노이즈 리덕션

영화 필름의 오디오를 기록하기 위한 가장자리 폭이나 녹음 용 오디오 테이프 또는 카세트 테이프의 폭은 매우 좁기 때문에 큰 다이내믹 레인지의 오디오 신호를 담기에 상당히 부족했다. 영화 필름에서는 특히 기존의 필름 가장자리의 트랙에 모노로 소리를 담았으나, 스테레오로 소리를 재생해야 하는 요구가 많아짐에 따라, 그 가장자리 트랙의 폭을 다시 2개로 나누어 스테레오를 담아야했다. 폭이 더욱 좁아진 아날로그 오디오 트랙은 노이즈에 더욱 취약했고, 이 과정에서 Dolby의 노이즈 리덕션 시스템이 사용되기 시작하며 Dolby가 영화 산업에 뛰어들게 되었다. 기본적으로 노이즈 리덕션 알고리즘은 오디오 시그널의 다이내믹 레인지를 특정한 알고리즘으로 인코딩하고, 동일한 알고리즘으로 다시 디코딩하여 좁은 폭에도 큰 다이내믹 레인지를 가진 오디오 시그널을 기록할 수 있는 방법으로 개발되었다.

일반적으로 테이프의 히스 노이즈의 경우 아래와 같이 고역대에 많이 존재하는 경향이 있다.

기록할 때 고역을 증폭하여 기록하고 재생할 때 고역을 다시 감쇄하여 재생하는 방식으로 이러한 히스 노이즈를 줄일 수 있었다.

1965년에 개발된 Dolby Type-A 노이즈 리덕션은 녹음실 아날로그 오디오 테이프 레코더에 사용하기 위해 개발되었으며 주로 영화 필름의 가장자리 사운드 트랙의 노이즈 리덕션 시스템으로 많이 사용되었다. Dolby Stereo에 주로 같이 사용되었다.

Dolby Type-A 노이즈 리덕션은 1965년에 Dolby사가 처음 선보인 노이즈 리덕션 시스템입니다. 이 시스템은 전문 녹음 스튜디오에서 사용되도록 설계되었으며, 멀티트랙 녹음이 표준이 되는 동시에 널리 받아들여 졌습니다. 입력 신호는 12dB/octave 슬로프를 가진 네 개의 필터에 의해 각각의 주파수 대역으로 분할됩니다. 컷오프 주파수는 다음과 같습니다: 80Hz의 로우패스, 80Hz에서 3kHz까지의 밴드패스, 3kHz의 하이패스, 그리고 9kHz의 또 다른 하이패스입니다. (두 개의 하이패스 밴드의 기여를 중첩하여 상위 주파수에서 더 큰 노이즈 감소를 가능하게 합니다.) 컴팬더 회로는 -40dB의 임계값과 2:1의 비율로 10dB의 컴프레서/익스팬더를 제공합니다. 이는 Ray Dolby가 작성한 기사가 오디오 엔지니어링 협회(1967년 10월)와 Audio(1968년 6월/7월)에 게재된 것에 따르면 약 10dB의 노이즈 감소를 제공하며, 그 효과는 15kHz에서는 최대 15dB까지 증가합니다.

Dolby B형 시스템과 마찬가지로, 컴프레서와 익스팬더 과정의 올바른 매칭이 중요합니다. 자기 테이프의 확장(디코딩) 유닛의 캘리브레이션은 Ampex와 같은 산업용 캘리브레이션 테이프에서 사용하는 185 nWb/m의 플럭스 레벨을 사용합니다. 이는 테이프 레코더 재생 시 0VU에 설정되고 노이즈 리덕션 유닛에서는 Dolby 레벨에 설정됩니다. 녹음(압축 또는 인코딩) 모드에서는 노이즈 리덕션 유닛 내부에서 생성된 특성 톤(Dolby 톤)이 테이프 레코더에서 0VU에, 테이프에서는 185nWb/m에 설정됩니다.

Dolby A형 시스템은 영화의 옵티컬 사운드 트랙에서 노이즈 리덕션 방식으로도 사용되었습니다.

