ВУЗ: Всероссийский государственный университет кинематографии им. С.А. Герасимова "ВГИК"
Категория: Книга
Дисциплина: Искусство
Добавлен: 07.02.2019
Просмотров: 10538
Скачиваний: 211
Philip Newell - Project studios
Филипп Ньюэлл – Project-студии
31
Глава 3 Согласование.
Эта история повторяется из раза в раз, от студии к студии, когда люди составляют её бюджет. Им
кажется, что они учли всё. Особенно тщательно прорабатывается список оборудования. И практически
всегда и везде на коммутацию не хватает денег. Люди часто даже не представляют, в какую сумму им
выльется правильная коммутация оборудования. Вот и применяются бывшие в употреблении кабели и
коннекторы, часто без должного учёта того множества возможных комбинаций, в которых они могут
использоваться.
Например, простой кабель "RCA – стерео джек" может показаться подходящим для подключения
двух приборов, хотя на самом деле даже такой простой кабель может иметь несколько вариантов
распайки. И даже если в большинстве случаев при любой распайке сигнал по такому кабелю всё равно
будет передаваться между приборами, многие только потом с удивлением узнают, в какой степени
неподходящая распайка может ухудшить звук.
На рис.1 показано несколько возможных вариантов распайки двух вышеупомянутых коннекторов.
В студиях, как правило, такие кабели делают для каких-то конкретных целей. Но потом их применяют и
для других задач, для которых они кажутся "правильными", хотя они и распаяны не так, как нужно. В
качестве примера можно взять кабель для подключения несимметричного выхода CD-плеера на
симметричный вход tape return микшера (см. рис.1 (b)). Но если необходим кабель (с теми же
коннекторами!) для подключения симметричного трансформаторного выхода с компрессора на
несимметричный вход магнитофона, то в этом случае его нужно распаивать так, как показано на рис.1(a).
Будет или не будет "работать" в первом случае второй кабель - целиком зависит от типа балансировки,
использующейся во входной цепи tape return микшера. Результатом использования кабеля с
произвольной распайкой могут быть помехи и слабый сигнал; звук при этом может быть превосходным, а
может быть и неважным. Зачастую результат неправильной коммутации совершенно невозможно
предсказать, не зная точно типа разводки электрической цепи, к которой подключается кабель, и которая
не расписана в большинстве руководств по эксплуатации полупрофессионального оборудования.
3.1 Происхождение профессиональной коммутации
В настоящее время фирмы-производители недостаточно уделяют внимание тому, насколько их
Philip Newell - Project studios
Филипп Ньюэлл – Project-студии
32
оборудование будет совместимым при коммутации с другим оборудованием. Это является неизбежным
следствием эволюции, которую прошла большая часть полупрофессионального оборудования,
пришедшего с рынка бытовой техники, где стандарты коммутации никогда не разрабатывались. Там, где
применяется подлинно профессиональное оборудование, проблем намного меньше, поскольку развитие
профессионального оборудования было более управляемым.
В самом начале эры звукозаписи ламповое оборудование требовало соблюдения чётких правил
коммутации. Лампы не справлялись с передачей сигнала по длинным проводам, поэтому сигналы
уравнивались с помощью трансформаторов. По проводам подавался сигнал на уровне +4 dBm (OVU), что
составляло 1,223 вольта, который шёл на нагрузку 600 Ом - стандарт, принятый телефонными
компаниями как наилучший компромисс между помехами и перекрёстными искажениями.
Коммутационные панели также были позаимствованы из телефонной технологии, где они
использовались как коммутаторы на телефонных станциях.
Чтобы не нарушить амплитудно-частотных характеристик на выходных трансформаторах,
требовалась точная оконечная нагрузка, поэтому на входах обеспечивалось стандартное полное
сопротивление 600 Ом. А поскольку при подключении выхода одного прибора на вход сразу нескольких
приборов (что характерно для студийной практики) могла возникнуть несогласованность нагрузок, то в
студийных аппаратах начали обеспечивать оконечную нагрузку непосредственно на выходах, не
полагаясь на 600-омную нагрузку на входе следующего устройства. Это дало возможность использовать
на входе (см.глоссарий) "согласующее" сопротивление в 10 кОм, и к середине 60-х годов почти всё
профессиональное студийное оборудование имело номинальное сопротивление: на выходах - 600 Ом;
по входу - 10 кОм. Естественно, они были симметричными.
Спустя тридцать лет в профессиональном оборудовании широкое распространение получила
электронная
балансировка
входов.
Из-за
этого
наметилась
тенденция
делать
выходы
несбалансированными (хотя почти повсеместно они имеют очень низкое полное сопротивление - менее
50 Ом).
