El Sistema de Mejoramiento Direccional (TATE)
por Jim Fosgate
El Sistema de Mejoramiento Direccional conocido como "TATE" se basa en un concepto muy complejo de diseño — tan complejo que muchos han dicho "no se podría hacer"-. Más de diez años de investigación y trabajo eran necesarios antes de la versión completamente optimizada del Sistema de Tate, el Tate II, finalmente llegara al mercado. Este es el primer artículo en el que hay información de los utimos cinco años de investigación.
El Sistema Tate fue concebido por Ruggles W y Martin Willcocks. El trabajo en el proyecto empezó en Europa a principios de los '70s y fue transladado luego a Los Angeles, California, para la terminación. Para diseñar cualquier producto, uno debe saber qué nivel del desempeño trata de lograr. Volvamos al principio del proyecto de Tate y aprendamos lo qué Ruggles y Willcocks trataban de alcanzar.
La meta era producir un decodificador a un costo razonable capaz de decodificar una fuente de dos canales codificada en forma matricial a un ambiente sonoro que sonaría tan bien como una cinta maestra de cuatro canales y sin efectos laterales audibles. Créame, esto no debía ser tarea fácil. Ruggles W creyó que una cinta de maestra de cuatro canales era incomparable en su habilidad de recrear virtualmente algún desempeño musical. Si usted piensa en algo, casi cualquier cosa se puede hacer en ese formato. Asumiendo que las bocinas son posicionadas apropiadamente, los sonidos pueden imaginar dondequiera en un circulo 360°. Los sonidos se pueden imaginar también en la parte superior del cuarto. Los ingenieros de grabación tienen la flexibilidad casi ilimitada. Esto no quiere decir que todas las cintas de cuatro canales que se produjeran en los '70s fueran buenas. La industria de la grabación todavía tenía mucho que aprender.
El sistema CBS SQ se escogió sobre otros sistemas de matriz por su compatibilidad monofónica y estéreofónica en la reproducción. Martin Willcocks diseñó la red de circuitos original con la ayuda de una computadora para optimizar los valores de circuito. Las partes se ensamblaron para probar el diseño. Las pruebas de audición se realizaron durante un largo espacio de tiempo utilizando prácticamente todo el material de referencia disponible, SQ y estéreo. Las cintas maestras de cuatro canales eran codificadas en SQ en dos canales y reproducidas en el decodificador. Un control remoto para conmutar el sistema via un cable largo se utilizó para que el que escuchara pudiera observar las diferencias en cualquier lugar en la sala de escucha. El trabajo continuó hasta el decodificador sonara tan bien como las cintas del cuatro canales.
El circuito impreso final utilizó millares de partes y era tan grande que ocupó una mesa entera; midió 3 por 4 pies. El hecho que lo trabajó seguramente ser bastante un útil instrumento del diseño es un tributo a la artesanía de Ruggles y Willcocks. Sin embargo, si el decodificador se fabricara en esta forma con componentes discretos costaría probablemente cerca de $5.000 dls. y la certeza sería también un problema. Por lo tanto, el próximo paso para llevar el Sistema Tate al consumidor a un precio razonable fue convertir la mayoría de la red de circuitos a la forma del circuito integrado.
Una gran compañía de IC´s de alta reputación fue contratada para el trabajo (National Semiconductor). Cualquiera que haya fabricado un IC le dirá, "es un proceso que consume tiempo y puede haber muchas trampas". Tomó alrededor de un año para producir la primera muestra de ICs, porque eran muy complicados , y había problemas desgraciadamente. La mayor dificultad estaba en la sección nosotros ahora llamamos "el Circuito de Interface de Control Direccional ". Esta sección se localizó físicamente en el mismo paquete del circuito integrado detector.
