Articulo de referencia

ecualización RIAA

La curva de ecualización RIAA para la reproducción de discos de vinilo. La curva de grabación realiza la función inversa, reduciendo las frecuencias bajas y realzando las frecue...

La curva de ecualización RIAA para la reproducción de discos de vinilo. La curva de grabación realiza la función inversa, reduciendo las frecuencias bajas y realzando las frecuencias altas.

La ecualización RIAA es una especificación para la grabación y reproducción de discos fonográficos , establecida por la Asociación de la Industria Discográfica de Estados Unidos (RIAA). Los objetivos de la ecualización son permitir tiempos de grabación más prolongados (al disminuir el ancho promedio de cada surco), mejorar la calidad del sonido y reducir el daño que de otro modo se produciría en los surcos durante la reproducción.

La curva de ecualización de la RIAA fue concebida para funcionar como un estándar global de facto para la industria discográfica desde 1954, pero es difícil determinar cuándo se produjo realmente el cambio. [ 1 ]

Antes de eso, especialmente a partir de 1940, cada compañía discográfica aplicaba su propia ecualización; se utilizaban más de 100 combinaciones de frecuencias de corte y atenuación , siendo las principales Columbia-78, Decca-US, European (varias), Victor-78 (varias), Associated, BBC, NAB, Orthacoustic, World, Columbia LP, FFRR-78 y microgroove, y AES. La consecuencia obvia era que se obtenían resultados de reproducción diferentes si el filtrado de grabación y reproducción no coincidía.

La curva RIAA

La ecualización RIAA consiste en una preacentuación durante la grabación y una atenuación durante la reproducción. La grabación se realiza con las frecuencias bajas reducidas y las altas aumentadas, y durante la reproducción ocurre lo contrario. El resultado es una respuesta de frecuencia plana , pero con atenuación del ruido de alta frecuencia, como el silbido y los clics propios del medio de grabación. La reducción de las frecuencias bajas también limita el recorrido de la fresa al grabar un surco. De esta forma, se reduce el ancho del surco, lo que permite grabar más surcos en una superficie determinada y, por consiguiente, tiempos de grabación más prolongados. Esto también reduce la tensión física sobre la aguja , que de otro modo podría causar distorsión o daños en el surco durante la reproducción.

Una posible desventaja del sistema es que el ruido de fondo del mecanismo de accionamiento del tocadiscos se amplifica por el realce de bajas frecuencias que se produce durante la reproducción. Por lo tanto, los tocadiscos deben diseñarse para limitar este ruido, incluso más que si no se aplicara la ecualización RIAA.

La ecualización de reproducción RIAA no es un simple filtro de paso bajo . Define puntos de transición en tres lugares: 75  μs, 318  μs y 3180  μs, que corresponden a 2122  Hz, 500,5  Hz y 50,05  Hz. [ 2 ] Matemáticamente, la función de transferencia de preénfasis se expresa de la siguiente manera, donde T 1 =3180  μs, T 2 =318  μs, T 3 =75  μs: [ 3 ]

F(s)=(sT1+1)(sT3+1)(sT2+1){\displaystyle f(s)={\frac {(sT_{1}+1)(sT_{3}+1)}{(sT_{2}+1)}}}

Implementar esta característica no es especialmente difícil, pero es más complejo que un simple amplificador. [ 4 ] Prácticamente todos los preamplificadores , amplificadores integrados y receptores de alta fidelidad del siglo XX contaban con una etapa de fono incorporada con la característica RIAA. A medida que los diseños más modernos omitieron las entradas de fono, se han vuelto disponibles preamplificadores de fono adicionales con la curva de ecualización RIAA. Estos adaptan una cápsula fonográfica magnética a una entrada RCA de nivel de línea de consumo no balanceada de -10 dBv . Algunos tocadiscos modernos cuentan con preamplificación incorporada según el estándar RIAA. También existen preamplificadores especiales para las diversas curvas de ecualización utilizadas en discos anteriores a 1954. 

Los editores de audio digital suelen ofrecer la posibilidad de ecualizar muestras de audio mediante curvas de ecualización estándar y personalizadas, eliminando la necesidad de un preamplificador de hardware dedicado al capturar audio con un ordenador. Sin embargo, esto puede añadir un paso adicional al procesamiento de la muestra y podría amplificar o atenuar las deficiencias de calidad de audio de la tarjeta de sonido utilizada para capturar la señal.

