Curba RIAA este răspunsul standard de amplitudine-frecvență (AFC) al reportofoanelor de lungă durată și răspunsul invers amplitudine-frecvență al preamplificatoarelor-corectoare , care restabilește spectrul semnalului original în timpul redării. La înregistrarea programului original pe un disc de lac , semnalul este procesat de un circuit de pre-distorsiune cu constante de timp de 3180, 318 și 75 µs , care corespunde frecvențelor de inflexiune a răspunsului în frecvență de 50,05, 500,5 și 2122,1 Hz [comm. . 1] . Când o înregistrare este redată de un pickup electromagnetic , spectrul semnalului inițial este restabilit printr -un circuit invers cu aceleași constante de timp . Forma complexă a curbei RIAA este un compromis care rezultă din necesitatea de a obține cea mai bună calitate a redării de la recordere mecanice imperfecte din punct de vedere tehnic .
Primele înregistrări seriale înregistrate folosind această schemă de pre-accentuare a frecvenței au fost lansate de RCA Victor în august 1952 . În iunie 1953 [1] schema RCA a fost aprobată de Asociația Națională a Radiodifuzorilor din SUA (NARTB) ca standard național; alegerea NARTB a fost susținută de alte instituții din industrie, inclusiv de Recording Industry Association of America (RIAA) . Până în 1956, noul standard, care a devenit cunoscut sub numele de „curba RIAA”, a înlocuit formatele concurente și a capturat piețele din SUA și Europa de Vest. În 1959 curba RIAA a fost aprobată și în 1964 standardizată de Comisia Electrotehnică Internațională . În 1972, standardul IEC a fost adoptat în URSS. În 1976, IEC a modificat curba standard de reproducere a frecvenței joase a RIAA; inovația a primit critici acerbe și nu a fost acceptată de industrie . În secolul 21, marea majoritate a producătorilor de preamplificatoare urmează standardul original de curbă RIAA fără modificări introduse de IEC în 1976 [2] .
Caracteristica standard de amplitudine-frecvență a canalului de înregistrare a înregistrărilor cu redare lungă („funcția anti-RIAA” [3] ) este descrisă de formula pentru conectarea în serie a trei legături dependente de frecvență de ordinul întâi - doi diferențiatori (numărător) și un filtru trece -înalt (denominator) [4] :
[5] ,sau
,unde este viteza de oscilație a deplasării canalului și sunt frecvența și frecvența unghiulară a semnalului și , și sunt constantele de timp specifice standardului RIAA care determină frecvențele de tăiere , , . Literatura de specialitate folosește diferite moduri de numerotare a acestor frecvențe și constante de timp; în formulele de mai sus sunt numerotate în ordinea cronologică a introducerii lor în producție ( - 1926 [6] , - 1938 [7] , - 1948 [8] ):
Răspunsul în frecvență al înregistrării („funcția anti-RIAA”), definit în termeni de viteza vibrațională a deplasării canalului, este măsurat în practică pe calea de trecere de la ieșirea linie a sursei semnalului înregistrat la bornele de ieșire. a pickup-ului electromagnetic de referință [7] și caracterizează nu echipamentul de producție, ci produsul final al acestuia - un disc de gramofon. Abaterea răspunsului efectiv în frecvență al înregistrării de la formula de mai sus, conform Publicației IEC-98, nu trebuie să depășească 2 dB [9] .
Conversia inversă a tensiunii de la ieșirea pickup-ului electromagnetic, care este proporțională cu viteza vibrației, în tensiunea de ieșire a preamplificatorului-corector este realizată de „funcția RIAA”. Filtrul RIAA standard este echivalent cu conectarea a două filtre trece-jos de ordinul întâi (numitor) și un diferențietor (numerator) în serie [10] :
[5] ,sau
,cu aceleași valori ale constantelor de timp și frecvență ca și în răspunsul în frecvență al înregistrării. Abaterea răspunsului în frecvență al dispozitivelor reale de la standard nu este normalizată în ipoteza că o astfel de abatere poate fi corectată de blocul de ton al amplificatorului [9] . Valoarea țintă a abaterii maxime a răspunsului în frecvență de la standard, adoptată în dezvoltarea preamplificatoarelor-corectoare de înaltă calitate, este de ±0,1 dB [11] .
Răspunsul în frecvență al canalului de redare („funcția RIAA”) este întotdeauna concentrat în preamplificator-corector. Aceste preamplificatoare sunt practic nepotrivite pentru redarea majorității absolute a înregistrărilor „gramofon” la 78 rpm din cauza scăderii răspunsului în frecvență la frecvențe medii și înalte [12] . Sunetul unor astfel de discuri este plictisitor, lipsit de tonuri [12] . La redarea înregistrărilor înregistrate de reportofonele electrice de prima generație cu o valoare deosebit de scăzută , acest efect este exacerbat de o creștere suplimentară a frecvențelor joase [12] .
