Ambisonic UHJ-Format - Ambisonic UHJ format

Das Ambisonic UHJ-Format ist eine Weiterentwicklung des Ambisonic Surround Sound- Systems, das für die Kompatibilität mit Mono- und Stereomedien ausgelegt ist . Es handelt sich um eine Hierarchie von Systemen, in denen das aufgenommene Schallfeld mit einer Genauigkeit wiedergegeben wird, die je nach verfügbaren Kanälen variiert. Obwohl UHJ die Verwendung von bis zu vier Kanälen zulässt (mit Vollkugel und Höheneinfassung), wird derzeit nur die 2-Kanal-Variante verwendet (da sie mit derzeit verfügbaren 2-Kanal-Medien kompatibel ist). In Ambisonics ist UHJ auch als "C-Format" bekannt.

Die UHJ-Hierarchie

Das Ambisonic B-Format ist das Standardformat für die Verwendung im Studio. Während es möglich ist, Aufnahmen im B-Format zum Decodieren und Hören durch Endbenutzer zu verteilen, wird dies erst mit dem Aufkommen softwarebasierter Player weiter verbreitet. Traditionell Ambisonic Aufnahmen wurden in Form von 2-Kanal - Discs, CDs usw. unter Verwendung der 2-Kanal - Version der UHJ kodierend Hierarchie, die, im Gegensatz zu B-Format verteilt, ausgebildet ist , um Stereo - kompatibel.

UHJ wurde von dem Ambisonic - Team entwickelt, Arbeit wird von der BBC getan Einbeziehung (auf ihrem quadraphonic System, Matrix H ) und Duane H. Cooper (auf Nippon Columbia UD-4 / UMX Quadrophonie - System) und andere, und aufbauend auf die dann aktuellen Version von Ambisonics, System 45J. Die Initialen geben einige der im System enthaltenen Quellen an: U von Universal (UD-4); H aus Matrix H; und J aus System 45J.

Der theoretische Weg vom B-Format zu den verschiedenen Stereo / Mono-kompatiblen UHJ-Varianten. Tatsächlich gingen viele Mischanwendungen direkt von Mehrspur- zu 2-Kanal-UHJ über, bevor digitale Audio-Workstations und aktuelle Ambisonic-Mischentwicklungen aufkamen.

UHJ ist ein einzigartiges hierarchisches System zum Codieren und Decodieren von Richtungsklanginformationen innerhalb der Ambisonics-Technologie. Abhängig von der Anzahl der verfügbaren Kanäle kann das System mehr oder weniger Informationen übertragen. UHJ ist jedoch jederzeit vollständig stereo- und monokompatibel. Es können bis zu vier Kanäle (L, R, T, Q) verwendet werden.

In seiner grundlegendsten Form können 2-Kanal- (L, R) UHJ-, horizontale (oder "planare") Surround-Informationen von normalen Stereosignalkanälen - CD, FM oder digitales Radio usw. - übertragen werden, die mithilfe von wiederhergestellt werden können ein UHJ-Decoder am hörenden Ende. Das Summieren der beiden Kanäle ergibt ein hochkompatibles Monosignal, das tatsächlich eine genauere Darstellung der Zweikanalversion darstellt als das Summieren einer herkömmlichen "panpotted mono" -Quelle. Wenn ein dritter Kanal (T) verfügbar ist, kann dieser verwendet werden, um dem planaren Surround-Effekt eine verbesserte Lokalisierungsgenauigkeit zu verleihen, wenn er über einen 3-Kanal-UHJ-Decoder decodiert wird. Der dritte Kanal muss zu diesem Zweck nicht über die volle Audiobandbreite verfügen, was zu der Möglichkeit sogenannter "2½-Kanal" -Systeme führt, bei denen der dritte Kanal bandbreitenbegrenzt auf 5 kHz ist. Der dritte Kanal kann beispielsweise mittels Phasenquadraturmodulation über UKW-Radio ausgestrahlt werden. Diese Konfiguration wurde von der Independent Broadcasting Authority (IBA) im Vereinigten Königreich als Methode zum Senden von Surround-Aufzeichnungen getestet. 2½- oder 3-Kanal-UHJ liefert die gleiche Genauigkeit wie das 3-Kanal-B-Format (WXY). Das Hinzufügen eines vierten Kanals (Q) zum UHJ-System ermöglicht die Codierung von vollständigem Surround-Sound mit einer Höhe, die als Periphony bezeichnet wird, mit einer Genauigkeit, die mit dem 4-Kanal-B-Format identisch ist.

