クアドラフォニックサウンド

クアドラフォニック（またはクアドロフォニック、場合によってはクアドロソニック）サウンドは、現在 4.0サラウンド サウンドと呼ばれているものに相当し、リスニング スペースの 4 つの角にスピーカーを配置して 4 つのオーディオ チャネルを使用します。このシステムでは、互いに（完全にまたは部分的に）独立したサウンド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 サウンドを使用すると、3 次元のライブ コンサート ホールの非常にリアルな効果を家庭で再現できます。また、通常の 2 チャンネルステレオサウンドの方向制限を超えてリスナーの体験を向上させるためにも使用できます。クアドラフォニック オーディオは、サラウンド サウンドの最も初期の消費者向け製品です。1970 年代初頭に一般に公開されて以来、何千ものクアドラフォニック録音が行われてきました。

クアドラフォニック サウンドは、さまざまな技術的問題と形式の非互換性のため、最初に導入されたときには商業的に失敗しました。4 チャンネル オーディオ形式は、標準の 2 チャンネル ステレオよりも製造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 チャンネルが必要です。また、特別に設計されたデコード装置が必要になる場合もあります。

1990 年代にホーム シネマ製品が導入されたのは、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の人気が再び高まりました。この頃までに、新しいデジタル ベースのフォーマットが作成されていました。1970 年代の 4 チャンネル録音の多くが、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、ブルーレイなどの最新のサラウンド サウンド システムで再リリースされています。マルチ チャンネル ホーム オーディオ再生は 2000 年以降復活を遂げ、この頃から新しい 4 チャンネル録音も一般に公開されています。

クアドラフォニック システムは、右前方、右後方、左前方、左後方のオーディオ信号を 4 つの独立したスピーカーで再生します。後方スピーカーの再生能力は、前方スピーカーと同じか、ほぼ同じ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。

4チャンネル録音に使用された最初の機械は、アナログの オープンリール式テープレコーダーでした。これらは、1950年代にドイツのテレフンケン社と米国のアンペックス社によって、プロの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。このような機械は、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登場しました。 ^[1]

家庭で再生するために4チャンネルサウンドを再現する初期の試みは、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^[2]は、当初イーストマン音楽学校で働いており、クラシックの4チャンネル録音の先駆者の1人でした。彼は後に1970年代初頭にドイツ・グラモフォンや他のレーベルのために4チャンネルの作品を制作しましたが、その多くはステレオ録音としてのみリリースされました。^[3]

1969 年 6 月、ヴァンガード レコード社は、オープンリール テープで少数の 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 年代に録音を一般に販売するために使用された最も一般的な媒体は、ビニール製のLP レコードでした。8トラック テープでの 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がありました。

1970 年代には、大手電子機器メーカーが 4 チャンネル録音をデコードするための専用ハードウェア システムを一般に販売しました。これらのデコーダーは、独立した電子部品として販売されることがよくありました。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ました。

1970 年代の多くの 4 チャンネル録音では、2 チャンネル メディア (通常は LP) で 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ために「マトリックス」テクノロジが使用されていました。初期のマトリックス形式のデコード パフォーマンスが低かったことが、改善されたマトリックス システムが登場するとマトリックス形式が消えていった主な理由です。後のマトリックス システムは、Peter Scheiberの研究に基づいています。彼の基本的な方式では、90° 位相シフト回路を使用して、強化された 4-2-4 マトリックス システムを開発しました。その中で、2 つの主要なリーダーは、Columbiaの SQ システムとSansuiの QS システムでした。

1970 年代に最も人気があった 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)の 3 つでした。

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 ^{[4] [5]は}Stereo-4とDynaquadに使用されました）、QX（QuadXtra、DH Cooperの「Dual-Triphonic」に基づく）^{[6] [7] [8] [9] [10]は}UD4に使用されました。^[11]

ジム・フォズゲートは、シェイバーおよびマーティン・ウィルコックスとともに、ゲインライディングとハース効果を使用してデコードアーティファクトをマスクすることで、非常に正確な音場を生み出す Tate II 101 SQ デコーダーを開発しました。このデコーダーは、正確なパフォーマンスを実現するために、1% にソートされたコンポーネントを使用して、手作業で組み立てられ、調整されたカスタム回路を使用しました。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、左右のステレオを ⋂ 馬蹄形トポロジーに合成することさえできました。しかし、これらはすべてゲームの後半に登場しすぎたため、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 クワッドを無名の状態から救い出すことができませんでした。

