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簡単な三次元マトリクスサラウンド理論

まぼろしの、6チャンネルステレオ

この文を読む前に数年ではかなく消えた「4チャンネルステレオ」の文献を読むことをおすすめします。
今はDolby Atmosというスピーカーだらけの凄まじいシステムがあるらしいが
hexaphonic TRIDEEなど、わずかですが天井と床にもスピーカーをつけたサラウンドが存在したようです。
なかでも特筆するべきは、
マトリクス方式4チャンネルステレオの始祖であるピーターシャイバーの特許、日本での1972年の特許で確認したのが、
それはなんと上下方向のマイク、スピーカーとエンコード、デコード回路を付け足せるようになっていたことです。
それから、4チャンネルステレオマニアが、QS方式で6chのデコーダーを作っています。
それから、いろいろな特許が出ている。例えばモノラルのステレオ化の要領で上下方向を付加するものがある。
覚えていることは、上下の音は水平チャンネルの音の回転によって収録されるらしい、ということです。
チャンネル間の音の差分、とくに向かい合ったチャンネル同士なら、そこから上下の成分が出るかも。
ちなみにQuadraphonic Systemsはかつての4チャンネルステレオの技術資料が膨大で、
ないデコーダーを既存のデコーダーとスピーカーの変な配線で作るなど、ものすごい詳しいです。

ステレオ信号線に上下方向まで情報を畳み込むエンコードはできることがわかりました。
しかし、自然に収録された、ふつうのステレオを上下方向も「デコード」するのは、皆無です。
ふつうのステレオ録音をデコードできるものはやはりデービッドハフラーのスピーカーマトリクスなのです。侮ってはいけません。元祖なのです。

仮説は2つある

こういうのは私は数学ができないので、定性的な理解しかできません。
だから、仮説があるのです。

マトリクスサラウンドを重合させる ポリマトリクスサラウンド

マトリクスサラウンドで分離した信号を更に分離します。
この発想は、昔のサラウンド特許を見て、
上下のスピーカーの音を擬似ステレオ回路で作るのが載っていたから思いつきました。
フロント、リア信号からサラウンド
フロントとリアの音から、LとRを作る、マトリクスサラウンドを考えました。
20160414訂正 これも、考え方はいくつかあるのですが、
基本的にはマトリクスサラウンドで出来た
サラウンドの左右の半分、たとえばLと(L-R)/2の対をさらにマトリクスサラウンドするのです。
このとき上の図のように上下サラウンドを配置する。
これをやると L-{(L/2)-(R/2)} = (L+R)/2 で (L+R)/2 と (-L-R)/2のペアになる。
もうひとつは、デービッドハフラーの考えたダイナコ社のDynaquadに適用する式で
LとL-(R/2)の対をかんがえると、L-{L-(R/2)} で +R/2 と 下側は信号反転 -R/2 になる。
Dynaquadはスピーカーを正方形の対角線におけるので、うちの2号機にぴったり。
で、どっちが上でどっちが下かはわかっていませんし、スピーカーマトリクスの範囲では結局LとRの固定配分になってしまいます。
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3 Comments

ナショナルキッド  

6chに付いて

始めまして。
スピーカマトリクスでは90度移相ができないので、
SQマトリクスの後方左右のデコードは困難です。

6ch化に関してですが、
上手く分離できないので、不完全な方法ですが、
QSデコーダで通常4ch化し、
SQデコーダの後方chを上側、下側にすれば
6chの雰囲気は味わえます。(上下は逆の場合があります)
(スピーカマトリクスでは前述の理由で難しいです)

2017/07/07 (Fri) 08:11 | EDIT | REPLY |   

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Re: 6chに付いて

ありがとうございます。
どうもいきなり8スピーカーのヘッドホンを作ってしまいなかなか泥沼です。
いまこちらで成果を上げている方法は実用新案公開昭63-26197にある
サラウンドヘッドホンの方法で、
遅延回路は用いておらず フロントはステレオ 下チャンネルがL+R
上チャンネルがL-R差分で5kHz以上をカットオフ 後ろチャンネルがL-R差分で別の期限切れ特許をもとに700Hz以上をカットオフです。
日本にアナログの3Dサラウンドの特許があったのも驚きです。
実用新案には原理など全く書いてないので、位相ずれ含めてこんなのでなぜできるのがよくわかりませんが実はこちらにはそういった回路が多いです。耳で評価していますから。
後ろチャンネルははるか後ろから帰ってくる反射音は低い周波数しかないのを再現していると思われます。
上チャンネルはなぜかドルビーとかAmbisonicみたいに高域をカットすると音場が広がりました。
こちらの意見としてはオペアンプのAPFを使っているようですがLPF、HPFで理論上位相ズレのないものが作れるというのが
wista.jpのどこかにあったはずです。
私はタイムドメインスピーカーも作ったことがあり、低音が速くスピーカーの特性によるズンドコがありません。位相と周波数というより、時間軸、CR時定数で空間の音反射つまり広さを再現する、
考え方も将来は重要だと思っています。というのもサラウンドデコードはもともと位相ズレを許さない分野ですし、正弦波の重なりではずっと同じ音がなっていることしか再現できず、
インパルスまで含めて実際の音楽はPCM音源見たく時間とエネルギーでしか再現できないと思われるからです。
多分数学の知識の豊富なあなたには納得の行かないことを言っていると思います。駄文でした。

2017/07/07 (Fri) 08:43 | EDIT | REPLY |   

トロポサイト  

Re: Re: 6chに付いて

あ、あなたのサラウンドデコーダーはまさに位相ズレを起こさないLPFを搭載していますね!

2017/07/07 (Fri) 09:01 | EDIT | REPLY |   

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