Bruit - Réduction du bruit: Autres systèmes Dolby

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16.8.1. Dolby B

Année: 1969

A la fin des années 1960, il se rendit nécessaire d'adopter des systèmes NR sur les appareils domestiques qui utilisaient le ruban magnétique à une vitesse de déroulement très basse et par conséquent soumis à des bruissements particulièrement élevés. Comme le Dolby A était un système très coûteux, et par conséquent accessible plutôt aux milieux professionnels, une version simplifiée, appelée Dolby B, fut mise au point.

Ce dernier est composé de deux filtres: un passe-bas à fréquence de coupure fixe (1.5KHz) et un passe-bande à fréquence de coupure variable par rapport au signal d'entrée. Le contenu de hautes fréquences du signal d'entrée contrôle le défilement du filtre: plus les hautes fréquences sont présentes, plus le filtre se déplace vers elles. La raison en est que le signal original contient un nombre élevé de hautes fréquences qui masquent le bruissement du ruban et par conséquent il n'est pas nécessaire d'utiliser le système NR. En revanche, un signal pauvre de hautes fréquences contiendra plus de bruissements et on aura donc besoin de l'action du système NR.



16.8.2. Dolby C

Année: 1980

Il fut projeté pour améliorer le système Dolby B. En effet, il ressemble à ce dernier avec la différence qu'il utilise deux filtres à fréquence variable auxquels ont été ajoutés deux compresseurs 2:1. Ce système permet une réduction du bruit jusqu'à 20dB, même s'il peut produire un son décodé peu naturel dû à une forte manipulation effectuée en phase de codage.



16.8.3. Dolby SR

Année: 1986

Ce système (SR soit: Spectral Recording) se sert de l'action de différents systèmes qui ensemble contribuent à la réduction du bruit.

  • Spectral Skewing: indique la subdivision en bandes du signal d'entrée.

  • Antisaturation: on applique au signal une courbe d'égalisation ayant la même forme que les courbes isophoniques [

    Ces courbes sont des graphiques très importants qui représentent une référence pour voir comment l'oreille humaine réagit aux différentes fréquences. Elles ont été obenues en élaborant les données sur un échantillon statistique soumis à une série de sons produits dans une chambre anéchoïque. Une telle chambre est réalisée dans le but de réduire au minimum les réflexions sur les parois afin d'atteindre l'auditeur seulement à travers le signal direct. Les courbes indiquent également comment l'oreille humaine réagit différemment aux diverses fréquences en termes d'intensité sonore perçue.

    Supposons une source sonore en mesure de produire des ondes sinusoïdales avec une fréquence variable et une ampleur constante. En fixant l'ampleur à 80dBspl[3 ], on remarquera qu'un auditeur perçoit les fréquences basses comme ayant un volume très bas et que, au fur et à mesure que la fréquence en est augmentée, aurait la perception que même le volume augmente (alors que la pression sonore effectivement produite est toujours la même, soit 80dBspl). Ce comportement s'explique par le fait que l'oreille humaine a une perception de l'intensité sonore différente par rapport à la variation de la fréquence.

    Les courbes isophoniques sont ainsi appelées parce qu'elles indiquent la valeur de dBspl nécessaire à percevoir un son toujours sur le même volume le long de chaque courbe. La fréquence de référence pour chaque courbe est de 1 KHz, et à une telle fréquence, la valeur de dBspl est égale à la valeur qui identifie une des courbes, qui prend le nom de phon. Par exemple, la courbe isophonique de 40 phons est celle qui à 1 KHz a une ampleur de 40 dBspl. Attardons-nous sur ces graphiques qui semblent un peu compliqués et essayons d'en comprendre le sens:

    Perception du son - Courbes isophoniques

    Courbes isophoniques

    Prenons une des courbes, par exemple celle à 80 phons, et suivons la depuis les basses jusqu'aux hautes fréquences. Nous constatons que, à 20 Hz, il faut produire une pression sonore de 118 dBspl; et ceci nous démontre que l'oreille humaine a moins de sensibilité aux basses fréquences. En parcourant la courbe vers les hautes fréquences, on peut voir que pour que l'oreille perçoive toujours la même intensité sonore, on a besoin que les niveaux de la pression sonore soient plus bas. A 1 KHz, on trouve la valeur de référence de la courbe isophonique en examen, donc de 80 dBspl. Cette valeur dépassée, on peut voir que la courbe a atteint un minimum en correspondance des 3 KHz et on peut constater qu'afin que l'oreille perçoive toujours la même pression sonore, la fréquence de 3 KHz doit produire 70dBspl. En confrontant cette valeur avec celle de 20Hz, on constate une différence d'environ 50dBspl en moins, ce qui représente en fait une différence énorme. Cette valeur minimum dépend du fait que la fréquence de résonance du canal auditif est de 3 KHz en moyenne [Fréquence de résonance du conduit auditif ] , et donc qu'une telle fréquence est déjà perçue en correspondence de basses valeurs de dBspl. Au-delà des 3 KHz, la courbe remonte indiquant le niveau de dBspl nécessaire pour obtenir la même perception de volume aux fréquences hautes. Les courbes sont indiquées pour diverses valeurs de phons vu que le comportement de l'oreille varie selon les différentes valeurs de la pression sonore. Notons cependant que, pour des valeurs élevées de la pression sonore, le cheminement des courbes isophoniques est presque plat.

