La decodificación matricial es una tecnología de audio en la que una pequeña cantidad de canales de audio discretos (por ejemplo, 2) se decodifican en una cantidad mayor de canales durante la reproducción (por ejemplo, 5). Los canales generalmente, pero no siempre, están dispuestos para su transmisión o grabación mediante un codificador, y decodificados para su reproducción mediante un decodificador. La función es permitir que el audio multicanal, como el sonido cuadrafónico o el sonido envolvente, se codifique en una señal estéreo y, por lo tanto, se reproduzca como estéreo en un equipo estéreo y como envolvente en un equipo envolvente; esto es audio multicanal "compatible".
La codificación matricial no permite codificar varios canales en menos canales sin perder información: no se pueden encajar 5 canales en 2 (o incluso 3 en 2) sin perder información, ya que esto pierde dimensiones : las señales decodificadas no son independientes . La idea es más bien codificar algo que sea a la vez una aproximación aceptable del sonido envolvente cuando se decodifique y un estéreo aceptable (o incluso superior).
La notación para la codificación matricial consiste en el número de canales de audio discretos originales separados por dos puntos del número de canales codificados y decodificados. Por ejemplo, cuatro canales codificados en dos canales discretos y decodificados nuevamente en cuatro canales se anotarían:
4:2:4
Algunos métodos derivan nuevos canales a partir de los existentes, sin codificación especial de la fuente de audio. Por ejemplo, cinco canales discretos decodificados en seis canales se anotarían:
5:5:6
Estos "decodificadores" de canales derivados pueden aprovechar el efecto Haas , así como las señales de audio inherentes a los canales de origen.
Se han desarrollado muchos métodos de codificación matricial:
La forma más antigua y sencilla de decodificación es el circuito Hafler , que deriva canales de retorno a partir de una grabación estéreo normal (2:2:4). Se utilizó únicamente para decodificar (no se consideró la codificación del sonido).
La matriz Dynaquad introducida en 1969 se basó en el circuito Hafler , pero también se utilizó para una codificación específica de 4 canales de sonido en algunos álbumes (4:2:4). [1]
La matriz Stereo-4 fue inventada por Leonard Feldman y Jon Fixler, introducida en 1970 y vendida por Electro-Voice y Radio Shack . Esta matriz se utilizó para codificar 4 canales de sonido en muchos álbumes de discos (4:2:4). [3]
cambio de fase, cambio de fase
La matriz SQ básica tenía anomalías mono/estéreo, así como problemas de codificación/decodificación, muy criticados por Michael Gerzon y otros. [4]
Un intento de mejorar el sistema llevó al uso de otros codificadores o técnicas de captura de sonido, pero la matriz de decodificación se mantuvo sin cambios.
Un codificador N/2 que codificaba cada posición en un círculo de 360°: tenía 16 entradas y cada una podía marcarse en la dirección exacta deseada, generando una codificación optimizada.
cambio de fase, cambio de fase
El codificador orientado hacia adelante hizo que el centro posterior se codificara como centro frontal y se recomendó para su uso en transmisiones en vivo para una máxima compatibilidad mono; también codificó el centro izquierda/centro derecha y ambas divisiones diagonales de manera óptima. Podría usarse para modificar grabaciones estéreo de 2 canales existentes y crear 'SQ sintetizado' que, cuando se reproduce a través de un decodificador Full-Logic o Tate DES SQ, exhibe un efecto cuádruple sintetizado de 180° o 270°. Muchas estaciones de radio FM estéreo que transmitían SQ en la década de 1970 utilizaron su codificador SQ orientado hacia adelante para esto. Para los decodificadores SQ , CBS diseñó un circuito que producía la mejora de 270° utilizando los desfasadores de 90° en el decodificador. Los codificadores QS y los decodificadores QS Vario-Matrix de Sansui tenían una capacidad similar.
cambio de fase, cambio de fase
El codificador orientado hacia atrás era lo opuesto al codificador orientado hacia adelante: permitía colocar los sonidos de manera óptima en la mitad trasera de la habitación, pero se sacrificaba la compatibilidad mono. Cuando se usaba con grabaciones estéreo estándar, creaba un estéreo "extra ancho" con sonidos fuera de los parlantes.
Algunos mezcladores de codificación tenían canales conmutables entre codificación orientada hacia adelante y hacia atrás.
