Мультиканальные системы дистрибьюции аудиосигнала

Сэм Уайз

Есть вероятность, что в 2000 году наконец-то появится полностью интегрированная система. В этой статье мы попробуем рассмотреть, как движется сигнал в различных цифровых форматах внутри системы, способной по кабелю доставить его на довольно приличные расстояния.

В 1973 г. Theatre Projects была уполномочена ставить и режиссировать звук постановки "Иисус Христос – суперзвезда" в Palace Theatre в западной части Лондона. Когда я к ним присоединился, первым моим заданием было собрать эту огромную стоканальную систему и заставить ее работать. Заказные микшеры Alice были сконструированы и построены Тедом Флетчером, присоединившимся сейчас к Joe Meek. Сто каналов! Это было впервые в мире и, скорее всего, повлияло на будущее. По сегодняшним меркам почти все приборы были просты. Даже мультикоры, несущие сигнал от сцены к микшеру и от микшера к рэкам с усилителями.

Много воды утекло с тех пор. Микшерная консоль теперь может быть Cadac или Amek Recall с большим объемом памяти, способной запомнить любую операцию. Радиомикрофонов раньше было 3 – 4, а теперь 20 либо 30. Вместо акустических систем Altec или Bozac сейчас можно увидеть Meyer, EAW или d&b, но многие шоу до сих пор используют такие же, по сути, мультикоры.

Замена мультикоров многоканальными системами маршрутизации возможна уже лет 15, однако и сегодня гибкость, качество и цена на последние оставляют желать лучшего. Многие ранние инсталляционные системы базировались на очень дорогом цифровом high-end оборудовании первого и второго поколения, например студийных консолях и многдорожечниках. Это послужило причиной создания интерфейса MADI (Multichannel Audio Digital Interface), стандартизированного в 1991 г. как AES-10.

Для концертов сконструировали систему, где микрофонные предусилители находились на сцене, а мониторинг, дистанционная регулировка чувствительности и уровня сигнала – у звукоинженера. Усиленный сигнал сразу попадает на электронную матрицу, которая направляет его в нужное место без участия патч-бэя. Всем этим можно управлять с помощью интерфейса, схожего с обыкновенным микшером, но имеющего большую гибкость и позволяющего концентрироваться на звуковом балансе, а не на сложнейшей коммутации. С микшера сигнал следует непосредственно на усилитель мощности, по пути к которому может корректироваться (эквалайзер, уровень, дилей и т.д.). Кроме того, мы должны производить мониторинг усилителей, которые часто являются самой проблематичной составляющей системы. Последней (или первой?) частью головоломки являются микрофоны. Они подают сигнал сразу в цифровой домен, который, пройдя полный тракт, заставляет звучать колонки.

Чем больше система, тем больше простоты, гибкости и лучшего соотношения цена/качество хочется иметь от нее, ведь в отличие от театров Бродвея и западного Лондона, инсталляции в турах "живут" от одной ночи до недели и от одной постановки к другой требования постоянно меняются. Туровая команда может не знать всех тонкостей местного аппарата, да и местные техники не всегда ей доверяют. Руководство площадки хочет сделать все от нее зависящее, но и слышать не желает о монтаже дополнительных кабелей, которые могут использоваться всего один раз. В некоторых случаях прокладка кабелей – дело, если и возможное, то чрезвычайно дорогое (арены, парки, стадионы). 

Есть вероятность, что в 2000 г. наконец-то появится полностью интегрированная система. Системные элементы долго развивались, а выход на рынок большой консоли Yamaha PM1D, наряду с продуктами других производителей, закрывает этот пробел. Новая продукция базируется на стандартах аудио и управляющих сигналов. Какие же кабели и разъемы мы должны использовать? Будет ли одна система работать с другой? Все это зависит от стандартов. Их пытаются установить производители, а покупатели помогают им в этом своим выбором оборудования.

Нужна аудиосистема, которая сможет работать на основе стандартной кабельной инфраструктуры, надежной, недорогой и достаточно гибкой. Такая инфраструктура существует и инсталлируется во многих зданиях. Кабель для нее сегодня называется САТ 5е, завтра будет называться САТ 6. И, вероятно, мы бы проложили тонкий оптоволоконный кабель для больших расстояний или участков с сильными электромагнитными помехами. Таким образом, существуют подходящие кабели для использования в сложных условиях, и хотя необходима дальнейшая работа в этом направлении, туровое оборудование может стыковаться с кабелями внутри здания.

