Audiovisual

Pequeñas historias del sonido (III): Dolby

En esta ocasión reviviremos una pequeña historia en plenos “felices años 50” en los Estados Unidos.

Queda lejos de estos años 50, aunque no en el olvido, la dura crisis de los años 30 y los recuerdos de los otros “Felices años 20”. El fantasma de la II Guerra Mundial se aleja con la victoria de los Aliados, donde Estados Unidos ha jugado el papel de asociado necesario y fundamental. Japón, tras el ataque contra los EEUU en la base hawaiana de Pearl Harbor, (El Puerto de la Perla), en 1941 queda deshecho por las “exitosas” bombas atómicas norteamericanas. Nace un héroe nacional que resuelve los problemas de orgullo nacional tras la guerra y reconstruye al país: El presidente Dwight Eisenhower. Y para terminar esta enumeración asistimos al primer estallido de natalidad conocido como el “baby boom” que dará paso a un equivalente estallido de consumo y bienestar económico.

No obstante, parece que también hubo algunos norteamericanos y extranjeros que en esos años no fueron tan felices: El senador Joseph McCarty llevó a cabo su caza de brujas, (fundamentalmente: homosexuales, comunistas y extranjeros “no adeptos”. Por el contrario, la radio y televisión plantean idílicos sueños de normalidad y prosperidad traducidos en consumo de bienes. Son también los años dorados del márquetin y la publicidad. Y Hollywood no iba a ser diferente produciendo todo tipo de películas de héroes triunfadores y familias felices.

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En la fotografía, dos iconos del consumo de los 50: Elvis Presley y el Cadillac de 1955.

Dolby y AMPEX

Dolby es el apellido de nuestro ilustre personaje: Ray M. Dolby. Nacido en 1933 en Portland, (Oregón) quien crece y se desarrolla en la próspera ciudad de Redwood, California. Según cuentan sus dispersas biografías, desde su tierna infancia se muestra como un niño curioso por todo. A los diez años comienza a dar clases de piano y más delante de clarinete reafirmando su interés por el sonido que y no abandonará nunca.

En 1949, tras el instituto y aún sin una titulación superior comienza a trabajar durante los veranos en AMPEX. En este momento Dolby se pone en contacto con sus primeros equipos profesionales de audio, y especialmente con los magnetofones.

Ray proseguirá sus estudios en la Universidad Estatal de San José, ya sin dejar de colaborar en AMPEX salvo el período de dos años de su Servicio Militar obligatorio.

En palabras de un histórico de AMPEX, Charles P. Gingsburg: “Aunque en ese momento [Dolby] no había tenido ningún entrenamiento formal de ingeniería, el conocimiento técnico y su ingenio hacen de él una figura clave en el programa de desarrollo [del magnetoscopio]”.

Quizás la causalidad quiso que en uno de esos momentos Ray como trabajador a tiempo parcial conociera a Alex Poniatoff. ¿Poniatoff? Sí, el presidente y fundador de la gigantesca AMPEX (Alexander Matveevich Poniatoff Excellence). Un ingeniero venido desde Rusia con otra historia por contar. Y en cuya empresa también acabaron trabajando James J. Stewart (el pionero del diseño y uso de los compresores de sonido), y Rein Narma (el inventor del compresor Fairchild 660).

Si alguien se está preguntando sobre el apellido Dolby y “cosas” con denominación Dolby… Pues sí; si tienen que ver, y aunque parezca mentira, el señor Dolby no comienza su andadura profesional, estrictamente hablando, en el audio sino en el campo incipiente de la imagen electrónica: el vídeo.

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¿Y cómo estaba el campo de la imagen electrónica en esas fechas? Pues literalmente, en pañales. Para los que seguís esta serie de artículos, ya os contamos que en la II Guerra Mundial, en la rendición de Berlín no sólo cayó el régimen de Hitler sino que también “cayeron” en manos norteamericanas los primeros magnetofones con sus cintas magnéticas de bobina abierta.

