Matrix dekoder - Matrix decoder
Matrix-dekoding er en lydteknologi der et lite antall diskrete lydkanaler (f.eks. 2) dekodes til et større antall kanaler under avspilling (f.eks. 5). Kanalene er generelt, men ikke alltid, arrangert for overføring eller innspilling av en koder, og dekodet for avspilling av en dekoder. Funksjonen er å tillate at flerkanalslyd, slik som kvadrafonisk lyd eller surroundlyd, kodes i et stereosignal, og dermed spilles av som stereo på stereoutstyr, og som surround på surroundutstyr - dette er "kompatibel" flerkanalslyd.
Prosess
Matrix-koding tillater ikke at man kan kode flere kanaler i færre kanaler uten å miste informasjon: man kan ikke plassere 5 kanaler i 2 (eller til og med 3 i 2) uten å miste informasjon, da dette mister dimensjoner : de dekodede signalene er ikke uavhengige . Ideen er heller å kode noe som både vil være en akseptabel tilnærming av surroundlyden når den dekodes, og akseptabel (eller til og med overlegen) stereo.
Notasjon
Notasjonen for matrisekoding består av antall originale diskrete lydkanaler atskilt med et kolon fra antall kodede og dekodede kanaler. For eksempel vil fire kanaler kodet i to diskrete kanaler og dekodet tilbake til firekanaler bli notert:
4:2:4
Noen metoder henter nye kanaler fra de eksisterende, uten spesiell koding av lydkilden. For eksempel vil fem diskrete kanaler dekodet til seks kanaler bli notert:
5:5:6
Slike avledede kanal "dekodere" kan dra nytte av Haas-effekten , så vel som lydkoder iboende i kildekanalene.
Mange matrisekodingsmetoder er utviklet:
Hafler krets (2: 2: 4)
Den tidligste og enklere formen for dekoding er Hafler-kretsen , som utleder kanaler ut av vanlig stereoopptak (2: 2: 4). Den ble bare brukt til dekoding (koding av lyd ble ikke vurdert).
Avkodingsmatrise
| Avkodingsmatrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | 1.0 | 0,0 | 1.0 | -1,0 |
| Høyre Total | 0,0 | 1.0 | -1,0 | 1.0 |
Dynaquad-matrise (2: 2: 4) / (4: 2: 4)
Den Dynaquad matriks ble innført i 1969 var basert på Hafler krets , men brukes også for en bestemt koding av 4 tonekanaler i enkelte plater (4: 2: 4).
Kodende matrise
| Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | 1.0 | 0,25 | 1.0 | -0,5 |
| Høyre Total | 0,25 | 1.0 | -0,5 | 1.0 |
Avkodingsmatrise
| Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | 1.0 | 0,0 | 0,64 | -0,36 |
| Høyre Total | 0,0 | 1.0 | -0,36 | 0,64 |
Electro-Voice Stereo-4 matrise (2: 2: 4) / (4: 2: 4)
Stereo-4-matrisen ble oppfunnet av Leonard Feldman og Jon Fixler, introdusert i 1970, og solgt av Electro-Voice og Radio Shack . Denne matrisen ble brukt til å kode 4 lydkanaler på mange platealbum (4: 2: 4).
Kodende matrise
| Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | 1.0 | 0,3 | 1.0 | -0,5 |
| Høyre Total | 0,3 | 1.0 | -0,5 | 1.0 |
Avkodingsmatrise
| Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | 1.0 | 0,2 | 1.0 | -0,8 |
| Høyre Total | 0,2 | 1.0 | -0,8 | 1.0 |
SQ-matrise, "Stereo Quadraphonic", CBS SQ (4: 2: 4)
| Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | 1.0 | 0,0 | k0.7 | 0,7 |
| Høyre Total | 0,0 | 1.0 | -0,7 | j0.7 |
faseskift, faseskift
Den grunnleggende SQ-matrisen hadde mono / stereoanomalier, så vel som kodings- / dekodingsproblemer, sterkt kritisert av Michael Gerzon og andre.