Obwohl es hinsichtlich der Genauigkeit der Lokalisierung im 2-Kanal-UHJ-System einige Kompromisse gibt, ist 2-Kanal-UHJ das Format, das üblicherweise für die Verteilung von Ambisonic-Aufzeichnungen verwendet wird. 2-Kanal-UHJ-Aufnahmen können über alle normalen Stereokanäle übertragen werden, und jedes der normalen 2-Kanal-Medien kann ohne Änderung verwendet werden.

Es ist insofern stereokompatibel, als der Hörer ohne Dekodierung ein Stereobild wahrnimmt, das jedoch deutlich breiter als herkömmliches Stereo ist (siehe Super-Stereo ). Der linke und der rechte Kanal können auch für einen sehr hohen Grad an Monokompatibilität summiert werden. Über einen UHJ-Decoder wiedergegeben, wird die Surround-Fähigkeit offenbart.

UHJ-Hierarchie
Anzahl
der Kanäle
Decoder? Fähigkeiten Typische
Anwendungen
Kanäle B-Format-
Äquivalent
Originalbezeichnung
*
4 Ja Vollkugeleinfassung DVD, HD-Disc LRTQ WXYZ PHJ
3 Ja Volle horizontale Einfassung DVD, HD-Disc LRT WXY THJ
"2½" Ja Volle horizontale Einfassung FM-Radio LR
bandbegrenzt T.
WXY SHJ
2 Ja Horizontale Einfassung CD, Stereo Radio
Allgemeines 2-Kanal-Medium
LR - - BHJ
2 Nein Stereo CD, Stereo Radio
Allgemeines 2-Kanal-Medium
LR - - - -
1 Nein Mono Radio LR (summiert) - - - -

* Diese Bezeichnungen werden heute selten verwendet

UHJ dekodieren

Grundlegende Gliederungsstruktur eines UHJ-Decoders.

Ein UHJ-Decoder, hauptsächlich für das 2-Kanal-Format, war die ursprüngliche Komponente, die für das Kundenerlebnis von Ambisonics erforderlich war. Als das System zum ersten Mal beworben wurde, war der Vorstoß zweigleisig: Einerseits ermutigten sie Plattenfirmen, das System zu unterstützen und Discs zu veröffentlichen (dies war im Nachhinein nicht ratsam: Plattenfirmen waren von Quad-Systemen verbrannt worden und waren es nicht in der Stimmung, irgendetwas zu unterstützen, und auf jeden Fall waren die Leute zu überzeugen, Ingenieure, Produzenten und hochkarätige Künstler, die Ambisonic-Mischgeräte bei Sitzungen nach Belieben einsetzen konnten, genauso wie sie die Möglichkeit hatten, andere Außenborder-Studiogeräte zu verwenden ), während andererseits Hardware-Hersteller ermutigt werden, sich als Ambisonic-Lizenznehmer anzumelden und Decoder in ihre Ausrüstung aufzunehmen.

Innerhalb eines UHJ-Decoders werden die Signale in einer Phasenamplitudenmatrix verarbeitet, um einen Satz von Signalen wiederherzustellen, der dem B-Format ähnelt. In den meisten Fällen ist das Signal tatsächlich im B-Format, aber im Fall von 2-Kanal-UHJ sind nicht genügend Informationen verfügbar, um ein echtes B-Format-Signal rekonstruieren zu können, nur etwas, das sich ähnlich verhält.