¿Y esto qué tiene que ver? Pues mucho. Casi me atrevería a decir que el magnetophon y el desarrollo de la emulsión magnética para la grabación de audio son la conditio sine qua non del magnetoscopio.

El desafío tecnológico para la construcción de un “magnetófono para la imagen” o magnetoscopio, surge como casi siempre más por una razón económica que por otra cosa. -Ya se sabe, cuestión de patentes y derechos.-

Destacaremos dos razones para esta investigación. Por una parte, los ingleses llevaban bastante avanzados sus estudios sobre televisión en blanco y negro y en color. De hecho, tenían en marcha numerosas investigaciones para diseñar un grabador de imagen profesional. Y por otra, las peculiaridades físicas de los Estados Unidos con casi 5.000 kilómetros de ancho y seis usos horarios que hacían imposible reproducir un programa que salía al aire en la costa Este, pongamos desde Washington a las 08.00 de la mañana y volverlo a reproducir a las 08.00 de la mañana de la costa Oeste, pongamos en Los Ángeles. La solución del satélite aún no era viable porque no será hasta 1957 cuando el Sputnik ruso retransmita los famosos “bip-bip” de una baliza, nada que ver con la más complicada retransmisión de la imagen de televisión.

La sencilla razón de la imposibilidad horaria no es otra que la falta de un grabador comercial profesional capaz de almacenar la señal de televisión para posteriormente reproducirla adecuadamente. Hasta entonces, el soporte de almacenamiento de imagen y sonido era el celuloide, pero tanto los procesos de kinescopado, (fijación de la imagen electrónica sobre emulsión cinematográfica); como de telecinado (reproducción del positivo o negativo cinematográfico sobre un tubo de rayos catódicos para su conversión electrónica); eran caros, lentos y tenían muy poca calidad.

Sigamos… Para no hacer ahora la historia de la televisión, sólo os diremos que al igual que el audio lo grabamos en un magnetofón mediante una cabeza grabadora fija y la cinta magnética desplazándose de modo longitudinal a ella, en el mundo del vídeo esta fórmula no funciona así debido a que las frecuencias que hay que registrar son de varios Megahertzios y no unos pocos Kilohertzios como ocurre con el sonido.

Tras un montón de experimentos, entre los que se incluye una especie de magnetofón gigante donde varios kilómetros de cinta duraban unos pocos minutos pasamos el testigo a Dolby recién licenciado.

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En la foto de 1952 vemos un experimento muy avanzado de la BBC: El VERA (Vision Electronic Recording Apparatus). Su soporte de grabación era cinta metálica corriendo sobre tres cabezas estáticas a ¡5,08 metros por segundo!

¿Y Ray Dolby? Pues en 1957 llega de nuevo a AMPEX con el título de Ingeniero Industrial de la prestigiosa Universidad de Stanford.

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(En la foto, de izquierda a derecha: Charles Anderson, Shelby Henderson, Alex Maxey, Ray Dolby, Fred Pfost and Charles Ginsburg, y parte del magnetoscopio Quadruplex Mark IV)

Debido a los múltiples problemas que daba la grabación de la imagen, Dolby prueba nuevas opciones. La modulación en amplitud (AM) del modelo primitivo modelo Mark I no había dado muy buen resultado. Así pues se encarga de desarrollar un método simplificado de modulación de frecuencia (FM) para la grabación ¡en blanco y negro, claro! Para ello, Ray Dolby y su equipo construyen un multivibrador que podía ser modulado aplicando directamente la señal de vídeo a las rejillas de control de la válvula. Es decir, dando mayor estabilidad al proceso de grabación-reproducción de la imagen.

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El primer grabador de vídeo se estrenó definitivamente el 30 de noviembre de 1956 en la CBS para reproducir en diferido el programa Douglas Edwards and the news.

En Enero de 1957, NBC comenzó a hacer sus emisiones diferidas; y ABC hizo lo mismo a partir de abril del mismo año. Podemos así decir que en 1958 nace el primer magnetoscopio comercial viable de la historia de la televisión: El Quadruplex Mark IV.