Ambele formule sunt definite în intervalul de frecvență de la 20 Hz la 20 kHz; dincolo de limitele sale, răspunsul în frecvență nu este reglat [10] . Extrapolarea formală dincolo de domeniul audio arată că pe măsură ce frecvența scade sub 20 Hz, AFC-ul înregistrării se apropie asimptotic de unitate, iar pe măsură ce frecvența crește peste 20 kHz, crește infinit, direct proporțional cu frecvența. În înregistratoarele reale, pe lângă filtrele de înregistrare RIAA, există inevitabil filtre non-standard care blochează trecerea frecvențelor de curent continuu, infrasonic , ultrasonic și radio către unitățile de tăiere și nu afectează transmisia frecvențelor audio [13] . De exemplu, în cel mai comun [14] amplificator de înregistrare Neumann SAL 74B , zgomotul de înaltă frecvență este tăiat de un filtru Butterworth de ordinul doi cu o frecvență de tăiere de 49,9 kHz [13] . Atenuarea introdusă de acesta în domeniul audio, mai mică de 0,1 dB la 20 kHz, nu este audibilă și nu necesită nicio compensare în canalul de redare [13] .
În practică, ambele formule sunt întotdeauna calculate în decibeli și normalizate la o frecvență de 1 kHz. La această frecvență, valorile normalizate de răspuns la frecvență atât pentru înregistrare, cât și pentru redare sunt 0 dB [10] ; valoarea normalizată a răspunsului în frecvență de reproducere la o frecvență de 20 Hz este de +19,274 dB (amplificare de 9,198 ori față de nivelul la 1 kHz), iar la o frecvență de 20 kHz scade la −19,62 dB (atenuare de 9,572 ori). ) [15] . Astfel, câștigurile preamplificatorului RIAA la 20 Hz și 20 kHz diferă de 39 dB, sau de 88 de ori. Afirmația comună că la frecvențe și răspunsul de frecvență normalizat al reproducerii ia valori de +3 dB și -3 dB nu este adevărată [16] . Este valabil pentru filtre unice de ordinul întâi, dar nu pentru un lanț de filtre conectate în serie cu frecvențe de tăiere suficient de apropiate. Valorile exacte ale funcției RIAA la și sunt +2,648 dB și respectiv -2,866 dB [17] [16] .
Ciclul tehnologic clasic pentru producerea înregistrărilor stereo începe cu tăierea discului original în subțire [comm. 2] strat de nitroceluloză [comm. 3] lac aplicat pe un disc de aluminiu [21] . Triunghiular în plan [comm. 4] , un tăietor de safir , încălzit forțat la 200-300 °C [23] , montat pe un „braț” tangențial masiv al reportofonului , este controlat de două unități electromagnetice ușoare, dar puternice, răcite de jeturi de aer sau heliu [21] [ comm. 5] . Distorsiunea de frecvență, autorezonanța și neliniaritatea sistemului de mișcare al reportofonului sunt efectiv suprimate de circuitul de feedback electromecanic , dezvoltat la sfârșitul anilor 1930 și care a devenit standardul de facto al industriei la mijlocul anilor 1960 [27] [28] [29 ] ] . Cuțitul se deplasează de la margine la centrul discului strict de-a lungul razei sale, iar axa de simetrie a frezei este întotdeauna îndreptată tangențial la canelura care este tăiată [21] .
Semnalele ambelor canale stereo sunt codificate prin deplasarea transversală (orizontală) a incisivilor [30] . Deplasarea exterioară, cea mai apropiată de marginea plăcii, latura canelurii corespunde canalului drept, partea interioară - la stânga [30] . Unitățile de tăiere sunt orientate la unghiuri de +45° și -45° față de axa tăietorului, iar semnalele aplicate acestora sunt comutate în așa fel încât numai deplasarea transversală a canelurii se modifică la înregistrarea unui monofon (mod comun) semnal; lățimea și adâncimea acestuia rămân neschimbate. Deplasarea tăietorului în adâncimea stratului de lac și înapoi corespunde diferenței dintre semnalele canalelor stânga și dreapta. În timpul amestecării fonogramei, amplitudinea mișcării verticale este limitată pentru a evita săriturile acului [31] [32] [33] . Acest sistem de înregistrare stereo, numit „sistemul 45/45”, a devenit standardul mondial de necontestat în 1958 [34] .
Distanța dintre caneluri variază de la 200 la 65 microni (130-390 caneluri pe inch) [21] , care la o viteză de 33⅓ rpm asigură un timp de redare a unei părți a plăcii de la 13 la 40 de minute [comm. 6] . Deplasarea transversală maximă a canelurii în anii 1950 a fost limitată la 25 µm; pe măsură ce pickup-urile s-au îmbunătățit, a crescut treptat [36] . În standardul URSS din 1972, deplasarea maximă orizontală a canelurii era de 40 µm, deplasarea verticală maximă nu era mai mare de 20 µm [37] ; până în 1978, deplasarea laterală admisă a crescut la 50 µm [36] . În secolul 21, lățimea unui șanț nemodulat aproape niciodată nu scade sub 50 µm; pe fragmentele puternice, canelura se extinde la 80–90 µm, iar la înregistrarea single-urilor la 45 rpm , lățimea canelurii poate ajunge la 125 µm [38] .
Frecvența limită superioară a înregistrării este determinată de rezonanța de înaltă frecvență a cutterului și nu depășește 25 kHz [39] . La frecvențe peste această limită, amplitudinea oscilațiilor înregistrate scade atât de rapid încât se poate presupune că semnalul înregistrat nu conține componente ultrasonice utile [40] . O excepție o constituie înregistrările cuadrafonice ale sistemului CD-4, în care spectrul semnalului util se extinde până la 45 kHz [41] . Originalele lac ale acestor discuri au fost tăiate cu freze obișnuite la o viteză de rotație la jumătate a discului dintr-o coloană sonoră magnetică încetinită la jumătate. Frecvența maximă de înregistrare a fost de 22,5 kHz, dar când a fost redată la viteză standard, a fost convertită la 45 kHz [41] .
