Выравнивание RIAA - RIAA equalization

Кривая эквализации RIAA для воспроизведения виниловых пластинок. Кривая записи выполняет обратную функцию, уменьшая низкие частоты и усиливая высокие частоты.

Выравнивание RIAA это спецификация для записи и воспроизведения граммофонные пластинки, установленный Ассоциация звукозаписывающей индустрии Америки (RIAA). Цели выравнивание предназначены для увеличения времени записи (за счет уменьшения средней ширины каждой канавки), для улучшения качества звука и уменьшения повреждения канавки, которое в противном случае могло бы возникнуть во время воспроизведения.

В RIAA кривая выравнивания должна была работать как де-факто Глобальный промышленный стандарт для записей с 1954 г., но когда действительно произошло изменение, определить трудно.[1]

До этого, особенно с 1940 года, каждая звукозаписывающая компания применяла собственное выравнивание; более 100 комбинаций оборота и спад использовались частоты, основными из которых были Columbia-78, Decca-US, European (разные), Victor-78 (разные), Associated, BBC, NAB, Orthacoustic, World, Columbia LP, FFRR-78 и микроканавка, и AES . Очевидным следствием этого было то, что были получены разные результаты воспроизведения, если фильтрация записи и воспроизведения не совпадала.

Кривая RIAA

Выравнивание RIAA - это форма предыскажение по записи и ослабить акцент при воспроизведении. Запись производится с низким частоты уменьшается, а высокие частоты повышаются, а при воспроизведении происходит обратное. В результате получается ровная частотная характеристика, но с затухание высокочастотного шума, такого как шипение и щелчки, исходящие от носителя записи. Уменьшение низких частот также ограничивает отклонения, которые резец должен совершать при прорезании канавки. Таким образом, ширина канавки уменьшается, что позволяет большему количеству канавок поместиться на заданную площадь поверхности, что позволяет увеличить время записи. Это также снижает физическую нагрузку на стилус, что в противном случае могло бы вызвать искажение или повреждение канавки во время воспроизведения.

Потенциальным недостатком системы является то, что грохотать из воспроизведения Проигрыватель Приводной механизм усиливается за счет повышения низких частот, которое происходит при воспроизведении. Следовательно, игроки должны быть сконструированы так, чтобы ограничивать грохот, в большей степени, чем если бы не происходило выравнивание RIAA.

Эквалайзер воспроизведения RIAA - это не простой фильтр нижних частот. Он определяет точки перехода в трех местах: 75 мкс, 318 мкс и 3180 мкс, что соответствует 2122 Гц, 500 Гц и 50 Гц (округленные значения).[2] Математически предыскажение функция передачи выражается следующим образом, где Т2= 318 мкс и т. Д .:[3]

Реализовать эту характеристику не особенно сложно, но это сложнее, чем простой усилитель.[4] В прошлом почти все предусилители Hi-Fi, интегрированные усилители и ресиверы имели встроенный фонокорректор с характеристикой RIAA, фонокорректор может отсутствовать в современных конструкциях, которые поддерживают воспроизведение только с CD. Доступны дополнительные фонокорректоры с кривой эквализации RIAA; они адаптируют магнитный картридж к несбалансированному −10дБв потребитель линейный уровень Вход RCA. Некоторые современные проигрыватели виниловых пластинок имеют встроенное предусилитель по стандарту RIAA. Также доступны специальные предусилители для различных кривых эквализации, используемых на записях до 1954 года.

Цифровые аудиоредакторы часто имеют возможность выравнивать звуковые сэмплы с помощью стандартных и настраиваемых кривых выравнивания, устраняя необходимость в выделенном аппаратном предусилителе при захвате звука с помощью компьютера. Однако это может добавить дополнительный шаг в обработку сэмпла и может усилить недостатки качества звука звуковая карта используется для захвата сигнала.

