Ambisonic UHJ-format - Ambisonic UHJ format

Ambisonic UHJ-format är en utveckling av Ambisonic surroundljudsystem utformat för att vara kompatibelt med mono- och stereomedier. Det är en hierarki av system där det inspelade ljudfältet återges med en grad av noggrannhet som varierar beroende på tillgängliga kanaler. Även om UHJ tillåter användning av upp till fyra kanaler (som bär full-sfär med höjd surround) är endast 2-kanalsvarianten i nuvarande användning (eftersom den är kompatibel med för närvarande tillgängliga 2-kanals media). I Ambisonics är UHJ också känt som "C-Format".

UHJ-hierarkin

Ambisonic B-Format är standardformatet för användning i studion. Även om det är möjligt att distribuera B-formatinspelningar för avkodning och lyssnande av slutanvändare börjar detta bara bli mer utbrett med tillkomsten av programvarubaserade spelare. Traditionellt har Ambisonic-inspelningar distribuerats i form av 2-kanalsskivor, CD-skivor etc. med hjälp av 2-kanalsversionen av UHJ-kodningshierarkin, som till skillnad från B-format är utformad för att vara stereokompatibel .

UHJ utvecklades av Ambisonic-teamet, med arbete som utförts av BBC (på deras quadraphonic system, Matrix H ) och Duane H. Cooper (på Nippon Columbias UD-4 / UMX quadraphonic system) och andra, och bygger på den dåvarande version av Ambisonics, System 45J. Initialerna indikerar några av källorna som ingår i systemet: U från Universal (UD-4); H från Matrix H; och J från System 45J.

Den teoretiska vägen från B-format till de olika stereo / monokompatibla UHJ-varianterna. Faktum är att många blandningsapplikationer gick direkt från multitrack till 2-kanals UHJ innan tillkomsten av digitala ljudarbetsstationer och den aktuella Ambisonic-mixningsutvecklingen.

UHJ är ett unikt hierarkiskt system för kodning och avkodning av riktad ljudinformation inom Ambisonics-teknik. Beroende på antalet tillgängliga kanaler kan systemet ha mer eller mindre information - men UHJ är alltid stereo- och monokompatibelt. Upp till fyra kanaler (L, R, T, Q) kan användas.

I sin mest grundläggande form kan 2-kanals (L, R) UHJ, horisontell (eller "plan") surroundinformation bäras av normala stereosignalkanaler - CD, FM eller digital radio, etc. - som kan återställas med hjälp av en UHJ-avkodare vid lyssningsänden. Att summera de två kanalerna ger en mycket kompatibel monosignal som i själva verket är en mer exakt återgivning av tvåkanalversionen än att summera en konventionell "panpottad mono" -källa. Om en tredje kanal (T) är tillgänglig kan detta användas för att ge förbättrad lokaliseringsnoggrannhet till den plana surroundeffekten när den avkodas via en 3-kanals UHJ-avkodare. Den tredje kanalen behöver inte ha full ljudbredd för detta ändamål, vilket leder till möjligheten för så kallade "2½-kanals" system, där den tredje kanalen är bandbreddsbegränsad till 5 kHz. Den tredje kanalen kan sändas via FM-radio, till exempel med hjälp av fas-kvadraturmodulering. Denna konfiguration testades av Independent Broadcasting Authority (IBA) i Storbritannien som en metod för att sända surroundinspelningar. 2 ½ eller 3-kanals UHJ ger samma noggrannhet som 3-kanals (WXY) B-format. Att lägga till en fjärde kanal (Q) till UHJ-systemet möjliggör kodning av fullständigt surroundljud med höjd, känt som Periphony, med en noggrannhetsnivå som är identisk med 4-kanals B-format.

Även om det finns vissa kompromisser vad gäller lokaliseringens noggrannhet i 2-kanals UHJ-systemet, är 2-kanals UHJ det format som vanligtvis används för distribution av Ambisonic-inspelningar. 2-kanals UHJ-inspelningar kan sändas via alla vanliga stereokanaler och alla vanliga 2-kanalsmedier kan användas utan ändringar.

Den är stereokompatibel genom att lyssnaren, utan avkodning, uppfattar en stereobild, men en som är betydligt bredare än vanlig stereo (se Super Stereo ). Vänster och höger kanal kan också summeras för en mycket hög grad av monokompatibilitet. Omspelad via en UHJ-avkodare avslöjas surroundfunktionen.

* Dessa beteckningar används sällan idag

Avkodning UHJ

Grundläggande konturstruktur för en UHJ-avkodare.

