Eu sou usuário da internet desde o tempo dos terminais de texto, linhas de comando e dos modems analógicos para acesso discado aos provedores. Uma coisa que eu aprendi ao longo deste período foi de que era possível fazer amizades com pessoas com as quais eu nunca iria me encontrar pessoalmente. E esta estranha forma de amizade se baseia, como qualquer amizade, na identificação de uma pessoa com a outra, no que tange a gostos, modos de vida ou simplesmente uma comunhão de pensamentos que se equivalem entre si.

Eu nunca tive a chance de conhecer Ray Dolby pessoalmente, mas me identifico com a imagem que ele deixou como entusiasta no campo do áudio, a sua paixão por música e, em última análise, pelo seu constante fascínio com a tecnologia.

Ao se deparar com desafios, ele se propôs a arrumar soluções para problemas, em seu campo de trabalho, o que é, per se, admirável. Mas, eu não acredito que isto tivesse acontecido por mero acaso. Ray Dolby procurou os meios científicos e técnicos na sua formação acadêmica, reunindo, portanto, teoria à prática, o que é altamente recomendável se alguém almeja alargar fronteiras de universos novos de conhecimento.

Ao morrer no dia 12 de setembro passado, ele deixou uma lacuna do ícone que a sua pessoa e o seu nome se tornaram associados na evolução dos processos de gravação e reprodução profissional e domésticos.

Para mim, a sua morte me causou surpresa com a coincidência: eu havia acabado de escrever um texto sobre Dolby Stereo, que foi publicado pouco depois do acontecimento. No seu obituário, nós somos informados de que Dolby sofria de mal de Alzheimer há algum tempo, tendo sido diagnosticado com leucemia recentemente, o que provavelmente resultou em seu êxito letal.

As contribuições de seus inventos e projetos são inegáveis, e atingiram em cheio tanto profissionais quanto consumidores. Mais importante, deixou a sua companhia nas mãos daqueles que o compreenderam e se propuseram a levar novos projetos adiante.

 A trajetória do inventor

Ray Milton Dolby formou-se em Engenharia Elétrica pela Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, em 1955. Mas, ainda estudante nas universidades que cursou, trabalhou em horário parcial na Ampex Corporation, onde participou de projetos envolvendo máquinas para aplicações em vídeo profissional e áudio.

Desde cedo, se deu conta de que as gravações analógicas em fita magnética tinham um problema difícil de resolver: o ruído de fundo, conhecido como “hiss”, ou “sibilar natural da fita”.

Dolby faz então o que muitos membros da academia no mundo todo fazem: saiu do território norte-americano para procurar formação acadêmica elevada em outro país. E assim, em 1961, ele recebeu o seu título de Ph.D. em Física, pela Universidade de Cambridge, Reino Unido da Grã-Bretanha. Depois de algum tempo em trabalho na India, ele retorna à Inglaterra, onde fundou o Laboratório Dolby.

Lá ele iniciou trabalhos de pesquisa, que redundaram na construção de um sistema redutor de ruído para fita magnética. Tentou convencer os principais estúdios norte-americanos para usá-lo, mas enfrentou o ceticismo e a desconfiança de todos eles, que alegavam que a redução de ruídos em fitas magnéticas não era tecnicamente possível.

Por sorte, ganhou acolhida nos estúdios londrinos da Decca, que gozava de grande prestígio no métier. O protótipo foi apresentado em 1965, demonstrando um ganho de 10 dB na relação sinal/ruído, e isto foi o suficiente para convencer a Decca de que valia a pena investir neste tipo de equipamento. Outros estúdios logo seguiram a ideia, incluindo os relutantes americanos.

 Os princípios da redução do ruído magnético

Em seus inúmeros depoimentos para a Audio Engineering Society, que podem ser vistos por quem quiser nos arquivos do YouTube, Ray Dolby confessa que começou a prestar atenção aos problemas da mídia analógica bem cedo na sua vida profissional na Ampex.