Mișcarea frezei la tăierea unei caneluri ar trebui să se încadreze în trei restricții - prin amplitudinea maximă a deplasării canelurii, prin viteza maximă de vibrație a acesteia și prin accelerația maximă [44] . Primul dintre ele acționează în mod egal asupra întregii zone a plăcii alocate pentru înregistrare. Limitele de viteză și accelerație sunt stabilite în cel mai rău caz - canelurile cele mai apropiate de centrul plăcii [45] . Cu cât canelura este mai aproape de centru, cu atât este mai mare probabilitatea de suprasarcină și distorsiuni și invers: cu cât canalul este mai îndepărtat de centru, cu atât densitatea de înregistrare a vibrațiilor este mai mică, ceea ce face posibilă depășirea cu atenție a limitelor de viteză și accelerație. [36] .
Sensul limitării amplitudinii deplasării este evident: chiar și un mic exces al acestei limite, care nu duce la distrugerea peretelui dintre caneluri, poate deforma acest perete și poate da naștere unui efect de copiere clar audibil [44] . Înregistrarea unui semnal cu amplitudinea offset maximă oferă cel mai bun raport semnal-zgomot [46] , dar este posibil din punct de vedere tehnic doar în regiunea de joasă frecvență. La virajul de cel mult 1 kHz, o altă limitare intră în vigoare - asupra vitezei maxime a deplasării canelurii. Nerespectarea acestei limite în timpul scrierii face ca marginile din spate ale frezei să deterioreze pereții canelurii tăiate de marginile sale de conducere [37] [32] . La redarea unui groove înregistrat cu o viteză în exces, lățimea efectivă a acestuia se îngustează, apare efectul de strângere a acului din canelura (efectul de ciupire) și, ca urmare, distorsiuni neliniare [37] . Prin urmare, viteza de limitare a deplasării canalului este întotdeauna limitată: în GOST sovietic 7893-72, de nivelul de 10 cm/s pentru înregistrări monofonice și 7 cm/s pentru înregistrări stereo [37] ; până în 1978 limita a fost mărită la 14 cm/s [36] . Nivelul nominal de înregistrare („0 dB”), raportat la care este normalizat câștigul căii de reproducere, corespunde unei viteze de vârf de 8 cm/s; în practică, este adesea echivalată cu o viteză RMS de 5 cm/s [47] . În practica mondială, au existat înregistrări cu un depășire de cinci ori a acestui prag - 38 cm / s (+14 dB) la o frecvență de 2 kHz, ceea ce corespunde unei accelerații a stiloului pickup de 487 G [43] .
La frecvențe înalte, intră în joc un al treilea factor limitator, care este legat în mod specific de accelerație - curbura limită a canelurii. Pentru ca stiloul să urmărească deplasarea de înaltă frecvență a canelurii, raza acestei deplasări trebuie să fie cel puțin la fel de mare ca și raza vârfului stiloului. Dacă această limitare nu este luată în considerare la scriere, atunci acul va sări peste jgheaburile și crestele de înaltă frecvență ale canelurii și le va deteriora definitiv [48] [37] [49] . Pentru acele standard rotunde cu o rază a vârfului de 18 µm, acest efect („non-bending error” [46] , engleză tracing error [comm. 7] ) poate apărea deja la 2 kHz, pentru acele cu vârf eliptic îngust - la 8 kHz [32] . Limita de accelerație normalizată în URSS a fost la început de 25•10 4 cm/s 2 (255 G), iar până în 1978 a crescut la 41•10 4 cm/s 2 (418 G) [36] .
Există două moduri de bază pentru înregistrarea unui semnal armonic pe un disc lac. În modul amplitudinilor constante de deplasare [46] , amplitudinea deplasării canalului depinde numai de amplitudinea semnalului electric înregistrat și nu depinde de frecvența acestuia. În acest caz, rata de modificare a polarizării crește direct proporțional cu frecvența semnalului și atinge mai devreme sau mai târziu valori inacceptabil de mari. În modul de constanță a amplitudinilor vitezei vibraționale [46] , amplitudinea ratei de modificare a deplasării canelurii nu depinde de frecvență , iar amplitudinea deplasării este invers proporțională cu frecvența semnalului. Cele mai comune pickup-uri electromagnetice sunt sensibile tocmai la viteza vibrațiilor, astfel încât redarea înregistrărilor înregistrate în acest mod nu necesită nicio corecție a frecvenței. Cu toate acestea, astfel de înregistrări se disting printr-un nivel relativ inacceptabil de ridicat la frecvențe medii și în special înalte [46] . Din cauza acestor neajunsuri, niciunul dintre cele două moduri nu este aplicabil în forma sa pură. Toate [51] sistemele practice de înregistrare a sunetului combină secțiuni ale ambelor moduri: la frecvențe joase, reportofonul funcționează în modul de amplitudini constante de deplasare, iar la frecvențe medii, în modul viteze de vibrație constante. Trecerea de la un mod la altul are loc într-un filtru special de pre-distorsiune , iar frecvența de încrucișare este aleasă astfel încât să se potrivească semnalul maxim util în limitele stabilite de tehnologie.