Кабель категории САТ 5 хорошо подходит для передачи аналогового аудио и не плох для передачи цифрового стерео AES/EBU, и мы  рассмотрим прохождение сигнала по цифровому домену в различных форматах. Возьмем системы, которые способны посылать несколько сигналов на различные расстояния, используя различные типы кабелей.

Также поговорим о двух лидерах рынка многоканальной дистрибьюции звуковых сигналов: Cobranet (Peavey MediaMatrix, QSC Rave и пр.), и BSS Soundweb. Эти системы используют кабели САТ для посыла сигнала на близкие и средние дистанции, а также стандартные интерфейсы для передачи информации на дальние расстояния. Другие системы, на которые обратим внимание, базируются на MADI и предназначены для простой доставки сигнала из одного места в другое без какого-либо воздействия на него.

Некоторые продукты, например  BEC Technologies OMNInet («Install Pro», 2000, №2 – прим. ред.) созданы не только для аудио, но и для транспортировки видео, голосовых и управляющих сигналов.

Другие системы совместимы только с изделиями одного производителя или конгломерата (например, Harman). К ним относятся BSS Soundweb и BEC Technologies OMNInet. Остальные соответствуют более распространенным стандартам: Cobranet, MADI и IEEE1394 (Fireware).

Каждый из производителей предлагает свои преимущества, поэтому, чтобы сделать правильный выбор, необходимо разобраться в каждой системе.

Klotz Digital Vadis

Компания Klotz наиболее известна в инсталляционном бизнесе как производитель кабелей, мультикоров и стейдж-боксов. Одной из первых инсталлированных систем в огромном сооружении была Klotz Vadis на стадионе Уэмбли в 1989 г. во время замены звукового оборудования. Vadis выпускается до сих пор, но продается в основном на рынке радио- и телевещания. Система состоит из рэковых модульных фреймов, имеющих входы и выходы в форматах: ADAT, T-DIF, Y-DIGI, AES/EBU, MADI и аналоговом.

Для Vadis компания Klotz Digital производит совместимые пульты и маршрутизаторы, управляющие движением сигналов в его среде. Подключение контрольного интерфейса или компьютера к фреймам Vadis производится через локальную сеть (посредством кабеля САТ) или RS232.

На выставке NAB – 2000 компания представила самую последнюю версию этого продукта, которая вполне может конкурировать с Soundweb и MediaMatrix, а также новую цифровую консоль, предназначенную для вещания продукта («Install Pro», 2000, №1, 3 – прим. ред.).

Otari Lightwinder

Многие инсталляторы не знакомы с Otari. Известность этой марки началась с производства аналоговых рекордеров, из них MTR90III, пожалуй, единственный из всего этого рынка, который работает и по сей день. С наступлением цифровой эры Otari удалось заполнить некоторые ниши и в ней. Сейчас компания производит отличные цифровые системы записи Radar и широкоформатные цифровые микшеры Advantа.

Наряду с этими продуктами Otari выпускает серию Lightwinder. Это оптоволоконный мультикор LW-10 и сетевая оптоволоконная система LW-50. Мультикор LW-10 предоставляет пользователю 48 каналов от сцены к микшеру и 16 каналов для возврата. Переключаемые входы микрофон/линия имеют ручную регулировку чувствительности и другие контроллеры, расположенные на передней панели.

Система LW-50 обладает большими возможностями. До 64 каналов может быть послано в любом направлении с любого рэка LW-50. Модульные входы позволяют микшировать аналоговые и цифровые сигналы, сигналы интерком-связи (совместимые с RTS/clearcom/Telex) и другие данные. Аналогово-цифровые модули имеют микрофонные/линейные балансные входы и выходы. Подключив LW-50 через RS232 к компьютеру, вы получаете полное дистанционное управление предусилителями и выходной чувствительностью, а также матрицей, позволяющей коммутировать любую пару стереовходов с любыми четырьмя выходами.