История

Истоки предыскажения

Практика выравнивания электрических записей восходит к истокам искусства. В 1926 году Джозеф П. Максвелл и Генри К. Харрисон из Bell Telephone Laboratories раскрыл, что образец записи Western Electric Магнитно-дисковая фреза "Rubber Line" имела постоянную скорость. Это означало, что по мере увеличения частоты в высоких частотах амплитуда записи уменьшалась. И наоборот, в басе с уменьшением частоты амплитуда записи увеличивается. Следовательно, ослабление низких частот было необходимо ниже 250Гц, точка оборота низких частот в усиленном микрофонном сигнале, подаваемом на записывающую головку. В противном случае модуляция низких частот становилась чрезмерной, и происходило перерезание, когда резак попадал в следующую канавку записи. При электрическом воспроизведении с помощью магнитного звукоснимателя, имеющего плавный отклик в области низких частот, необходимо дополнительное усиление амплитуды в точке оборота низких частот. Г. Х. Миллер в 1934 году сообщил, что, когда в радиопередачах записей использовалось дополнительное усиление в точке оборота, воспроизведение было более реалистичным, и многие музыкальные инструменты выделялись в своей истинной форме.

Уэст в 1930 г., а затем П. Г. Войт (1940) показали, что ранний венте-стиль конденсаторные микрофоны способствовал повышению яркости средних частот на 4-6 дБ или предыскажению в цепочке записи. Это означало, что характеристики электрической записи лицензиатов Western Electric, таких как Columbia Records и Виктор Говорящая Машина Компания имел более высокую амплитуду в области средних частот. Такая яркость компенсировала тусклость во многих ранних магнитных звукоснимателях, имевших спадающие средние и высокие частоты. В результате эта практика была эмпирическим началом использования предыскажения выше 1000 Гц в 78 и 331⁄3 rpm, примерно за 29 лет до кривой RIAA.

За прошедшие годы появилось множество методов выравнивания записей, не имеющих отраслевых стандартов. Например, в Европе в течение многих лет записи требовали воспроизведения с настройкой диапазона низких частот от 250 до 300 Гц и высоких частот. спад при 10000 Гц в диапазоне от 0 до –5 дБ или более. В Соединенных Штатах практика была разной, и возникла тенденция к использованию более высоких частот перехода низких частот, например 500 Гц, а также большего спада высоких частот, например -8,5 дБ и более. Целью было записать на пластинку более высокие уровни модуляции.

Стандартизация

Свидетельства из ранней технической литературы, касающейся электрической записи, показывают, что серьезных усилий по стандартизации характеристик записи в отрасли не предпринималось до 1942–1949 годов. До этого времени технология записи электрических сигналов от компании к компании считалась частной собственностью вплоть до лицензионного метода Western Electric 1925 года, впервые использованного Колумбией и Виктором. Например, что Brunswick-Balke-Collender (Brunswick Corporation ) действительно отличался от практики Виктора.

Вещательные компании сталкивались с необходимостью ежедневно приспосабливаться к различным характеристикам записи многих источников - различных производителей «домашних записей», легко доступных для публики, европейских записей, транскрипций с боковым разрезом и транскрипций с вертикальным разрезом. В 1942 году были предприняты усилия по стандартизации в Национальная ассоциация вещателей (НАБ), позже известная как Национальная ассоциация радио- и телерадиовещателей. NAB, среди прочего, выпустил стандарты записи в 1942 и 1949 годах для пластинок с горизонтальным и вертикальным разрезом, в основном для транскрипций. Ряд продюсеров пластинок со скоростью вращения 78 оборотов в минуту, а также первые производители пластинок также сократили свои записи до бокового стандарта NAB.

Кривая NAB с поперечным разрезом была удивительно похожа на кривую NBC Orthacoustic, которая возникла из практики Национальной телерадиовещательной компании с середины 1930-х годов. Эмпирически, а не по какой-либо формуле, нижний конец звукового спектра ниже 100 Гц может быть несколько усилен, чтобы подавить гул системы и грохот проигрывателя. Аналогичным образом, в конце высоких частот, начиная с 1000 Гц, если звуковые частоты были усилены на 16 дБ при 10000 Гц, можно было услышать нежные свистящие звуки речи и высокие обертоны музыкальных инструментов, несмотря на высокий фоновый шум шеллак диски. Когда запись воспроизводилась с использованием дополнительной обратной кривой (ослабить акцент ), было улучшено соотношение сигнал / шум, и программирование стало более реалистичным.