Nu există o soluție ideală pentru problemă, deoarece orice program muzical sau de vorbire are o distribuție spectrală proprie, unică, a energiei și a amplitudinilor de vârf ale semnalului [52] . De asemenea, nu există un standard pentru o astfel de distribuție, care ar putea fi utilizat pentru a evalua eficiența unei anumite setări de filtru [32] [comm. 8] . În practică, se folosește cel mai simplu model de spectru, în care amplitudinile de vârf sunt constante în intervalul 20 Hz…1 kHz, iar în intervalul 1…20 kHz scad cu o rată de aproximativ 10 dB pe octava [32] [com. 9] . Proporția componentelor de înaltă frecvență din acest model este atât de mică încât limitarea accelerației devine lipsită de sens. Dimpotrivă, din punctul de vedere al unui raport semnal-zgomot mai bun, se recomandă creșterea nivelului semnalului de înaltă frecvență pentru a maximiza intervalul dinamic al înregistrării [37] [32] [54 ] ] . O pantă de răspuns în frecvență de 10 dB pe octava nu poate fi reprodusă cu filtre simple; în practică, se folosesc doar combinații de filtre de ordinul întâi, fiecare dintre acestea implementând o pantă de 6 dB pe octava [55] . Ceea ce este important nu este acuratețea „potrivirii” modelului condiționat al spectrului în modelul condiționat al plăcii, ci corespondența exactă, în oglindă, a răspunsului în frecvență al canalelor de înregistrare și redare [55] .
Din același motiv - necesitatea de a suprima zgomotul de redare de joasă frecvență - crește și nivelul de înregistrare la cele mai joase frecvențe (20 ... 50 Hz în standardul RIAA) [9] . Astfel, răspunsul optim în frecvență al filtrului de pre-distorsiune al unei înregistrări cu redare lungă are trei puncte de inflexiune în regiunea audio: două în regiunea de frecvență medie și unul de frecvență joasă [5] .
Absolut toate înregistrările din istorie au fost înregistrate cu distorsiuni în spectrul semnalului original [51] . La început, acestea au fost distorsiuni de frecvență naturale, inevitabile și inamovibile ale înregistratoarelor pur mecanice [51] . Această fază de dezvoltare a tehnologiei a culminat la mijlocul anilor 1920 [57] ; în același timp, a început trecerea de la înregistrarea directă a vibrațiilor acustice la amplificarea electrică a semnalului înregistrat [58] . Dezvoltatorii primului înregistrator electric de la Bell Labs , Joseph Maxfield și Henry Harrison , care au înțeles imposibilitatea utilizării modurilor de amplitudine constantă și viteză de vibrație constantă în forma lor pură, au introdus un filtru de pre-distorsiune cu o frecvență de încrucișare de la nivelul scăzut. -regiuni de frecvență și frecvență medie ( ) 200 Hz [6] în circuit . Pentru frecvențele de peste 4 kHz, ei recomandau trecerea la un mod de accelerație constantă, dar nu era solicitată în echipamentele imperfecte din anii 1920 [6] . Nu imediat, ci treptat, alți designeri și ingineri de sunet și-au dat seama de nevoia unei distorsiuni deliberate a spectrului [51] .
În anii 1930, majoritatea producătorilor au folosit cel puțin o egalizare de frecvență în două secțiuni, similară schemei Maxfield și Harrison, iar microfoanele cu condensator standard concepute de Whent [57] au furnizat un răspuns suplimentar în frecvență la frecvențe înalte . Piața SUA a fost preluată de sistemul de înregistrare proprietar al Western Electric [58] [comm. 10] ; EMI britanic , urmat de majoritatea producătorilor europeni, a adoptat schema Bluemlein 250 [comm. 11] ( Eng. Blumlein 250Hz ) cu o frecvență de încrucișare de 250…300 Hz [58] [61] .
Până la sfârșitul celui de- al Doilea Război Mondial, europenii s-au ghidat după reproducerea mecanică a înregistrărilor de către gramofoane și, prin urmare, au gravitat către regimul de constanță a amplitudinilor vitezei; regimul de constanță a amplitudinilor de deplasare a fost aplicat doar involuntar, la frecvențele cele mai joase [62] . În Statele Unite mai bogate, unde cumpărătorii își puteau permite electrofoane și radiograme , amplitudinile de polarizare constante au fost utilizate pe o lățime de bandă mult mai largă, până la 1 kHz [62] [63] . La mijlocul anilor 1930, studiourile americane au înlocuit vechile microfoane cu condensator „sunet” cu cele mai recente microfoane cu bandă relativ neutre. Deoarece timbrul unor astfel de înregistrări părea plictisitor, epuizat în comparație cu înregistrările vechi, pentru a „compensa pierderile”, studiourile au început să ridice nivelul frecvențelor înalte cu filtre încorporate în preamplificatoarele de microfon [7] . Alte probleme tehnice la înregistrarea frecvenţelor înalte sunt scăderea răspunsului în frecvenţă al înregistrării din cauza imperfecţiunii frezelor din anii 1930 [com. 12] și creșterea distorsiunilor neliniare pe măsură ce raza canalului scade în timpul redării - au fost, de asemenea, corectate prin creșterea frecvențelor înalte [8] .