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En la fotografía podemos ver un carrete con cinta de 2” (Quadruplex), y sobre ella un casete mini DV con cinta de 1/4”.

Para terminar esta incursión de Ray por los magnetoscopios hablaremos del precio de estos equipos aunque en tono modo irónico. Comienza la suma: Un ingeniero de vídeo bien preparado en el campo de los magnetoscopios y soportes magnéticos, un precalentamiento de quince minutos para estabilizar circuitos y válvulas en sus temperaturas de trabajo, la casi constante limpieza de las cabezas rotativas, la alineación de cabezas y comprobación de circuitería cada grabación o reproducción, un equipo de aire comprimido auxiliar para guiar la cinta; el cambio y ajuste de las cabezas giratorias debido a su útil de 250 horas, su circuitería de transformadores y válvulas pesa más de media tonelada, una sala con un potente aire acondicionado, alimentación a la red eléctrica trifásica, y un consumo de más de 2.500 watios. Eso sí, con una calidad del sonido es muy buena porque la velocidad de paso longitudinal de cinta es de 15 pulgadas por segundo (38,1 cm/seg); con un ancho de banda de 20 Hz. a 15 KHz. y casi 70dB de dinámica de la época…

Los Laboratorios Dolby

Para 1961, nuestro personaje se doctora en Física por la Universidad de Cambridge y obtiene numerosas becas de investigación aunque antes, desde 1960, ya le ficha como consultor la Autoridad para la Energía Atómica de Gran Bretaña. En 1963 recorre India como consejero de las Naciones Unidas. Y en 1965 funda en Londres los Laboratorios Dolby. Si bien al año siguiente decide mudarse definitivamente a San Francisco para montar allí su sede central.

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Sí, el de la foto es Ray Dolby en los años 60.

Llegados aquí comentaremos brevemente y de modo cronológico los diferentes desarrollos que produce Ray Dolby en su empresa que debemos aclarar no se dedica en exclusiva al audio si bien se centrará en dos líneas principales de investigación: la reducción de ruido y el desarrollo de sistemas de audio multicanal.

A estas alturas de los años 60 los magnetofones multipista tienen ya su espacio bien reservado en cualquier estudio de grabación que se precie. Y si bien ya han aparecido gran cantidad de procesadores de audio aún no existe un sistema de reducción de ruido profesional eficiente.

Justo en 1965 se presenta en público la empresa Dolby Laboratorios y su primer producto: el Dolby A. Una circuitería específica para la reducción de ruido de tipo complementario destinado sólo al mercado profesional y cuya filosofía es la compresión-expansión multibanda.

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Con la llegada del Dolby A vuelve a cambiar el mundo sonoro. Tenemos mucho menos ruido de fondo en cada pista, unos 10 dB, y hasta 15dB en los materiales sonoros cercanos a 15 KHz. Realmente se nota la mejora de reducción de ruido; no es un panfleto publicitario.

En los 60 la industria discográfica enloquece con los formatos portátiles de sonido: el tape cartridge y el compact cassette. Sí, primero fue el cartucho de cuatro pistas reversible con cinta de ¼ de pulgada, (como la de los magnetófonos), nacido en EEUU de la mano de RCA en 1958; y luego, el mucho más extendido casete reversible con cinta de 1/8 pulgada inventado en Alemania en 1964.

Coches, camiones, autocaravanas, barcos de recreo, radiocasetes portátiles con pilas (boom box); nuestra música preferida se hace ubicua. Hasta las emisoras de radio FM tienen ya reproductores/grabadores (Sony, Nakamichi, Revox, Tandberg, Denon, etc.), en sus estudios para escuchar o grabar las “maquetas” de los grupos musicales del momento.

Pues bien, para este masivo mercado, en 1968, se introduce el reductor de ruido Dolby B. El invento consistía en una versión reducida de su hermano mayor Dolby A que en vez de trocear la banda de audio en cuatro partes, este sistema doméstico lo hace en toda la banda de frecuencias audibles. Cabe recordar que al ser un sistema complemetario un casete grabado con Dolby B y reproducido sin él sonará mucho más brillante y con más soplido por la falta de esa compresión y reecualización posterior.

