クアドラフォニックサウンド
リスナーの周囲にスピーカーを通常配置する4チャンネルの4チャンネルフォニック図

クアドラフォニック（またはクアドロフォニック、クアドロソニック、あるいは新語のクアドロニクス[ 1 ]（ステレオとの類似性から生まれた））サウンドは、現在4.0サラウンドサウンドと呼ばれるものに相当し、リスニングスペースの四隅にスピーカーを配置して4つのオーディオチャンネルを使用します。このシステムでは、互いに（完全にまたは部分的に）独立した音声信号を再生できます。

4チャンネルのクアドラフォニック・サラウンドサウンドは、ライブコンサートホールの臨場感あふれる3次元サウンドを家庭で再現することができます。また、通常の2チャンネルステレオサウンドの指向性制限を超えて、リスナーの体験を向上させることも可能です。クアドラフォニック・オーディオは、サラウンドサウンドにおける最も初期の民生用製品でした。1970年代初頭に一般に公開されて以来、数千本ものクアドラフォニック録音が制作されてきました。

クアドラフォニックサウンドは、様々な技術的問題とフォーマットの非互換性のため、初めて導入された当初は商業的に失敗に終わりました。4チャンネルオーディオフォーマットは、標準的な2チャンネルステレオよりも制作コストが高くなる場合があります。再生には追加のスピーカーとアンプチャンネルが必要になり、特別に設計されたデコード機器が必要になる場合もあります。

1990年代にホームシネマ製品が登場したのは、当初は映画の音響を目的としていましたが、マルチチャンネル音楽再生への関心も再燃しました。この頃には、デジタルベースの新しいフォーマットが開発されていました。1970年代の4チャンネル録音の多くは、スーパーオーディオCD、DTS、ドルビーデジタル、DVDオーディオ、ブルーレイといった現代のサラウンドサウンドシステムで復刻されています。2000年以降、マルチチャンネルホームオーディオ再生は再び注目を集め、この頃から新しい4チャンネル録音も一般に公開されるようになりました。

クアドラフォニックシステムは、右前方、右後方、左前方、左後方の音声信号を4つの独立したスピーカーで再生します。リアスピーカーの再生能力は、フロントスピーカーと同等、またはほぼ同等の品質である必要があります。理想的には、クアドラフォニックシステムでは4つの同一のスピーカーを使用します。

歴史

4チャンネル録音に初めて使用された機械は、アナログのオープンリール式テープレコーダーでした。これは、1950年代にドイツのテレフンケン社とアメリカのアンペックス社によって、プロフェッショナルスタジオのオーディオエンジニア向けに開発されました。1954年までに、ヨーロッパのいくつかの電子音楽スタジオに導入されました。[ 2 ]

家庭用4チャンネルサウンドの再生に向けた初期の試みは、1960年代後半にオーディオ研究所のエンジニアたちによって始まりました。プロデューサーのトーマス・モウリー[ 3 ]は、当初イーストマン音楽学校で働いていた人物で、クラシック音楽の4チャンネル録音の先駆者の一人です。彼は後に1970年代初頭にドイツ・グラモフォンをはじめとするレーベルのために4チャンネル録音の作品を制作しましたが、その多くはステレオ録音のみでリリースされました。[ 4 ]

1969年6月、ヴァンガード・レコードはオープンリール式テープを用いて、少数の4チャンネル録音をアメリカの消費者市場に導入しました。1970年代、録音機器の販売に最も広く使われた媒体は、ビニール製のLPレコードでした。8トラックテープによる4チャンネル録音も1970年代には人気があり、特にカーオーディオ愛好家の間で人気を博しました。

1970年代には、大手電子機器メーカーが4チャンネル録音のデコード用に専用のハードウェアシステムを一般向けに販売しました。これらのデコーダーは、多くの場合、独立した電子部品として販売されていました。また、1970年代に販売された一部のオーディオレシーバーやアンプには、デコーダーが内蔵されているものもありました。