O Dr. Dolby percebeu que, por motivos diversos, particularmente os de ordem econômica, a gravação profissional em fita magnética vinha caindo do seu padrão de 30 ips (inches per second, ou polegadas por segundo) para 15 ips.

À medida que a velocidade cai a relação sinal/ruído cai junto. Tipicamente, fitas magnéticas de boa qualidade estão na faixa de 60 dB, o que é satisfatório para gravações com relativo baixo ganho de dinâmica (diferença entre sons altos e baixos), mas inconveniente se a fonte for em sentido oposto. Alguns instrumentos em particular, como, por exemplo, o piano, cujo ataque pode variar enormemente, apresentam desafios para uma relação sinal/ruído baixa. Sons muito baixos destes instrumentos, uma vez amplificados, tendem a expor o ruído de fundo, enquanto que sons muito altos tendem a saturar a mídia magnética e provocar distorção audível.

A solução recomendável é aumentar a relação sinal/ruído, de modo a manter íntegra a natureza dinâmica da música gravada. Mas, para fazer isso, esbarra-se em um problema: o que a gente classifica como “ruído” nada mais é do que a ausência de informação da fonte gravada, neste caso nas partículas do material magnético (geralmente compostos de ferro dopados) que não são magnetizadas no momento da gravação. Esta ausência de magnetização é reproduzida na forma de um ruído branco, o qual consiste em um sinal de mesma potência em uma frequência fixa. Na prática, o hiss magnético é um ruído com amplitude constante em uma mesma faixa de frequência, e isto é uma das características que iria permitir depois que ele fosse eliminado quase que por completo.

Lançado com sucesso em 1966, o Dolby A é um compander (compressor-expander). Durante a compressão (diminuição da dinâmica), ele reforça uma ou mais faixas de frequência desejadas, e depois corta este reforço na mesma proporção, na fase de expansão, durante a reprodução.

Isto é feito através de uma pré-ênfase dos sons contidos no material a ser gravado, dentro da região afetada. No caso do hiss, o Dolby A prevê uma pré-ênfase de até 10 dB, na faixa de frequência acima de 1 kHz.

O segredo do Dolby A é que esta pré-ênfase não é aplicada por completo com qualquer sinal, mas sim naqueles sinais de mais baixa amplitude. Isto é baseado no fato de que sons de baixa intensidade são os que mais perdem resolução com o aumento do ruído, enquanto que sons muito altos impedem que o ruído seja percebido pelo ouvido humano. Assim, uma decisão foi tomada, desde cedo, de somente aplicar a compressão completa em ruídos de baixa intensidade, e diminuí-la proporcionalmente ao aumento de nível de amplitude do material gravado. E para tanto, foi preciso estabelecer em que volume de entrada a compressão é abolida. No Dolby A, este nível é de + 3dB do VU (chamado por isto de “Dolby Level”).

Na de-ênfase (expansão) o oposto é feito: o volume (amplitude) do som gravado é cortado em idêntica proporção. Note que, como o hiss é som com um volume de amplitude fixa, ele é cortado no exato número de dBs da compressão, ou seja, ele cai em 10 dB em volume, e praticamente se torna inaudível.

Uma série de variáveis é capaz de interferir no resultado desta operação: fitas magnéticas de baixa qualidade, por exemplo, devem ser evitadas. A coercitividade do composto magnético usado per se já é suficiente para alterar a relação sinal/ruído. A velocidade com que a fita magnética viaja na frente da cabeça de gravação também tem enorme influência na dinâmica. As fitas magnéticas podem ser gravadas em 30 ips ou 15 ips (profissionalmente) ou em 7 ½ ips, 3 ¾ ips ou 1 7/8 ips em decks de rolo domésticos. Com 30 ips, o sistema de redução de ruídos pode não ser necessário, mas com 15 ips tudo irá depender da qualidade da fita master. E é bom lembrar que quando o Dolby A foi desenvolvido a base plástica e o material magnético já eram bons, mas sofreram depois enormes modificações, que permitiriam uma maior eficiência no funcionamento do redutor de ruído da Dolby.