Обычно при коммутации профессионального оборудования, выпущенного за последние 40 лет, не
возникает никаких проблем. Выходы приборов старой конструкции подают сигнал на вход приборов как
старой, так и новой конструкции; в худшем случае может понадобиться простой резистор. Входные
каскады старых приборов принимают сигналы как с выходов новых, так и старых приборов. Единственная
сложность - это нерешённость вопроса, какой контакт должен быть "плюсом" ("горячим") на XLR-
коннекторе.
Коннектор "Cannon XL" широко использовался в 50-х годах как профессиональный аудио разъём.
Но спустя время оказалось, что после многократного использования он теряет надёжность. Проблема
была в контактах, изготовленных из упругой резины с напылением. При каждом включении-выключении
напыление постепенно вытиралось. Эту проблему потом решили. Коннектор из упругого материала "(R)
XL" стали называть "XLR", и вскоре он был принят промышленностью, выпускающей профессиональное
записывающее оборудование, в качестве стандарта коннектора.
В США в 50-60-х годах контакты распределялись так: 1 - "земля"; 2 - "холодный"; 3 - "горячий". А в
Европе контакты 2 и 3 часто использовались наоборот. Коннектор male ("папа"), как правило,
устанавливали на выходах. Однако в конце 60-х годов появились некоторые магнитофоны фирмы Studer
с коннекторами male на входе и female - на выходе. Возможно, так решили сделать из соображений
безопасности (особенно при высоком напряжении), чтобы на выходных разъёмах не было выступающих
контактов. По счастливой случайности от этого - уже третьего стандарта - вскоре отказались; очевидно,
из-за низкого уровня сигналов. В микрофонах же выдержана одна стандартная конфигурация, в которой
контакт 2 выдаёт положительное напряжение в ответ на положительное давление на диафрагму.
Рекомендуемый стандарт общества AES в настоящее время - это "плюс" на контакте 2 ("горячий"
контакт). Но этот стандарт не является общепринятым. Для некоторых больших производителей с
многолетним опытом производства и с большим количеством оборудования, выпущенного на рынок,
такое переконфигурирование их внутреннего стандарта может привести к большой путанице в плане
совместимости старого и нового оборудования. Например, схожая проблема касается фирмы JBL,
диффузоры громкоговорителей которой при подаче на красную клемму положительного напряжения
перемещаются не вперёд, а назад. Стандарт AES призывает, чтобы положительное напряжение на
красной клемме передвигало диффузор вперёд. Всё время до этого фирма JBL придерживалась очень
старого стандарта, который соблюдали лишь несколько других компаний, но они произвели уже такое
большое количество изделий, что менять что-либо уже поздно. Если бы они вместо старых головок
начали бы поставлять новые, несовместимые с ними, возник бы страшный хаос, в результате чего
изделия JBL получили бы дурную славу. Достаточно было бы даже просто неинформированности людей,
занимающихся их ремонтом.
Фирма JBL нашла компромисс, сделав так, что её новые корпуса акустических систем
соответствовали стандарту, и положительное напряжение на красной клемме колонки создавало
положительное давление перед громкоговорителями, хотя расположение контактов на самих
громкоговорителях оставалась прежним.
Несколько смешно наблюдать, как молодые производители, воспринимающие JBL как богов в
данной отрасли промышленности, начинали производство, слепо следуя стандартам JBL. Ход их мыслей
Philip Newell - Project studios
Филипп Ньюэлл – Project-студии
33
был следующий: если так делает сама JBL, то это - правильно. Это лишний раз показывает силу лидеров
рынка. Так было и в случае со старыми "джи-би-элевскими" "наклонными рупорами", которые фирма
использовала для акустического обрамления некоторых своих твиттеров. Их применение теоретически
было оправдано, однако они создавали неприятные побочные звуковые эффекты. Тем не менее, JBL
продала так много таких изделий до того, как пятнадцать лет назад полностью сняла их с производства,
что они стали восприниматься как своего рода "торговая марка" фирмы. И хотя JBL, поняв ошибку,
отказалась уже от этих разработок, другие производители только начинают запускать их в производство.
Они уверены в их "профессиональном" виде, поскольку так делала сама JBL.
Но вернёмся к проблеме профессиональной коммутации. На практике проблема с контактами 2 и
3 не такая уж большая. Поскольку у большинства микрофонов контакт 2 используется как "плюс"
("горячий"), в этой области у нас проблем с полярностью нет. Даже если у нас есть какой-то прибор с
симметричными входами и выходами, который может подключаться в то или иное время на разных
участках цепи прохождения сигнала (например, магнитофон или эквалайзер), то нет совершенно никакой
разницы, какой из контактов является "горячим". До тех пор, пока входы и выходы являются синфазными
или, точнее выражаясь, имеют одинаковую полярность, поддерживается и относительная полярность
сигнала. Проблема возникает тогда, когда прибор на входах и выходах кроме XLR-ов имеет гнёзда-джеки
(например, insert points или "боковые цепи" компрессора). В таких случаях полярность входов или
выходов на джеках будет зависеть от того, какой контакт - 2 или 3 - на ХLR-ах является "горячим".