Historia

Orígenes del preénfasis

La práctica de ecualización para grabaciones eléctricas se remonta a los inicios de la técnica. En 1926, Joseph P. Maxwell y Henry C. Harrison, de los Laboratorios Bell Telephone, revelaron que el patrón de grabación del grabador de discos magnéticos de "línea de goma" de Western Electric tenía una característica de velocidad constante. Esto significaba que, a medida que aumentaba la frecuencia en los agudos, la amplitud de la grabación disminuía. Por el contrario, en los graves, a medida que disminuía la frecuencia, la amplitud de la grabación aumentaba. Por lo tanto, era necesario atenuar las frecuencias graves por debajo de aproximadamente 250 Hz , el punto de inflexión de los graves, en la señal amplificada del micrófono que se enviaba al cabezal de grabación. De lo contrario, la modulación de los graves se volvía excesiva y se producía un sobrecorte, con el grabador entrando en el siguiente surco del disco. Al reproducir eléctricamente con una cápsula magnética con una respuesta suave en la región de los graves, era necesario un aumento complementario de la amplitud en el punto de inflexión de los graves. GH Miller informó en 1934 que, al utilizar un aumento complementario en el punto de inflexión en las emisiones de radio de discos, la reproducción era más realista y muchos de los instrumentos musicales destacaban en su forma real. 

West en 1930 y, posteriormente, PGH Voight (1940) demostraron que los primeros micrófonos de condensador estilo Wente contribuían a una brillantez o preénfasis de rango medio de 4 a 6 dB en la cadena de grabación. Esto significaba que las características de grabación eléctrica de los licenciatarios de Western Electric, como Columbia Records y Victor Talking Machine Company, tenían una mayor amplitud en la región de rango medio. Dicha brillantez compensaba la falta de respuesta en muchos de los primeros receptores magnéticos, que presentaban una atenuación en los rangos medio y agudo . Como resultado, esta práctica marcó el inicio empírico del uso de la preénfasis por encima de 1000 Hz en discos de 78 y 33 1/3 rpm , unos 29 años antes de la curva RIAA. 

Con el paso de los años, surgieron diversas prácticas de ecualización de grabaciones, sin que existiera un estándar en la industria. Por ejemplo, en Europa, durante muchos años las grabaciones requerían una reproducción con una frecuencia de corte de graves de 250 a 300  Hz y una atenuación de agudos a 10 000  Hz que oscilaba entre 0 y -5  dB, o incluso más. En Estados Unidos, las prácticas variaron y surgió una tendencia a utilizar frecuencias de corte de graves más altas, como 500  Hz, así como una atenuación de agudos mayor, como -8,5  dB, o incluso más. El objetivo era registrar niveles de modulación más altos en el disco.

Normalización

La evidencia de la literatura técnica temprana sobre grabación eléctrica sugiere que los esfuerzos serios para estandarizar las características de grabación dentro de la industria no se produjeron hasta 1942-1949. Antes de este período, la tecnología de grabación eléctrica se consideraba un arte patentado entre las empresas, desde el método con licencia de Western Electric de 1925, utilizado por primera vez por Columbia y Victor. Por ejemplo, lo que hizo Brunswick fue diferente de las prácticas de Victor .

Las emisoras se enfrentaban al reto de adaptarse diariamente a las diversas características de grabación de numerosas fuentes: grabaciones caseras de distintos fabricantes, fácilmente accesibles al público, grabaciones europeas, transcripciones con corte lateral y transcripciones con corte vertical. En 1942, la Asociación Nacional de Radiodifusores (NAB, por sus siglas en inglés), posteriormente conocida como la Asociación Nacional de Radiodifusores de Radio y Televisión, inició esfuerzos para estandarizar los estándares. Entre otras cosas, la NAB publicó en 1942 y 1949 normas de grabación para discos con corte lateral y vertical, principalmente transcripciones. Varios  productores de discos de 78 rpm, así como los primeros fabricantes de LP, también grabaron sus discos según el estándar lateral de la NAB.

La curva NAB de corte lateral era notablemente similar a la curva Orthacoustic de la NBC, que evolucionó a partir de las prácticas de la National Broadcasting Company desde mediados de la década de 1930. Empíricamente, y no mediante ninguna fórmula,  se podía realzar ligeramente el extremo de graves del espectro de audio por debajo de 100 Hz para contrarrestar el zumbido del sistema y el ruido de fondo del tocadiscos. Del mismo modo, en el extremo de agudos, a partir de 1000  Hz, si las frecuencias de audio se realzaban en 16  dB a 10 000  Hz, se podían oír los delicados sonidos sibilantes del habla y los armónicos altos de los instrumentos musicales a pesar del alto ruido de fondo de los discos de goma laca . Cuando el disco se reproducía utilizando una curva inversa complementaria ( desacentuación ), la relación señal-ruido mejoraba y la programación sonaba más realista.