En UHJ-avkodare, främst för 2-kanalsformat, var den ursprungliga komponenten som krävdes för konsumentupplevelsen av Ambisonics. När systemet först marknadsfördes var pushen tvåkantig: å ena sidan uppmuntrade skivbolagen att stödja systemet och släppa skivor (detta var i efterhand dåligt råd: skivföretag hade bränts av fyrsystem och var inte på humör att stödja vad som helst; och i vilket fall som helst var folket att övertyga ingenjörer, producenter och högt profilerade artister, som kunde använda Ambisonic-blandningsutrustning på sessioner efter eget tycke, precis som de hade en fri tygla i att använda annan utrustning för utombordare. ), medan å andra sidan uppmuntrar hårdvarutillverkare att registrera sig som Ambisonic-licenstagare och inkludera avkodare i sin utrustning.

Inuti en UHJ-avkodare bearbetas signalerna i en fasamplitudmatris för att återställa en uppsättning signaler som liknar B-format. I de flesta fall kommer signalen faktiskt att vara B-format, men i fallet med 2-kanals UHJ finns det inte tillräckligt med information för att kunna rekonstruera en sann B-format-signal, bara något som beter sig på liknande sätt.

Informationen skickas sedan till en amplitudmatris som utvecklar högtalarmatningarna via en uppsättning hyllfilter som förbättrar avkodarens noggrannhet och prestanda i mindre lyssningsmiljöer (de kan utelämnas i större skala). Ambisonics utformades för att passa verkliga vardagsrum och praktiska högtalarpositioner: de flesta vardagsrum är rektangulära och som ett resultat var grundsystemet utformat för att avkoda till fyra högtalare i en rektangel, med sidor mellan 1: 2 (bredd två gånger längden) och 2 : 1 (längd två gånger bredden) i längd, vilket passar de flesta vardagsrum. En layoutkontroll tillhandahålls i allmänhet för att möjliggöra att avkodaren kan konfigureras för högtalarpositionerna - en viktig aspekt av Ambisonic-uppspelning där den skiljer sig från andra surroundsystem: avkodaren är specifikt konfigurerad för storlek och layout för högtalaruppsättningen. Layoutkontrollen kan ha formen av en vridratt, en 2-vägs (1: 2,2: 1) eller en 3-vägs (1: 2,1: 1,2: 1) -omkopplare.

Fyra högtalare är det minsta som krävs för horisontell surroundavkodning och även om detta är lämpligt för en typisk konsumentmiljö, kräver större utrymmen fler högtalare för att ge full surroundlokalisering.

Super stereo

En nackdel med användningen av 2-kanals UHJ är att lyssnaren kräver en Ambisonic UHJ-avkodare för att få en surroundeffekt. Dessa har traditionellt inte varit allmänt tillgängliga, men har blivit så som plugins på modern PC-utrustning. Lyssnare till en 2-kanals UHJ-signal utan avkodare märker dock en "super stereo" -effekt.

På grund av fasförhållandena mellan kanalerna som är inneboende i kodningsschemat upplever lyssnaren stereo som ofta är betydligt bredare än högtalarna.

Samtidigt har en funktion av inhemska UHJ-avkodare varit införandet av en superstereofunktion . Detta gör att konventionella stereosignaler kan "lindas runt" lyssnaren med hjälp av avkodarens funktioner. En kontroll tillhandahålls som gör det möjligt att variera bredden mellan monoliknande och full surround. Detta ger en lyssnare möjlighet att få ut mer av sin befintliga stereosamling.

Båda funktionerna användes som försäljningsställen under de tidiga dagarna av Ambisonics, och särskilt Ambisonic-mixning. De hjälpte till att övervinna en "kyckling- och ägg" -situation där skivbolag var ovilliga att släppa Ambisonic-inspelningar eftersom det fanns få avkodare på marknaden, medan hi-fi-tillverkare inte ville licensiera och införliva Ambisonic UHJ-avkodare i sin utrustning eftersom det inte fanns mycket mainstream släppt innehåll. Å ena sidan var det värt att ha en avkodare eftersom du kunde få ut mer av din befintliga (stereo) skivsamling; medan det å andra sidan var värt att göra UHJ-inspelningar eftersom även personer utan avkodare kunde få märkbara fördelar.

Okodad UHJ

I en värld där majoriteten av lyssnare inte har Ambisonic-avkodare lyssnar de flesta lyssnare till UHJ-kodat 2-kanaligt material okodat.

Vissa ingenjörer har föredragit den upplevda extra rymden, bredden och stabiliteten hos okodad 2-kanals UHJ framför konventionella stereomixtekniker. Den avlidne John Timperley , till exempel, använde UHJ Transcoder (en enkel metod för Ambisonic-blandning ) i stor utsträckning och producerade flera serier av UHJ-inspelningar trots att han var helt medveten om att få människor någonsin skulle höra dem avkodade och blandat material avsiktligt för det bästa okodat resultat. Tyvärr har dessa inspelningar ännu inte dokumenterats fullständigt.

På samma sätt, på Tina Turner-albumet, Break Every Rule , är bakgrundssången i själva verket UHJ-kodad - och i det här fallet är det ingen mening att lyssnaren avkodar spåren, för resten av mixen är i vanlig stereotyp stereo och innehåller ingen surroundinformation - sången kodades enbart för den rymliga effekten utan avkodning.