Die Informationen werden dann über einen Satz von Regalfiltern an eine Amplitudenmatrix weitergeleitet, die die Lautsprechereinspeisungen entwickelt, um die Genauigkeit und Leistung des Decoders in kleineren Hörumgebungen zu verbessern (sie können in größeren Anwendungen weggelassen werden). Ambisonics wurde für tatsächliche Wohnzimmer und praktische Lautsprecherpositionen entwickelt: Die meisten Wohnzimmer sind rechteckig. Daher wurde das Basissystem so konzipiert, dass vier Lautsprecher in einem Rechteck mit Seiten zwischen 1: 2 (Breite doppelt so lang) und 2 dekodiert werden können : 1 (Länge doppelt so breit) in der Länge, daher passend für die meisten Wohnzimmer. Im Allgemeinen wird eine Layoutsteuerung bereitgestellt, mit der der Decoder für die Lautsprecherpositionen konfiguriert werden kann - ein wichtiger Aspekt der Ambisonic-Wiedergabe, wenn er sich von anderen Surround-Systemen unterscheidet: Der Decoder ist speziell für die Größe und das Layout des Lautsprecherarrays konfiguriert. Die Layoutsteuerung kann die Form eines Drehknopfs, eines 2-Wege-Schalters (1: 2,2: 1) oder eines 3-Wege-Schalters (1: 2,1: 1,2: 1) haben.

Für die horizontale Surround-Decodierung sind mindestens vier Lautsprecher erforderlich. Dies ist zwar für eine typische Verbraucherumgebung geeignet, für größere Räume sind jedoch mehr Lautsprecher erforderlich, um eine vollständige Surround-Lokalisierung zu gewährleisten.

Super Stereo

Ein Nachteil der Verwendung von 2-Kanal-UHJ besteht darin, dass der Hörer einen Ambisonic UHJ-Decoder benötigt, um einen Surround-Effekt zu erzielen. Diese waren traditionell nicht weit verbreitet, wurden jedoch zu Plugins für moderne PC-Geräte. Hörer eines 2-Kanal-UHJ-Signals ohne Decoder bemerken jedoch einen "Super-Stereo" -Effekt.

Aufgrund der dem Codierungsschema innewohnenden Phasenbeziehungen zwischen den Kanälen erfährt der Hörer Stereo, das häufig erheblich breiter als die Lautsprecher ist.

Gleichzeitig war ein Merkmal von inländischen UHJ-Decodern die Aufnahme eines Super-Stereo- Merkmals. Auf diese Weise können herkömmliche Stereosignale unter Verwendung einiger Funktionen des Decoders um den Hörer "gewickelt" werden. Es ist eine Steuerung vorgesehen, mit der die Breite zwischen monoartigem und vollem Surround variiert werden kann. Dies bietet einem Hörer eine nützliche Möglichkeit, mehr aus seiner vorhandenen Stereosammlung herauszuholen.

Beide Funktionen wurden in den frühen Tagen von Ambisonics als Verkaufsargumente verwendet, insbesondere als Ambisonic-Mixing. Sie halfen dabei, eine "Henne-Ei" -Situation zu überwinden, in der Plattenfirmen Ambisonic-Aufnahmen nur ungern veröffentlichten, weil es nur wenige Decoder auf dem Markt gab, während HiFi-Hersteller nicht bereit waren, Ambisonic UHJ-Decoder zu lizenzieren und in ihre Ausrüstung aufzunehmen, weil dies nicht der Fall war Sehr viel Mainstream veröffentlichte Inhalte. Einerseits hat es sich gelohnt, einen Decoder zu haben, da Sie mehr aus Ihrer vorhandenen (Stereo-) Schallplattensammlung herausholen können. Andererseits hat es sich gelohnt, UHJ-Aufnahmen zu machen, da auch Menschen ohne Decoder spürbare Vorteile erzielen konnten.

Undecodierter UHJ

In einer Welt, in der die Mehrheit der Hörer keine Ambisonic-Decoder hat, hören die meisten Hörer von 2-Kanal-UHJ-codiertem Material uncodiert.

Einige Ingenieure haben die wahrgenommene zusätzliche Geräumigkeit, Breite und Stabilität von nicht decodiertem 2-Kanal-UHJ herkömmlichen Panpotted-Stereo-Mix-Techniken vorgezogen. Der verstorbene John Timperley beispielsweise verwendete den UHJ-Transcoder (eine einfache Methode des Ambisonic-Mischens ) ausgiebig und produzierte mehrere Serien von UHJ-Aufnahmen, obwohl er sich völlig bewusst war, dass nur wenige Menschen sie jemals dekodieren und Material absichtlich zum Besten mischen würden nicht entschlüsseltes Ergebnis. Leider sind diese Aufnahmen noch nicht vollständig dokumentiert.