En un ámbito relacionado, alrededor de 1940, Edwin Howard Armstrong empleó por primera vez en su sistema de radiodifusión por modulación de frecuencia ( FM ) una preacentuación de agudos similar a la utilizada en la curva de grabación de la NBC Orthacoustic. Los receptores de radio FM que utilizaban circuitos Armstrong y la atenuación de agudos producían una salida de audio de alta calidad y amplio rango con bajos niveles de ruido.

Cuando se lanzó el LP de Columbia en junio de 1948, los desarrolladores publicaron posteriormente información técnica sobre el disco de larga duración de 33 1/3 rpm con microsurco. [ 5 ] Columbia reveló una característica de grabación que mostraba que era similar a la curva NAB en los agudos, pero tenía un mayor realce de graves o preénfasis por debajo de aproximadamente 150 Hz. Los autores revelaron características de la red eléctrica para la curva del LP de Columbia. Sin embargo, la curva aún no se basaba en fórmulas matemáticas, al menos no explícitamente.  

En 1951, al comienzo de la popularidad de la alta fidelidad (hi-fi) tras la Segunda Guerra Mundial, la Audio Engineering Society (AES) desarrolló una curva de reproducción estándar. [ 6 ] Esta curva estaba destinada a los fabricantes de amplificadores de alta fidelidad. Si los discos se diseñaran para sonar bien en amplificadores de alta fidelidad utilizando la curva AES, esto constituiría un valioso avance hacia la estandarización. Esta curva se definía mediante las frecuencias de transición de los filtros de audio y presentaba un polo en 2,5  kHz (aproximadamente 63,7  μs) y un cero en 400  Hz (aproximadamente 397,9  μs).

RCA Victor y Columbia estaban inmersas en una "guerra de mercado" sobre qué formato de grabación se impondría: el LP de Columbia frente al  disco de 45 rpm de RCA Victor (lanzado en febrero de 1949). Además de la batalla por el tamaño del disco y la velocidad de grabación, existía una diferencia técnica en las características de grabación. RCA Victor utilizaba el sistema "New Orthophonic", mientras que Columbia empleaba su propia curva de LP.

Finalmente, la curva New Orthophonic fue divulgada en una publicación de RC Moyer de RCA Victor en 1953; [ 7 ] información adicional sobre esta evolución también puede encontrarse en otro artículo del mismo autor, publicado en 1957. [ 8 ] Rastreó las características de RCA Victor hasta la grabadora Western Electric "rubber line" de 1925 hasta principios de la década de 1950, reivindicando prácticas de grabación de larga data y razones para los cambios importantes en los años intermedios. La curva New Orthophonic de RCA Victor estaba dentro de las tolerancias de las curvas NAB/NARTB, Columbia LP y AES. Con el tiempo, se convirtió en la predecesora técnica de la curva RIAA.

Entre 1953 y 1956 (antes del LP estéreo en 1958), varios organismos de normalización de todo el mundo adoptaron la misma curva de reproducción —idéntica a la curva New Orthophonic de RCA Victor— que se convirtió en estándar en los mercados discográficos nacionales e internacionales. [ 9 ] Sin embargo, aunque todos estos estándares eran idénticos, no se utilizó un nombre universal. Uno de los estándares se llamaba simplemente "RIAA", y es probable que este nombre se adoptara finalmente por ser fácil de recordar.

Es posible que algunos grabadores de discos especializados siguieran utilizando curvas de ecualización distintas a la RIAA hasta bien entrada la década de 1970. Como resultado, algunos fabricantes de audio producen hoy en día ecualizadores de fono con curvas de ecualización seleccionables, incluyendo opciones para Columbia LP, Decca, CCIR y Direct Metal Mastering de TELDEC .

El mítico "polo de Neumann"

El estándar oficial de la RIAA define tres constantes de tiempo con preénfasis que aumenta indefinidamente por encima de 75  μs, pero en la práctica esto no es posible. Cuando se redactó el estándar de ecualización de la RIAA, las limitaciones inherentes del ancho de banda del equipo de grabación y del amplificador de corte impusieron su propio límite superior a la característica de preénfasis, por lo que no se incluyó ningún límite superior oficial en la definición de la RIAA.

