Reducción De Ruido

SISTEMAS COMPLEMENTARIOS DE REDUCCIÓN DE

RUIDO

I.- Proceso de Compresión-Expansión (Companding)

Un proceso muy común utilizado en los sistemas de reducción de ruido es el

denominado Compander o Companding, incluído en los sistemas Dolby y

dbx. El proceso de codificación-decodificación del Compander obtiene su

nombre debido a que la señal de entrada es comprimida antes de ser

grabada en la cinta, y al momento de ser reproducida, esta señal es

expandida en forma recíproca a su rango dinámico original. En efecto, el

rango dinámico total de la señal de entrada es comprimido en un valor

controlado en forma precisa. De esta manera, las señales de bajo nivel

pueden ser grabadas a niveles operativos más altos. En el proceso inverso

de expandir estos pasajes de nivel bajo a su rango dinámico original, el

ruido producido por la cinta también es reducido de su nivel original a uno

menor y menos perceptible. El siguiente gráfico muestra este proceso en

forma esquemática, utilizando el sistema Dolby:

II.- Dolby tipo A

El sistema de reducción de ruido Dolby A existe desde aproximadamente 30

años y siempre ha sido utilizado en sistemas de grabación profesional,

nunca en máquinas para consumidores. Provee 10dB de atenuación debajo

de 5KHz, incrementándose gradualmente hasta 15dB en 15KHz. En este

sistema, la compresión se consigue incrementando la ganancia de las

señales de bajo nivel, antes que reduciendo las señales de nivel alto. El

circuito usa un limitador en la entrada lateral o sidechain que previene que

la señal de salida supere el nivel de -40dBm.

La salida de este limitador se suma algebraicamente a la señal de entrada

sin compresión. Cuando la señal de entrada es baja, la salida del limitador

es mayor en comparación, lo que hace que la suma de las señales dé como

resultado un incremento general. Cuando la señal de entrada es alta, la

salida del limitador es insignificante cuando se suman ambas señales.

La expansión sigue el mismo procedimiento, excepto que la salida del

limitador en este caso es sustraída o restada de la señal de entrada, y así

se reducen los niveles de ganancia bajos a sus valores originales.

En el sistema Dolby A, para reducir efectivamente el espectro de ruido, el

audio se divide en 4 bandas separadas, cada una con su propio procesador

de rango dinámico, de forma que la presencia de una señal de alto nivel en

una banda no interfiere con los procesos de detección de las otras. Las

salidas de los 4 filtros y procesadores de señal se combinan de forma que

las señales de bajo nivel (debajo de -40dBm) se incrementan en 10dB de

20Hz a 5KHz, aumentando gradualmente entre 5KHz y 14KHz hasta un

máximo de 15dB.

Conforme el nivel de la señal en una banda aumenta, su reducción de ruido

disminuye, pero el enmascaramiento efectivo también aumenta, de forma

que el nivel de ruido aparenta ser constante.

Las bandas no están rigurosamente definidas, de tal forma que si la Banda

2 está desactivada por la presencia de señales de alto nivel entre 80Hz y

3KHz, una pequeña reducción de ruido (junto con enmascaramiento) es

dada por la Banda 1, y también por la Banda 3. Si la Banda 3 también está

desactivada por señales de alto nivel entre 3KHz y 9KHz, la reducción la

dará la Banda 4 a partir de 5Khz hacia arriba.

Es muy raro que la reducción de ruido en las Bandas 1 y 4 se desactive

totalmente, excepto por tonos muy fuertes de órgano o por platillos. Aún

cuando la cantidad de reducción de ruido en todo el espectro de audio

cambia de un momento a otro, el nivel de ruido percibido por el oído se

mantiene constante.

Cada pista de una cinta se asigna a un canal Dolby separado. La misma

unidad que procesa la señal para grabación es usada en el procesamiento

complementario de reproducción, cambiando las conexiones de entrada y

salida cuando el modo de procesamiento es cambiado.

III.- Dolby tipo B

El sistema de reducción de ruido denominado Dolby tipo B fue desarrollado

en 1968 para reducir el Hiss (ruido en altas frecuencias) presente en

formatos de grabación en cinta caseros de baja velocidad, como carretes de

3-3/4, cassettes, y más adelante, grabación de audio en pistas lineales en

cintas de video VHS.

Explicaremos el funcionamiento de este sistema mediante un ejemplo:

supongamos que queremos grabar un bombo. La mayoría de su sonido se

encuentra en frecuencias graves, y podría aproximarse al punto de

saturación de la cinta. Aun así, el bombo no es capaz de esconder el hiss

en el rango de frecuencias altas. El codificador de reducción de ruido Dolby

tipo B no proporciona un incremento a la señal del bombo, de forma que la

cinta no se satura. Sin embargo, sí provee un incremento considerable

sobre el resto del espectro de frecuencias. Al reproducir esta señal a través

de un decodificador Dolby B, se produce una reducción significativa del

ruido sin tener saturación en la cinta. Esto se consigue utilizando lo que se

denomina una “Banda deslizante de Compresión-Expansión”, que es

básicamente un filtro que puede variar su frecuencia de corte hacia arriba o

abajo. En este caso, la frecuencia donde la reducción de ruido puede actuar

varía desde aproximadamente 300 Hz hasta los 20KHz.

Cuando la señal de audio es muy baja o no contiene frecuencias altas, el

filtro se desliza al punto de frecuencia más baja, dando un máximo de 10dB

de reducción de ruido por encima de 4KHz. Conforme el filtro se desliza

hacia frecuencias más altas, menor parte del espectro es cubierto, lo que se

traduce en un efecto menor del mismo. El filtro no se desliza hacia arriba

hasta que la señal que está siendo grabada sea lo suficientemente fuerte

para enmascarar al ruido. Al mover esta banda deslizante lo

suficientemente rápido como para seguir la música que está siendo

grabada, el efecto completo de la reducción de ruido se mantiene. En el

siguiente gráfico, la banda deslizante incrementa su frecuencia por encima

de la señal fuerte del bombo (lo que se denomina “Frecuencia Dominante”)

y mantiene la reducción de ruido trabajando en frecuencias más altas,

donde el hiss de la cinta podría

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