 2009 10:47
  • Scritto da David Guanciarossa

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DOLBY


 


Il sistema di riduzione del rumore

 

Fra i componenti di un impianto hi-fi, il registratore a cassette è stato la rivelazione di questi ultimi due anni. Si prevede che il mercato 1974 vedrà il « cassette deck » definitivamente vittorioso sui registratori a bobine. Tutti gli appassionati sanno che l'ingresso delle cassette nell'alta fedeltà è stato permesso, fondamentalmente, da due fattori: evoluzione straordinaria della qualità del nastro (vedi Cr02) e sistemi di riduzione del fruscio (Dolby e simili). Il Dolby-B è il sistema che ha avuto maggior popolarità. Non si può acquistare una piastra stereo senza Dolby se si desidera una resa paragonabile a quella delle sorgenti disco e sintonizzatore FM/ Stereo. In questo articolo approfondiamo un po' il discorso sul funzionamento del Dolby; alla fine avremo una certa pratica con i problemi di rumore e di rapporto segnale/ disturbo (SIN = Signal/Noise).

Analisi del rumore nella registrazione magnetica.

Una registrazione su nastro magnetico è soggetta ad una varietà di disturbi:
(1) Sibilo (hiss) (soffio, composto principalmente di componenti di media frequenza).
Le cause principali del sibillo sono:

  • Distribuzione irregolare delle caratteristiche magnetiche dello strato sensibile o irregolare distribuzione del materiale stesso.
  • Cancellazione imperfetta.

  • Asimmetria nella forma della tensione della corrente alternata.
  • Testine magnetizzate in corrente continua.

Il sibilo aumenta alle minori velocità del nastro e con ridotte larghezze della traccia. In confronto con la piastra di registrazione a bobina a due tracce ,(9,5 - 19 - 38 cm/sec), la velocità del nastro nelle cassette è 4,75 cm/sec, e la larghezza della traccia è ridotta a 1/3. Questi fattori fanno salire il livello del disturbo nelle cassette oltre limiti accettabili.
(2) Rumore indotto negli amplificatori
Le cause principali sono:
  • Rumore dei transistor.
  • Rumore microfonico.
  • Ronzio.
(3) Rumori (magnetici) indotti nelle testine e nei relativi collegamenti.

 

Sistemi di riduzione del disturbo

Sono stati realizzati diversi metodi per ridurre il rumore nel nastro con i seguenti procedimenti tecnici:
(1) Uso di nastro a basso rumore

  • Nastro LH, nastro SLH ecc.
(2) Modificazione delle caratteristiche di compensazione di frequenza
  • Ampex ... Equalizzazione principale.
  • staima Dyna-track
  • Philips ... Limitatore dinamico di rumore (DNL).
(3) Compressione ed espansione elettrica dei livelli del segnale
  • EMT, Germania ... Sistema Noisex
  • Nivico, Giappone ... Sistema ANRS
  • Dolby, G. Bretagna ... Sistema Dolby.

 

Il sistema Dolby

Il laboratorio Dolby (dal nome del popolare Ing. Ray Dolby) ha messo a punto due tipi di sistemi di riduzione del disturbo, Tipo A ed il Tipo B.

  • Tipo A: Il sistema Dolby tipo A è impiegato principalmente nelle registrazioni professionali negli studi. Questo sistema riduce uniformemente di 10 dB il rumore su tutta la gamma delle frequenze.
  • Sistema Dolby tipo B: è stato creato per l'uso non professionale iper amatori. Il livello del rumore è ridotto in modo selettivo, così da ridurre le componenti del rumore di frequenza media e alta; freqenze alle quali l'orecchio umano è particolarmente sensibile. Il sistema Dolby cha riesnriveremo è il tino B.

La Fig. 1


mostra la differenza nella distribuzione del rumore prodotta dai sistemi Dolby A e B.

Il rumore dell'amplificatore comprendente il ronzio e i disturbi indotti, può essere ridotto migliorando il progetto dell'apparecchio di registrazione; comunque, le riduzioni del soffio mediante miglioramenti delle tecniche dei circuiti vengono coperte dai problemi propri del nastro magnetico. Quindi, il soffio deve essere ridotto, non solo nelle apparecchiature, ma usando particolari accorgimenti applicati in registrazione e in riproduzione.