Et forsøk på å forbedre systemet fører til bruk av andre kodere eller lydopptaksteknikker, men dekodingsmatrisen forble uendret.
Posisjonskoder
En N / 2-koder som kodet for hver posisjon i en 360 ° sirkel - den hadde 16 innganger, og hver kunne ringes til ønsket retning, og genererte en optimalisert kode.
Fremoverrettet koder
| Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | 1.0 | 0,0 | 0,7 | k0.7 |
| Høyre Total | 0,0 | 1.0 | k0.7 | 0,7 |
faseskift, faseskift
Den fremoverorienterte koderen fikk Center Back til å bli kodet som Center Front og ble anbefalt for direktesendt bruk for maksimal monokompatibilitet - den kodet også Center Left / Center Right og begge diagonale delingene på den optimale måten. Kan brukes til å modifisere eksisterende 2-kanals stereoopptak og lage 'syntetisert SQ' som, når den ble spilt gjennom en Full-Logic eller Tate DES SQ-dekoder, utviste en 180 ° eller 270 ° syntetisert quad-effekt. Mange FM-radiostasjoner som sendte SQ på 1970-tallet, brukte sin Forward-Oriented SQ-koder for dette. For SQ- dekodere designet CBS en krets som produserte 270 ° forbedring ved bruk av 90 ° faseskifter i dekoderen. Sansuis QS Encoders og QS Vario-Matrix Decoders hadde en lignende evne.
Bakoverorientert koderen
| Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | k1.0 | 0,0 | k0.7 | 0,7 |
| Høyre Total | 0,0 | j1.0 | -0,7 | j0.7 |
faseskift, faseskift
Den bakoverorienterte koderen var baksiden av den fremoverorienterte koderen - det gjorde det mulig å plassere lyder optimalt i den bakre halvdelen av rommet, men monokompatibilitet ble ofret. Når den brukes med standard stereoopptak, skapte den "ekstra bred" stereo med lyder utenfor høyttalerne.
Noen kodemiksere hadde kanalstrimler som kan byttes mellom fremoverrettet og bakoverrettet koding.
London Box
Den kodet senterbacken på en slik måte at den ikke avbrøt i mono-avspilling, og dermed ble utgangen vanligvis blandet med en posisjonskoder eller en fremoverorientert koding. Etter 1972 ble det store flertallet av SQ Encoded-albumene blandet med enten Position Encoder eller Forward-Oriented encoder.
Gent mikrofon
I tillegg opprettet CBS SQ Ghent Microphone, som var et romlig mikrofonsystem ved bruk av Neumann QM-69 mic. Signalene fra QM-69 ble differensiert, og deretter fasematriksert i 2-kanals SQ. Med Ghent-mikrofonen ble SQ forvandlet fra en matrise til en kjerne, og et ekstra signal kunne avledes for å gi N: 3: 4-ytelse.
Universal SQ
I 1976 integrerte Ben Bauer matrise og diskrete systemer i USQ, eller Universal SQ. Det var en hierarkisk 4-4-4 diskret matrise som brukte SQ-matrisen som basisbånd for diskrete kvadrafoniske FM- sendinger ved hjelp av ekstra differansesignaler kalt "T" og "Q". For en USQ FM-sending ble den ekstra "T" -modulasjonen plassert ved 38 kHz i kvadratur til standard stereodifferenssignal, og "Q" -modulasjonen ble plassert på en bærer ved 76 kHz. For standard 2-kanals SQ Matrix-sendinger, anbefalte CBS at en valgfri pilottone plasseres ved 19 kHz i kvadratur til den vanlige pilottonen for å indikere SQ-kodede signaler og aktivere lytterens Logic-dekoder.
