Maestro

•            Децибел: рабочая лошадка аудиотехники

•            Динамический диапазон: какой считать достаточным?

•            Максимизация перегрузочной способности

•            Настройка регуляторов усиления микшерного пульта

•            Регуляторы уровня внешних устройств

•            Регуляторы чувствительности усилителя мощности

•            Выходные аттенюаторы активного кроссовера

ВАЖНОСТЬ настройки уровней

Корректная настройка уровней является одной из наиболее важных составляющих при разработке отлично звучащей звуковой системы. И наоборот, неправильно настроенные уровни - основная причина получения плохо звучащих систем. Стоимость системы по сравнению с правильной настройкой вторична. Самые дорогие, но плохо настроенные системы, никогда не будут звучать так же хорошо, как дешевые, но правильно настроенные. Настройка всех разнообразных регуляторов уровня несложна; тем не менее, это одна из наиболее запутанных тем.
Суть настройки регуляторов уровня заключается в простом понимании того, что Вы пытаетесь сделать. Несколько минут, потраченных на изучение этой концепции, позволят Вам интуитивно выполнять большинство настроек.
Для корректной настройки регуляторов уровня любой системы существует много различных методов. Далее мы рассмотрим только один из них, т.е. покажем принципы, на основе которых он построен. Когда Вы изучите фундаментальные принципы, то будете знать - что делать при столкновении с различными конфигурациями систем.
Аудиоречь полна специальной терминологии, но нет ни одного более распространенного термина, чем слово децибел. Тех, кто незнаком или забыл определение децибела и производных от него терминов, просим сначала просмотреть последнюю страницу с определениями. При изучении настройки регуляторов усиления или регуляторов уровня также необходимо понимание значения терминов динамический диапазон и перегрузочная способность.

Динамический диапазон - это отношение наиболее громкого (неискаженного) сигнала к наиболее тихому (но различимому) в единичном устройстве или интегрированной системе, выраженное в децибелах (дБ). Для устройств обработки сигналов максимальный выходной сигнал изначально ограничен величиной питающего напряжения, т.е. его размах не может быть больше питающего напряжения. В то же время минимальный выходной сигнал зависит от минимального уровня шума устройства, т.е. он не может быть ниже уровня шума. В профессиональном аналоговом устройстве обработки сигналов максимальный уровень сигнала на выходе составляет +24 dBu, минимальный уровень шума может достигать -94 dBu. Это дает максимальный динамический диапазон устройства 120 дБ - довольно впечатляющая цифра, прекрасно сопоставляющаяся с 120 дБ динамическим диапазоном нормального человеческого слуха (от едва слышимого до болезненно громкого).
Под максимальным уровнем громкости звуковых систем понимается максимально достижимая громкость до возникновения акустической обратной связи или слышимых искажений. Минимальный же уровень громкости ограничен общим фоновым шумом, включая шум вентиляции, кондиционирования и шум зала со зрителями. Стандартный минимальный уровень шумов находится в пределах 35-45 дБ SPL (что расшифровывается как sound pressure level или уровень звукового давления), а стандартный максимальный уровень звука - в пределах 100-105 дБ SPL (более громкое звучание раздражает слух и вызывает жалобы зрителей). В результате получаем стандартный полезный динамический диапазон системы в пределах всего 55-75 дБ - сильно отличающийся от динамического диапазона аппаратуры.