1968년에 개발된 Dolby Type-B 노이즈 리덕션은 컨슈머 시장(카세트 테이프)을 위해 개발된 노이즈 리덕션 시스템이다. Dolby Type-A 보다 성능은 조금 떨어지지만, 더 비용이 절감된 간단한 방식으로 동작한다. 카세트 테이프 플레이어에 주로 많이 사용되었으며, Dolby Surround에도 사용되었다.

Dolby Type-B 노이즈 리덕션은 Dolby A 이후에 개발되었으며, 1968년에 도입되었습니다. 이것은 단일 슬라이딩 밴드 시스템으로 구성되어 약 9dB의 노이즈 감소(A-Weighted)를 제공하며, 주로 카세트 테이프에 사용되었습니다. Dolby B는 Dolby A보다 훨씬 간단하며, 따라서 소비자 제품에 구현하기에 훨씬 저렴했습니다. Dolby B 녹음은 많은 저가형 휴대용 및 자동차 카세트 플레이어와 같은 Dolby B 디코더가 없는 장비에서도 들을만하게 재생되었습니다. 디코더의 디엠퍼시스 효과 없이 재생될 경우 고주파가 강조되어 소리가 더 밝게 들리며, 이는 저가형 장비의 “둔탁한” 고주파 응답을 보완하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 Dolby B는 Dolby A보다 노이즈 감소 효과가 덜하며, 일반적으로 3dB 이상 차이가 납니다.

Dolby B 시스템은 대략 1kHz 이상의 주파수에서 효과적이며, 제공되는 노이즈 감소는 600Hz에서 3dB, 1.2kHz에서 6dB, 2.4kHz에서 8dB, 5kHz에서 10dB입니다. 노이즈 감소 밴드의 폭은 신호의 진폭과 주파수 분포에 따라 반응하도록 설계되어 가변적입니다. 따라서 신호에 의한 노이즈의 가청 모듈레이션(“Breathing”)을 유발하지 않고도 상당한 양의 노이즈 감소를 상당히 낮은 주파수까지 얻을 수 있습니다.

1970년대 중반부터, Dolby B는 상업적으로 사전 녹음된 음악 카세트의 표준이 되었으며, 일부 저가형 장비에는 디코딩 회로가 없었음에도 불구하고 충분히 들을만 했습니다. 대부분의 사전 녹음된 카세트는 이 변형을 사용합니다. VHS 비디오 레코더는 리니어 스테레오 오디오 트랙에 Dolby B를 사용했습니다.

나중에 소비자용 변형(Dolby C가 첫 번째로 도입되기 전)이 도입되기 전에, Dolby B를 지원하는 카세트 하드웨어와 이를 인코딩한 카세트는 단순히 “Dolby System”, “Dolby NR” 또는 단어 없이 Dolby 기호로 표시되었습니다. 이 표시는 새로운 표준이 비교적 잘 알려지지 않았던 기간 동안 Dolby C가 도입된 후에도 일부 레코드 레이블과 하드웨어 제조업체에서 계속 사용되었습니다.

1980년에 개발된 Dolby Type-C 는 Dolby Type-B 를 개선한 노이즈 리덕션 시스템이다. Dolby Type-C 를 지원하는 기기는 Dolby Type-B 에 대한 하위 호환도 지원했다.

Dolby Type-C 노이즈 리덕션 시스템은 1980년에 개발되었습니다. 이 시스템은 귀가 매우 민감하고 대부분의 테이프 히스가 집중된 2kHz에서 8kHz 영역에서 약 15dB(A-Weighted)의 노이즈 감소를 제공합니다. 노이즈 감소 효과는 시리즈로 연결된 컴프레서와 익스팬더의 이중 레벨(고레벨 단계와 저레벨 단계) 계단식 작용 배열에서 비롯되며, Dolby B보다 더 낮은 주파수로 확장됩니다. Dolby B와 마찬가지로 “슬라이딩 밴드” 기술(신호 레벨에 따라 작동 주파수가 변함)이 불필요한 브리딩(Breathing)을 억제하는 데 도움을 줍니다. 브리딩은 다른 노이즈 리덕션 기술에서 자주 발생하는 문제입니다.