2000 年代初頭までに、より高度な「個別」マルチチャネル システムがマトリックス テクノロジに取って代わり、より高いレベルのパフォーマンスと完全なチャネル独立性を実現しました。今日では、ソフトウェアを使用してハードウェア デコードを行うことができます。最新のソフトウェア アルゴリズムは、以前のハードウェア テクノロジよりも正確なデコード パフォーマンスを実現します。

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、1990 年代にドルビー デジタルと DTS を使用したサラウンド サウンド映画が導入されて以来、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 ミュージック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、および Blu-ray であり、これらはすべて、複数のチャンネルで高解像度のオーディオを再生できます。

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 バージョンの場合とは異なります。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、オーケストラがフロント チャンネルのみでステレオで再生され、コンサート ホールの自然な残響または「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んでいました。ポピュラー音楽のライブ コンサート録音も、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、メイン楽器またはソロ楽器がリア チャンネルに配置されることはほとんどありませんが、時々行われることがあります。

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。一例としては、1973年にコロンビア・マスターワークスに録音された、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。^[12]オリジナルの4チャンネル録音はマトリクスLPと8トラック・テープでリリースされ、2018年にダットン・ヴォーカリオン社からスーパーオーディオCDフォーマットで再リリースされた。 ^[13]録音に添えられた注釈には、各楽器グループが聞こえる方向が示されている。

ポップ、ロック、ジャズの音楽プロデューサーは、4 つの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、音楽のサウンドが、フロント チャンネルと同等の重要性を持つリア チャンネルに配置されることがあります。録音エンジニアがステレオ録音を導入したときと同じように、リスナーの方向感覚と空間感覚が拡張されます。4 チャンネル録音の中には、サウンドがリスナーの周囲を一周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 エフェクトは人工的であると考えられることもありますが、リスナーの関心をより引き込むことで音楽の楽しさを劇的に高めることができます。

ビニールレコードの 4 チャンネル オーディオ再生には問題がありました。1970 年代に技術が急速に進歩するにつれ、LP から 4 チャンネル サウンドを再生するためのさまざま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。最も単純なシステムは「派生」(2-2-4) 形式でした。その後すぐに、はるかに洗練された「マトリックス」(4-2-4) 形式が続き、最終的には最も高度な「ディスクリート」(4-4-4) 形式になりました。

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の「アンビエンス」または「残響」サウンド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。^[14]

• DY / ダイナクワッド(1969)
• ハフラーサーキット（1969年）
• системы ABC (Quadra ABC – ソ連でのみ一時的に使用) (1981)

マトリックス形式では、4 つのチャンネルが 2 つのチャンネルに変換 (エンコード) されます。次に、これらは 2 チャンネルの伝送媒体 (通常は LP レコード) を通過し、4 つのチャンネルにデコードされて 4 つのスピーカーに提供されます。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、出力で元の 4 つのオーディオ信号を再生するための 4 つの同時線形方程式が必要です。

これらのシステムでは、マトリックス デコード技術を使用して、レコードに記録された 2 つのチャネルから 4 つのチャネルを復元します。マトリックス システムでは、チャネルの独立性は大幅に高まりますが、チャネルの分離は完全には行われません。

• EV / ステレオ4 (1970)
• DY / Dynaquad (一部のレコードのエンコード形式として使用) (1971)
• SQ / ステレオ クアドラフォニック(1971)
• QS (クアドラフォニックサウンド)/ RM (レギュラーマトリックス) (1971)

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 つのチャンネルで再生できます。これらのシステムには、ステレオとモノラルの互換性のレベルが異なります。互換性があるという表現は、次のことを示します。

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が左スピーカーで再生され、右前方と右後方の信号が右スピーカーで再生されます。

この 4:2:4 プロセスは、ある程度の情報損失なしには実現できません。つまり、最終段階で生成される 4 つのチャンネルは、プロセス開始時のチャンネルと完全に同一ではありません。この効果を意図どおりに機能させるには、録音エンジニアがこれらの各形式での作業について特別な訓練を受ける必要があります。マトリックス録音の特別なミキシング ルールにより、マトリックス形式に固有の技術的制限が最小限に抑えられ、望ましくない副作用が隠されるか、または排除されます。