În 1938, RCA Victor a fost primul care a transferat această funcție de la un preamplificator de microfon la un amplificator de înregistrare: acesta a fost primul circuit de egalizare a frecvenței cu două îndoituri în răspunsul în frecvență [7] [62] . Potrivit unui purtător de cuvânt al RCA, a doua frecvență a genunchiului ( ) a fost de 2500 Hz; conform curatorului arhivei de sunet al Bibliotecii Britanice Peter Copland , „voicingul” înregistrărilor reale RCA Victor din acea perioadă nu a fost generat de corecția de înaltă frecvență, ci de distorsiunea în timpul compresiei semnalului [64] . În industrie în ansamblu, nu a existat nicio schemă „standard” de pre-accentuare. În SUA a variat de la 200 Hz la 1 kHz, iar ( dacă a fost folosit) - de la 2 la 3 kHz [63] . Schema de corectare aleasă era rar indicată pe plăcuță și nicidecum întotdeauna corectă. Ca rezultat, electrofoanele de înaltă calitate din acei ani erau în mod necesar echipate cu blocuri de timbru (și, în esență, egalizatoare parametrice ) cu frecvențe de inflexiune schimbătoare pentru a selecta timbrul optim după ureche [63] .
În decembrie 1933, Alan Blumlein a înregistrat prima înregistrare stereo 45/45. Invenția a fost cu un sfert de secol înaintea timpului său și a fost literalmente „arată” în depozitele EMI [58] [com. 13] . Scopul principal al designerilor și tehnologilor anilor 1930 nu a fost înregistrarea stereo, ci înlocuirea învechitului disc shellac de 78 rpm cu un disc de lungă durată [58] . Înainte de începerea producției sale în serie, au trebuit rezolvate multe probleme tehnice, iar apoi să fie selectată curba de corecție a frecvenței optime pentru noua tehnologie [58] . American Columbia Records a fost primul care a atins obiectivul , lansând primele discuri de lungă durată în 1948 [66] .
Compania, care lucra la noutate încă din anii 1930, spera serios să devină autorul și proprietarul unui nou standard mondial [66] . Ea a reușit cu adevărat să facă viteza de rotație a discului (33⅓ rpm), specificația geometrică a șanțurilor, a inventat și a pus în circulație însăși denumirea LP [66] . Schema de egalizare LP a Columbia a fost aleasă la recomandarea vechiului său partener, Asociația Națională a Radiodifuzorilor (NAB) [67] . O descriere tehnică exactă a acestui circuit nu a fost niciodată publicată; Din graficele publicate rezultă că NAB a folosit răspunsul în frecvență cu îndoituri la 1590 µs (100 Hz), 350…400 µs (400…450 Hz) și 100 µs (1600 Hz) [68] . Din punct de vedere ingineresc, aceasta a fost o soluție bună de compromis, foarte apropiată de viitorul standard RIAA și aproape imposibil de distins de acesta după ureche [68] .
Până în 1952, numele comercial al Columbia ( LP Curve ) devenise un nume cunoscut în SUA [66] . Experții din industrie erau încrezători că această schemă va deveni standardul industriei, dar Columbia a pierdut războiul formatelor [66] . Principalul dezavantaj al circuitului ei a fost că a fost optimizat pentru LP- uri de 406 mm , care nu au fost acceptate de piață. Pentru LP-urile de 305 mm care bat pe piață , care sunt mai sensibile la overdrive de înaltă frecvență, schema Columbia a fost mai puțin potrivită [12] . Valoarea aleasă de companie (1600 Hz) a fost prea mică, ceea ce nu a făcut decât să agraveze aceste distorsiuni [12] .
După Columbia, concurenții au intrat pe piața LP folosind scheme alternative de egalizare. Despre aceste soluții tehnice de scurtă durată, niciodată publicate sub formă de descrieri tehnice complete, au supraviețuit doar informații fragmentare, inexacte și adesea incorecte. Etichetarea înregistrărilor din această perioadă este confuză sau complet nesigură [com. 14] ; răspunsul efectiv în frecvență al predistorsiunii aplicate la înregistrarea acestora poate fi evaluat doar cu ureche. De exemplu, Decca , care a început să vândă o versiune de lungă durată a sistemului său ffrr patentat în 1950, a publicat patru grafice diferite de răspuns în frecvență pe parcursul a trei ani [69] . Cu toate acestea, potrivit lui Copland, în realitate, înainte de trecerea la standardul RIAA, Decca a folosit doar două scheme - „Blumlein 500” și versiunea sa cu o creștere a frecvențelor înalte peste 3,18 kHz [70] . În total, în deceniul postbelic, cel puțin nouă sisteme diferite revendicau statutul de standard [71] . Limita dintre regiunile de frecvență joasă și frecvență medie a variat de la 250 la 800 Hz, creșterea frecvențelor înalte a fost de la 8 la 16 dB pe 10 kHz [1] . În plus, existau „standarde proprii” nereplicabile ale principalelor posturi de radio, arhive și biblioteci – de exemplu, diverse servicii BBC au folosit trei scheme diferite de pre-accentuare până în 1963 [71] . Organizațiile din industrie ( AES , 1950 [72] ) și internaționale ( CCIR , 1953 [73] ) „au gestionat procesul” cât de bine au putut, propunând propriile soluții. Ultimul dintre aceste standarde eșuate, DIN 45533 german , a fost aprobat în iulie 1957 și nu a ajuns niciodată la producția de serie [74] .
