Если вы работаете с живыми выступлениями, в студии звукозаписи или в домашней студии, то в какой-то момент вам понадобится помощь от определенных устройств, чтобы подключить, например, несовместимые устройства или звуковые сигналы. Рассмотрим наиболее распространенные девайсы, которые помогут решить определенные проблемы со звуком, объясним, как они работают, когда и где их лучше использовать, а когда не злоупотреблять.
Директ-бокс (или ди-бокс) является устройством, которое наиболее часто приходится использовать при коммутации различных устройств. Он предназначен для приема несбалансированного сигнала и обеспечения сбалансированного сигнала на выходе.
Основным преимуществом применения ди-боксов является получение балансного подключения, когда сигнал может беспрепятственно проходить по длинным кабелям, не подвергаясь наводкам и посторонним шумам. То есть XLR‑кабель с выхода ди–бокса можно подключить к любому оборудованию, не боясь при этом каких-то неожиданных и нежелательных акустических эффектов. Например, можно безопасно подключать гитару (или практически любой инструмент) к удаленному микрофонному предусилителю, микшерному пульту или аудиоинтерфейсу. Подробнее о ди-боксах можно почитать в статье, посвященной им.
Выбор ди-боксов достаточно широк, и разбег в ценах определяется такими показателями, как функционал, качество звука и надежность. Правильно выбранный ди-бокс прослужит вам буквально всю жизнь. Ди‑боксы могут быть одноканальными, двухканальными (стерео) и многоканальными, а также активными и пассивными. Пассивные модели часто дешевле активных, они более универсальны, но технически и по звучанию могут уступать активным.
Пассивный ди-бокс по сути представляет собой трансформатор, который играет роль посредника между входом и выходом, осуществляя связь при помощи электромагнитной индукции. Пассивные директ-боксы, в отличие от активных, не искажают сигнал при возникновении перегрузки. Источник питания для пассивного директ-бокса не требуется. Способ подключения трансформатора позволяет ди-боксу преобразовывать несбалансированный сигнал на входе в сбалансированный на выходе. Конструкция трансформатора позволяет ему обеспечивать умеренно высокое входное сопротивление около 150 кОм, и это прекрасно подходит для таких устройств, как миди-клавиатуры, диджейские пульты, драм-машины и т.д. Однако данное сопротивление мало для корректной работы с электрогитарами и бас-гитарами, для которых обычно требуется нагрузка не менее 250 кОм, а в идеале намного выше. Для такого рода приборов лучше использовать активный DI-бокс, поскольку он может обеспечить гораздо более высокое входное сопротивление.
Очень важным преимуществом трансформатора является то, что он обеспечивает электроизоляцию между исходным и конечным оборудованием. Это означает, что между входным и выходным сигналом нет прямого электрического соединения — сигнал передается от первичной обмотки трансформатора ко вторичной обмотке только в виде переменного магнитного поля. Такая изоляция означает, что пассивные ди-боксы по своей сути защищают источник входного сигнала от фантомного питания, которое вполне может присутствовать на микрофонном кабеле, подключенном к выходу ди-бокса. Та же изоляция защищает подключенные устройства в случае неисправности одного из них. Именно поэтому на концертах, например, целесообразно использовать именно пассивные ди-боксы, особенно при работе с чужим и неизвестным оборудованием.
Активные ди-боксы представляют собой предусилители и обладают целым набором опций: смена полярности выходного сигнала, ВЧ-фильтр и другими, выход на «футсвич» для отключения звука (Mute), дополнительный активный или трансформаторный выход на второй усилитель, записывающее устройство. Дополнительно они могут иметь два входных разъема с независимыми регулировками уровней сигналов, что полезно для использования одного прибора в стереоподключении.
Такие ди-боксы имеют активную электронику, которая обеспечивает гораздо более высокое входное сопротивление, чем это возможно с пассивным трансформатором. Большинство активных ди-боксов имеют входное сопротивление около 1 МОм (1000 кОм), что позволяет электрогитарам и басам играть и звучать так, как нужно музыкантам. Конечно, активной электронике требуется питание, которое поступает либо от встроенной батареи, либо от фантомного питания по микрофонному кабелю. Последнее, как правило, считается наиболее безопасным и надежным, поскольку не может отказать в середине концерта, как это может произойти с батареей.
Большинство активных ди-боксов также содержат выходной трансформатор, так что они обеспечивают все те же преимущества в плане безопасности, что и рассмотренные для пассивного ди-бокса, но некоторые модели не используют трансформатор по соображениям стоимости и качества, хотя они прекрасно способны преобразовывать уровень сигнала и выполнять балансировку, и могут быть хорошим экономичным решением.
