Матричный декодер

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) Ведущий раздел этой статьи может быть слишком коротким, чтобы адекватно резюмировать ее ключевые моменты . Пожалуйста, рассмотрите возможность расширения лид, чтобы предоставить доступный обзор всех важных аспектов статьи. ( Июнь 2012 г. ) Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Июнь 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Matrix decoder»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( июнь 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) Эта статья может быть слишком технической, чтобы ее могло понять большинство читателей . Пожалуйста, помогите улучшить его, чтобы он был понятен неспециалистам , не удаляя технические детали. ( Июнь 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Матричное декодирование - это аудиотехнология, в которой небольшое количество дискретных аудиоканалов (например, 2) декодируется в большее количество каналов при воспроизведении (например, 5). Каналы обычно, но не всегда, организованы для передачи или записи кодером и декодируются для воспроизведения декодером. Эта функция позволяет кодировать многоканальный звук, такой как квадрофонический звук или объемный звук , в стереосигнал и, таким образом, воспроизводить его как стерео на стереооборудовании и как объемное звучание на оборудовании объемного звучания - это «совместимый» многоканальный звук.

Процесс [ править ]

Матричное кодирование не позволяет кодировать несколько каналов в меньшем количестве каналов без потери информации: невозможно уместить 5 каналов в 2 (или даже 3 в 2) без потери информации, так как это теряет размеры : декодированные сигналы не являются независимыми . Идея состоит скорее в кодировании чего-то, что будет как приемлемым приближением объемного звука при декодировании, так и приемлемым (или даже превосходным) стерео.

Обозначение [ править ]

Обозначение для матричного кодирования состоит из количества исходных дискретных аудиоканалов, разделенных двоеточием, от количества кодированных и декодированных каналов. Например, четыре канала, закодированные в два дискретных канала и декодированные обратно в четыре канала, будут обозначены:

4: 2: 4

Некоторые методы извлекают новые каналы из существующих без специального кодирования аудиоисточника. Например, пять дискретных каналов, декодированных в шесть каналов, будут записаны:

5: 5: 6

Такие производные "декодеры" канала могут использовать эффект Хааса , а также звуковые сигналы, присущие исходным каналам.

Разработано множество методов матричного кодирования:

Матрица Dynaquad (2: 2: 4) / (4: 2: 4) [ править ]

Dynaquad матрица введен в 1969 году была основана на схеме Hafler для получения задних каналов из обычной стерео записи (2: 2: 4), эта матрица была также использована для конкретного кодирования 4 звуковых каналов в некоторых альбомах (4: 2: 4). ^[1]

Матрица кодирования [ править ]

Матрица декодирования [ править ]

Матрица Electro-Voice Stereo-4 (2: 2: 4) / (4: 2: 4) [ редактировать ]

Матрица Stereo-4 была изобретена Леонардом Фельдманом и Джоном Фикслером, представлена ​​в 1970 году и продавалась Electro-Voice и Radio Shack . Эта матрица использовалась для кодирования 4 звуковых каналов на многих альбомах записи (4: 2: 4). ^[3]

Матрица кодирования [ править ]

Матрица декодирования [ править ]

Матрица SQ, "Stereo Quadraphonic", CBS SQ (4: 2: 4) [ править ]

${\ displaystyle j = + 90 ^ {\ circ}}$фазовый сдвиг, фазовый сдвиг${\ Displaystyle к = -90 ^ {\ circ}}$

Базовая матрица SQ имела аномалии моно / стерео, а также проблемы с кодированием / декодированием, которые подвергались резкой критике со стороны Майкла Герзона и других. ^[4]

Попытка улучшить систему привела к использованию других кодировщиков или методов захвата звука, но матрица декодирования осталась неизменной.

Датчик положения [ править ]

Кодер N / 2, который кодировал каждую позицию в круге на 360 ° - у него было 16 входов, и каждый мог быть набран в желаемом точном направлении, генерируя оптимизированный код.