Звукоинженерам необходимо знать отношение по фазе между внешними входами и выходами, с одной
стороны, и коммутационной панелью, с другой. А для этого требуется, чтобы кабельные соединения
носили постоянный характер и имели правильную полярность, а не представляли собой просто пучок
проводов, который вроде бы должен "работать".
Если высказываться более точно, то во время обсуждения всей этой темы мне следовало бы
применять термин "полярность", а не "фаза", потому что смена полярности означает смещение по фазе
на 180° по всем частотам. Однако переключатели полярности почти на всех микшерах именуются
"фазой", и эта терминологическая подмена уже как-то успела прижиться, по крайней мере, среди
производителей, занимающих среднюю нишу рынка. Тем не менее, два сигнала с относительным
смещением фазы в пределах 15° могут в принципе считаться синфазными, но не со-полярными.
Полярность относится к соотношению по фазе от 0° до 180° и может соответственно "совпадать" или "не
совпадать".
3.2 Коммутационные поля (патч-беи)
Основополагающее требование любой коммерческой студии – коммутация всего оборудования
на центральное коммутационное поле, которое должно состоять из трёхконтактных гнёзд с такими
контактами: "наконечник" (tip), "кольцо" (ring) и "рубашка" (sleeve). В первоклассных студиях - это
безусловная аксиома. Но домашние студии оказали негативное влияние на project-студии и на тех, кто не
должен был поддаваться их влиянию. Домашние и многие project-студии пользуются оборудованием из
различных источников, включая домашнее hi-fi записывающее оборудование, концертное оборудование
и оборудование, использующееся в профессиональном мире. Это может привести к очень сильной
мешанине симметричных и несимметричных входных и выходных сигналов с номинальным уровнем от -
20 dB до +4 dBm, а также двух- и трёхконтактных соединений. В подобных студиях используется много
приборов как имеющих двойную изоляцию (и поэтому не имеющих контакта "земля"), так и приборов со
стандартными трёхжильными сетевыми кабелями.
Единственный эффективный способ надёжной и гибкой коммутации такого разношёрстного
набора аппаратуры возможен только с помощью высококачественной коммутационной панели, имеющей
трёхконтактные гнёзда типа "джек".
Существуют три основных типа трёхконтактных джеков (см.рис.2).
Philip Newell - Project studios
Филипп Ньюэлл – Project-студии
34
Во-первых, стерео джек, который по виду очень похож на обычный монофонический
четвертьдюймовый джек, но который имеет ещё дополнительный кольцевой контакт. Этот тип коннектора
используется в большинстве стереотелефонов. До тех пор, пока контакты коннекторов (гнёзд и штекеров)
чистые, они работают хорошо, а стоимость их значительно ниже, чем у джеков более профессиональных
типов (между прочим, во всех случаях слово "джек" означает соединитель типа "мама", а "джек-штекер"
(jack plug) - типа "папа".)
Предпочтительнее пользоваться четвертьдюймовыми джеками типа "BPO", диаметр которых
тоже составляет 1/4 дюйма, но кольцевой контакт ("ring") и контакт наконечника ("tip") у них уже. Раньше
их часто называли джеками "GPO" (от названия Главной Почтовой Службы Великобритании - General
Post Office), а затем "BPO" (Британская Почтовая Служба - British Post Office). Они дороже стерео джеков,
но имеют очень твёрдые самоочищающиеся контакты с низким сопротивлением. Причём замыкающие
контакты обычно сделаны из твёрдых неокисляющихся металлов: золото, платина, палладий, родий,
иридий, осмий или рутений. Такие джеки устанавливаются на профессиональных коммутационных
панелях, которые служат 20 лет при ежедневной эксплуатации. И в project-студиях их использование
принесёт огромную пользу, поскольку их надёжность и отсутствие ухудшения сигнала могут сэкономить
массу времени и нервов.
Американская фирма Switchcraft разработала миниатюрный вариант таких джеков, которые
называют "бантам-" или "ТТ-джеки". Название "TT" - сокращение от "tiny telephone" ("крошечный
телефонный"), а слово "бантам" (bantam), согласно "Краткому оксфордскому словарю", означает
"маленький да удаленький"; например, боксёры веса "бантам". Благодаря своей компактности и хорошим
характеристикам "бантам" джеки постепенно вытесняют джеки типов "GPO/BPO", хотя они требуют
специальных кабелей и инструмента для монтажа. Разобрать или использовать их повторно практически
невозможно. "Бантам" джеки, конечно, уступают в прочности четвертьдюймовым аналогам. Наверное,
всё-таки джеки GPO/BPO в итоге являются наилучшим вариантом для использования в project-студиях,
поскольку распайка их проще, их можно повторно использовать, и в большинстве случаев они стоят
дешевле.