Помимо выполнения своих основных функций, подавляющее большинство ди‑боксов обоих типов включают в себя некоторые настраиваемые пользователем средства, такие как выбираемые аттенюаторы (пэды), позволяющие им принимать различные уровни входного сигнала. Почти все ди-боксы также имеют переключатель заземления, который отделяет входное заземление от выходного, чтобы избежать контуров заземления. Более продвинутые модели могут также иметь дополнительный несимметричный выход с электронной буферизацией для питания тюнера или аналогичного устройства, или могут иметь возможность микшировать стереовходы для создания единого монофонического выходного сигнала. Некоторые из них разработаны специально для приема входных сигналов непосредственно с портативного компьютера или даже с картриджа звукоснимателя виниловой пластинки, в то время как другие могут включать в себя схему эмуляции гитарного усилителя или другие полезные для музыки средства формирования тона.
Хотя входное сопротивление 1 МОм, которое обеспечивают большинство активных ди-боксов, может показаться большим, оно все же недостаточно велико для правильной работы с пьезо-звукоснимателями, которые есть на некоторых акустических гитарах и других акустических инструментах. Для этих устройств необходимо сопротивление 10 МОм и более, поэтому существуют специальные активные ди-боксы, предназначенные специально для пьезо‑датчиков.
Изолятор похож по концепции и реализации на пассивный ди-бокс, но он предназначен для использования с источниками линейного сигнала и обеспечивает тот же уровень на выходе, что и на входе, и, поскольку целью не является изменение уровня сигнала, трансформатор имеет отношение 1:1. Вместо преобразования уровней сигналов изолятор выполняет две функции: обеспечивает электрическую изоляцию между источником и приемником, предотвращая помехи в контуре заземления, и работает как конвертер форматов, обеспечивая балансный выходной сигнал из небалансного входного или наоборот, в зависимости от параметров подключения.
Большинство изоляторов являются двухканальными, более дорогие модели, как правило, имеют трансформаторы лучшего качества, которые вносят меньше искажений (особенно на низких частотах) и могут обрабатывать более высокие уровни сигнала. Типичной областью применения изоляторов является разрыв контуров заземления между компьютерными интерфейсами и динамиками активного монитора или подключение клавиатур ли DJ‑установок к линейным входам PA-микшера.
Часто бывает необходимо разделить выходной сигнал микрофона между двумя или более отдельными адресатами. Например, разделить микрофоны сцены между фронтальной (FOH) и мониторной консолями. В студии это может быть разделение микрофона между разными предусилителями. Для этого используют пассивные устройства – сплиттеры (разветвители), включающие специальный трансформатор, который обычно имеет одну первичную обмотку (как обычно), но две или три вторичные обмотки, сконфигурированные в соотношении 1: 1: 1, что означает, что все выходные сигналы имеют тот же уровень, что и входные.
Поскольку фантомное питание - это постоянное напряжение, оно не может проходить через трансформатор, поэтому все микрофонные сплиттеры имеют разъем «прямой выход» (direct output), который подключается непосредственно к входному разъему микрофона (точно так же, как разъем «link» или «through» у ди-бокса). Этот прямой выход всегда подключен к основному приемнику и при необходимости обеспечивает фантомное питание микрофона. Первичная обмотка трансформатора также подключена к входному разъему микрофона, поэтому независимые (электрически изолированные) выходы могут быть обеспечены через вторичные обмотки.
Каждая вторичная обмотка обычно имеет свою собственную клетку Фарадея (защитный экран, который защищает аппаратуру от внешних электромагнитных полей) внутри трансформатора, подключенную к соответствующему выходному XLR‑контакту, и обычно для каждого выхода имеются отдельные переключатели заземления.
Более дорогие микрофонные сплиттеры имеют более качественные трансформаторы, которые вносят меньше искажений и могут обрабатывать более громкие сигналы. Некоторые из них также включают в себя панель ввода, чтобы избежать перегрузки трансформатора, когда микрофон находится перед источниками очень громкого звука.
Существуют активные сплиттеры, но они обычно доступны только в больших многоканальных форматах и большинство из них действуют как простые микрофонные предусилители, обеспечивая фантомное питание (при необходимости) микрофона и других устройств линейного сигнала на симметричных выходах с трансформаторной изоляцией.