Il sistema Dolby agisce proprio in questo senso.

Principi della riduzione del rumore del Dolby Tipo B

Le Fig. 2 e 3



sono rappresentazioni schematiche della riduzione del rumore per mezzo del sistema Dolby che sfrutta in modo sofisticato una caratteristica dell'orecchio umano: l'effetto mascheramento. Questo effetto consiste nel fatto che, qando si hanno due suoni di frequenza quasi uguale, il suono forte viene sentito chiaramente, mentre quello più debole è molto difficile da percepire, dato che è mascherato dal suono più forte.

Applicando questo effetto ai suoni di più basso livello fra quelli in registrazione, il rumore può essere reso inaudibile facendolo mascherare dal suono del programma, al punto che il rapporto S/N del sistema sia superiore ad un certo valore.

Per esempio, se il segnale d'ingresso è 0 dB e il rumore di fondo del nastro è di —50 dB, il segnale riprodotto avrà un rapporto S/N abbastanza alto perché il segnale registrato mascheri il disturbo e quindi il rumore del nastro è inaudibile.

Se invece, un segnale di —30 dB viene registrato all'ingresso , il rapporto S/N sarà di solo —20 dB (con un rumore di fondo di —50 dB) e non si avrà l'effetto di mascheramento.

Ancora: un segnale pianissimo di circa lo stesso livello del rumore di fondo verrà distinto con difficoltà dal rumore e, nella peggiore ipotesi, potrebbe perfino essere mascherato dal rumore di fondo.

Il rumore del nastro viene indotto, per la precisione, al momento della registrazione (quando il nastro passa davanti alle testine di cancellazione e di registrazione); quindi il rapporto segnale-disturbo verrà migliorato esaltando il segnale d'ingresso prima che arrivi alle testine di registrazione. Il rumore indotto è caratteristico all'apparecchio di registrazione, ed è indipendente dal livello del segnale da registrare).

Il rapporto S/N del nastro registrato, può infine essere migliorato nella riproduzione attenuando la componente del segnale esaltata al momento della registrazione. Risultato: anche il disturbo viene attenuato nella stessa misura, cioè al disotto del livello che aveva quando il segnale principale era stato esaltato e il livello assoluto di uscita del rumore viene ridotto dello stesso valore.

(Il sistema Dolby deve essere impiegato in registrazione e in riproduzione, altrimenti la linearità del suono riprodotto verrebbe alterata).

La Fig. 4


mostra le caratteristiche di registrazione e di riproduzione del sistema Dolby Tipo B.

La curva R (registrazione) è realizzata in modo che devii dalla caratteristica lineare (indicata dalla linea tratteggiata) del livello 0 dB. La deviazione, al livello —40 dB, sarà di 10 dB (il segnale di —40 dB verrà registrato a —30 dB). Il livello 0 dB è quello di riferimento, pari al livello normale di registrazione di un registratore a nastro ordinario (questo livello viene anche chiamato « livello Dolby »).

I segnali d'ingresso maggiori di 0 dB sono registrati in proporzione al loro valore assoluto, ma i segnali inferiori allo 0 dB vengono registrati con un certo valore di rinforzo come indicato dalla curva R (10 dB a —40 dB).

Le caratteristiche Dolby di riproduzione sono simmetriche alla curva di registrazione, perciò la linearità del segnale viene reintegrata sommando le caratteristiche di registrazione e di riproduzione col sistema Dolby (curve P e R in Fig. 4).

Per esempio, posto che il livello del segnale d'ingresso al circuito di registrazione è —40 dB (punto A), questo segnale verrà registrato —40 dB in una registrazione normale (B'), ma è registrato a —30 dB dal sistema Dolby (B). Notare che in questo esempio il nastro registrato avrà un rumore di livello —50 dB. Il segnale registrato a —30 dB verrà poi riprodotto a —40 dB passando attraverso il circuito di riproduzione (D) come un segnale di —40 dB lo sarebbe in una registrazione ordinaria (D').

Il segnale rumore di —50 dB viene attenuato col sistema Dolby a —60 dB. Da cui è possibile ottenere segnali che hanno un rapporto S/N con N diminuito di 10 dB (il miglioramento in S/N è 10 dB).


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