Multe formate incompatibile au ajuns doar în mâinile producătorilor de echipamente care au oferit ascultătorilor blocuri de timbru complexe pentru a corecta distorsiunile de frecvență. Producătorii de discuri, dimpotrivă, au fost interesați de standardizarea rapidă a corecției frecvenței. În 1953, când a devenit clar că industria nu va adopta schemele de egalizare NAB și Columbia, Asociația Națională a Radiodifuzorilor (NARTB) a comparat schemele de egalizare a frecvenței utilizate în Statele Unite și le-a bazat pe idealul răspunsul în frecvență „mediu” al înregistrării și redării [1] . Dintre toate circuitele utilizate efectiv, acesta era cel mai potrivit pentru răspunsul în frecvență al discului RCA Victor , introdus în producție în august 1952 sub numele de marcă New Orthophonic [72] [1] . Abaterea sa de la idealul mediu în întreaga gamă de sunet nu a depășit ±1,5 dB [1] . RCA Victor, ca și Columbia, a folosit o curbă de înregistrare cu trei genunchi, dar optimizată pentru 33⅓ rpm. Circuitul RCA Victor, cu o creștere a frecvenței joase de \u003d 50,05 Hz, a fost ales ca standard național al SUA [1] .
În 1953-1954, soluția propusă de NARTB a fost recunoscută succesiv de Asociația Americană a Producătorilor de Televiziune și Radio (RETMA) și Audio Engineering Society (AES). După ce Asociația Industriei Înregistrărilor din America (RIAA) l-a aprobat ca standard național al industriei SUA în mai 1954, a devenit cunoscut sub numele de „curba RIAA” sau „corecția frecvenței RIAA” ( ing. curba RIAA, egalizare RIAA ). În 1955, curba RIAA a devenit standardul național al Regatului Unit și a primit aprobarea provizorie de la Comisia Electrotehnică Internațională [1] [75] ; trei ani mai târziu, IEC a recunoscut oficial curba RIAA ca standard (Publicația IEC-98-1958, acum IEC 60098).
Tranziția industriei americane la curba RIAA a fost rapidă, cel puțin în cuvinte [76] . Dându-și seama că ar fi foarte greu să vândă stocurile de discuri vechi, nestandardizate în noile condiții, producătorii s-au grăbit să declare conformitatea cu noul standard [76] . De fapt, tranziția a durat câțiva ani, timp în care companiile au vândut stocurile vechi și au retipărit noi ediții ale vechilor discuri [76] . Data exactă a tranziției complete a unei anumite companii la curba RIAA nu poate fi specificată; putem afirma doar că din 1956 a fost folosit pentru înregistrarea aproape a tuturor originalelor lăcuite ale fonogramelor de lungă durată [77] în SUA și Europa de Vest. Singura excepție a fost Germania, unde producătorii și autoritățile de reglementare din industrie au mai experimentat câțiva ani cu propriul standard național, care diferă de curba RIAA ca mărime [78] .
În ciuda dezvoltării echipamentelor de studio și a culturii producției de înregistrări, capacitățile de redare de înaltă calitate inerente standardului nu au ajuns imediat la consumatorul de masă [79] . Preamplificatoarele-corectore de înaltă calitate, exacte la standard, erau rare în echipamentele de consum din anii 1950 și 1960; de obicei, designerii foloseau etape de preamplificare ieftine, inexacte, cu sunet prost [79] . Motivul principal pentru această atitudine a fost calitatea scăzută a șasiului și a brațelor playerelor de uz casnic, ceea ce a făcut inutilă îmbunătățirea căii electronice [79] [com. 15] . Chiar și în cei mai buni corectori ai acelui timp, abaterea răspunsului în frecvență de la standard a fost semnificativă, de exemplu, în circuitul cu două tranzistoare Dinsdale (1965), cu o selecție precisă a componentelor, a fost de +1,6 dB la 20 Hz și + 0,7 dB la 20 kHz [80] . Cele mai bune circuite de tranzistori discrete din anii 1970 au deviat de la standard cu fracții de procent, de exemplu, circuitul clasic Technics SU9600 nu a depășit ±0,3% [81] (cu prețul creșterii tensiunii de alimentare a circuitului tranzistorului la 136 ). V [82] ). Apoi, în anii 1970, odată cu tranziția de la tranzistoarele discrete la circuitele integrate, designerii au trecut la un circuit corector de calitate relativ înaltă, ușor de reprodus în producția de masă pe un amplificator operațional . La început, sub influența autorității lui John Linsley Hood , a dominat un circuit de amplificator operațional relativ zgomotos într-o conexiune inversabilă; după publicarea lucrării lui Walker în 1972, a ieșit în prim-plan un circuit cu zgomot redus, dar mai puțin flexibil și mai complex în calcul și reglare pentru un amplificator operațional într-o conexiune fără inversare [83] . Precizia reproducerii răspunsului în frecvență standard a fost încă nesatisfăcătoare până la lansarea în 1979 a lucrării fundamentale a lui Stanley Lipschitz , care a dezvoltat un aparat matematic simplu și fiabil pentru calcularea filtrelor de pre-distorsiune [84] .