Codificaba el respaldo central de tal manera que no se cancelaba en la reproducción mono, por lo que su salida generalmente se mezclaba con la de un codificador de posición o un codificador orientado hacia adelante. Después de 1972, la gran mayoría de los álbumes codificados en SQ se mezclaron con el codificador de posición o con el codificador orientado hacia adelante.
Además, CBS creó el micrófono SQ Ghent, que era un sistema de micrófono espacial que utilizaba el micrófono Neumann QM-69. Las señales del QM-69 se diferenciaron y luego se matrizaron en fase en SQ de 2 canales. [5] Con el micrófono Ghent, SQ se transformó de una matriz a un kernel y se pudo derivar una señal adicional para proporcionar un rendimiento N:3:4.
En 1976, Ben Bauer integró sistemas matriciales y discretos en USQ o Universal SQ. Era una matriz discreta jerárquica 4-4-4 que utilizaba la matriz SQ como banda base para transmisiones de FM cuadrafónicas discretas utilizando señales de diferencia adicionales llamadas "T" y "Q". Para una transmisión de FM USQ, la modulación "T" adicional se colocó a 38 kHz en cuadratura con respecto a la señal de diferencia estéreo estándar y la modulación "Q" se colocó en una portadora a 76 kHz. Para transmisiones estándar de SQ Matrix de 2 canales, CBS recomendó que se coloque un tono piloto opcional a 19 kHz en cuadratura con el tono piloto normal para indicar señales codificadas SQ y activar el decodificador lógico de los oyentes.
CBS argumentó que el sistema SQ debería seleccionarse como estándar para FM cuadrafónico porque, en las pruebas de escucha de la FCC de las diversas propuestas de transmisión de cuatro canales, el sistema SQ 4:2:4, decodificado con un decodificador CBS Paramatrix, superó al 4:3: 4 (sin lógica), así como todos los demás sistemas 4:2:4 (con lógica) probados, acercándose al rendimiento de una cinta maestra discreta por un margen muy ligero. [6] Al mismo tiempo, se prefirió el "pliegue" SQ a estéreo y mono al "pliegue" estéreo y mono de 4:4:4, 4:3:4 y todos los demás sistemas de codificación 4:2:4.
El sistema de mejora direccional, también conocido como Tate DES, era un decodificador avanzado que mejoraba la direccionalidad de la matriz SQ básica.
Primero matriculó las cuatro salidas del decodificador SQ para derivar señales adicionales, luego comparó sus envolventes para detectar la dirección predominante y el grado de dominancia. Una sección del procesador, implementada fuera de los chips Tate IC, aplicó tiempos variables de ataque/decaimiento a las señales de control y determinó los coeficientes de las matrices "B" (Blend) necesarias para mejorar la direccionalidad. Estos fueron accionados por verdaderos multiplicadores analógicos en los IC Matrix Multiplier, para multiplicar la matriz entrante por las matrices "B" y producir salidas en las que se mejoró la direccionalidad de todos los sonidos predominantes.
Dado que el DES podía reconocer las tres direcciones de la Esfera de Energía [ se necesita aclaración ] simultáneamente y mejorar la separación, tenía un campo sonoro muy abierto y 'discreto' [ se necesita aclaración ] .
Además, la mejora se realizó con suficiente complejidad adicional para que todos los sonidos no dominantes se mantuvieran en sus niveles adecuados.
Dolby utilizó los Tate DES IC en sus procesadores de cine hasta alrededor de 1986, cuando desarrollaron el sistema Pro Logic. Desafortunadamente, retrasos y problemas mantuvieron a los Tate DES IC fuera del mercado hasta finales de la década de 1970 y solo se fabricaron dos decodificadores de consumo que los emplearon, el Audionics Space & Image Composer y el Fosgate Tate II 101A. El Fosgate utilizó una versión actualizada y más rápida del IC, llamada Tate II, y circuitos adicionales que permitieron mejorar la separación alrededor del campo sonoro completo de 360. A diferencia de los decodificadores Full Wave-matching Logic anteriores para SQ, que variaban los niveles de salida para mejorar la direccionalidad, el Tate DES canceló la diafonía de la señal SQ en función de la direccionalidad predominante, manteniendo los sonidos no dominantes y la reverberación en sus ubicaciones espaciales adecuadas en su lugar. nivel correcto.
cambio de fase, cambio de fase
j = cambio de fase de 20° k = cambio de fase de 25° l = cambio de fase de 55° m = cambio de fase de 115°
cambio de fase, cambio de fase
Dolby Stereo y Dolby Surround también se conocen como Dolby MP, Dolby SVA y Pro Logic .