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En la fotografía un sencillo casete de los años 70. En este caso de 90 minutos de duración, 45 minutos por cada cara; y de la empresa de soportes magnéticos Memorex, hoy Imation.

Evidentemente, hasta que se masificó el uso del Dolby B, el mercado tardó varios años en digerirlo, por precio y por novedad. En 1970, los fabricantes de casetes Advent, Fisher y Harman Kardon fueron los primeros en ofrecer un aparato con el sistema de reducción de ruido Dolby B. Y luego en 1971, mediante un acuerdo entre Signetic y Dolby Labs, crean el primer circuito integrado que lleva la tecnología Dolby B. Vamos, que ya se lo pueden vender masivamente a cualquier fabricante de equipos de sonido para que lo “integre” dentro de sus diseños.

En la foto, Ray Dolby en uno de sus laboratorios de Dolby Laboratories.

Como consecuencia de esta miniaturización, ese mismo año 1971, Advent lanza su primer reproductor de casete portátil, (nada que ver aún con el futuro walkman de Sony de los 80). Este reproductor incluía además, por primera vez, la posibilidad de usar casetes con un soporte magnético de formulación química más avanzada. ¿Y? Pues que así, usando dióxido de cromo (CrO2) y el sistema Dolby B se consideró definitivamente a este sencillo casete como soporte de “alta fidelidad”, debido a la mejora de la relación señal/ruido.

A todo esto, de manera consciente, se nos ha “olvidado” decir que cada vez que se usa un sistema licenciado por Dolby hay que pasar por caja; puede parecer una simple cuestión básica de derechos. Pero en la época a Dolby Labs. no se le podían comprar los equipos de codificación/descodificación profesionales, simplemente te los alquilaban por el tiempo necesario para realizar la producción. Eso si, te los instalaba y mantenía un ingeniero de Dolby que además debía dar el visto bueno a tu instalación de tal manera que quedabas atado de por vida al fabricante. Grrr… ¿Y si aparecía otro estándar en el mercado? ¡Pues ocurrió!

No todo iba a ser un camino de rosas para Ray Dolby como afirman sus hagiógrafos. En ese mismo 1971, David E. Blackmer, un ingeniero titulado “sólo” por la US Navy, la Universidad de Harvard y el Instituto Tecnológico de Massachusets (MIT) funda la empresa y la marca DBX con el resuelto propósito de llegar más lejos del rango audible. Su primer producto para el mercado profesional será un reductor de ruido de tipo complementario: DBX Tipo I y DBX Tipo II (incompatibles entre ellos) que llegan a mejorar hasta 20dB la relación señal/ruido. Y aquí comienza una larga disputa entre las dos empresas y las dos corrientes de usuarios profesionales: ¿Dolby o DBX? Por casualidad… El circuito DBX K9 cabe perfectamente en los bastidores A361 de Dolby A.

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DBX, también en ese mismo año lanzará otra bomba sonora: un procesador, “el compresor-limitador reconocido mundialmente y usado sobre todo en las pistas de voz, el DBX 160, basado en un VCA (amplificador controlado por tensión), para controlar la reducción de señal”.

Y a partir de aquí o poco más, DBX es vendida primero a BSR y luego revendida por partes a AKG (Harman Internacional) y a THAT Corporation. Parece que los cambios de rumbo en la empresa provocaron demasiados vaivenes para otras soluciones creativas de la reducción de sonido. Aunque la regrabación de audio de Apocalipsis Now de 1979 se realizó con DBX Tipo II no parece que el mercado del cine apostara finalmente por él.

Aunque también en los EEUU hay un intento de la gran CBS por proclamar su sistema CX (Compatible Expansion) como estándar, no llegará muy lejos salvo unos cuantos cientos de discos de vinilo prensados con este reductor de ruido.

Y por si fuera poca la competencia tenemos dos empresas más en discordia en el mercado europeo: Telefunken, que en 1980 presenta sus sistemas complementarios TELCOM para el mercado profesional y HIGH COM para el doméstico. Y Philips con sus sistemas no complementarios, DNL (Dynamic Noise Limiter) y DNR (Dynamic Noise Reduction).