In ähnlicher Weise sind auf dem Tina Turner-Album Break Every Rule die Backing-Vocals tatsächlich UHJ-codiert - und in diesem Fall macht es keinen Sinn, wenn der Hörer die Tracks decodiert, da der Rest des Mixes in normalem Panpotted-Stereo ist und keine enthält Surround-Informationen - Die Vocals wurden nur für den geräumigen Effekt ohne Decodierung codiert .

Beim Anhören von nicht entschlüsseltem 2-Kanal-UHJ-Material werden die hinteren Informationen bei 3dB nach unten über die vordere Bühne gefaltet, so dass die Klangbühne einen gewissen Abstand zwischen vorne und hinten beibehält. Zum Beispiel erscheint ein Ton, der in Surround um den Hörer geschwenkt wird, wenn er uncodiert vorgesprochen wird, entfernter, wenn er über die Rückseite läuft. Darüber hinaus führen die mit der hinteren Lokalisierung verbundenen Interchannel-Phasenbeziehungen dazu, dass der Ton als Ergebnis einer Form der "akustischen Decodierung" hinter dem Hörer erscheint. Während dies im Allgemeinen bei ambisonisch gemischtem Inhalt effektiv ist, kann bei Material, das mit einem Soundfield-Mikrofonsystem (SFM) aufgenommen wurde, das Ambiente, beispielsweise in einem Konzertsaal, einen ausreichend hohen Pegel aufweisen, wenn es nicht codiert ist Lassen Sie die Aufnahme überhallen, wenn dies nicht der Fall ist, wenn der UHJ in Surround dekodiert wird. Dies wurde in der Vergangenheit von einigen Plattenkritikern als Kritik an einigen SFM-Aufnahmen angeführt: Das Problem kann durch sorgfältige Positionierung des Mikrofonarrays (z. B. eine Position näher an den Musikern) behoben werden.

UHJ-Produktionstechniken

Das Erstellen von (normalerweise 2-Kanal-) UHJ-Aufzeichnungen ist eine einfache Angelegenheit, bei der B-Format-Signale durch einen UHJ-Encoder geleitet und das Ergebnis aufgezeichnet werden. Diese können von Schallfeldmikrofonaufnahmen oder von Abmischungen abgeleitet sein. Darüber hinaus können Mixe direkt in UHJ mithilfe eines UHJ-Transcoders erstellt werden, wie er in den 1980er Jahren von Audio & Design Recordings zusammen mit anderer Ambisonic-Mischhardware angeboten wurde (siehe Ambisonic-Mischtechnik: Legacy-Hardware ). Der Transcoder codierte beide das B-Format in 2-Kanal-UHJ und ermöglichte zusätzlich die direkte Transkodierung einer Stereo-Frontstufe und einer Stereo-Rückstufe (beide mit einstellbaren Breiten) in 2-Kanal-UHJ, während andere Einheiten die Herstellung von B- ermöglichten. Formatmischungen, die mit dem Transcoder in UHJ codiert werden könnten.

Mit diesem Gerät wurde eine bedeutende Anzahl von 2-Kanal-Veröffentlichungen gemacht, darunter mehrere Alben des Labels KPM Production Music Library sowie kommerzielle Veröffentlichungen wie Steve Hacketts Till We Have Faces , Stereotomy des Alan Parsons Project , Paul McCartneys Liverpool Oratorio und Frank Perry Zodiac , eine Reihe von Alben des Collins Classics-Labels und andere, von denen die meisten auf CD erhältlich sind.

Darüber hinaus hat die britische unabhängige klassische Plattenfirma Nimbus Records eine enorme Sammlung von UHJ-Veröffentlichungen erstellt, die ursprünglich auf Vinyl und später auf CD veröffentlicht wurden . Nimbus war einer der frühesten Ambisonic-Lizenznehmer.

Weitere Informationen finden Sie unter Die Ambisonic Discography in den externen Links .