В смежной области, около 1940 высоких частот предыскажения, подобного тому, который использовался в кривой записи NBC Orthacoustic, был впервые использован Эдвин Ховард Армстронг в его системе частотной модуляции (FM ) радиовещание. FM-радиоприемники, использующие схемы Армстронга и подавление резкости высоких частот, будут воспроизводить высококачественный звук широкого диапазона с низким уровнем шума.

Когда в июне 1948 года был выпущен Columbia LP, разработчики впоследствии опубликовали техническую информацию о 331⁄3 об / мин, микроканавка, долгоиграющая пластинка.[5] Columbia раскрыла характеристику записи, показывающую, что она была похожа на кривую NAB в высоких частотах, но имела большее усиление басов или предыскажение ниже примерно 150 Гц. Авторы раскрыли характеристики электрической сети для кривой Columbia LP. Тем не менее, эта кривая еще не была основана на математических формулах, по крайней мере, явно.

В 1951 году, в начале послевоенной популярности высококачественного воспроизведения звука (Hi-Fi), Общество инженеров аудио (AES) разработало стандартную кривую воспроизведения.[6] Это было предназначено для использования производителями Hi-Fi усилителей. Если бы записи создавались так, чтобы они звучали хорошо на усилителях Hi-Fi с использованием кривой AES, это было бы достойной целью стандартизации. Эта кривая определялась переходными частотами звуковых фильтров и имела полюс на 2,5 кГц (приблизительно 63,7 мкс) и ноль на 400 Гц (приблизительно 397,9 мкс).

RCA Victor и Columbia вели «рыночную войну» по поводу того, какой формат записи победить: Columbia LP против диска RCA Victor на 45 об / мин (выпущенного в феврале 1949 года). Помимо битвы между размером диска и скоростью записи, была техническая разница в характеристиках записи. RCA Victor использовал "New Orthophonic", тогда как Columbia использовала свою собственную кривую LP.

В конечном итоге новая ортофоническая кривая была раскрыта в публикации Р. К. Мойера из RCA Victor в 1953 г .;[7] дополнительную справочную информацию об этой эволюции также можно найти в другой статье того же автора, опубликованной в 1957 году.[8] Он проследил характеристики RCA Victor до рекордера Western Electric «резиновой линии» в 1925 году и до начала 1950-х годов, заявив, что это давние методы записи и причины серьезных изменений за прошедшие годы. Кривая RCA Victor New Orthophonic находилась в пределах допусков для кривых NAB / NARTB, Columbia LP и AES. В конечном итоге он стал техническим предшественником кривой RIAA.

В период с 1953 по 1956 год (до стерео LP в 1958 году) несколько организаций по стандартизации по всему миру приняли одну и ту же кривую воспроизведения - идентичную кривой RCA Victor New Orthophonic - которая стала стандартом для национальных и международных рынков звукозаписи.[9] Однако, хотя все эти стандарты были идентичны, универсального названия не использовалось. Один из стандартов назывался просто «RIAA», и вполне вероятно, что это название было принято, потому что оно запоминалось.

Некоторые нишевые производители пластинок, возможно, все еще использовали кривые EQ, отличные от кривой RIAA, даже в 1970-х годах. В результате некоторые производители аудио сегодня производят фонокорректоры с выбираемыми кривыми эквалайзера, включая опции для Columbia LP, Decca, CCIR и TELDEC. Прямой мастеринг металла.

Кривая расширенного RIAA

Официальный стандарт RIAA определяет три постоянные времени с предыскажением, неограниченно возрастающим выше 75 мкс, но на практике это невозможно. Когда был написан стандарт эквализации RIAA, ограничения полосы пропускания, присущие записывающему оборудованию и режущему усилителю, накладывали свой собственный конечный верхний предел на характеристику предыскажения, поэтому официальный верхний предел не был включен в определение RIAA.