Pero cambiemos ya de escenario, y nunca mejor dicho. El otro gran mercado tan suculento como el doméstico es el cine y toda su industria asociada. Para 1975, Dolby introduce en este mercado su sistema Dolby Stereo, un reductor de ruido de audio para el soporte fílmico de 35 mm. que recordemos lleva una banda de sonido óptica. Cualquier raya, empalme o mota de polvo significa ruido, y contra esto aún no había “cura”.

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La demostración palpable de que el sistema funcionaba y se recibió con agrado en el gran Hollywood fue el reconocimiento del Dolby Stereo en La Guerra de las Galaxias y Encuentros en la Tercera Fase; dos indiscutibles películas de éxito donde la banda sonora (BSO) tiene tanto que contar que cualquiera de nosotros, muchos años después somos capaces de tararear su leit motiv, -sin ruido-.

Para 1981, la novedad de Dolby frente a la competencia europea y los avances tecnológicos de los 80 es un nuevo sistema de reducción de ruido de audio doméstico llamado Dolby C. Al igual que sus antecesores Dolby A y Dolby B, el Dolby C también es un sistema complementario y mucho más efectivo que el Dolby B. La primera marca comercial que se atreve a incorporar este sistema es NAD.

Frente a la ventaja de sus casi 15dB de reducción de ruido que realiza el sistema, tiene una mayor incompatibilidad en la reproducción sin Dolby C. Vamos, que suena a rayos y centellas. Según el fabricante este efecto se mitiga usando el Dolby B en reproducción, al no tener nuestro equipo Dolby C. ¡Curioso, al menos!

Otro uso menos conocido de este sistema reductor de ruido es su aplicación al mundo del vídeo profesional. De hecho, Sony incorporará Dolby C en sus últimos última generación de modelos del magnetoscopio de formato U-matic de alta banda, y en los propios de los formatos Betacam y Betacam SP con resultados muy positivos.

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En la foto, un magnetoscopio Sony de formato Betacam SP modelo BVW 75 de 1986 que incorpora el reductor de ruido de audio Dolby C en sus cuatro pistas de audio. Aún es relativamente fácil encontrar algún magnetoscopoio de este mismo modelo en España en productoras de vídeo, y tanto en la televisión pública como privada, sobre todo en las salas de Cambio de Formato.

Dolby y el Surround: La otra pata de la mesa.

Tal y como comentamos al principio, tras la fundación de los Laboratorios Dolby, su volumen fundamental de investigación iba a estar encaminado a dos objetivos: la reducción del ruido en el sonido; bien en los soportes magnéticos como en la transmisión hertziana. Y por la otra parte, el desarrollo, organización y estandarización de sistemas de sonido espectacular multicanal.

Y para comenzar debemos aclarar el concepto Surround: Si bien su uso como nombre comercial queda estandarizado por los Laboratorios Dolby en 1982 con la introducción de su Dolby Surround, el invento tiene muchos, muchos años más.

Recordemos en unos renglones la historia del cine vista desde los intereses del sonido: Primero es una atracción de feria completamente muda a la cual se le añadirá un narrador en vivo, y luego uno o varios músicos. Para cuando el cine sale de la barraca y se hace popular, pasa a ocupar grandes y espectaculares salas haciendo competencia a la omnipresente radio y al tradicional teatro. Es en este momento cuando el cine tiene sonido aunque monofónico. Ahora los estudios de cine dan una vuelta más de tuerca e inventan el “surround” o sonido envolvente. Ni más ni menos que varios altavoces reproduciendo los efectos de sonido de la banda sonora. ¿Y esto cuándo ocurre? Pues según los datos de la Academia de Artes Cinematográficas de Hollywood, en 1940 con la película Fantasía, estrenada el 13 de noviembre en el Broadway Theatre de Nueva York producida íntegramente por Walt Disney. Para llegar a este momento, se realizaron más de cien diseños sobre papel y se construyeron una decena de ellos en laboratorio antes de la “première”.