Los sistemas modernos ofrecen un ancho de banda potencial mucho mayor. Una característica esencial de todos los amplificadores de corte —incluidos los de Neumann— es la atenuación forzada de altas frecuencias por encima de la banda de audio (>20  kHz). Esto implica dos o más constantes de tiempo adicionales a las definidas por la curva RIAA. Esta característica no está estandarizada, sino que la establece el fabricante del amplificador de corte y la electrónica asociada.

El llamado "polo de Neumann" intenta proporcionar una corrección complementaria para estas constantes de tiempo no oficiales durante la reproducción. Sin embargo, tal polo no existe.

Fondo

En 1995, una fuente no cualificada sugirió erróneamente que los amplificadores de corte de Neumann aplicaban un único cero de alta frecuencia a 3,18  μs (aproximadamente 50  kHz) y que, por lo tanto, debería incluirse un cero complementario durante la reproducción. [ 10 ] Sin embargo, tal cero no existe. [ 11 ] [ 2 ]

Por ejemplo, la preacentuación RIAA en el popular ecualizador Neumann SAL 74B aplica una atenuación de segundo orden a 49,9  kHz, implementada mediante un filtro activo Butterworth (máximamente plano) , además de un polo adicional a 482  kHz. [ 2 ] Esto no se puede compensar con un simple cero, incluso si fuera necesario, y en cualquier caso, otros amplificadores serán diferentes. De hecho, no se requiere corrección durante la reproducción, ya que se tiene en cuenta en la etapa de corte cuando se aplica la ecualización manual mientras se monitorizan los cortes iniciales en un sistema de reproducción RIAA estándar. Sin embargo, el uso del cero erróneo, mal llamado "polo", sigue siendo objeto de debate entre los aficionados.

La ausencia de dicha característica en varios cortadores Neumann se analiza extensamente en [ 12 ] .

Muchos diseños comunes de preamplificadores de fono que utilizan ecualización por retroalimentación negativa incluyen un cero no intencional en altas frecuencias, causado por el uso de retroalimentación negativa en serie alrededor de una etapa de ganancia no inversora, que no puede reducir la ganancia por debajo de 1. Esto se señaló en el artículo de Lipshitz en JAES, [ 4 ] como t6 , con ecuaciones y redes RC para una solución; todo lo cual pasó desapercibido para Wright, quien afirmó que Lipshitz no lo había mencionado. Esta solución está implementada en algunos, pero no en todos, los preamplificadores de fono afectados. [ 11 ]

Curva RIAA de la IEC

En 1976, la Comisión Electrotécnica Internacional propuso una versión alternativa de la curva de reproducción (pero no de la curva de grabación) , que se diferenciaba de la curva de reproducción de la RIAA únicamente por la adición de un polo a 7950  μs (aproximadamente 20  Hz). [ 13 ] La justificación era reducir la salida subsónica del preamplificador de fono causada por la deformación del disco y el ruido del tocadiscos.

Esta denominada modificación de la curva RIAA por parte de la IEC no se considera universalmente deseable, ya que introduce considerables errores de amplitud y, lo que es más preocupante, de fase en la respuesta de baja frecuencia durante la reproducción. El simple filtro de primer orden también proporciona una reducción muy leve del ruido de fondo, [ 11 ] y muchos fabricantes consideran que las combinaciones de tocadiscos, brazo y cápsula deben ser de calidad suficiente para evitar problemas.

Algunos fabricantes siguen la norma IEC, otros no, mientras que el resto permite que el usuario seleccione la opción IEC-RIAA. Treinta y cinco años después, sigue siendo objeto de debate. [ 2 ] Sin embargo, esta enmienda de la IEC fue retirada en junio de 2009.

Curva TELDEC/DIN

Telefunken y Decca fundaron una compañía discográfica ( Teldec ) que utilizó una característica que también se propuso para las normas alemanas DIN ( Deutsches Institut für Normung ) en julio de 1957 ( Entwurf DIN 45533, DIN 45536 y DIN 45537). Casualmente, esta norma propuesta definía exactamente la misma característica que la Recomendación intermedia CCIR n.º 208 de 1956, que estuvo vigente hasta mediados de 1959. Sin embargo, las normas DIN propuestas se adoptaron en abril de 1959 (DIN 45533:1959, DIN 45536:1959 y DIN 45537:1959): es decir, en un momento en que la característica RIAA ya estaba bien establecida; y estuvo vigente hasta noviembre de 1962, cuando la norma alemana DIN finalmente adoptó la característica RIAA (DIN 45536:1962 y DIN 45537:1962). Sin embargo, no está claro el alcance del uso de la característica Teldec.  