Прямо-ориентированный кодировщик [ править ]

${\ displaystyle j = + 90 ^ {\ circ}}$фазовый сдвиг, фазовый сдвиг${\ Displaystyle к = -90 ^ {\ circ}}$

Прямо-ориентированный кодер закодировал центральную заднюю часть как центральную переднюю и был рекомендован для использования в прямом эфире для максимальной совместимости с моно - он также оптимально кодировал центральный левый / центральный правый и оба диагональных разделения. Может использоваться для изменения существующих 2-канальных стереозаписей и создания «синтезированного SQ», который при воспроизведении через декодер Full-Logic или Tate DES SQ демонстрировал синтезированный квад-эффект на 180 ° или 270 °. Многие стереофонические FM-радиостанции, транслирующие SQ в 1970-х годах, использовали для этого свои передовые кодировщики SQ. Для декодеров SQ компания CBS разработала схему, которая обеспечивала увеличение на 270 ° с использованием фазовращателей на 90 ° в декодере. Кодеры Sansui QS и декодеры QS Vario-Matrix обладали аналогичными возможностями.

Обратно-ориентированный кодировщик [ править ]

${\ displaystyle j = + 90 ^ {\ circ}}$фазовый сдвиг, фазовый сдвиг${\ Displaystyle к = -90 ^ {\ circ}}$

Обратно-ориентированный кодировщик был противоположностью прямому-ориентированному кодировщику - он позволял оптимально размещать звуки в задней половине комнаты, но при этом была принесена в жертву моносовместимость. При использовании со стандартными стереозаписями он создавал «сверхширокое» стерео со звуками вне динамиков.

Некоторые микшеры кодирования имели полосы каналов, переключаемые между ориентированным вперед и назад кодированием.

Лондонский бокс [ править ]

Он закодировал центральную заднюю часть таким образом, что он не отменялся при монофоническом воспроизведении, поэтому его выход обычно смешивался с выходом кодера положения или кодировщика с прямой ориентацией. После 1972 года подавляющее большинство альбомов с кодировкой SQ было микшировано либо с помощью позиционного кодировщика, либо с помощью прямого кодировщика.

Гентский микрофон [ править ]

Кроме того, CBS создала микрофон SQ Ghent, который представлял собой пространственную микрофонную систему с использованием микрофона Neumann QM-69. Сигналы от QM-69 были дифференцированы, а затем преобразованы по фазе в 2-канальный SQ. ^[5] С микрофоном Ghent SQ был преобразован из матрицы в ядро, и можно было получить дополнительный сигнал для обеспечения производительности N: 3: 4.

Универсальный SQ [ править ]

В 1976 году Бен Бауэр интегрировал матричные и дискретные системы в USQ или Universal SQ. Это была иерархическая дискретная матрица 4-4-4, которая использовала матрицу SQ в качестве основной полосы для дискретных квадрофонических FM- трансляций с использованием дополнительных разностных сигналов, называемых «T» и «Q». Для вещания USQ FM дополнительная модуляция «T» была размещена на частоте 38 кГц в квадратуре к стандартному разностному стереосигналу, а модуляция «Q» была размещена на несущей на частоте 76 кГц. Для стандартных 2-канальных трансляций SQ Matrix CBS рекомендовала разместить дополнительный пилот-сигнал на частоте 19 кГц в квадратуре по отношению к обычному пилот-тону, чтобы указать сигналы, закодированные в SQ, и активировать логический декодер слушателей.

CBS утверждала, что система SQ должна быть выбрана в качестве стандарта для квадрофонической FM, потому что в тестах прослушивания FCC различных предложений четырехканального вещания система 4: 2: 4 SQ, декодированная с помощью декодера CBS Paramatrix, превзошла 4: 3: 4 (без логики), а также все другие протестированные системы 4: 2: 4 (с логикой), приближаясь к производительности дискретной мастер-ленты с очень небольшим запасом. ^[6] В то же время «сворачивание» SQ в стерео и моно было предпочтительнее стерео и моно «сворачивания» 4: 4: 4, 4: 3: 4 и всех других систем кодирования 4: 2: 4.