CBS argumenterte for at SQ-systemet burde velges som standard for quadraphonic FM, fordi 4: 2: 4 SQ-systemet, dekodet med en CBS Paramatrix-dekoder, utkonkurrerte 4: 3 i FCC-lyttetester av de forskjellige fire kanals kringkastingsforslagene: 4 (uten logikk) så vel som alle andre 4: 2: 4 (med logiske) systemer som er testet, og nærmer seg ytelsen til et diskret mastertape innen en veldig liten margin. Samtidig ble SQ "fold" til stereo og mono foretrukket fremfor stereo og mono "fold" på 4: 4: 4, 4: 3: 4 og alle andre 4: 2: 4 kodingssystemer.
Tate DES-dekoder
Directional Enhancement System, også kjent som Tate DES, var en avansert dekoder som forbedret retningsbestemmelsen til den grunnleggende SQ-matrisen.
Den matriserte først de fire utgangene til SQ-dekoderen for å utlede ekstra signaler, og sammenlignet deretter konvoluttene for å oppdage den dominerende retningen og graden av dominans. En prosessorseksjon, implementert utenfor Tate IC-sjetongene, anvendte variabel angrep / forfallstid på styresignalene og bestemte koeffisientene til "B" (blanding) -matriser som var nødvendige for å forbedre retningsretningen. Disse ble behandlet av ekte analoge multiplikatorer i matrisemultiplikator-IC-ene, for å multiplisere den innkommende matrisen med "B" -matriser og produsere utganger der retningsretningen til alle dominerende lyder ble forbedret.
Siden DES kunne gjenkjenne alle tre retningene i energisfæren samtidig og forbedre separasjonen, hadde den et veldig åpent og 'diskret' lydfelt.
I tillegg ble forbedringen gjort med tilstrekkelig ekstra kompleksitet til at alle ikke-dominerende lyder ble holdt på sitt rette nivå.
Dolby brukte Tate DES IC-er i sine teaterprosessorer til rundt 1986, da de utviklet Pro Logic-systemet. Dessverre holdt forsinkelser og problemer Tate DES IC fra markedet til slutten av 1970-tallet, og det ble bare laget to forbrukerkodere som brukte dem, Audionics Space & Image Composer og Fosgate Tate II 101A. Fosgate brukte en raskere, oppdatert versjon av IC, kalt Tate II, og ekstra kretsløp som sørget for separasjonsforbedring rundt hele 360 lydfeltet. I motsetning til de tidligere Full Wave-matching Logic-dekoderne for SQ, som varierte utgangsnivåene for å forbedre retningsbestemmelsen, avbrøt Tate DES SQ-signalet overhør som en funksjon av den dominerende retningsretningen, og holdt ikke-dominerende lyder og etterklang på sine riktige romlige steder på deres riktig nivå.
QS-matrise, "Regular Matrix", "Quadraphonic Sound" (4: 2: 4)
| Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | 0,92 | 0,38 | j0.92 | j0.38 |
| Høyre Total | 0,38 | 0,92 | k0.38 | k0,92 |
faseskift, faseskift
Matrise H (4: 2: 4)
| Matrise H Matrise | Venstre front | Rett foran | Venstreback | Rett tilbake |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | -j0,94 | -l0.34 | + k0,94 | + m0,34 |
| Høyre Total | + l0,34 | + j0,94 | -m0.34 | -k0,94 |
j = 20 ° faseforskyvning k = 25 ° faseforskyvning l = 55 ° faseforskyvning m = 115 ° faseforskyvning
Ambisonic UHJ-kjerne (3: 2: 4 eller mer)
| Matrise | W (trykksignal) | X (front-back signal) | Y (venstre-høyre signal) |
|---|---|---|---|
| Venstre Total | 0,470 + k0,171 | 0,093 + j0,255 | +0,328 |
| Høyre Total | 0,470 + j0,171 | 0,093 + k0,255 | -0,328 |
faseskift, faseskift
Dolby Stereo og Dolby Surround (matrise) 4: 2: 4
Dolby Stereo og Dolby Surround er også kjent som Dolby MP, Dolby SVA og Pro Logic .
Dolby SVA-matrise er det opprinnelige navnet på Dolby Stereo 4: 2: 4-kodingsmatrise.