Para emperorar las cosas, esta fue la sección del circuito mucho más subjetiva y requirió tan escucharlo la mayor parte de tiempo para perfeccionarlo. Requirió también muchos componentes. El fabricante de IC´s no estaba dispuesto a corregir el problema, así que era necesario equipar con herramienta arriba el ICs por una segunda compañía. El Circuito de Interfase de Control Direccional se omitió del IC por temor de que quizás no trabajara apropiadamente, lo que habría demorado el proyecto otra vez. En una fecha posterior, se aprendió que el fabricante de IC había dejado fuera algunas etapas críticas del circuito; nosotros todavía no sabemos por qué. (Ciertamente el defecto no era culpa de las personas de Tate).
Yo me meti de lleno esta vez con el Sistema de Tate y empecé el trabajo del diseño para el Circuito de Interfase de Control Direccional (DCIC). Por un tiempo Audionics y trabajamos en versiones diferentes del DCIC. Cambiamos la tecnología para acelerar y levantar el proyecto. Mi meta debía igualar o debía superar el desempeño del diseño original. El circuito tendría que ser suficiente sencillo para ser producido en una forma discreta sin usar circuitos integrados. Finalmente se produjo un circuito integrado para el DCIC y reducir los costos industriales, pero llevaría tiempo.
El Sistema de Tate volvió a la mesa de dibujo y escuchar extenso las pruebas empezaron otra vez. Varias tarjetas se construyeron para probar varios DCICs. Cuándo yo empecé a trabajar en el decodificador que esperé encontrar que un adelanto que haría lo trabaja perfectamente. Varios adelantos se encontraron, pero el resultado final fue alcanzado sólo poniendo atención estricta a las sutilezas del diseño con el ajuste muy preciso del circuito. El DCIC proporciona las funciones que añaden a las capacidades del detector para ensanchar el desempeño general de sistema. Las patentes están pendientes y yo no estoy en la libertad de revelar la teoría de la operación en ningún gran detalle ni mostrar el circuito.
Brevemente, así es cómo trabaja el DCIC. La salida del detector se filtra y es alimentada en el DCIC. La señal es invertida en fase , amplificada y suavizada para nivelar los requisitos de entrada del multiplicador de matriz. Ondee formar, el poder de contant y circuitos de lógica se incorporan en el diseño para proporcionar otras funciones. Ocho fábrica fijó los controles se proporcionan para ajustar el equilibrio del voltaje del control, la ganancia, los niveles de piso y tendencia a valores exactos. La provisión se incluye también para ajustes de linealidad. Un filtro pasabanda se encontró para ser necesario delante del detector para eliminar la deformación de IM de ocurrir en frecuencias bajas. El filtro quita también las señales de piloto de FM y televisión las frecuencias horizontales de la línea que podrían afectar adversamente la operación de circuito.
El inverso de la Curva de Fletcher-Munson se escogió para la curva de la respuesta. (La Curva de Fletcher-Munson sigue la sensibilidad de la oreja humana a través del espectro de la audiofrecuencia.) El filtro permite al decodificador llevar al máximo la separación como juzgado por la oreja humana. El diagrama de bloques que se muestra en la Figura 1 todas las secciones de circuito de la Investigación Modelo Jim101A Fosgate, S.a., Tate decodificador II. Usted advertirá que el estéreo rodea circuito apenas después de la matriz. El circuito vuelve a arreglar la señal estéreo tanbien que el decodificador decodifica estéreo asi como el SQ. Muchas selecciones estéreo buenas son igualmente tan buenas como el mejor material SQ.
Como probablemente haya escuchado, el corazón del decodificador SQ es una matriz. Para enterder mejor el sistema, en la siguiente figura se muestra el diagrama funcional del decodificacor matricial.
Si usted está interesado en una solución utilizando componentes discretos para contruir su propio decodificador matricial SQ cosulte el siguiente link.