1970年代の多くのクアドラフォニック録音では、2チャンネルメディア（通常はLP）に4チャンネルのオーディオ情報をエンコードおよびデコードするマトリックス技術が使用されていました。初期のマトリックスフォーマットのデコード性能の低さが、改良されたマトリックスシステムの登場とともに姿を消した主な理由でした。後のマトリックスシステムは、ピーター・シャイバーの研究に基づいています。彼の基本方式は90°位相シフト回路を用いることで、強化された4-2-4マトリックスシステムの開発を可能にしました。その中で、コロンビアのSQシステムとサンスイのQSシステムが 2つの主流でした。

1970 年代に最も人気があった 3 つの 4 チャンネル LP フォーマットは、 SQ (ステレオ 4 チャンネル LP)、QS (レギュラー マトリックス LP)、CD-4 (互換ディスクリート 4 チャンネル LP)でした。

日本の統括団体とオーディオハードウェアメーカーは、クアドラフォニックサウンドの標準を定義しました。RM（Regular Matrix）はQSの同義語として使用され、QM（Quadraphonic Matrix [ 5 ] [ 6 ]はStereo-4とDynaquadに使用されました）、QX（QuadXtra、DH Cooperの「Dual-Triphonic」に基づく）[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]はUD4に使用されました。[ 12 ]

ジム・フォズゲートは、シェイバーとマーティン・ウィルコックスと共に、ゲインライディングとハース効果を用いてデコード時のノイズをマスキングすることで、非常に正確な音場を実現するTate II 101 SQデコーダーを開発しました。このデコーダーは、カスタムメイドの手作業で組み立てられ、キャリブレーションされた回路を採用し、部品は1%単位で選別されているため、正確なパフォーマンスを実現しました。サンスイのQSDシリーズデコーダーとQRXシリーズレシーバーは非常に優れており、左右のステレオ信号を⋂馬蹄形トポロジーに合成することさえ可能でした。しかし、これらのデコーダーはいずれも登場が遅すぎたため、一般向けに入手するには高価すぎたり困難すぎたりし、マトリックスクワッドを無名から救い出すには至りませんでした。

2000年代初頭までに、より洗練された「ディスクリート」マルチチャンネルシステムがマトリックス技術にほぼ取って代わり、より高いパフォーマンスと完全なチャンネル独立性を実現しました。今日では、ソフトウェアがハードウェアデコードの代わりとなることが可能です。最新のソフトウェアアルゴリズムは、初期のハードウェア技術よりも高精度なデコード性能を実現しています。

現在一般的に使用されているマルチチャンネルオーディオシステムはすべてデジタルシステムです。デジタルマルチチャンネルオーディオは、ドルビーデジタルやDTSを使用したサラウンドサウンド映画が1990年代に登場して以来、家庭で利用できるようになりました。現在、サラウンドサウンド音楽を再生できる最も一般的なデジタルメディアは、スーパーオーディオCD、DVD、Blu-rayで、いずれもマルチチャンネルの 高解像度オーディオを再生できます。

クアドラフォニックオーディオミキシング

4チャンネルサウンドのオーディオミキシングプロセスは、同じ録音のステレオバージョンとは異なります。ほとんどのスタジオ機器はステレオ専用に設計されているため、専用のマルチチャンネルミキシングコンソールと再生システムが必要です。

クラシック音楽の場合、プロデューサーは一般的に、オーケストラがフロントチャンネルのみにステレオで現れ、コンサートホールの自然な残響やエコーがすべてのスピーカーから聞こえるという効果を好みます。ポピュラー音楽のライブコンサート録音の一部も、この方法でミックスされています。クラシック音楽の録音では、主要楽器やソロ楽器をリアチャンネルに配置することは稀ですが、稀に行われることもあります。

クラシック音楽の録音の中には、聴き手がオーケストラの真ん中に座っているような視点から作られたものもいくつかある。一例として、1973年のコロンビア・マスターワークスによる、ピエール・ブーレーズ指揮によるバルトーク・ベーラの管弦楽のための協奏曲が挙げられる。[ 13 ]オリジナルの4チャンネル録音はマトリックスLPと8トラック・テープでリリースされ、2018年にはダットン・ヴォーカリオン社からスーパーオーディオCDフォーマットで再発された。 [ 14 ]録音に付属する注釈には、各楽器グループがどの方向から聞こえるかが示されている。