În septembrie 1976, Comisia Electrotehnică Internațională a aprobat o ediție revizuită a Publicației IEC-98. Răspunsul în frecvența de înregistrare în noul standard nu s-a schimbat, dar a patra constantă de timp, 7950 µs, a apărut în răspunsul la frecvența de redare, corespunzând unui filtru trece -înalt cu o frecvență de tăiere de 20,02 Hz [85] [16] . Conform ideii dezvoltatorilor standardului, noul filtru trebuia să suprime trecerea vibrațiilor infrasonice la redarea înregistrărilor deformate [85] [16] . Motivele IEC au rămas un mister: nici publicul, nici industria de înregistrare și electronică nu au cerut vreodată astfel de schimbări [85] . Atât aceștia, cât și alții au întâmpinat inovația cu ostilitate. Unii producători de electronice de larg consum au refuzat să introducă noul filtru în amplificatoarele lor, alții l-au făcut comutabil [13] . În secolul XXI, marea majoritate a producătorilor de amplificatoare nu aplică amendamentul IEC [2] , în timp ce formal amendamentul din 1976 rămâne în vigoare [83] .
În anii 1970, criticii amendamentului IEC au atras atenția în primul rând asupra neliniarității nedorite a răspunsului în frecvență „corectat” al canalului de trecere. La o frecvență de 20 Hz, blocarea răspunsului în frecvență relativ la cel liniar a fost de -3,0 dB, la 40 Hz -1,0 dB, la 60 Hz -0,5 dB [85] [16] . Reproducerea de înaltă calitate a unor astfel de frecvențe joase a fost lotul profesioniștilor și câțiva amatori bogați și nu voiau să se despartă de ceea ce dobândiseră [83] . Bubuitul infrasonic în sistemele de acest nivel a fost minim, iar pentru a reda discuri deformate, dacă era necesar, au fost folosite filtre comutabile cunoscute de mult [83] .
Modificarea IEC a avut și defecte obiective. Filtrul de ordinul întâi la 20,02 Hz a suprimat mai mult sau mai puțin eficient doar tonul principal al zgomotului de distorsiune (−14,2 dB la 4 Hz) [85] [16] . La frecvența rezonanței principale a brațelor (aproximativ 13 Hz), suprimarea zgomotului a scăzut la -5 dB [85] [16] . Pentru a proteja sistemele acustice bass- reflex , care sunt extrem de sensibile la trecerea infrasunetelor, acest lucru nu a fost suficient; Nu întâmplător acest tip de difuzoare s-a răspândit abia după ce vinilul a fost înlocuit cu discuri compacte [16] . O altă problemă specifică anilor 1970 și 1980 a fost necesitatea utilizării condensatoarelor electrolitice în circuitul de feedback. Condensatorii cu ratingul necesar în acei ani au avut o variație inacceptabil de mare a capacității inițiale (-20% ... + 50%) și au introdus distorsiuni perceptibile în semnalul audio [13] .
În 1995, printre pasionații și dezvoltatorii de echipamente, s-a răspândit afirmația că, la sugestia producătorului de reportofon Neumann , un pol suplimentar cu o constantă de timp de 3,18 ms (frecvență de tăiere 50,0 kHz) a fost introdus în funcția standard anti-RIAA . Potrivit unei investigații a lui Keith Howard de la revista Stereophile , „știrea” a fost raportată pentru prima dată de inginerul electronic emerit australian Allen Wright; după el, vestea a fost repetată de nu mai puțin autoritarul Jim Hegerman [83] . În curând, producătorii de preamplificatoare și-au completat dispozitivele cu un circuit care „compensa” „polul Neumann” presupus folosit în timpul înregistrării. Efectul său asupra răspunsului în frecvență a fost mic (+0,64 dB la 20 kHz), dar ar putea introduce o eroare de fază semnificativă, vizibilă audibil în octava superioară a intervalului audio [83] . Mai rău, componentele de clic ultrasonic amplificate de acest circuit ar putea supraîncărca etapele ulterioare de amplificare și difuzoarele [40] .
De fapt, „polul Neumann” nu a existat niciodată [40] [13] . Adevăratul filtru Butterworth folosit de această companie a protejat doar unitățile de tăiere de zgomotul de înaltă frecvență. Dispozitivul de tăiere în sine a fost, în principiu, incapabil să înregistreze frecvențe situate peste frecvența propriei rezonanțe (22 kHz) [40] [86] .
Corecția de frecvență la redarea înregistrărilor poate fi implementată în mod tradițional, cu filtre analogice sau în domeniul digital. De exemplu, 12 scheme de corecție istorică au fost furnizate în programul Audacity deja în 2005, inclusiv schema standard RIAA [88] . Pentru o reproducere a sunetului de înaltă calitate, conform datelor din 2008, procesarea digitală a semnalului nu era adecvată; perspectiva trecerii la corecția digitală a apărut abia odată cu introducerea ADC -urilor pe 24 de biți [89] . În preamplificatoarele-corectoare seriale se folosesc în continuare filtre analogice tradiționale - atât filtre pasive , cât și filtre active cu circuite de feedback dependente de frecvență. Circuitele pasive necesită amplitudini de semnal mai mari, marjă de suprasarcină mai mare, tensiuni de alimentare mai mari, sunt extrem de sensibile la impedanța de sarcină de intrare a circuitelor dependente de frecvență [90] [91] . Aceste cerințe sunt ușor de îndeplinit în amplificatoarele cu tub vid, iar filtrele active predomină în dispozitivele cu tranzistori [90] [91] .