Современные системы имеют гораздо более широкую потенциальную полосу пропускания. Существенной особенностью всех режущих усилителей, включая режущие усилители Neumann, является принудительно наложенный спад высоких частот выше звукового диапазона (> 20 кГц). Это подразумевает наличие двух или более дополнительных постоянных времени к тем, которые определены кривой RIAA. Это нигде не стандартизировано, а устанавливается производителем режущего усилителя и связанной с ним электроники.

Так называемая кривая «расширенного RIAA» или кривая «eRIAA» пытается обеспечить дополнительную коррекцию этих неофициальных постоянных времени при воспроизведении.

Фон

В 1995 году один неакадемический источник ошибочно предположил, что в режущих усилителях Неймана применяется один высокочастотный полюс на 3,18 мкс (около 50 кГц), и поэтому при воспроизведении следует включать дополнительный ноль.[10] Однако такого полюса не существует.[11]

Например, предыскажение RIAA в популярном эквалайзере Neumann SAB 74B достигает максимума на частоте 100 кГц, и в дополнение к этому схема также применяет спад второго порядка на частоте 49,9 кГц, реализованный Баттервортом (максимально плоский) активный фильтр, плюс дополнительный полюс на 482 кГц.[2] Это невозможно компенсировать простым нулем, даже если бы это было необходимо, и в любом случае другие усилители будут отличаться. Коррекция при воспроизведении на самом деле не требуется, поскольку она учитывается на этапе нарезки, когда применяется ручное выравнивание при мониторинге начальных переходов в стандартной системе воспроизведения RIAA. Тем не менее, использование ошибочного нуля остается предметом споров среди энтузиастов-любителей.

Многие распространенные конструкции фоно-предусилителей, использующие коррекцию отрицательной обратной связи, включают непреднамеренный ноль на высоких частотах, аналогично тому, что было предложено Райтом. Это было проиллюстрировано, например, в основополагающей работе 1980 года по выравниванию воспроизведения RIAA Липшица / Юнга,[12] хотя это было отмечено как нежелательное. Некоторые фонокорректоры включают дополнительную схему, чтобы исправить это и гарантировать, что выходной сигнал точно соответствует кривой RIAA.[11] Однако в большинстве случаев это опускается.

Кривая IEC RIAA

В 1976 году альтернативная версия кривой воспроизведения (но не кривой записи) была предложена Международная электротехническая комиссия, отличающаяся от кривой воспроизведения RIAA только добавлением полюса на 7950 мкс (приблизительно 20 Гц).[13] Оправданием было уменьшение дозвуковой мощности фоноусилителя, вызванной короблением диска и грохотом проигрывателя.

Эта так называемая поправка IEC к кривой RIAA не всегда считается желательной, поскольку она вносит значительную амплитуду и, что более важно, фазовые ошибки в низкочастотную характеристику во время воспроизведения. Простой спад первого порядка также обеспечивает лишь очень мягкое снижение грохота,[11] и многие производители считают, что комбинации поворотных столов, рычага и картриджа должны быть достаточно качественными, чтобы не возникало проблем.

Некоторые производители следуют стандарту IEC, другие - нет, а остальные делают эту опцию IEC-RIAA выбираемой пользователем. Спустя 35 лет это остается предметом споров.[2] Однако эта Поправка МЭК была отозвана в июне 2009 года.

Кривая TELDEC / DIN

Telefunken и Decca основали звукозаписывающую компанию (Teldec), которая использовала характеристики, которые также были предложены для немецких стандартов DIN в июле 1957 г. (Entwurf DIN 45533, DIN 45536 и DIN 45537). Между прочим, это предложение стандартов определяет точно такую ​​же характеристику, что и промежуточная Рекомендация CCIR № 208 1956 года, которая действовала примерно до середины 1959 года. Тем не менее, предложение стандартов DIN было принято в апреле 1959 года (DIN 45533: 1959, DIN 45536: 1959. , и DIN 45537: 1959), то есть в то время, когда характеристика RIAA была уже хорошо известна; и он действовал до ноября 1962 года, когда немецкий DIN, наконец, принял характеристику RIAA (DIN 45536: 1962 и DIN 45537: 1962). Однако степень использования характеристики Teldec неясна.