Yamaha PM1D Digital Mixing System

Yamaha уже давно известна в цифровом аудиобизнесе и добилась довольно многого. Особенно популярны небольшие микшеры, такие как 01V, 02R и 03D. Кроме того, компания занимает ключевые позиции в производстве турового оборудования благодаря консолям РМ3000 и РМ4000, а в сентябре прошлого года на выставке AES в Нью-Йорке система PM1D показала, что в живом звуке тоже наконец наступила цифровая эпоха. Правда, в тот момент это была бета-версия, но тем не менее.

PM1D – в первую очередь контрольное устройство, звуковой сигнал попадает в консоль только для прослушивания или для посыла на процессоры эффектов через инсерты. Большинство аудиовходов находятся в дополнительных одном или двух рэках, которые могут быть расположены на сцене, в то время как сама консоль находится в позиции FOH, поэтому к микшеру подводится только контрольная информация, а все остальное не нуждается в транспортировке на какие-либо значительные расстояния.

Консоли Yamaha 02R и 03D могут использовать дополнительные модули, обычно называемые YGDAI. Последние служат для подключения стерео и многодорожечных магнитофонов как от Yamaha, так и от других производителей. Недорогие интерфейсные модули существуют в форматах TDIF (стандарт Tascam), ADAT (стандарт Alesis), AES/EBU и аналоговом.

Эти же модули используются для подключения аудиорекордеров к PM1D. Кроме этого, в рэке расположены банки дистанционно управляемых аналоговых интерфейсов. Далее все это коммутируется с микширующим процессором DSP1D, где происходит вся обработка. Система соединяется с консолью коаксиальным кабелем (50 Ом) и 68-пиновыми цифровыми аудиоразъемами. Благодаря D.A.I.S.(Digital Audio Interconnection System), в которую можно поставить любой модуль YGDAI, вся система принимает целостный вид и может быть достаточно универсальной.

Innova-Son Muxipaire

Система Muxipaire, выйдя на рынок в 1994 г., была первым продуктом французской компании Innova-Son. С тех пор их было продано более 100 шт. Muxipaire способна доставить по коаксиальному кабелю 64 звуковых канала в четыре независимые зоны. Такие системы использует ВВС для прямых трансляций вне студии.

Innova-Son производит также цифровые аудиомикшеры Sensory и Sentury («Шоу-Мастер», 1999, №15, «Install Pro», 2000, №2 – прим. ред.), предназначенные в первую очередь для живого звука. Они полностью совместимы с Muxipaire и представляют собой контрольную консоль, управляющую через коаксиальный интерфейс удаленным рэком.

CobraNet

Кто-то, наверное, еще помнит отличные аудиосистемы и системы контроля Lone Wolf. Они явились предшественниками многих хороших систем, но так и не стали стандартом.

CobraNet в этом плане оказалась удачливей. Выдающиеся программы и устройства компании Peak Audio стали основой для Peavey MediaMatrix, одной из самых больших и многосторонних систем в инсталляционном бизнесе. Главный фрейм MediaMatrix может располагаться рядом с микшером, с акустикой, на сцене либо в другом месте (не во всех сразу). Аудиоинтерфейсы ВОВ (Break Out Boxes) должны находиться рядом с главным процессором. Традиционные патч-бэи и мультикоры остались и здесь.

Следующим шагом  должно было быть появление более простой системы передачи аудиоданных, которая избавила бы от необходимости применения такого количества патч-бэев.

Главное, что другие системы, описанные ранее, используют для отправки данных по кабелям принцип TDM – Time Division Multiplexing (временное разделение каналов), который прост, но ограничивает возможность выбора из потока информации сигналов отдельных каналов. Кроме того, он не стыкуется с компьютером, хотя может использовать оптические кабели и САТ. Количество каналов также ограничено.

Зная все это (и многое другое) в Peak Audio решили создать систему CobraNet, работающую со стандартными компьютерными сетями. Здесь уже используется не принцип разделения каналов по времени, а адрес конечного пункта, передаваемый вместе с другой информацией, в каждом канале или группе каналов, как в Internet.

В отличие от пакетной передачи компьютерных данных, которые иногда имеют потери, аудиосигнал передается продолжительно без каких-либо выпадений. Теоретически и те, и другие данные могут быть смешаны вместе, но на практике это приведет к слышимым щелчкам, поэтому рекомендуется изолировать сеть CobraNet от общей компьютерной сети.