Como na fotografia, que usa espaços maiores para imagens de maior resolução (na fotografia digital maior número de pixels), também a fita magnética carece de espaço físico e maior densidade de material magnético para aumentar a resposta de frequência e a dinâmica. Ray Dolby e muitos outros se viram diante de contínuo desafio com a inclusão de maior número de canais na mesma altura de fita.

 As variações do Dolby NR

Com a premissa provada em funcionamento, e com a variação para baixo da velocidade das fitas nos gravadores domésticos, os Laboratórios Dolby fizeram adaptações cada vez mais drásticas do seu sistema de redução de ruído, ao longo do tempo.

A presença maciça dos decks de fita cassete no mercado, cuja velocidade padrão é de 1 7/8 ips, forçou a Dolby a introduzir um sistema específico em 1968: o Dolby B. A redução de ruído alcançada é de cerca de 9 dB, porém bem mais crítica de ser realizada, debaixo da pior qualidade das fitas. Isto levou a Dolby a aumentar o escopo de redução de ruído, para formatos como o Dolby C (20 dB) e Dolby S (24 dB) posteriormente, mas já eu uma fase em que o Compact Disc (com relação sinal/ruído acima de 90 dB) já havia tomado conta do mercado.

A evolução da mídia magnética das fitas cassete, com o aumento da coercitividade observada no lançamento das fitas de cromo pela Basf ou cromo-equivalentes pela TDK (fitas de ferro dopadas com cobalto) melhorou o desempenho do Dolby B, alguns usuários preferindo até dispensá-lo. No advento da fita de metal na década de 1970 e com o aprimoramento das cabeças de gravação, o Dolby B poderia até ser considerado supérfluo por alguns usuários.

O maior percalço do Dolby B, entretanto, é referente à formulação da fita magnética. Cassete decks mais sofisticados passaram a aplicar computadores de bordo, aprimorados na década de 1990, que permitiriam testar a fita e ajustar o alinhamento da pré-ênfase, de modo a conciliar a qualidade da fita com a saturação de sinais de alta frequência. Muita gente se queixava do uso do Dolby B justamente pela ausência de um alinhamento correto. Uma vez atingida esta última condição de uso, a decodificação da fita com Dolby era imprecisa e prejudicada principalmente as frequências mais altas, tornando o som abafado e sem resolução.

O Dolby NR para cassetes ainda ser aprimorado pela Bang & Olufsen, com a criação dos formatos Dolby HX e Dolby HX-Pro, mas já em um período de decadência do uso de fitas magnéticas.

 O avanço no cinema e no broadcasting

É quase incontável o número de aplicações dos sistemas de redução de ruído desenvolvidos pelos Laboratórios Dolby. Em um determinado momento, motivado por seu criador e inventor, a empresa se lança nas áreas e cinema e broadcasting.

Nesta última, o Dolby FM foi de pouca utilidade. Eu mesmo fui testemunha disso, ao visitar os estúdios da Rádio JB FM do Rio de Janeiro. Havia pouca diferença na qualidade do som obtido ao nível do usuário, e a necessidade de estreitar a banda de transmissão, já naquela época, impediam que emissoras como a JB pudessem transmitir áudio com a dinâmica desejada.

O órgão do governo regulador na época, o Dentel, se não me falha a memória, obrigava as emissoras a usarem um compressor de áudio no transmissor, com o claro objetivo de aumentar o número de estações no ar. A redução de dinâmica beneficiou a gritaria do discurso monotônico dos disc-jockeys das emissoras de música popular, mas era um verdadeiro desastre para as emissoras que teimavam em transmitir música clássica. A Rádio JB-FM transmitia toda noite um programa com peças clássicas e que tinha boa audiência. Foi por causa disso que a emissora importou vídeo discos com concertos, usando a gravação, para se beneficiar da ausência de ruídos de impulso daquela mídia. E logo a seguir, importou o Sony CDP-101, que foi o primeiro CD player lançado no mercado americano.