Постоянные времени характеристики Teldec составляют 3180 мкс (приблизительно 50 Гц), 318 мкс (приблизительно 500 Гц) и 50 мкс (приблизительно 3183 Гц), таким образом, отличаются только третьим значением от соответствующих значений RIAA.[14] Хотя характеристика Teldec близка к характеристике RIAA, она достаточно отличается для записей, записанных с использованием первого и воспроизведенных с использованием второго, чтобы звучать немного скучно.[15]

Рекомендации

Примечания
  1. ^ Коупленд, Питер (сентябрь 2008 г.). РУКОВОДСТВО ПО МЕТОДАМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АНАЛОГОВОГО ЗВУКА стр.148 (PDF). Лондон: Британская библиотека. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-04-09.
  2. ^ а б c «Cut and Thrust: RIAA LP Equalization» Кейт Ховард, Stereophile, Vol. 32, № 3, март 2009 г., стр. 53–62. http://www.stereophile.com/features/cut_and_thrust_riaa_lp_equalization/index.html
  3. ^ "Cut and Thrust: RIAA LP Equalization 4-й полюс Неймана (sic)".
  4. ^ Стэнли П. Липшиц, «О сетях выравнивания RIAA», Журнал Общества инженеров аудио, Vol. 27, № 6, июнь 1979 г., стр. 458–481.
  5. ^ «Columbia Long-Playing Micro Groove Recording System» П. К. Голдмарка, Р. Снепвангерса и В. С. Бахмана, Proceedings of the IRE, Vol. 37, № 8, август 1949 г., стр. 923–927.
  6. ^ «Стандартная кривая воспроизведения AES», Audio Engineering, Vol. 35, No. 1, январь 1951 г., стр. 22 и 45.
  7. ^ «Эволюция кривой записи» Р. К. Мойера, Audio Engineering, Vol. 37, № 7, июль 1953 г., стр. 19–22 и 53–54.
  8. ^ «Стандартная характеристика записи диска» Р. К. Мойер, инженер RCA, Vol. 3, № 2, октябрь-ноябрь 1957 г., с. 11–13.
  9. ^ «Характеристики воспроизведения диска», Письмо в редакцию Дж. Д. Коллинсона, Wireless World, Vol. 62, No. 4, апрель 1956 г., стр. 171.
  10. ^ "Поваренная книга лампового предусилителя" А. Райт, Vacuum State Electronics, 1995 http://tubeamps.webs.com/1997_The_Tube_Preamp_Cookbook_Allen_Wright.pdf
  11. ^ а б c "Малосигнальный звуковой дизайн" Д. Селф, Elsevier, 2010.
  12. ^ «Высокоточная инверсная сеть RIAA» Стэнли П. Липшиц и Уолт Юнг, Аудио-любитель, выпуск 1/1980, стр. 22–24.
  13. ^ Поправка № 4 к «Обрабатываемым дисковым записям и воспроизводящему оборудованию» (IEC 60098, 2-е издание, январь 1964 г.), публикация IEC 60098 / AMD4, Женева, Швейцария, сентябрь 1976 г. (отозвана в июне 2009 г.).
  14. ^ http://www.vinylengine.com/cartridge_database_record_equalization.php
  15. ^ http://pspatialaudio.com/record_characters.htm
Библиография
  • Пауэлл, Джеймс Р., младший Техническое руководство для аудиофилов по записям 78 об / мин, транскрипции и микроканавкам. 1992; Gramophone Adventures, Portage, MI. ISBN  0-9634921-2-8
  • Пауэлл, Джеймс Р., младший Диски с транскрипцией для трансляций. 2001; Gramophone Adventures, Portage, MI. ISBN  0-9634921-4-4
  • Пауэлл, Джеймс Р., младший и Рэндалл Г. Стел. Настройки эквалайзера воспроизведения для записей 78 об / мин. Второе издание. 1993, 2001; Gramophone Adventures, Portage, MI. ISBN  0-9634921-3-6

внешняя ссылка