Matriz Dolby SVA es el nombre original de la matriz de codificación Dolby Stereo 4:2:4.
El término "Dolby Surround" se refiere tanto a la codificación como a la decodificación en el entorno doméstico, mientras que en el cine se le conoce como "Dolby Stereo", "Dolby Motion Picture Matrix" o "Dolby MP". "Pro Logic" se refiere al decodificador utilizado; no existe una matriz de codificación Pro Logic especial.
El sistema Ultra Stereo , desarrollado por otra empresa, es compatible y utiliza matrices similares al Dolby Stereo.
Dolby Stereo Matrix es sencillo: los cuatro canales originales: izquierdo (L), central (C), derecho (R) y envolvente (S), se combinan en dos, conocidos como izquierda total (LT) y derecha total. (RT) por esta fórmula:
donde j = cambio de fase de 90°
La información del canal central la transmiten LT y RT en fase, y la información del canal envolvente tanto LT como RT pero desfasada. El canal envolvente es un único canal trasero mono de rango de frecuencia limitado ( filtrado de paso bajo de 7 kHz [8] ), comprimido dinámicamente y colocado con un volumen más bajo que el resto. Esto permite una mejor separación de señales.
Esto proporciona una buena compatibilidad con la reproducción mono, que reproduce L, C y R desde el altavoz mono con C a un nivel 3 dB mayor que L o R, pero la información envolvente se cancela. También ofrece buena compatibilidad con la reproducción estéreo de dos canales donde C se reproduce desde los altavoces izquierdo y derecho para formar un centro fantasma y el sonido envolvente se reproduce desde ambos altavoces pero de forma difusa.
Un decodificador simple de 4 canales podría simplemente enviar la señal suma (L+R) al altavoz central y la señal diferencial (LR) a los altavoces envolventes. Pero un decodificador de este tipo proporcionaría una separación deficiente entre los canales de los altavoces adyacentes, por lo que cualquier cosa destinada al altavoz central también se reproduciría desde los altavoces izquierdo y derecho a sólo 3 dB por debajo del nivel del altavoz central. De manera similar, cualquier cosa destinada al altavoz izquierdo se reproduciría tanto desde el altavoz central como desde el envolvente, nuevamente sólo 3 dB por debajo del nivel del altavoz izquierdo. Sin embargo, existe una separación completa entre los canales izquierdo y derecho, y entre los canales central y envolvente.
Para superar este problema, el decodificador de cine utiliza los llamados circuitos "lógicos" para mejorar la separación. El circuito lógico decide qué canal de altavoz tiene el nivel de señal más alto y le da prioridad, atenuando las señales enviadas a los canales adyacentes. Debido a que ya existe una separación completa entre canales opuestos, no es necesario atenuarlos; de hecho, el decodificador cambia entre prioridad L y R y prioridad C y S. Esto impone algunas limitaciones a la mezcla para Dolby Stereo y para garantizar que los mezcladores de sonido mezclen las bandas sonoras de manera adecuada, monitorearían la mezcla de sonido a través de un codificador y decodificador Dolby Stereo en conjunto. Además del circuito lógico, el canal envolvente también se alimenta a través de un retardo, ajustable hasta 100 ms para adaptarse a auditorios de diferentes tamaños, para garantizar que cualquier fuga de material de programa destinado a los altavoces izquierdo o derecho hacia el canal envolvente siempre se escuche primero. del hablante previsto. Esto aprovecha el " efecto de precedencia " para localizar el sonido en la dirección deseada.
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La matriz Pro Logic II proporciona canales traseros estéreo de frecuencia completa. Normalmente, un canal de subwoofer se activa simplemente filtrando y redirigiendo las frecuencias de graves existentes de la pista estéreo original.
El codificador orientado hacia adelante es una de al menos seis opciones de codificación diferentes que ofrece SQ para que los productores puedan decidir por sí mismos qué colección de fallas prefieren.