ポップ、ロック、ジャズの音楽プロデューサーは、4チャンネル間の音楽的な分離度が比較的高いミキシングスタイルを採用する傾向があります。このタイプの録音では、フロントチャンネルと同等の重要性を持つ音楽的な音がリアチャンネルに配置されることがあります。これは、レコーディングエンジニアがステレオ録音を導入した時と同様に、リスナーの方向感覚と空間感覚を拡張することができます。4チャンネル録音の中には、音がリスナーの周囲を回転するように移動するものもあります。

ミキシングエンジニアは、複数のスタイルを組み合わせたハイブリッド効果を狙うこともできます。4チャンネル音響効果は人工的だと見なされることもありますが、リスナーをより深く巻き込むことで、音楽の楽しさは劇的に高まります。

LPレコード

ビニールレコードにおけるクアドラフォニックオーディオ再生は問題を抱えていました。1970年代に技術が急速に進歩するにつれ、LPレコードから4チャンネルサウンドを再生するための様々なソリューションが提案されました。これらのシステムの中には、他のシステムよりもはるかに成功したものもありました。最もシンプルなシステムは派生型（2-2-4）フォーマットでした。その後すぐに、より洗練されたマトリクス型（4-2-4）フォーマットが登場し、最終的には最も先進的なディスクリート型（4-4-4）フォーマットが登場しました。

派生形式（2-2-4）

派生（2-2-4）フォーマットは、ステレオレコードからスタジオリバーブや観客の拍手などのリアアンビエンスや残響音チャンネルを追加または抽出するシンプルで安価な電子ソリューションです。リアチャンネルでは個々の楽器が正確に配置されていません。[ 15 ]

マトリックス（4–2–4）形式

マトリックス形式では、4チャンネルが2チャンネルに変換（エンコード）されます。その後、2チャンネルの伝送媒体（通常はLPレコード）を通過し、4チャンネルにデコードされて4つのスピーカーに送られます。4つの個別のオーディオ信号をステレオ互換で伝送するには、出力において元の4つのオーディオ信号を再現するための4つの連立一次方程式が必要です。

これらのシステムは、マトリックスデコード技術を用いて、レコードに記録された2つのチャンネルから4つのチャンネルを復元しました。マトリックスシステムは、チャンネルの独立性は高いレベルに保たれますが、完全なチャンネル分離は実現できません。

マトリックス・クアドラフォニック録音は、従来のステレオレコードプレーヤーで2チャンネル再生できます。これらのシステムには、ステレオとモノラルの互換性が様々なレベルで存在します。「互換性がある」とは、以下のことを意味します。

  1. シングルチャンネル (モノラル) システムでは、1 つのスピーカーで 4 つのオーディオ信号すべてを再生します。
  2. 2 チャンネル (ステレオ) システムでは、左前方と左後方のオーディオ信号を左スピーカーで再生し、右前方と右後方の信号を右スピーカーで再生します。

この4:2:4処理は、ある程度の情報損失なしには実現できませんでした。つまり、最終段階で生成される4つのチャンネルは、処理開始時のチャンネルと完全に同一ではありませんでした。この効果を意図通りに機能させるには、レコーディングエンジニアがこれらの各フォーマットでの作業に特別な訓練を受ける必要がありました。マトリックス録音のための特別なミキシングルールは、マトリックスフォーマットに固有の技術的制限を最小限に抑え、望ましくない副作用を隠蔽または排除します。

EV-4/Stereo-4とDynaquad（DY）

最初のものは、Electro-Voice（EV-4/Stereo-4）とDynaco（Dynaquad (DY)）によって開発された、比較的性能の低い基本的なシステムでした。いわゆるマトリックス形式で、4つのサウンドチャンネルをステレオアルバムトラックにエンコードし、その後、元の4つのサウンドチャンネルにデコードしていました。しかし、デコード性能が低かったため、これらのシステムは後のマトリックス形式のような精度やチャンネル独立性を実現できませんでした。

オリジナルのシステム（DYとEV-4）は、フロントの左右分離度が低く（約12dB）、リアの左右分離度も2dBと低いという問題がありました。デコーダーは、正確なデコードよりも効果を出すことに重点を置いて設計されていましたが、これは主に両システムの限界によるものでした。両システムは数学的に非常に密接に関連していたため、ユーザーはどちらかのシステムのデコーダーを1つ使用するだけで、両方のシステムのアルバムを再生できました。