Декодер Tate DES [ править ]

Система улучшения направленности, также известная как Tate DES, была усовершенствованным декодером, улучшающим направленность базовой матрицы SQ.

Сначала он матрично преобразовал четыре выхода SQ-декодера для получения дополнительных сигналов, затем сравнил их огибающие, чтобы определить преобладающее направление и степень доминирования. Секция процессора, реализованная вне микросхем Tate IC, применяет переменную синхронизацию атаки / затухания к управляющим сигналам и определяет коэффициенты матриц «B» (Blend), необходимые для повышения направленности. На них действовали настоящие аналоговые умножители в ИС матричного умножителя, чтобы умножить входящую матрицу на матрицы «B» и получить выходы, в которых была усилена направленность всех преобладающих звуков.

Поскольку DES мог распознавать все три направления энергетической сферы одновременно и улучшать разделение, он имел очень открытое и «дискретное» звуковое поле.

Кроме того, улучшение было выполнено с достаточной дополнительной сложностью, чтобы все недоминантные звуки сохранялись на должном уровне.

Компания Dolby использовала микросхемы Tate DES IC в своих кинотеатральных процессорах примерно до 1986 года, когда они разработали систему Pro Logic. К сожалению, задержки и проблемы удерживали Tate DES IC от рынка до конца 1970-х годов, и только два потребительских декодера когда-либо использовали их, Audionics Space & Image Composer и Fosgate Tate II 101A. В Fosgate использовалась более быстрая, обновленная версия ИС, названная Tate II, и дополнительные схемы, которые обеспечивали усиление разделения во всем звуковом поле 360. В отличие от более ранних логических декодеров с полным согласованием волн для SQ, которые изменяли выходные уровни для повышения направленности, Tate DES отменил перекрестные помехи сигнала SQ в зависимости от преобладающей направленности, сохраняя недоминантные звуки и реверберацию в соответствующих пространственных положениях в их точках. правильный уровень.

Матрица QS, «Обычная матрица», «Квадрафонический звук» (4: 2: 4) [ править ]

${\ displaystyle j = + 90 ^ {\ circ}}$фазовый сдвиг, фазовый сдвиг${\ Displaystyle к = -90 ^ {\ circ}}$

Матрица H (4: 2: 4) [ править ]

j = сдвиг фазы 20 ° k = сдвиг фазы 25 ° l = сдвиг фазы 55 ° m = сдвиг фазы 115 °

Ядро Ambisonic UHJ (3: 2: 4 или больше) [ править ]

${\ displaystyle j = + 90 ^ {\ circ}}$фазовый сдвиг, фазовый сдвиг${\ Displaystyle к = -90 ^ {\ circ}}$

Dolby Stereo и Dolby Surround (матрица 4: 2: 4) [ редактировать ]

Dolby Stereo и Dolby Surround также известны как Dolby MP, Dolby SVA и Pro Logic .

Матрица Dolby SVA - это оригинальное название матрицы кодирования Dolby Stereo 4: 2: 4.

Термин «Dolby Surround» относится как к кодированию, так и к декодированию в домашних условиях, тогда как в кинотеатре он известен как «Dolby Stereo», «матрица Dolby Motion Picture» или «Dolby MP». «Pro ​​Logic» относится к используемому декодеру, специальной матрицы кодирования Pro Logic нет.

Система Ultra Stereo , разработанная другой компанией, совместима и использует матрицы, аналогичные Dolby Stereo.