Это устройства, которые нужны для согласования сигнала, получаемого, например, с выхода звуковой карты и посылаемого на вход гитарного усилителя. Довольно популярная технология создания музыки, при которой записанный чистый сигнал (полученный, например, с помощью ди-бокса, но не усилителя) отправляется обратно на усилитель/динамик в студии, а затем акустический звук с этого усилителя перезаписывается. Техническая проблема, которую необходимо решить, заключается в том, что выходы большинства микшерных пультов и аудиоинтерфейсов представляют собой сбалансированные сигналы линейного уровня, в то время как гитарный усилитель работают со входящими несбалансированными сигналами.
Лучшее решение ‑ это использование реамперов. В самом простом варианте используется понижающий преобразователь, который изменяет как уровень сигнала, так и формат соединения. В большинстве моделей также есть средства для регулировки уровня выходного сигнала и изоляции входных и выходных заземлений, чтобы избежать проблем с контуром заземления.
Но некоторые реамперы довольно сложны и могут быть дорогими. Часто они имеют DI‑схему в одном корпусе, так что устройство можно использовать как для записи, так и для повторного усиления — и оно может как посылать, так и получать сигнал от гитарных педалей без использования усилителя.
Альтернативным решением для повторного усиления, которое может быть очень удобным для трактов стереосигнала, является использование специальных устройств, которые обеспечивают соответствующие изменения уровня и формата подключения, но делает это с помощью активных схем, а не трансформаторов — это означает, что в некоторых случаях существует риск возникновения проблем с контуром заземления. Тем не менее, если у вас есть в доступе это устройство и нет реампера, этот подход может оказаться удобным при обработке записанных сигналов.
Довольно распространенной задачей является подключение бытового оборудования к профессиональной аппаратуре. Чаще всего мы подключаем ноутбуки, MP3‑плееры, смартфоны, усилители Hi-Fi или активные динамики с несимметричными входами к контроллеру или аудиоинтерфейсу.
Непрофессиональное музыкальное оборудование обычно имеет несбалансированные соединения, работающие на номинальном уровне -10 dBV (децибел-вольт), что примерно равно -8 dBu, тогда как профессиональное оборудование сбалансировано на номинальном уровне + 4 dBu. Эта разница в уровне, близкая к 12 дБ, и несовместимость форматов соединений обычно устраняются с помощью некоторой активной электроники в специальных устройствах, при этом большинство из них обеспечивают два канала в каждом направлении: несбалансированный сигнал потребителя при -10 dBV до сбалансированного линейного уровня + 4 dBu, и наоборот. Большинство подобных устройств обеспечивают фиксированное усиление/ослабление ± 12 дБ, хотя некоторые позволяют регулировать усиление/ослабление для оптимизации уровней сигнала на подключенное оборудование и от него.
В этих интерфейсах, как правило, не используются трансформаторы, что означает отсутствие гальванической развязки между исходным и конечным устройствами. Таким образом, контуры заземления возможны при использовании любых педалей с питанием от сети. Педали эффектов с батарейным питанием или с питанием от изолированных блоков питания вообще не должны создавать никаких проблем.
Четыре отдельные витые пары в стандартном хабе могут использоваться для передачи четырех отдельных сбалансированных аудиосигналов, а характеристическое сопротивление кабеля также подходит для передачи цифрового звука AES3 и обычного аналогового звука на расстояния до 100 метров.
Некоторые производители предлагают модели, которые позволяют передавать четыре канала сбалансированного звука на довольно большие расстояния с помощью стандартного экранированного кабеля Cat 5E (и выше), но не все они будут совместимы друг с другом.
Самый дешевый стандартный кабель Cat 5E - это "UTP" (неэкранированная витая пара), но не стоит использовать неэкранированный кабель при работе с аудиосигналами на больших расстояниях. Вместо этого кабель Cat 5 FTP (фольгированная витая пара), который имеет общий экран, является минимальным стандартным кабелем для использования в такого рода задачах.
Большинство хабов сконфигурированы для отправки четырех независимых сбалансированных сигналов в одном направлении. Некоторые производители предлагают модели, которые работают с двумя сигналами в обоих направлениях. На практике в большинстве хабах используются FTP‑кабели Cat 6, которые имеют общий экран, хотя кабели Cat 7 S/FTP (полностью экранированная витая пара) еще лучше, поскольку они гарантированно имеют отдельные экраны над каждой отдельной парой — функция, которая может быть важна для минимизации перекрестных помех между каналами, например, при работе с несколькими микрофонными сигналами разного уровня.
Если вы еще не знакомы с вышеописанными устройствами, обязательно включите их в свою работу со звуком. В их лице вы найдете неоценимых помощников и избавитесь от некоторых проблем, связанных с согласованием сигналов и различных устройств.