初期と後期のマトリックスシステムの違いは非常に大きく、SQやQSデコーダーでDY/EV-4を正確にデコードすることは不可能でした。その結果、サウンドステージがぼやけたり、定義が曖昧になったりすることが多く、プロデューサーやレコーディングエンジニアの意図とは大きく異なる可能性がありました。[ 16 ] [ 17 ]

QSレギュラーマトリックスとSQクアドラフォニック

サンスイQSサウンドデコーダー

その後、ピーター・シャイバーの 90 度位相シフト回路の利用に関する研究に基づいて改良されたシステム、すなわちQSシステムとSQシステムが登場しました。

最初のQSシステムは、山水電気によって開発されました。いわゆるマトリックス方式で、4つのサウンドチャンネルをステレオにエンコードし、その後、元の4つのサウンドチャンネルにデコードしました。QSシステムは1971年3月に米国で発売され、 1973年にはVario-Matrixシステムによって改良されました。

2つ目のSQは、コロンビア・レコードとソニーによって開発・販売され、1971年4月に米国市場に参入しました。SQフォーマットは、英国のEMIなどの企業でも使用され、 EMIはSQアルバムを複数リリースしました。SQシステムの音声分離性能は、1975年にモトローラのチップMC1312、MC1314、MC1315を使用したSQフルロジックデコードが導入されたことで大幅に向上しました。 [ 18 ]

SQとQSはどちらも1970年代に大手レコード会社やハードウェアメーカーから多大な支持を受け、目覚ましい売上と市場浸透を達成しました。しかし残念ながら、名称と技術の類似性から、一般の人々の間で混同されやすいという問題がありました。

離散型（4-4-4）形式

ディスクリート再生とは、4チャンネルすべてが互いに完全に独立したクアドラフォニックシステムを指します。その名の通り、ディスクリート方式では、元の4つのオーディオチャンネルが4チャンネル伝送媒体を経由して4チャンネル再生システムに送られ、4つのスピーカーに送られます。これは4-4-4システムとして定義されます。

ディスクリート蓄音機システムは、専用の復調器を用いて4つの完全に独立した音声チャンネルをデコードします。これにより、完全なチャンネル分離が可能になります。このようなシステムはレコードの寿命が短くなる傾向がありました。しかし、この問題を回避するために、より耐久性の高いビニール素材が急速に開発され、ほぼすべてのディスクリートLPレコードは特殊なビニールを使用しています。ディスクリート4チャンネルLPレコードを従来のステレオレコードプレーヤーで再生すると、音楽プログラム全体をステレオで聴くことができます。

CD-4またはQuadradisc

RCAクアドラディスクレコード

CD-4またはQuadradiscとして知られる 4 チャンネル ビニール LP の 3 番目の主要フォーマットは、日本のJVC社と米国のRCA レコード社によって考案されました。

この4チャンネル方式は、1972年5月に米国で初めて販売されました。完全なディスクリートシステムであるこの方式は、マトリックス技術を避け、ステレオFM放送のエンコードに似た方法を採用しています。ステレオレコードでは、このシステムは左右の2つのメインオーディオチャンネルを使用しており、これによりCD-4は従来のステレオ再生との互換性を維持しています。CD-4では、メインチャンネルに加えて2つの差分オーディオチャンネルが追加されています。差分信号は、可聴帯域を超える30kHz帯域の超音波搬送周波数でエンコードされています。CD-4では、これらの追加された高周波を読み取るために、シバタ針を備えた専用のフォノカートリッジが必要です。結合された信号は、4チャンネルデコード用の特殊な復調器に送られます。復調器は超音波信号を可聴帯域に戻し、差分チャンネルを使用してリアオーディオ情報をメインチャンネルから分離します。CD-4システムは、処理全体を通して4つの独立した信号を維持するため、意図した4チャンネル音場を正確に再現できます。

UD-4 / UMX / BMX

UD-4/UMXは、日本コロムビア（デノン）によって開発されました。これは、ディスクリート方式とマトリックス方式を組み合わせたハイブリッドシステムです。このフォーマットでエンコードされるのは35～40項目のみで、英国、ヨーロッパ、日本でのみ販売されました。