Las constantes de tiempo de la característica Teldec son 3180  μs (aproximadamente 50  Hz), 318  μs (aproximadamente 500  Hz) y 50  μs (aproximadamente 3183  Hz), diferenciándose así solo en el tercer valor de los valores RIAA correspondientes. [ 14 ] Aunque la característica Teldec es cercana a la característica RIAA, es lo suficientemente diferente como para que las grabaciones realizadas con la primera y reproducidas con la segunda suenen un poco apagadas. [ 15 ]

Referencias

Notas
  1. Copeland, Peter (septiembre de 2008). MANUAL DE TÉCNICAS DE RESTAURACIÓN DE SONIDO ANALÓGICO, pág. 148 (PDF) . Londres: The British Library. Archivado del original (PDF) el 9 de abril de 2011.
  2. 1 2 3 4 'Cut and Thrust: RIAA LP Equalization' por Keith Howard, Stereophile, Vol. 32, No. 3, marzo de 2009, pp. 53–62 http://www.stereophile.com/features/cut_and_thrust_riaa_lp_equalization/index.html
  3. "Corte y empuje: ecualización RIAA LP. El cuarto polo de Neumann (sic)" . 2 de abril de 2009.
  4. 1 2 'Sobre las redes de ecualización RIAA' por Stanley P. Lipshitz, Journal of the Audio Engineering Society, Vol. 27, No. 6, junio de 1979, pp. 458–481.
  5. 'El sistema de grabación de microsurcos de larga duración de Columbia' por PC Goldmark, R. Snepvangers y WS Bachman, Actas del IRE, vol. 37, n.º 8, agosto de 1949, págs. 923–927.
  6. 'Curva de reproducción estándar AES', Audio Engineering, vol. 35, n.º 1, enero de 1951, págs. 22 y 45.
  7. 'Evolución de una curva de grabación' por RC Moyer, Audio Engineering, vol. 37, n.º 7, julio de 1953, págs. 19-22 y 53-54.
  8. 'Características estándar de grabación de discos' por RC Moyer, RCA Engineer, Vol. 3, No. 2, octubre-noviembre de 1957, pp. 11-13.
  9. 'Características de reproducción de discos', Carta al editor de JD Collinson, Wireless World, vol. 62, n.º 4, abril de 1956, pág. 171.
  10. "The Tube Preamp Cookbook" A. Wright, Vacuum State Electronics, 1995 http://tubeamps.webs.com/1997_The_Tube_Preamp_Cookbook_Allen_Wright.pdf
  11. 1 2 3 "Diseño de audio de pequeña señal" D. Self, Elsevier, 2010.
  12. "El último polo de Neumann" . PSpatial Audio . PSpatial Audio . Consultado el 15 de julio de 2025 .
  13. Enmienda n.º 4 a «Grabaciones en disco procesadas y equipos de reproducción» (IEC 60098, 2.ª edición, enero de 1964), publicación IEC 60098/AMD4, Ginebra, Suiza, septiembre de 1976 (retirada en junio de 2009).
  14. "Ecualización de discos - Vinyl Engine" . www.vinylengine.com . Consultado el 16 de noviembre de 2023 .
  15. "Stereo Lab - Características históricas de grabación" . pspatialaudio.com . Consultado el 16 de noviembre de 2023 .
Bibliografía
  • Powell, James R., Jr. Guía técnica del audiófilo para grabaciones de 78 RPM, transcripciones y microsurcos . 1992; Gramophone Adventures, Portage, MI. ISBN 0-9634921-2-8
  • Powell, James R., Jr. Discos de transcripción de emisiones. 2001; Gramophone Adventures, Portage, MI. ISBN 0-9634921-4-4
  • Powell, James R., Jr. y Randall G. Stehle. Ajustes del ecualizador de reproducción para grabaciones de 78 RPM. Segunda edición. 1993, 2001; Gramophone Adventures, Portage, MI. ISBN 0-9634921-3-6
  • Ecualización de reproducción para  discos de goma laca de 78 rpm y LP pre-RIAA (curvas de ecualización, índice de sellos discográficos): Wiki de Audacity
  • Descripción y diagramas de la curva de ecualización RIAA
  • Ejemplos de diseños de filtros pasivos