Die mangelnde Verfügbarkeit von 4-Spur-Mastering-Geräten führte zu der Tendenz (die jetzt von einigen Beteiligten bedauert wird), direkt auf 2-Kanal-UHJ zu mischen, anstatt das B-Format aufzunehmen und es dann zur Veröffentlichung in UHJ zu konvertieren. Die Tatsache, dass Sie mit nichts anderem als dem Transcoder direkt auf 2-Kanal-UHJ mischen konnten, machte dies noch verlockender. Infolgedessen fehlt es an älteren ambisonisch gemischten Aufnahmen im B-Format, die heute in fortgeschritteneren Formaten (wie dem G-Format ) veröffentlicht werden könnten . Das Remastering - und in einigen Fällen die Veröffentlichung - von originalen 2-Kanal-UHJ-Aufnahmen im G-Format hat sich jedoch als überraschend effektiv erwiesen und liefert Ergebnisse, die mindestens so gut sind wie die ursprünglichen Studio-Wiedergaben, vor allem dank der deutlich höheren Stromqualität Decodierungssysteme (wie dateibasierte Software-Decoder) im Vergleich zu denen, die zum Zeitpunkt der Aufnahme verfügbar waren.

UHJ-Codierungs- und Decodierungsgleichungen

Codierung

S = 0.9396926*W + 0.1855740*X
D = j(-0.3420201*W + 0.5098604*X) + 0.6554516*Y

Left = (S + D)/2.0
Right = (S - D)/2.0
T = j(-0.1432*W + 0.6512*X) - 0.7071*Y
Q = 0.9772*Z

where j is a +90° phase shift

Dekodierung

Für Vierkanal-UHJ:

S = (Left + Right)/2.0
D = (Left - Right)/2.0

W = 0.982*S + j*0.197(0.828*D + 0.768*T)
X = 0.419*S - j(0.828*D + 0.768*T)
Y = 0.796*D - 0.676*T + j*0.187*S
Z = 1.023*Q

where j is a +90° phase shift

Für dreikanaliges UHJ:

S = (Left + Right)/2.0
D = (Left - Right)/2.0

W = 0.982*S + j*0.197(0.828*D + 0.768*T)
X = 0.419*S - j(0.828*D + 0.768*T)
Y = 0.796*D - 0.676*T + j*0.187*S

where j is a +90° phase shift

Für zweikanaliges UHJ:

S = (Left + Right)/2.0
D = (Left - Right)/2.0

W' = 0.982*S + j*0.164*D
X' = 0.419*S - j*0.828*D
Y' = 0.763*D + j*0.385*S

where j is a +90° phase shift

Beachten Sie, dass für den Zweikanal-UHJ der Player andere Shelf-Filter verwenden muss als für den Drei- und Vierkanal-UHJ (und das B-Format). W ', X' und Y 'werden verwendet, um anzuzeigen, dass das Ergebnis der Decodierung nicht mit dem ursprünglichen B-Format übereinstimmt (Gerzon bezeichnet dies als E-Format).

Anmerkungen

Siehe auch

Verweise

  • Gerzon, Michael A. (November 1985). "Ambisonics in Multichannel Broadcasting und Video". Zeitschrift der Audio Engineering Society . AES . 33 (11): 859–871.
  • Gerzon, Michael (11. Dezember 1975). "Kompatible 2-Kanal-Codierung von Surround Sound". Elektronikbriefe . Nachdruck durch das NRDC . 11 (25/26). doi : 10.1049 / el: 19750469 .
  • Cooper, Duane H . ; Shiga, Takeo (Juni 1972). "Discrete-Matrix Multichannel Stereo" (PDF) . Zeitschrift der Audio Engineering Society . AES . 20 (5): 346–360 . Abgerufen am 28. September 2018 .
  • Daubney, Chris (August 1982). "Ambisonics - Ein operativer Einblick". Studio Sound : 52–58.
  • Gerzon, Michael A. (1973). "Periphony: With-Height Sound Reproduction". Zeitschrift der Audio Engineering Society . AES . 21 (1): 2–10.
  • Peter, Fellgett (August 1975). "Ambisonics. Teil Eins: Allgemeine Systembeschreibung". Studio Sound . 1 : 20–22, 40.
  • Gerzon, Michael A. (Oktober 1975). "Ambisonics. Teil Zwei: Studiotechniken". Studio Sound : 24–30, 60.

Externe Links