この短命なシステムは、左右のチャンネルの位相差により、通常のステレオ再生との互換性がなかった。[ 19 ] UD-4はCD-4ほど高い周波数を扱う必要がなかったため、セットアップはCD-4ほど重要ではなかった。[ 20 ]

テープフォーマット

テープをベースとしたクアドラフォニックシステムも導入されました。これは、4つの独立したチャンネルを再生できる新しい機器をベースにしたものです。これらの録音はすべて、オープンリール式と8トラックカートリッジ方式でリリースされた、独立した4-4-4録音です。これらの録音を再生するには、特別に設計された4チャンネル機器が必要でした。ステレオプレーヤーとは互換性がありません。

クアドラフォニックオープンリールテープ（Q4）

1970年代の4チャンネルリール式テープレコーダー。自宅で個別の4チャンネルサウンドを実現できる数少ない方法の1つ。

これらのシステムでは、利用可能な4つのトラックすべてが同じ方向に走行するテープに記録されていました。録音済みの4チャンネルリールテープは、7 1⁄2インチ/秒（IPS）で録音されていました。これは、一般向けリールテープで使用されている最速速度です。一方、ステレオ録音済みのリールテープには2つの異なるプログラムがあり、それぞれが反対方向に走行しています。多くのステレオテープは、フルスピードの半分である3 3⁄4 IPSで録音されていました。低速化は音質の低下を招きます。[ 21 ]

クアドラフォニック 8 トラック テープ (Quad-8 および Q8)

RCAレコードは1970年4月、 8トラックテープの4チャンネル版であるQuad-8またはQuadraphonic 8トラックテープ（後にQ8と略される）を発表しました。これは最終的に、1970年10月、11月、12月に分割して70本のテープとしてリリースされました。

このフォーマットは、カートリッジの左上隅に小さなノッチが付いている点を除けば、ステレオ8トラックと外観はほぼ同じでした。このノッチは、クアドラフォニック8トラックプレーヤーに奇数トラックをプログラム1のオーディオチャンネルとして、偶数トラックをプログラム2のチャンネルとして合成する信号を送りました。このフォーマットはステレオやモノラルのプレーヤーとの下位互換性がありませんでした。クアドラフォニックプレーヤーはステレオ8トラックを再生できましたが、ステレオプレーヤーでクアドラフォニックテープを再生すると、一度に半分のチャンネルしか聞こえませんでした。

4チャンネル8トラックフォーマットでの最後のリリースは1978年でしたが、1976年末までにはほとんどリリースされなくなりました。

ラジオ放送形式

ラジオ放送を使った実験もいくつか行われたが（例えば、BBCによるクリフ・リチャードのコンサート[ 22 ] [ 23 ]、最初の4チャンネル放送は1974年7月[ 24 ]であった）、それらは長続きしなかった。

最も長く続いたラジオ放送の一つは、フロリダ州サラソタのWQSR -FM「Quad 102½」である。[ 25 ] 1970年代のほとんどの間、この局は従来のステレオ受信機で2つの別々の局として受信できる信号を放送していた。

サンフランシスコのクラシック音楽放送局KKHI-FMは1970年代にサンフランシスコ・オペラを「互換」（つまりマトリックスエンコードされた）4チャンネル形式で放送しており[ 26 ] 、シカゴの放送局WFMTの「シカゴ・リリック・オペラ」の生放送も 同様であった。

KRMH-FM（「グッド・カルマ・ラジオ」）（テキサス州サンマルコス/オースティン）は、1970年代初頭にテキサス州ブダ近郊のスタジオと送信所から「クワッド・ステレオ」で放送していました。[ 27 ]

WWWW-FM（W4-QUAD 106.7）（デトロイト）は1974年にQSエンコードされた4チャンネル音声を放送した。[ 28 ]

KEXL-FM（「KEXL 104.5」）（テキサス州サンアントニオ）は、1970年代前半から中頃にかけて、メインプラザ近くの高層オフィスビルのスタジオから「クアドラフォニック」で放送していました。[ 29 ]