Dintre numeroasele configurații ale filtrelor active, majoritatea autorilor recomandă un circuit bazat pe un singur amplificator operațional cu zgomot redus (op-amp) într-o conexiune non-inversoare [92] [86] [91] ; atunci când este realizat ca un dispozitiv separat, este de obicei completat de un adept al tensiunii de ieșire , iar când este conectat un pickup cu bobină mobilă de sensibilitate scăzută, printr-o etapă de amplificare de intrare sau un transformator de creștere [93] . Un circuit alternativ bazat pe un amplificator operațional într-o conexiune inversabilă, popular în anii 1970, are un dezavantaj irecuperabil - un nivel de zgomot cu aproximativ 14 dB mai slab - și, prin urmare, practic nu este utilizat [94] . În trecut, circuite similare au fost utilizate pe scară largă pe microcircuite specializate de sunet ULF cu zgomot redus (de exemplu, LM381 și clona sa K548UN1), dar pe măsură ce vânzarea echipamentelor audio a scăzut, aceste circuite integrate au fost întrerupte, iar designerii au fost forțați să revină la universal. amplificatoare operaționale [95] .
Există patru configurații de bază, echivalente, ale unei bucle de feedback dependent de frecvență (R1C1R2C2) care înconjoară amplificatorul operațional. În versiunea de mai sus („circuit A” conform Lipschitz) R1C1=T 1 =3180 µs, R2C2=T 2 =75 µs, (R1||R2)(C1+C2)≈T 3 =318 µs [96] . Capacitatea C0, împreună cu R0, formează un filtru trece-înalt cu o frecvență de tăiere de 3,3 Hz, care nu este prevăzută de standard, care împiedică amplificarea tensiunii de polarizare a amplificatorului operațional; HPF comutabil „IEC amendamente” R3C3 este făcut pasiv. Deoarece câștigul amplificatorului operațional într-o conexiune fără inversare nu scade niciodată sub unitate, pentru a suprima trecerea frecvențelor ultrasonice la ieșire, un filtru pasiv trece jos R4C4 cu o frecvență de tăiere de 63 kHz este introdus suplimentar în circuit. [87] . Pentru a compensa atenuarea introdusă de acest filtru în domeniul audio, constanta de timp (R1||R2)(C1+C2) este aleasă ușor diferită de standardul 318 µs.
Într-un preamplificator-corector de înaltă calitate, marja de suprasarcină ar trebui să fie de cel puțin 28 dB la frecvențele audio și de cel puțin 34 dB la frecvențele ultrasonice [97] . Pentru a îndeplini această condiție, câștigul circuitului de mai sus este setat la minim posibil, doar 30 dB la 1 kHz [87] . Pentru a reduce zgomotul Johnson al rezistențelor, valorile acestora sunt alese la fel de scăzute pe cât permite treapta de ieșire a amplificatorului operațional [32] . În cel mai rău caz, atunci când amplificați frecvențele ultrasonice, rezistența de sarcină a amplificatorului operațional scade la valoarea R0, care nu ar trebui să scadă sub valoarea admisă pentru acest amplificator operațional. În exemplul de mai sus, valoarea lui R0 (220 Ohm) este selectată conform seriei standard E3 ; derivatele sale R1, C1, R2 și C2 au inevitabil valori non-standard [32] . La alegerea celor mai apropiate valori din seria standard E12, abaterea răspunsului în frecvență de la standard, fără a ține cont de răspândirea tehnologică, este de 0,7 dB; pentru seria E24 scade la 0,12 dB, iar doar la utilizarea componentelor din seria E96 ajunge la un acceptabil 0,06 dB [98] . Cea mai bună soluție (dar și cea mai scumpă în producția de masă) este o selecție individuală a R1, C1, R2 și C2 dintre rezistențele și capacitățile standard conectate în paralel [32] .
Pentru depanarea și verificarea răspunsului în frecvență al preamplificatoarelor-corectoare, se folosesc generatoare de frecvență baleiată (SFC) cu un răspuns în frecvență identic cu răspunsul în frecvență standard al canalului de înregistrare RIAA. În secolul 21, oscilatoarele digitale specializate cu posibilitatea de programare externă a răspunsului în frecvență [100] sunt cele mai potrivite pentru această sarcină . În practica amatorilor, se folosesc încă „filtre anti-RIAA” analogice, conectate între ieșirea unui GKCH convențional și intrarea unui preamplificator-corector. Aceste filtre, ca și corectorii înșiși, pot fi active sau pasive, cu un circuit dependent de frecvență concentrat într-o etapă sau cu filtrare etapă cu etapă. Din punctul de vedere al confortului de reglare fină a răspunsului în frecvență, sunt de preferat circuitele active cu filtrare etapă, în care fiecare legătură de ordinul întâi dependentă de frecvență este izolată de următoarea legătură de către un adept de tensiune cu un impedanță mare de intrare [101] . Din punct de vedere al costului, sunt de preferat filtrele pasive concentrate, similare circuitului R0R1C1R2C2 din circuitul preamplificator-corector de mai sus [99] . Când se utilizează componente de înaltă calitate, stabile termic , cu o abatere admisă de la valoarea nominală de cel puțin ±1%, abaterea maximă a răspunsului în frecvență al circuitului de la standard este de aproximativ ±0,2 dB [99] . Cea mai bună acuratețe este realizabilă numai la reglarea filtrului cu ajutorul instrumentelor de măsurare profesionale [99] , în timp ce costul capacităților și rezistențelor de precizie poate atinge valori prohibitiv de mari [100] .