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システムでした。いわゆるマトリックス形式で、2 つのステレオ アルバム トラックに「エンコード」された 4 つのサウンド チャネルを利用しました。その後、これらは元の 4 つのサウンド チャネルに「デコード」されました。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精度やチャネル独立性に匹敵することができませんでした。

オリジナルのシステム (DY および EV-4) は、前方の左右の分離が低く (約 12 dB)、後方の左右の分離も 2 dB と劣っていました。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、これは主に両方のシステムの制限によるものでした。両方の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 つだけ使用して、両方のシステムのアルバムを再生することができました。

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または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、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「ぼやけた」または定義の不十分なサウンドステージになることがよくあります。^{[15] [16]}

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は、サンスイ電気によって開発されました。いわゆるマトリックス形式で、4 つのサウンド チャンネルが使用され、2 つのステレオ アルバム トラックに「エンコード」されました。その後、元の 4 つのサウンド チャンネルに「デコード」されました。QS システムは 1971 年 3 月に米国でデビューし、1973 年にVario-Matrixシステムによって改良されました。 ^{[引用が必要]}

2番目の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、いくつかのSQアルバムがリリースされました。SQシステムのサウンド分離は、1975年にモトローラチップ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改善されました。^[17]

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サポートを受け、売上も市場浸透も目覚ましいものでした。しかし残念ながら、名前と技術が似ているため、一般の人が混同しやすかったのです。

ディスクリート再生とは、4 つのチャンネルすべてが互いに完全に独立しているクアドラフォニック システムを指します。その名前が示すように、ディスクリート形式では、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通過し、4 チャンネル再生システムに渡されて 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。

• CD-4 (コンパチブル ディスクリート 4) / クアドラディスク(1972)
• UD-4 / UMX / BMX (1974)

ディスクリート蓄音機システムでは、特殊な復調器を使用して4 つの完全に独立したサウンド チャネルをデコードします。これにより、完全なチャネル分離が可能になります。このようなシステムでは、レコードの寿命が短くなる傾向があります。ただし、この問題を回避するために、より耐久性の高いビニール製法がすぐに開発され、ほぼすべてのディスクリート LP で特殊なビニールが使用されています。ディスクリート クアドラフォニック LP 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聞くことができます。

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 フォーマットは、1972 年 5 月に米国で初めて販売されました。完全に離散的なシステムで、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 2 つのメインの左および右オーディオ チャネルを使用します。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できます。CD-4 では、メイン チャネルに 2 つの「差」オーディオ チャネルも追加されます。差信号は、可聴範囲を超える 30 kHz の範囲の超音波搬送周波数でエンコードされます。CD-4 では、これらの追加の高周波を読み取るために、「シバタ」スタイラスを備えた特殊なフォノ 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、超音波信号を可聴範囲に戻し、差チャネルを使用して後方のオーディオ情報をメイン チャネルから分離します。CD-4 システムでは、プロセス全体を通じて 4 つの独立した信号が維持されるため、意図した 4 チャネルのサウンド フィールドを正確に再構築できます。

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、ハイブリッド ディスクリート/マトリックス システムです。この形式でエンコードされる項目は 35 ～ 40 個のみで、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、左右のチャンネル間の位相差により、通常のステレオ再生との互換性がなかった。^[18] UD-4は、CD-4システムほど高い周波数をキャリアが処理する必要がなかったため、セットアップがCD-4ほど重要ではなかった。^[19]

• Q4 / クアドラフォニック リール トゥ リール(1969)
• Quad-8 (Q8) / クアドラフォニック 8 トラック(1970)

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 つの個別チャンネルを再生できる新しい機器に基づいています。これらの録音はすべて、リール ツー リールおよび8 トラック カートリッジ形式でリリースされた個別の 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 マシンが必要でした。ステレオ プレーヤーとは互換性がありません。

これらのシステムでは、利用可能な 4 つのトラックはすべて、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の速度です。比較すると、ステレオ録音済みのリール テープには、それぞれ反対方向に走行する 2 つの異なるプログラムがあります。多くのステレオ テープは、フル スピードの半分の 3 3⁄4 IPS で録音されていました。速度が遅いと、音質が大幅に低下します。[ ^20]