När du lyssnar på okodat 2-kanals UHJ-material, fälls den bakre informationen ned över det främre scenen vid 3dB nedåt, så att ljudbilden behåller en viss grad av 'avstånd' mellan fram och bak. Till exempel kommer ett ljud som är panorerat runt lyssnaren i surround, när det testas okodat, kommer att verka avlägset när det passerar över "baksidan"; Dessutom gör fasförhållandena mellan kanalerna associerade med bakre lokalisering ljudet försök att dyka upp bakom lyssnaren som ett resultat av en form av "ljudavkodning". Även om detta i allmänhet är effektivt när det gäller Ambisonically-mixed-innehåll, kan det i fallet med material inspelat med ett ljudfältmikrofonsystem (SFM) vara att atmosfären, till exempel i en konsertsal, kan vara tillräckligt hög i nivå när den är avkodad för att låta inspelningen verka efterklang, där detta inte är fallet när UHJ avkodas till surround. Detta har tidigare citerats som kritik av vissa SFM-inspelningar av vissa skivgranskare: problemet kan förbättras genom noggrann positionering av mikrofoner (t.ex. en position närmare musikerna).

UHJ produktionstekniker

Att skapa (vanligtvis 2-kanals) UHJ-inspelningar är en enkel fråga om att skicka B-format-signaler genom en UHJ-kodare och spela in resultatet. Dessa kan härledas från ljudfältinspelningar av mikrofoner eller från mixdown. Dessutom kan mixar skapas direkt i UHJ med hjälp av en UHJ-transkodare, som den som erbjuds av Audio & Design Recordings på 1980-talet, tillsammans med annan Ambisonic-mixningshårdvara (se Ambisonic-mixning: Legacy-hårdvara ). Transcodern kodade både B-format till 2-kanals UHJ och möjliggjorde dessutom att ett stereofrontsteg och ett stereobaksteg (båda med justerbara bredder) kan kodas direkt till 2-kanals UHJ, medan andra enheter underlättade produktionen av B- Formatera blandningar som kan kodas till UHJ med Transcoder.

Ett betydande antal 2-kanalsreleaser gjordes med denna utrustning, inklusive flera album på KPM: s produktionsmusikbibliotek, och kommersiella utgåvor som Steve Hackett's Till We Have Faces , The Alan Parsons Project's Stereotomy , Paul McCartneys Liverpool Oratorio , Frank Perrys Zodiac , en serie album på Collins Classics-etiketten och andra, varav de flesta finns på CD.

Dessutom har en enorm samling UHJ-utgåvor, ursprungligen på vinyl och senare på CD, som fortfarande läggs till idag, skapats av det brittiska oberoende klassiska skivbolaget Nimbus Records . Nimbus var en av de tidigaste Ambisonic-licenstagarna.

Se The Ambisonic Discography i de externa länkarna för mer information.

Bristen på tillgänglighet av 4-spårig masteringutrustning ledde till en tendens (nu beklagad av några av de inblandade) att blanda direkt till 2-kanals UHJ snarare än att spela in B-format och sedan konvertera det till UHJ för release. Det faktum att du kunde blanda direkt till 2-kanals UHJ med inget annat än transcodern gjorde detta ännu mer frestande. Som ett resultat saknas äldre Ambisonically-blandade inspelningar av B-format som kan släppas idag i mer avancerade format (som G-Format ). Ombyggnaden - och i vissa fall släpp - av original 2-kanals UHJ-inspelningar i G-format har dock visat sig vara överraskande effektiv, vilket ger resultat lika bra som de ursprungliga studiouppspelningarna, främst tack vare den betydligt högre strömkvaliteten. avkodningssystem (t.ex. filbaserade programvaruavkodare) jämfört med de tillgängliga när inspelningarna gjordes.

UHJ-kodning och avkodning ekvationer

Kodning

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

Avkodning

För UHJ med fyra kanaler:

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

För trekanals 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

För UHJ med två kanaler:

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

Observera att UHJ med två kanaler kräver att spelaren använder olika hyllfilter än för UHJ med tre och fyra kanaler (och B-format); W ', X' och Y 'används för att indikera att avkodningsresultatet inte är detsamma som det ursprungliga B-formatet (Gerzon hänvisar till detta som E-format).

Anteckningar

Se även

• Ambisonics
• Stereofoniskt ljud
• Nimbus Records

Referenser

externa länkar

• Ambisonic.net webbplats
• Vanliga frågor om Ambisonic Surround Sound
• Ambisonic UHJ Discography , en lista över UHJ-skivreleaser, sändningar och annat Ambisonic-innehåll
• Ambisonics resurser vid University of Parma
• B2X Plug-Ins B2Stereo / UHJ, programvara UHJ-kodare, i VST- och ljudenhetsformat, för Mac OS X
• Ambisonic Publications , en omfattande lista över publicerade referenser och kommentarer
• Ambisoniska resurser vid University of York