Два индивидуальных устройства CobraNet могут напрямую коммутироваться между собой. Для соединения большего числа приборов требуется хаб, к которому и подсоединяются все приборы. Каждый входящий сигнал он посылает на все выходы.

Версия CobraNet2 использует переключаемые хабы, которые читают адреса поступающих данных и посылают их только на нужный выход. Переключаемые хабы также способны отделить CobraNet от других компьютерных устройств. Если какая-то часть системы приходит в негодность, то можно послать сигнал в обход поврежденного участка с минимальной задержкой.

В CobraNet контрольная информация обычно передается вместе с аудиоданными. Она содержит команды, способные автоматически выставить уровень, чувствительность и другие параметры на любом процессоре системы.

В зависимости от используемых хабов и кабелей система может функционировать в радиусе 100 км и нести информацию по ста каналам. Простейшая конфигурация имеет 64 канала и радиус 200 м. Peak Audio конструктивно ограничивает длину кабелей и количество интерфейсов и хабов в цепи. Также компания предлагает список рекомендованных к использованию хабов, конвертеров и переключателей.

Теперь рассмотрим системы совместимые с CobraNet.

Peavey MediaMatrix

У многих Peavey ассоциируется с недорогими гитарами, усилителями, пультами и колонками. Но в 1993 г. после выпуска системы MediaMatrix компания заставила воспринимать себя всерьез.

MediaMatrix была первой по-настоящему расширяемой системой, сделанной с использованием самых передовых технологий. В 1999 г. были выпущены новые интерфейсы (в том числе дистанционные) и DSP-карты, базирующиеся на технологиях CobraNet. Восемь дистанционно управляемых микрофонных/линейных предусилителей CAB-8i и интерфейс с восьмью выходами CAB-8о, имеют встроенные индикаторы и входы с управляемым уровнем, логические выходы TTL и серийный порт RS-485. Возможно подключение дополнительных приборов AMX или Crestron.

MediaMatrix снабжена собственным компьютером с очень гибким DSP и удобным интерфейсом, позволяющим контролировать сигнальный процессор и систему дистрибьюции CobraNet. Усилителями могут быть как Peavey, так и Crest. Вся обработка сигнала происходит в центральном процессоре (который необязательно должен быть центральным географически), что позволяет легко маршрутизировать и изменять сигнал без ограничений, за исключением мощности процессора.

Недостатком системы является то, что при выходе из строя одного из центральных компонентов вся система перестает функционировать. Топовую модель нельзя расширить.

Peavey PageMatrix

PageMatrix использует процессор MediaMatrix для контроля и маршрутизации сигналов посредством четырех- или десятикнопочных модулей. Интерфейс взаимодействует с другими стоящими отдельно приборами через кабель САТ. Интерфейсы ВОВ и САТ коммутируются с процессором MediaMatrix.

Rane – NM84 Network Mic Preamp

Компания Rane известна как производитель множества обычных и необычных интерфейсов и процессоров. NM84 – ее первый продукт, выпущенный с лицензированной системой CobraNet, который может служить для нее интерфейсом входа/выхода. Несколько таких устройств и сетевой хаб могут работать как отдельная законченная система. Последняя, находясь на сцене, выполняет функцию микрофонного сплиттера, имея прямой линейный выход для каждого из восьми микрофонных/линейных входов. Четыре выхода CobraNet используются для возврата сигнала с микшерной консоли на сценические мониторы или FOH.

QSC – RAVE

QSC известна своими усилителями мощности. Одной из первых получив право на выпуск систем CobraNet, она создала продукт второго поколения RAVE, усовершенствовав его до CobraNet II. Система часто используется как дополнение к MediaMatrix, демонстрируя совместимость с продуктами стандарта.

QSC прилагает к RAVE подробное описание системы, указывающее на ограничения CobraNet и различные варианты ее использования. Внутренние джамперы переключают чувствительность входов и выходов с шагом 6 дБ. Все составляющие системы – однорэковые. Адресация назначается с передней панели с помощью ручек. Для управления системой не требуется компьютер, но это является как преимуществом, так и недостатком. QSC также дает список рекомендованных хабов для использования с RAVE.