1970 年 4 月、 RCA レコードは8 トラック テープの 4 チャンネル バージョンを発表しました。これはQuad-8またはQuadraphonic 8 トラック テープ(後にQ8に短縮)と名付けられました。これらは最終的に 1970 年 10 月、11 月、12 月に分けて段階的にリリースされました (70 本のテープ)。

このフォーマットは、カートリッジの左上隅にある小さな感知ノッチを除けば、ステレオ 8 トラックと外観がほぼ同じでした。これは、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組み合わせるように指示します。このフォーマットは、ステレオ プレーヤーやモノラル 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すが、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年末までにほとんどのリリースは中止されました。

ラジオ放送ではいくつかの実験が行われました（例えば、BBCによるクリフ・リチャードのコンサート^{[21] [22]}、最初の4チャンネル放送は1974年7月でした^[23]）が、それらは長続きしませんでした。

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」でした。^[24] 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チューニングできる信号を放送していました。

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、^[25]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機から「クアッド・ステレオ」で放送した。^[26]

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。^[27]

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。^[28]

シアトルのラジオ局KIRO-FM 100.7（後にKSEA 101と改名）は、1973年から1976年初頭にかけて、毎日数時間、SQの4チャンネル音楽を放送していた。^[ 29]ソルトレイクのモルモン教礼拝堂からの日曜朝の「Music and the Spoken Word」は、SQ 4チャンネルで放送されていた。^[29]

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ラジオを介してクアドラフォニックサウンドを伝送するために1977年にBBCのエンジニアによって開発されました^{。 [30]}

BBCラジオ3とBBCラジオ4向けに、演劇やザ・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。^[31]

最初に既存のマトリックス形式がテストされました。「H」は単語を表しているわけではありません。最初に評価したマトリックスをマトリックスAと呼び、次にアルファベット順に作業を進めました。^{[32] [33]}マトリックスHはモノラル互換性と無線伝送に最適なソリューションとして登場しましたが、^[34]専用の市販デコーダ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てBBC/NRDCシステムHJを開発した。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チャンネルエンコーディング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た。その後、日本コロンビアUMXマトリックスが標準に取り入れられ、現在アンビソニックスに関連付けられている最終的なUHJの名前につながった。^[35]

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、つまりユニバーサル SQに統合しました(他の人たちもクアッド システムでこれを行っていました)。

これは階層的な 4-4-4 離散マトリックスであり、SQ マトリックスを離散 4 チャンネル FM 放送のベースバンドとして使用し、「T」および「Q」と呼ばれる追加の差分信号を使用しました。USQ FM 放送の場合、追加の「T」変調は標準ステレオ差分信号に対して直交する 38 kHz に配置され、「Q」変調は 76 kHz のキャリアに配置されました。

標準の 2 チャンネル SQ マトリックス放送の場合、CBS は、SQ エンコードされた信号を示し、リスナーのロジック デコーダーをアクティブにするために、通常のパイロット トーンの 19 kHz 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、さまざまな 4 チャンネル放送提案の FCC リスニング テストで、CBS パラマトリックス デコーダーでデコードされた 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ており、わずかなマージン内でディスクリート マスター テープのパフォーマンスに近づいたため、SQ システムをクアドラフォニック FM の標準として選択する必要があると主張しました。同時に、ステレオとモノラルへの SQ の「フォールド」は、4:4:4、4:3:4、および他のすべての 4:2:4 エンコード システムのステレオとモノラルの「フォールド」よりも好まれました。

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・ロック・コンサートを行った。このイベントは「Games for May 」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。^[36]彼らが作った制御装置「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た。現在、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。 ^[37]通常リチャード・ライトが操作したこのコントローラーにより、ミュージシャンはどのスピーカーにも音を配置し、リスニング・エリア内で音を動かすことができた。

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 フォーマット (QS、SQ、CD-4、UD-4) で録音されました。

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• マーク・アンダーソン。クアドラフォニック・ディスコグラフィー
• 4チャンネル8トラックのリスト
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• SurroundSound – クアッドおよびサラウンド音楽ディスカッション グループ
• ウェンディ・カルロスによるクアドラフォニックのウェブサイト
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• RCA クアドラディスクのディスコグラフィー
• Quadraphonic.info – 記事、マニュアル、クアドラフォニック情報