Стерео матрица Dolby проста: четыре исходных канала: левый (L), центральный (C), правый (R) и объемный (S), объединены в два, известных как левый общий (LT) и правый общий. (RT) по этой формуле:

Dolby Stereo Mix	Оставили	Правильно	Центр	Окружать
Осталось Всего	${\ displaystyle 1}$	${\ displaystyle 0}$	${\ displaystyle {\ frac {1} {\ sqrt {2}}}}$	${\ displaystyle + j {\ frac {1} {\ sqrt {2}}}}$
Право Всего	${\ displaystyle 0}$	${\ displaystyle 1}$	${\ displaystyle {\ frac {1} {\ sqrt {2}}}}$	${\displaystyle -j{\frac {1}{\sqrt {2}}}}$

где j = фазовый сдвиг 90 °

Информация о центральном канале передается как LT, так и RT в фазе, а информация канала объемного звука как LT, так и RT, но не в фазе. Канал объемного звучания - это единственный задний монофонический канал с ограниченным частотным диапазоном ( фильтр нижних частот 7 кГц ^[8] ), динамически сжатый и размещенный с меньшей громкостью, чем остальные. Это позволяет лучше разделить сигналы.

Это обеспечивает хорошую совместимость как с монофоническим воспроизведением, так и с воспроизведением L, C и R из монофонического динамика с уровнем C на 3 дБ выше, чем L или R, но информация объемного звука отменяется. Это также обеспечивает хорошую совместимость с двухканальным стереофоническим воспроизведением, где C воспроизводится как из левого, так и из правого динамиков, образуя фантомный центр, а объемное звучание воспроизводится из обоих динамиков, но диффузно.

Простой 4-канальный декодер может просто послать суммарный сигнал (L + R) на центральный динамик, а разностный сигнал (LR) - на окружающие. Но такой декодер обеспечит плохое разделение между каналами соседних динамиков, поэтому все, что предназначено для центрального динамика, также будет воспроизводиться через левый и правый динамики только на 3 дБ ниже уровня в центральном динамике. Точно так же все, что предназначено для левого динамика, будет воспроизводиться как из центрального динамика, так и из динамиков объемного звучания, опять же всего на 3 дБ ниже уровня в левом динамике. Однако существует полное разделение между левым и правым, а также между центральным и объемным каналами.

Чтобы решить эту проблему, кинодекодер использует так называемую «логическую» схему для улучшения разделения. Логическая схема определяет, какой канал динамика имеет самый высокий уровень сигнала, и дает ему приоритет, ослабляя сигналы, подаваемые в соседние каналы. Поскольку уже существует полное разделение между противоположными каналами, нет необходимости ослаблять их, фактически декодер переключается между приоритетом L и R и приоритетом C и S. Это накладывает некоторые ограничения на микширование для Dolby Stereo и гарантирует, что микшеры звука правильно микшируют саундтреки, они будут контролировать микширование звука через кодировщик Dolby Stereo и декодер в тандеме. В дополнение к логической схеме канал объемного звучания также запитывается через задержку, регулируемую до 100 мс, чтобы соответствовать аудиториям разного размера,чтобы гарантировать, что любая утечка программного материала, предназначенного для левого или правого громкоговорителя, в канал объемного звучания всегда сначала слышна из соответствующего громкоговорителя. Это эксплуатирует "Эффект приоритета "для локализации звука в заданном направлении.

Матрица Dolby Pro Logic II (5: 2: 5) [ редактировать ]

Матрица	Оставили	Правильно	Центр	Задний левый	Задний правый
Осталось Всего	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 0}$	${\displaystyle {\sqrt {\frac {1}{2}}}}$	${\displaystyle j{\frac {\sqrt {3}}{2}}}$	${\displaystyle j{\frac {1}{2}}}$
Право Всего	${\displaystyle 0}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {\sqrt {\frac {1}{2}}}}$	${\displaystyle k{\frac {1}{2}}}$	${\displaystyle k{\frac {\sqrt {3}}{2}}}$

${\displaystyle j=+90^{\circ }}$фазовый сдвиг, фазовый сдвиг${\displaystyle k=-90^{\circ }}$

Матрица Pro Logic II обеспечивает стереофонические полночастотные тыловые каналы. Обычно канал сабвуфера управляется простой фильтрацией и перенаправлением существующих низких частот исходной стереодорожки.

См. Также [ править ]

• Формат Ambisonic UHJ
• Dolby Digital
• Dolby Pro Logic
• Эффект Хааса
• Квадрафонический звук
• Объемный звук

Ссылки [ править ]