Crown International IQ-USM 810

Компания Crown начала бизнес с производства моно- и стереомагнитофонов, постепенно расширяя количество наименований своей продукции. Ряд процессоров IQ выпускается уже много лет и содержит несколько интересных позиций, но большие системы оказывались недостаточно велики, как того хотели разработчики и пользователи.

Улучшение программного обеспечения и модернизация продукта изменили эту ситуацию, что, собственно, и подтверждается выпуском IQ-USM 810. Этот прибор снабжен восьмью микрофонными/линейными входами и десятью выходами. Сигнальный DSP имеет слот для подключения к интерфейсу CobraNet.

Итак, CobraNet

В заключение разговора о CobraNet мы должны отметить, что данный стандарт весьма удобен и гибок. После инсталляции систему легко расширить. CobraNet используется уже значительное время и достаточно  проверен. Приборы стандарта хорошо совместимы.

BSS SoundWeb

Фирма BSS известна в первую очередь надежной туровой продукцией. Многие ее процессоры  используются в очень широком диапазоне, начиная от ночных клубов и заканчивая студиями звукозаписи. Почувствовав необходимость в системе передачи данных, в BSS разработали SoundWeb. В числе пользователей системы следует отметить Millenium Dome, укомплектованный примерно 500 этих приборов, почти половина которых конвертирует сигнал из САТ в оптику и обратно.

Каждый интерфейс и каждый хаб (должен быть BSS SW 9000) имеет свой DSP, поэтому при выходе из строя одного прибора система будет продолжать функционировать. Минус этого в том, что мощность процессора  в каждой единице сети ограничена, а их обилие делает работу системы сложной.

Главное устройство SW 9088 содержит восемь управляемых входов микрофон/линия (переключается дистанционно) и восемь линейных выходов. SW 9000 коммутируется с системой через кабель САТ с помощью двух разъемов RJ-45, расположенных на задней панели прибора. Восемь входов с дистанционным контролем уровня, восемь логических выходов и серийный порт могут быть скоммутированы с такой системой, как АМХ. Программное обеспечение предоставляет пользователю широкий выбор функций DSP.

Два модуля SW 9088 могут быть соединены напрямую через САТ на максимальном расстоянии 300 м, образуя тем самым небольшую сеть. Коммутируя с ними другие приборы, сеть можно расширить.

Хаб SW 9000 имеет шесть сетевых разъемов. Он отличается от SW 9088 тем, что не содержит аналоговых входов и выходов.  Хаб принимает и посылает сигнал, используя внутренний DSP. Он задействован в тех случаях, когда требуется обработать одновременно более восьми каналов или просто увеличить мощность системы. SW 9000 можно соединить с системой различными способами, что позволяет изменять архитектуру.

Модуль SW 9010 укомплектован встроенным микрофонным капсулем (позволяющим использовать прибор как вызывающую панель или для измерения уровня окружающего шума), вторым проводным микрофонным входом, двумя линейными входами, программируемым дисплеем с шестью функциональными кнопками и вращающимся энкодером. SW 9010 присоединяется к системе кабелями САТ и после инсталляции программируется. Настройщик может создать свои функции обработки и затем спрятать прибор от пользователей.

Компьютер дистанционного управления подключается в любом месте системы через серийный порт любого SW 9000 или 9080. Теоретически расстояние от РС до прибора ограничивается 5 м, но при необходимости возможно подключить его, используя дополнительный SW 9000/9080 и кабель САТ5.

SW 9014 – оптический интерфейс, позволяющий конвертировать сигнал, пришедший по САТ с SW 9000 или 9080, чтобы послать его в два многомодовых оптических кабеля. Прибор устанавливается в начале и конце каждого оптического кабеля и позволяет увеличить дистанцию передачи сигнала до 2000 м для восьми каналов.

SoundWeb – мощная система с постоянно усовершенствующимся программным обеспечением и модернизируемым аппаратным комплексом, что делает ее одним из двух лидирующих стандартов на инсталляционным рынке.

Благодаримжурнал Installation Europe за предоставленный материал. Miller Freeman UK Ltd., 8 Montague Close, London Bridge, London SE1 9UR, UK, www.prostudio.com