Uttrykket "Dolby Surround" refererer til både koding og dekoding i hjemmemiljøet, mens det i teatret er kjent "Dolby Stereo", "Dolby Motion Picture matrix" eller "Dolby MP". "Pro Logic" refererer til dekoderen som brukes, det er ingen spesiell Pro Logic-kodingsmatrise.
Den Ultra Stereo system, utviklet av annet selskap, er kompatibelt og bruker tilsvarende matriser til Dolby Stereo.
Dolby Stereo Matrix er grei: de fire originale kanalene: Left (L), Center (C), Right (R) og Surround (S), er kombinert i to, kjent som Left-total (LT) og Right-total (RT) ved denne formelen:
| Dolby Stereo Mix | Venstre | Ikke sant | Senter | Omgi |
|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | ||||
| Høyre Total |
hvor j = 90 ° faseforskyvning
Senterkanalinformasjonen blir båret av både LT og RT i fase, og surroundkanalinformasjon av både LT og RT, men utenfor fase. Surroundkanalen er en enkelt begrenset frekvensområde (7 kHz lavpassfiltrert ) mono bakkanal, dynamisk komprimert og plassert med et lavere volum enn resten. Dette muliggjør bedre separasjon av signaler.
Dette gir god kompatibilitet med både monoavspilling, som gjengir L, C og R fra monohøyttaleren med C på et nivå 3 dB høyere enn L eller R, men surroundinformasjon kansellerer. Det gir også god kompatibilitet med tokanals stereoavspilling der C er gjengitt fra både venstre og høyre høyttaler for å danne et fantomsenter og surround er gjengitt fra begge høyttalerne, men på en diffus måte.
En enkel 4-kanals dekoder kunne ganske enkelt sende sumssignalet (L + R) til senterhøyttaleren, og differensialsignalet (LR) til omgivelsene. Men en slik dekoder vil gi dårlig skille mellom tilstøtende høyttalerkanaler, og dermed vil alt som er ment for senterhøyttaleren også reprodusere fra venstre og høyre høyttalere bare 3 dB under nivået i senterhøyttaleren. Tilsvarende ville alt ment for den venstre høyttaleren bli gjengitt fra både midt- og surroundhøyttalerne, igjen bare 3 dB under nivået i venstre høyttaler. Det er imidlertid fullstendig skille mellom venstre og høyre, og mellom sentrum og surroundkanaler.
For å overvinne dette problemet bruker kinodekoderen såkalte "logiske" kretser for å forbedre separasjonen. Den logiske kretsen bestemmer hvilken høyttalerkanal som har det høyeste signalnivået og prioriterer den, demper signalene som mates til de tilstøtende kanalene. Fordi det allerede er fullstendig skille mellom motsatte kanaler, er det ikke noe behov for å dempe dem, og dekoderen bytter faktisk mellom L- og R-prioritet og C- og S-prioritet. Dette setter noen begrensninger på miksing for Dolby Stereo, og for å sikre at lydmikser blandet lydspor på riktig måte, vil de overvåke lydmiksen via en Dolby Stereo-koder og dekoder i tandem. I tillegg til logikkretsene mates også surroundkanalen via en forsinkelse, justerbar opptil 100 ms for å passe auditorier av forskjellige størrelser, for å sikre at enhver lekkasje av programmateriale beregnet på venstre eller høyre høyttalere i surroundkanalen alltid høres først fra den tiltenkte høyttaleren. Dette utnytter " Precedence-effekten " for å lokalisere lyden til den tiltenkte retningen.
Dolby Pro Logic II matrise (5: 2: 5)
| Matrise | Venstre | Ikke sant | Senter | Bak til venstre | Bak til høyre |
|---|---|---|---|---|---|
| Venstre Total | |||||
| Høyre Total |
faseskift, faseskift
Pro Logic II-matrisen gir stereokanaler med full frekvens. Vanligvis drives en subwoofer-kanal ved å bare filtrere og omdirigere de eksisterende bassfrekvensene til det originale stereosporet.