Хотя это и звучит неожиданно, но при коммутации бытового и полупрофессионального
оборудования гораздо больше проблем, чем при коммутации профессионального оборудования. В
большинстве случаев даже инженер-новичок может успешно скоммутировать оборудование
профессиональной студии. Но чтобы скоммутировать project-студию, потребуется настоящий
профессионал. Здесь нет единых стандартов, поэтому правильно распаянная коммутационная панель
становится поистине бесценной. Однако будьте осторожны! Остерегайтесь несимметричных патч-беев с
двухконтактными джеками! За исключением наиболее простых случаев коммутации использование таких
патч-беев является табу. Они создают кошмарные проблемы с заземлением, которые при всех
комбинациях кроссировки решить обычно невозможно. Кстати, термины "заземление" (earthing) и
"зануление" (grounding) в основном взаимозаменяемы. Причём первый из них является более
употребительным в Великобритании, а второй - в США. Но в наши дни, когда космические вояжи
становятся реальностью, можно взять с собой на Марс какой-нибудь прибор и там его занулить; но чтобы
его надлежащим образом заземлить, потребовался бы чертовски длинный кабель. Можно занулить
системы на самолёте, но опять-таки, едва ли их в полёте можно заземлить. Термин "зануление"
относится скорее к общей пластине заземления, по отношению к которой рассматриваются все
напряжения в системе. Но обычно такая пластина замыкается на "землю". Отсюда и возникает некоторая
терминологическая путаница. В разделе 3.7 и в 4-й главе эта ситуация будет рассмотрена более
подробно.
Philip Newell - Project studios
Филипп Ньюэлл – Project-студии
35
3.2.1 Проблемы симметричных и несимметричных сигналов
Трёхконтактные коммутационные поля должны распаиваться так, чтобы "горячий" провод (+,
фаза) симметричной пары или сигнальный провод несимметричного входа или выхода подключались к
наконечнику джека (tip). "Холодный" провод (-, ноль) «витой пары» или экран несимметричного кабеля
подключается к кольцевому контакту (ring). Оплётка (земля) симметричного кабеля, в отличие от
несимметричного, используется только как экран и никогда не подключается ни к какой части аудио цепи.
Ошибочно считается, что различие между симметричной и несимметричной системами состоит лишь в
отсутствии в несимметричной системе "нейтрального" ("холодного") контакта. На самом же деле у них
обеих есть "горячий" контакт, обе они имеют экраны. Но в несимметричной системе экран работает как
"холодный" провод и как "экран" одновременно. Один из основных недостатков несимметричной системы
в том, что любая помеха, от которой "горячий" провод защищается экраном, вызывает протекание тока в
экране, являющемся одновременно и "холодным" проводником. А это влияет в определённой степени на
аудио сигнал. Это показано на рис.3.
В трёхконтактной системе связь через патч-бей между симметричными линиями осуществляется
так, будто она протекает по одному непрерывному кабелю. Связь между несимметричными контактами
осуществляется так же, но при этом к экранирующему контакту джека (sleeve) ничего не припаивается.
Таким образом, симметричный выходной сигнал с трансформатора, передающийся через
наконечники и кольцевые контакты обоих джеков, автоматически правильно приходит на "горячий" и
"холодный" контакты несимметричного входа без каких-либо изменений в конфигурации "земли". А вот
когда сигнал подаётся с несимметричного выхода на симметричный вход, ситуация целиком зависит от
типа балансировки этого входа. Здесь есть три варианта, которые показаны на рис.4.
Первый - это старый надёжный сбалансированный вход трансформатора. Это настоящая
балансировка с закорачиванием многих мегаОм сопротивления на землю. Недостаток трансформаторов
лишь в том, что они очень дороги (если даже и должны служить оправданием высококачественного
звукового оборудования), и они обычно не могут передавать очень низкие частоты (хотя самые
высококачественные в состоянии передавать 5 Гц и ниже). Однако в project-студиях ограничения по
низким частотам более дешёвых трансформаторов не имеют такого значения, поскольку тип
оборудования и систем таких студий, как правило, и так имеет ограничения по нижним частотам.
Во-вторых и в-третьих, существует два типа электронно-сбалансированных входов, один из
которых может принимать "холодный" контакт, закороченный на "землю", а другой - не может. Во
втором случае нужно быть очень осторожным, а при подключении такого входа к коммутационной панели
следовать рекомендациям производителя.
Это наглядно демонстрирует полезность коммутационной панели для стандартизации всех
входов и выходов, когда, за небольшим исключением, любые входы можно подключить к любым выходам