Обратите внимание на то, что Вы не можете оказать какое-либо существенное влияние на границы динамического диапазона системы, т.к. нижняя граница зависит от внешних шумов, а верхняя - от комфортного уровня для зрителей. Как уже говорилось, полезный динамический диапазон находится в пределах 65 дБ. Все, что находится за пределами этого диапазона, не вредит, но и не несет никакой пользы.
Перегрузочная способность - это соотношение самого сильного (но неискаженного) уровня сигнала, способного пройти через устройство или систему, к среднему уровню сигнала. Например, если средний уровень сигнала равен +4 dBu, а максимально возможный +26 dBu, то перегрузочная способность будет равняться 22 дБ.
Т.к. Вы не можете оказать никакого влияния на динамический диапазон системы, Ваша задача значительно упрощается. Единственно о чем Вам придется побеспокоиться - о максимизации перегрузочной способности. Какое же значение будет достаточным?
Исследование всех аудио сигналов показало, что музыкальные сигналы наиболее динамичны при пик-факторе равном 4-10.
Пик-фактор - это термин, определяющий отношение максимального значения амплитуды к rms (среднеквадратическому) значению формы волны. Например, у синусоидальной волны пик-фактор равен 1,4 (или 3 дБ), т.е. максимальное значение амплитуды в 1,414 раз больше средне-квадратического значения.
Пик-фактор музыкального сигнала 4-10 в пересчете даст 12-20 дБ. Это означает, что пиковое значение музыкального сигнала на 12-20 дБ выше среднего значения. Именно поэтому так важна перегрузочная способность. Чтобы избежать перегрузки Вы должны иметь 12-20 дБ перегрузочной способности в каждом устройстве.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ВСЕХ РЕГУЛЯТОРОВ УРОВНЯ ГРОМКОСТИ В СИСТЕМЕ

По окончании коммутации всего оборудования проверьте работу системы, подав на нее аудиосигнал. Это необходимо сделать в первую очередь, а уже затем выполнять какую-либо настройку регуляторов усиления или уровня громкости. Цель - убедиться в том, что все соединения выполнены правильно, нет поврежденных кабелей и нету фона или гула, вызванного некорректным заземлением при коммутации .
Убедившись в том, что система работает тихо и корректно, можно приступать к регулировке.
Установите в минимальное положение все регуляторы уровня усилителей мощности или выключите их. Это позволит выставить максимальный уровень сигнала системы не пугая себя и окружающих.
Установите все регуляторы усиления и уровня в положение ОТКЛ или МИНИМУМ.
Отключите все динамические контроллеры (компрессоры, лимитеры, гейты и енхансеры) путем установки регуляторов RATIO в положение 1:1 и/или регуляторов Threshold вверх для компрессоров и лимитеров, и вниз - для гейтов и експандеров.
До окончательной настройки усиления пользоваться эквалайзерами не рекомендуется.

НАСТРОЙКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МИКРОФОННЫХ ПРЕДУСИЛИТЕЛЕЙ

Подробное рассмотрение вопросов использования микшерного пульта не входит в рамки данной статьи, но о нескольких наблюдениях уместно упомянуть. Напомним построение тракта сигнала простого микшера. В большинстве случаев каждый входной канал включает в себя микрофонный предусилитель, какой-то эквалайзер, переключатели выбора маршрута и регуляторы уровня, а так же общий канальный регулятор уровня. Затем все эти входные каналы смешиваются между собой для формирования различных выходных сигналов, у каждого из которых есть свой собственный регулятор уровня или регулятор громкости. Чтобы правильно настроить схему усиления микшера, Вам необходимо добиться общего максимального отношения сигнал/ шум. Вследствие физических причин, лежащих в основе аналоговой электроники, каждый каскад при прохождении по нему сигнала добавляет шум. Следовательно, работа каждого каскада ухудшает общее отношение сигнал/шум. Важно вот что: величина шума, вносимого каждым каскадом, не зависит от уровня проходящего через него сигнала. Поэтому, чем выше уровень сигнала на входе, тем лучше соотношение сигнал/ шум на выходе.

Поэтому при настройке уровней следует руководствоваться следующим принципом: как можно быстрее усилить сигнал настолько, насколько это необходимо для достижения желаемого среднего уровня, скажем в + 4 dBu. Если Вы хотите, чтобы усиление со входа микрофона равнялось 60 дБ, то будет неправильным установить в одном месте усиление 20 дБ, в следующем месте 20 дБ, и 20 дБ где-то еще. Вы должны сделать это сразу же в микрофонном предусилите-ле. Чаще всего соотношение сигнал/шум всей системы фиксируется на микрофонном входе. Поэтому, установите максимально возможную степень усиления без излишней перегрузки. Обратите внимание на выражение излишняя перегрузка. Незначительная перегрузка в большинстве случаев не слышна. Проверьте предполагаемый максимальный входной уровень источника. Это означает, что певцы и музыканты должны одновременно петь и играть с такой же громкостью, с какой они предполагают петь/ играть во время выступления. Если источником сигнала служит запись - воспроизведите ее с максимальной предполагаемой громкостью. Выставьте регулятор усиления (gain) микрофонного предуси-лителя таким образом, чтобы индикатор перегрузки изредка промигивал. Это максимально возможное усиление в данном каскаде. Чуть больше -будет постоянная перегрузка, чуть меньше - ухудшиться наилучшее соотношение сигнал/шум.