El concepto empresarial para tal proyecto era generar una especie de circo ambulante donde se exhibía la película en salas “acondicionadas para la ocasión” y con toda la parafernalia técnica de sonido involucrada. La conclusión fue breve: 14 salas y el desmantelamiento en 1942 de todo el sistema para centrarse en desarrollos de “apoyo a la guerra”. Es decir, no pasó de ser un experimento más aunque con reminiscencias que han llegado hasta nuestros días: El experimento Fantasound. (http://en.wikipedia.org/wiki/Fantasound)

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Por lo que respecta al invento de Ray, el Dolby Surround, es un sistema que codifica mediante una matriz pasiva dos canales de cualquier fuente estereofónica analógica en cuatro canales surround. Parte del diseño se basa en los sistemas cuadrafónicos de la época; en particular en la matriz QS.

Nos atrevemos a aventurar que nace como otra nueva aventura comercial que ponga orden, estandarice las mil variantes de producción y exhibición cinematográfica y televisiva de sonido multicanal de la época. Otra razón fue la demanda del mercado de duplicado de videocasetes (Betamax y VHS). No olvidemos tampoco que estamos a punto de dejar el registro óptico del audio sobre la emulsión cinematográfica para pasar a la banda magnética estereofónica estéreo sobre 35mm. Y cuatro pistas, sobre 70mm.

Este mismo sistema Dolby Surround pasará a denominarse Dolby ProLogic I a partir de 1987 sólo para el mercado doméstico. En el 2000 saldrá a la luz el Dolby ProLogic II y progresivamente, Dolby ProLogic IIx, y Dolby ProLogic IIz.

Para 1984, sale al mercado el primer sistema de codificación digital: Dolby AC-1. Ya utiliza de modo normalizado los seis canales surround: izquierdo, centro, derecho, subgraves, envolvente izquierdo y envolvente derecho.

1986 es una fecha interesante. En plena revolución digital, Dolby saca al mercado el sistema Dolby SR, iniciales de Spectral Recording, que trata de alargar la vida de los multipistas analógicos frente a los digitales con un sistema de reducción de ruido mucho más potente aún que el clásico Dolby A. Según el fabricante hasta 25 dB en la parte alta del espectro de audio.

Por lo que respecta al campo del cine, es “bastante compatible” con los sistemas Dolby A por lo que las salas no tienen que volver a hacer nuevos desembolsos... De momento.

La sopa de letras de Ray Dolby

Probablemente a estas alturas algunos estén padeciendo doble visión por tanto Dolby seguido. Por ello, vamos a ir finalizando con cariño y cuidado los inventos de Ray.

Podemos decir, que además de enumerar todos y cada uno de los sistemas de reducción de ruido y de codificación multicanal, la cuestión es que este personaje forma parte de esa historia poco escrita y menos conocida de los que se obcecan con un sueño hasta que lo hacen realidad. De hecho, entre otros muchísimos premios y nominaciones ha recibido un Óscar, un Emmy, y un Grammy. Fue presidente de la asociación más importante en el mundo del sonido, la American Engineering Society. (AES) y tantos otros títulos.

Capítulo aparte está que Ray es uno de los multimillonarios que sale en la revista Forbes, pero que supo dirigir su “laboratorio” desde 1965 hasta el 2009. Es decir ha tenido éxito y nos ha sabido vender sus inventos. ¿Quién no tiene hoy un chisme de sonido donde no aparezca el sello Dolby?

Como despedida la enumeración de casi todos los sistemas Dolby que no hemos visto detenidamente, tanto reductores de ruido como codificadores multicanal. Si alguien quiere una explicación específica y no la encuentra en los libros o Internet estoy abierto a cualquier consulta.

El alcance del artículo desde el punto de vista técnico queremos que sea limitado; si no, sería una enciclopedia. Así que para los que queráis otra historia del surround os dejomos este documento: Surround Sound: Past, Present, and Future.

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Un saludo desde Dolbyland...

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