Se o Dolby FM não deu muito certo, o Dolby Digital encontrou nas transmissões por assinatura ou terrestres, uma ocupação importante. Só o Brasil da HDTV não enxergou isso! O padrão permite de mono a 6.1, sem esforço algum, e é amparado no enorme número de programas gravados em Dolby e na presença obrigatória de decodificadores nos receptores domésticos, licenciados há décadas. Desde algum tempo, os fabricantes de TV brasileiros compensaram este erro incorporando um chip Dolby Pulse, que transcodifica o AAC empurrado no sistema brasileiro e o transforma em Dolby Digital, facilitando assim a integração entre a TV e todos os decodificadores externos.

No cinema, e com a iminente aposentadoria do Dolby Digital e do Dolby Stereo, a Dolby lançou recentemente o Dolby Atmos, que aumentará mais ainda o número de canais nas salas ou adaptá-las para o futuro imediato.

 O sucesso da companhia

O sucesso dos laboratórios Dolby não se deve somente ao compromisso do Dr. Ray Dolby com a sua pesquisa e inovações. A política da empresa foi a de licenciar componentes, geralmente na forma de microchips (microprocessadores) para qualquer fabricante de equipamentos dedicados ao usuário final, e de fabricar os demais equipamentos, destinados ao uso profissional.

Os processadores Dolby saíram na frente de seus principais concorrentes no cinema (DTS) e nos estúdios (dBX). O chip decodificador Dolby Digital e o primeiro videodisco com este tipo de trilha apareceram bem antes do DTS doméstico, o que facilitou ao entusiasta ou hobbyista construir um home theater com som multicanal moderno. Sensível à necessidade de aprendizado de pessoas leigas, a empresa disponibilizou o acesso on-line aos chamados “White Papers”, que são documentos com maior profundidade técnica, e mais importante ainda, deu aos usuários finais interessados acesso ao suporte técnico com o auxílio de pessoas como Roger Dressler e outros, que davam orientação a itens como o posicionamento de caixas acústicas, por exemplo, e outros tipos de informação que visavam elucidar dúvidas de como ajustar corretamente a instalação pretendida. Como a maioria de nós não pode ter a sala ideal, a Dolby discursou sobre tolerâncias de instalação e como compensar as deficiências da sala de cada um, de maneira a conseguir a reprodução mais próxima da correta, diante das circunstâncias.

Foi assim, na base da tentativa e do erro, e principalmente da leitura de material de leitura e suporte que eu e quase todos os meus contemporâneos da década de 1990 aprendemos a maior parte do que sabemos hoje. Sem isso tudo, nós os leigos não teríamos conseguido desfrutar com prazer do magnífico trabalho de mixagem das trilhas sonoras de cinema modernas.

Quando os ambientes de fóruns ainda eram dominados por entusiastas dedicados, eu e meus pares compartilhamos informações e experiências, e foi mais ou menos neste período em que as minhas amizades da Internet floresceram. E não é senão por motivo semelhante que eu, uma vez fora dos fóruns, me senti compelido a compartilhar o que eu aprendi com os leitores desta coluna. E como o aprendizado de leigos como eu é um processo contínuo eu ainda espero aprender um pouco mais, mesmo depois que, por qualquer motivo, esta coluna seja encerrada.

Eu devo aos laboratórios Dolby, com toda a justiça e resguardadas as ajudas de outras partes, o que eu sei sobre home theater hoje. Eu tenho a sorte de ter salvaguardado material de áudio e vídeo, dos primórdios desta era, que demonstram inequivocamente o suporte e apoio da Dolby aos profissionais deste métier e que resultaram em trilhas sonoras com Dolby Digital, em 384 kbps, com uma qualidade inquestionável.

É uma pena que o hábito de exibir trailers do formato antes dos filmes, que a gente via nos laserdiscs da década de 1990, foi abandonado no DVD. O trailer do Dolby Digital nos dava a todos um charme especial, e uma sensação de conquista no esforço da instalação de um cinema em casa do melhor jeito que era possível. [Webinsider]

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Leia também:

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• DSD em arquivos: o que são e o que fazer com eles
• O som que não dá certo
• Cinavia, proteção injusta para o usuário
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Paulo Roberto Elias

Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.