РЕГУЛЯТОРЫ УРОВНЯ ВНЕШНИХ УСТРОЙСТВ

Регуляторы уровня всех внешних устройств (за исключением активных кроссоверов) необходимы по двум основным причинам:
• Они обеспечивают гибкость в работе с сигналами разной величины. Если входной сигнал очень мал, регулятор усиления увеличивает его до необходимого среднего уровня, а если сигнал излишне велик, то аттенюатор ослабляет его до необходимого среднего уровня.
• Регуляторы уровня в эквалайзере: бывает необходимо усилить сигнал с сильно вырезанными частотными полосами или наоборот, ослабить сигнал, усиленный на некоторых частотах.
Многие внешние устройства не имеют вообще регуляторов уровня и работают по принципу "что пришло, то и ушло".

ДЕЦИБЕЛЫ

Децибел. (Сокр. Db) Равен 1/10 бела.( от имени Александра Грэхема Бела ). Наиболее удобное средство и способ выражения соотношения аудио сигналов различного уровня. Это математическое выражение, в котором для сокращения количества цифр в числе используются логарифмы. Например, вместо того чтобы сказать, что динамический диапазон находится в пределах 32000 к 1, мы говорим, что он равен 90 дБ.( Результат в децибелах получен по формуле 20 log х/у, где х и у - это различные уровни сигнала).
Являясь отношением, децибелы не имеют единиц измерения. Все относительно. Но т.к. это относительная величина, то децибел должен соотносится с какой-то исходной точкой отсчета равной 0 дБ. Для отличия одних исходных точек от других добавляется буквенный суффикс, например:

0 dBu Точка отсчета по напряжению равная 0,775 Vrms
+ 4 dBu В профессиональной аудио технике - стандартный уровень отсчета напряжения, равный 1,23 Vrms.
0 dBV Точка отсчета напряжения равная 1,0 Vrms.
- 10 dBV Стандартный уровень отсчета напряжения для бытовой и некоторой профессиональной техники (например - TASCAM) равный 0,316 Vrms. (наличие RCA соединителей явно указывает на то, что устройство работает с уровнями - 10 dBV ).
0 dBm Точка отсчета мощности, равная 1 милливату. Для преобразования в эквивалентную единицу уровня напряжения, необходимо указать значение сопротивления. Например, 0 dBm при 600 Ом равно уровню напряжения в 0,775 В или 0 dBu; хотя 0 dBm при 50 Ом, к примеру, соответствует напряжению в 0,224 В. Т.к. в настоящее время в области аудио техники обычно пользуются значениями уровней напряжения (в отличие от ранее используемых значений уровней мощности), преобразование через опорный уровень в 0 dBm уже не нужно (устарело). Лучше всего пользоваться в качестве единицы измерения отсчетными уровнями в 0 dBu или - 10 dBV.
0 dBr Условный отсчетный уровень (r = re, т.е. относительный) требующий спецификации. Например, шкала графика соотношения сигнал/шум может быть задана в dBr, где значение 0 dBr принимается равным 1,23 Vrms ( + 4 dBu ). Обычно это записывается следующим образом « dB re +4», что означает « 0 dBr принимается равным +4 dBu».
0 dBFS Цифровой отсчетный уровень аудиосигнала равный значению «полная шкала». Используется при спецификации ЦАП и АЦП. Полный масштаб привязывается к максимально возможному пиковому уровню напряжения до наступления цифрового ограничения сигнала или цифровой перегрузки преобразователя данных. Значение «полная шкала» обусловлено внутренней конструкцией преобразователя и у разных моделей различно.