DNL i DNR – alternatywne systemu redukcji szumów dla Dolby

DNL i DNR – systemy redukcji szumu w dźwięku

Wprowadzenie

Szum towarzyszy nam w każdej technologii audio – od dawnych magnetofonów kasetowych po współczesne systemy mikrofonowe. W latach 70. i 80. XX wieku jednym z kluczowych wyzwań było ograniczenie hałasu tła bez degradacji jakości dźwięku. W odpowiedzi na ten problem powstały dwa systemy: Dynamiczny Ogranicznik Szumów (DNL) i Dynamiczna Redukcja Szumów (DNR). Były to innowacyjne rozwiązania działające wyłącznie podczas odtwarzania, co odróżniało je od bardziej znanych metod Dolby czy dbx, które wymagały kodowania sygnału już na etapie nagrywania.

Dynamiczny Ogranicznik Szumów (DNL) – pierwsze kroki w redukcji szumu

System DNL został opracowany przez firmę Philips w 1971 roku i stał się jednym z pierwszych systemów redukcji szumów stosowanych w magnetofonach kasetowych. Był to prosty, ale skuteczny sposób na poprawę jakości dźwięku.

Jak działał DNL?

DNL analizował poziom sygnału audio podczas odtwarzania i dynamicznie tłumił wysokie częstotliwości w cichszych fragmentach nagrania, gdzie szum był najbardziej słyszalny. W przypadku głośniejszych partii dźwięku system zmniejszał tłumienie, co pozwalało zachować naturalność brzmienia.

Korzyści płynące z użycia DNL:

Redukcja szumu tła nawet o 10 dB – znacząca poprawa jakości odsłuchu,
Brak potrzeby wcześniejszego kodowania sygnału, co ułatwiało stosowanie w różnych urządzeniach,
Prostota implementacji – oparty na pojedynczym układzie scalonym, co pozwalało na szerokie zastosowanie w sprzęcie audio.

Dynamiczna Redukcja Szumów (DNR) – rozwój technologii

W 1981 roku firma National Semiconductor rozwinęła ideę DNL, tworząc Dynamiczną Redukcję Szumów (DNR). Była to bardziej zaawansowana wersja DNL, zaprojektowana z myślą o szerokim zastosowaniu – nie tylko w domowych urządzeniach audio, ale również w systemach radiowych i komunikacyjnych.

Opis ogólny:

LM1894 to stereofoniczny układ redukcji szumów przeznaczony do stosowania w systemach odtwarzania dźwięku. System DNR jest niekomplementarny, co oznacza, że nie wymaga zakodowanego materiału źródłowego. System jest kompatybilny praktycznie ze wszystkimi nagranymi taśmami i transmisjami FM. Maskowanie psychoakustyczne oraz adaptacyjny schemat pasma pozwalają DNR osiągnąć redukcję szumów o 10 dB. DNR może zaoszczędzić miejsce na płytce drukowanej i koszty dzięki niewielkiej liczbie dodatkowych komponentów.

Cechy

Niekomplementarna redukcja szumów, „jednoosiowa”
Tanie zewnętrzne komponenty, brak krytycznego dopasowania
Kompatybilny ze wszystkimi nagranymi taśmami i FM
10 dB efektywnej redukcji szumów taśmy ważonej CCIR/ARM
Szeroki zakres napięcia zasilania, od 4,5V do 18V
Przeciążenie wejściowe 1 Vrms

Zastosowanie

Radioodtwarzacze/tunery samochodowe
Kompaktowe przenośne odtwarzacze taśmowe
Wysokiej jakości systemy Hi-Fi do taśm
Redukcja szumów odtwarzania wideo (VCR)
Redukcja szumów odtwarzania płyt wideo

Jak działał DNR?

DNR, podobnie jak DNL, nie wymagał wcześniejszego kodowania nagrań i działał wyłącznie podczas odtwarzania. System analizował poziom sygnału i w czasie rzeczywistym tłumił wysokie częstotliwości, eliminując tym samym szum tła bez znaczącej degradacji jakości dźwięku.

Główne zastosowania systemu DNR:

Magnetofony kasetowe – poprawa jakości dźwięku na taśmach,
Transmisje radiowe FM – redukcja szumu w odbiornikach,
Telefonia dalekobieżna – poprawa czytelności mowy,
Systemy nagłośnienia i mikrofony – eliminacja szumu tła w profesjonalnym sprzęcie audio.

DNR mógł być stosowany w połączeniu z innymi systemami redukcji szumów, pod warunkiem że był stosowany jako pierwszy – zapobiegało to zakłóceniom pracy innych technologii redukujących hałas.

DNR i DNL w praktyce – zastosowanie w sprzęcie audio

Jednym z pierwszych powszechnych zastosowań DNR były systemy stereo Delco, montowane w samochodach General Motors od 1984 roku. W tamtym czasie była to istotna innowacja, poprawiająca jakość dźwięku w samochodowych systemach audio.

DNR znalazł się także w fabrycznych radiach samochodowych Jeepa Cherokee XJ, zapewniając lepszy odsłuch w warunkach hałasu drogowego. Dzięki łatwej integracji z innymi systemami audio, technologia ta zyskała popularność w latach 80. i 90.

Obecnie systemy DNR i DNL najczęściej występują w mikrofonach i systemach nagłośnieniowych, gdzie skutecznie redukują szumy tła bez wpływu na jakość mowy czy muzyki.

Czy DNL i DNR są nadal używane?

Mimo że technologie redukcji szumu ewoluowały i dzisiejsze systemy cyfrowe są znacznie bardziej zaawansowane, DNL i DNR nadal znajdują swoje miejsce w niektórych zastosowaniach. Współczesne systemy DSP (Digital Signal Processing) przejęły większość funkcji redukcji szumów, ale DNR i DNL wciąż są stosowane w specjalistycznym sprzęcie audio, zwłaszcza w systemach mikrofonowych i nagłośnieniowych.

Podsumowanie

DNL i DNR były ważnym krokiem w rozwoju technologii redukcji szumu audio. Dzięki swojej prostocie i skuteczności znalazły zastosowanie w szerokiej gamie urządzeń – od domowych magnetofonów kasetowych po profesjonalne systemy nagłośnienia. Choć obecnie technologie cyfrowe wyparły wiele analogowych metod redukcji szumów, DNR i DNL pozostają istotnym elementem historii inżynierii dźwięku, które utorowały drogę nowoczesnym algorytmom redukcji szumów.