추가적인 신호 처리를 통해 Dolby Type-C 녹음은 필요한 Dolby C 디코딩 회로가 없는 장비에서 재생할 때 왜곡된 소리가 납니다. 이 거친 소리는 재생 시 Dolby B를 사용하여 어느 정도 완화할 수 있으며, 이는 고주파수의 강도를 줄이는 데 도움이 됩니다.

Dolby C형 처리에서는, 정신 음향적으로 균일한 노이즈 플로어를 유지하기 위해 노이즈 감소가 두 옥타브 낮은 주파수에서 시작됩니다. 귀가 노이즈에 덜 민감한 8kHz 이상의 영역에서는 특수 spectral-skewing 및 anti-saturation 네트워크가 작동합니다. 이러한 회로는 저주파수와 고주파수의 교차 변조를 방지하고, 큰 신호 트랜지언트가 있을 때 테이프 포화를 억제하며, 카세트 테이프 시스템의 실효 헤드룸을 증가시킵니다. 그 결과, 녹음은 더 깨끗하고 선명해지며, 이전에는 카세트 매체에서 불가능했던 고주파 응답이 크게 향상됩니다. 좋은 품질의 테이프를 사용하면, 0dB 녹음 레벨에서 Dolby C 응답은 20kHz까지 평탄할 수 있으며, 이는 이전에는 도달할 수 없었던 결과입니다. A-Weighted 신호 대 잡음비가 72dB(400Hz에서 3% THD 기준)로, 녹음하기 어려운 부분에서도 원하지 않는 “브리딩” 효과 없이 가능합니다.

Dolby C는 1980년대에 고급형 카세트 데크에 처음 등장했습니다. 최초로 상업적으로 사용 가능한 Dolby C가 장착된 카세트 데크는 1981년경에 출시된 NAD 6150C였습니다. Dolby C는 Betacam과 Umatic SP 비디오카세트 포맷의 오디오 트랙에도 사용되었습니다. 일본에서 최초로 Dolby C가 장착된 카세트 데크는 Aiwa의 AD-FF5였습니다. Dolby C가 장착된 카세트 데크는 역호환성을 위해 Dolby B도 포함하고 있었으며, 일반적으로 “Dolby B-C NR”이 있다고 표시되었습니다.

1986년에 개발된 Dolby SR(Spectral Recording)은 레코딩 스튜디오에서 사용하기 위한 노이즈 리덕션 시스템이다. 녹음실에서 많이 사용되었으며 영화관 시스템에도 사용되었다. Dolby Digital 포맷에도 사용되었다.

Dolby SR(Spectral Recording) 시스템은 1986년에 도입된 Dolby 사의 두 번째 프로페셔널 노이즈 리덕션 시스템입니다. Dolby SR은 Dolby A보다 훨씬 더 강력한 노이즈 감소 접근 방식을 취합니다. 입력 신호에 따라 변하는 복잡한 일련의 필터를 사용하여 항상 기록된 신호를 최대화하려고 시도합니다. 그 결과, Dolby SR을 구현하는 데는 Dolby B나 C보다 훨씬 더 많은 비용이 들지만, Dolby SR은 고주파 영역에서 최대 25dB의 노이즈 감소를 제공할 수 있습니다. 이는 오직 프로페셔널 녹음 장비에서만 찾아볼 수 있습니다.

영화 산업에서는, 영화의 배급 프린트와 관련하여 Dolby A와 SR 마크는 단순한 노이즈 리덕션 방법이 아니라, 표준 광학 사운드트랙에 추가 오디오 채널 두 개를 인코딩하여 왼쪽, 중앙, 오른쪽 및 서라운드 사운드를 제공합니다.

SR 프린트는 구형 Dolby A 장비와 꽤 잘 호환됩니다. Dolby SR-D 마크는 아날로그 Dolby SR과 디지털 Dolby Digital 사운드트랙을 모두 나타냅니다.

212_dolby_b_c_and_s_noise_reduction_systems.pdf