    Tuyau

    Le contrôle du volume loudness des amplificateurs domestiques est justement réglé par le cheminement de ces courbes. Quand le volume est trop bas, l'introduction du circuit de loudness aura pour effet d'augmenter les fréquences basses en alignant l'ampleur sur celle des autres. Pour les volumes élevés, cet alignement est effectué naturellement par l'oreille et donc la mise en action du loudness à ces volumes aura un effet presque nul.

    2.8.1. Description des courbes isophoniques

    2.8.1.1. Seuil d'écoute (0 phons)

    La courbe isophonique la plus basse est appelée seuil d'écoute et indique la plus petite variation de pression que l'oreille est susceptible d'identifier aux diverses fréquences. Il est rappelé que ces courbes sont obtenues à travers des données statistiques, et qu'en conséquence les valeurs en question peuvent subir des différences, même importantes, d'une personne à l'autre. Certaines valeurs de référence relatives à cette courbe pourrait servir dans la pratique:

    Tableau 2.1. Fréquences de référence sur la courbe à 0 phons 

    Zone de fréquenceHzdBspl
    Référence10005
    Basses fréquences 5042
    Hautes fréquences1000015

    2.8.1.2. Seuil de la douleur (120 phons)

    Pour les pressions sonores dont les valeurs dépassent cette courbe, l'oreille commence à sentir une douleur physique et si l'exposition à ces pressions se prolonge, des dégâts irréversibles peuvent s'ensuivre.

    Le volume idéal pour un mixage (en anglais mixdown) se situe autour des 80-90 phons [Le mixage ] . A ces valeurs, il en résulte une balance des volumes des fréquences presque uniforme. Si le mixage est effectué à un volume trop bas, par exemple à 40 phons, on obtiendrait une plus faible perception des fréquences basses et il se pourrait qu'on ait tendance, arrivés à ce point, à les compenser en utilisant les égaliseurs. Si après, on réécoute le mixage à 80 phons, on se rendra compte qu'il contient énormément de fréquences basses.




    ] . Ceci permet d'enregistrer les hautes fréquences à la valeur la plus élevée possible sans pour cela porter le ruban à saturation. En appliquant l'égalisation inverse durant la phase de reproduction on obtient approximativement le signal original.

Il permet d'obtenir une réduction du bruit jusqu'à 24dB.



16.8.4. Dolby S

Année: 1990

C'est l'évolution directe du système Dolby C. Il utilise deux circuits séparés qui entrent en jeu sur la base de l'ampleur du signal d'entrée. On atteint jusqu'à 24dB de réduction du bruit. Ce système est utilisé plutôt par les amateurs, mais pas dans les milieux professionnels.



16.8.5. Dolby HX

La nouveauté principale de ce système (HX soit: Headroom eXtension) concerne le courant de bias [Courant de bias ] . En rehaussant les hautes fréquences, pour effectuer ensuite la compression, on risque d'amener le ruban à saturation. Afin d'éviter ce phénomène, le Dolby HX utilise un courant de bias à ampleur variable piloté par le contenu des hautes fréquences du signal d'entrée. En fait, s'il existe déjà un grand nombre de hautes fréquences dans le signal, on n'a pas besoin d'avoir recours au courant de bias pour exciter les particules magnétiques du ruban. Vu que le courant de bias idéal varie selon le type de ruban magnétique, ce système doit être calibré sur la base des caractéristiques du ruban.



16.8.6. Dolby HX Pro

Dans l'enregistrement analogique, le courant de bias est composé de deux éléments, l'un est le courant de bias produit par un oscillateur présent dans le circuit d'enregistrement, l'autre consiste en l'action naturelle des hautes fréquences du signal d'entrée. Par conséquent, de cette manière le niveau du courant de bias n'est jamais constant. Dans le système HX Pro le niveau de bias est constamment analysé par un circuit spécial qui pilote son l'ampleur en le réglant à chaque instant sur la base du contenu de hautes fréquences du signal d'entrée.



16.8.7. D'autres systèmes de NR

Il existe naturellement d'autres systèmes de réduction du bruit outres que le Dolby. Parmi ceux-ci, citons: la série dbx (dbxI, dbxII, dbx 321, dbx III) et le Telcom C4 développé par la Telefunken. Tenant compte des différences existantes, ces systèmes se basent également sur la compression du signal effectuée durant l'enregistrement et son expansion durant la phase de reproduction.










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