シアトルのラジオ局KIRO-FM 100.7（後にKSEA 101と改称）は、1973年から1976年初頭にかけて毎日数時間、SQ 4チャンネル放送で音楽を放送していた。[ 30 ]ソルトレイクのモルモン教会から放送されていた日曜朝の「ミュージック・アンド・ザ・スポークン・ワード」はSQ 4チャンネル放送だった。[ 30 ]

アンビソニックミキシング機器

マトリックスHは、既存のモノラルおよびステレオ受信機と最も互換性のある方法でFMラジオを介して4チャンネル音声を伝送するために1977年にBBCのエンジニアによって開発されました。 [ 31 ]

BBCラジオ3とBBCラジオ4向けに、演劇やプロムスなどの4チャンネルのテスト番組が制作された。[ 32 ]

まず既存のマトリックス形式がテストされました。「H」は単語の頭文字ではありません。最初に評価したマトリックスをマトリックスAと呼び、その後アルファベット順に評価を進めていきました。[ 33 ] [ 34 ]マトリックスHはモノラル互換性と無線伝送の点で最良のソリューションとして浮上しましたが、[ 35 ]専用の市販デコーダーはありませんでした。

BBCは後にアンビソニックスの開発者と協力し、 BBC/NRDCシステムHJを開発しました。これは、マトリックスHと、システム45Jとして知られるアンビソニックスのプロトタイプ2チャンネル符号化方式の両方の修正版を含むように設計された許容範囲に基づいていました。その後、日本コロンビアUMXマトリックスが標準規格に取り入れられ、現在アンビソニックスに関連付けられている最終的な名称であるUHJが生まれました。[ 36 ]

ユニバーサルSQ

1976 年、ベン・バウアーはマトリックス システムと離散システムをUSQ、つまりUniversal SQに統合しました(他の人たちもクワッド システムでこれと同じことを行っていました)。

これは階層的な4-4-4離散マトリックスで、SQマトリックスをベースバンドとして、"T"および"Q"と呼ばれる追加の差信号を用いた離散クアドラフォニックFM放送に使用しました。USQ FM放送では、追加の"T"変調は標準ステレオ差信号に対して直交する38kHzに配置され、"Q"変調は76kHzの搬送波に配置されました。

CBSは、標準的な2チャンネルSQマトリックス放送において、SQエンコード信号を示し、リスナーのロジックデコーダーを起動するために、通常のパイロットトーンとは直交する19kHzにオプションのパイロットトーンを配置することを推奨しました。CBSは、FCCによる様々な4チャンネル放送案の聴取テストにおいて、CBSパラマトリックスデコーダーでデコードした4:2:4 SQシステムが、4:3:4（ロジックなし）だけでなく、テストされた他のすべての4:2:4（ロジックあり）システムよりも優れた性能を示し、ディスクリートマスターテープの性能にわずかな差で近づいたため、4チャンネルFM放送の標準としてSQシステムを選択すべきだと主張しました。同時に、SQによるステレオとモノラルへの「フォールド」は、4:4:4、4:3:4、そして他のすべての4:2:4エンコードシステムのステレオとモノラルへの「フォールド」よりも好ましいとされました。

ライブコンサート

ピンク・フロイドが使用した方位角調整器。バーナード・スペイト製。1969年（ヴィクトリア＆アルバート博物館、ロンドン）

1967年、ピンク・フロイドは特注の4チャンネル・スピーカー・システムを発表し、史上初のサラウンド・サウンド・ロック・コンサートを開催した。このイベントは「ゲームズ・フォー・メイ」と名付けられ、ロンドンのクイーン・エリザベス・ホールで開催された。[ 37 ]彼らが製作した制御装置「アジマス・コーディネーター」は、デュアル・ジョイスティックを使用していた。現在、この装置はロンドンのヴィクトリア＆アルバート博物館のシアター・コレクション・ギャラリーに展示されている。[ 38 ]このコントローラーは通常リチャード・ライトが操作し、ミュージシャンは任意のスピーカーに音を配置し、リスニングエリア内を移動させることができた。

フォーマットの比較

1976 年、マイク・ソーンはビニールアルバム「Quadrafile」を制作しました。このアルバムでは、4 面すべてに同じ音楽が録音され、各面は異なる 4 チャンネル方式 (QS、SQ、CD-4、UD-4) で録音されました。

参照

参考文献

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