Esta matriz es inversa a la que se usa en los estudios de grabación. Como es muestra en la figura, la señal codificada es dividida (p. e. el canal derecho) en dos señales. Estas señales pasan primero por dos desplazadores de fase que son diferentes por .Delta phi.=90°. Estos desplazadores de fase pueden ser construidos con dos filtros pasabanda que son ajustados para la diferencia entre sus fases sea de 90° en toda la banda de frecuencias de audio (20Hz - 20kHz). Despues, estas señales son conbinadas atravez de etapas sumadoras compensadas. En la siguiente figura usted puede ver el circuito integrado MC 1312 que contiene los desplazadores de fase y las etapas sumadoras compensadas. Solo unos cuantos componentes pasivos se conectan al circuito:
El resultado es la señal "original de 4 canales" - ops, esto no es correcto, la señal decodificada no es la señal original de 4 canales. Esto se debe a que la teoría de la matriz tiene un error. El problema es la separacion entre los canales frontales y traseros. ¡Esta separacion es de solo 3dB!. Para mejorar esto hay 2 posibilidades que se describen en la siguientes secciones.
Solamente al disminuir la separación de canales "izquierda-derecha", la separación "frontal-trasera puede ser mejorada". Aqui hay un truco para hacerlo:
Simplemente con el uso de 2 resistencias esto puede ser realizado. Este "truco" fue aplicado en el SIEMENS Studiomeister 502.
El decodificador de logica completa (Full-Logic-Decoder) fue inventado por la CBS. Este decodificador esta detectando en que canal hay una señal dominante y controlando el nivel de amplificacion en cada canal. El resultado es una mejor separación de canales "frente-atras"-(hasta 25dB). Tambien con este sistema la separacion "izquierda-derecha" decrece (por abajo de 25dB). Los dos circuitos mas importantes son el MC 1314 que es un atenuador(amplificador)controlado por voltaje y el MC 1315 como el detector de señales y unidad de evaluacion lógica.
Un efecto negativo es el llamado "bombeo"(pumping): Cuando la señal no es correctamente detectada, la unidad logica está cambiando la amplificacion de los canales continuamente. No obstante este efecto puede ser reducido por un circuito adicional (discreto). La figura siguiente muestra el circuito de esta unidad de la lógica con una etapa del búfer en su entrada. Adicionalmente una "mezcla" variable (hecha con un transistor del efecto de campo) es implementada para mejorar el desempeño.
Claro, usted debera conectar este circuito a la matriz mencionada al principio. En la salida de cada canal hay un divisor del voltaje (en vez de la etapa opcional del búfer) para disminuir la señal. Esto es porque el ruido del circuito integrado MC 1314 es bastante alto. Desgraciadamente la señal de audiofrecuencia disminuye también. Pero con la primera etapa de amplificación esto se puede compensar - tanto asi que la primera etapa de amplificador debe tener una ganancia tan alta como sea posible.
Para mas información - de como funciona este Decodificador Logico - lea la siguiente Patente:
Y aquí puede usted buscar la hoja de datos de los tres circuitos integrados (IC´s) fabricados por MOTOROLA:
Después que construir este decodificador y escuchar la música con este decodificador que yo me quedé asombrado. Cuándo cierro mis ojos y olvido todo el equipo electrónico siento que la música se respira alrededor de mí. Para la mala jugada que me hizo pasar el "mezclador" resistivo, ahora la música clásica suena ya muy bien. Pero para efectos sonoros y alguna grabacion de rock/jazz es recomendable un Decodificador Lógico.
Seguramente Usted ha oído hablar acerca del famoso Tate. Este es un diferente tipo de Decodificador Lógico SQ que fue inventado por Martin Willcocks. También este Decodificador SQ detecta y evalúa la señal de audio. Pero tiene un procesamiento mejorado de señal: Las señales no deseadas en un canal casi son eliminadas por un multiplicador de matriz adaptiva. Así que la mejora de separación de canales es de hasta 50dB.
Para más información puede leer la siguiente Patente (US):