Системные контролеры

Системные контроллеры 

 

Устройства и системы  обработки звукового линейного  сигнала делятся на приборы динамической обработки - звуковые компрессоры и  лимитеры, в том числе ламповые, приборы частотной обработки - эквалайзеры и кроссоверы, а также цифровые устройства обработки, в которых совмещены функции всех перечисленных

устройств - системные контроллеры.

 

Описание устройств динамической обработки звукового сигнала - компрессоры, лимитеры, гейты

 

Сегодня существует множество  приборов для динамической обработки  звуковых сигналов - это компрессоры, пороговые ограничители (гейты), экспандеры, левеллеры, лимитеры и т.д. Легко заблудиться в таком ассортименте. Возникает множество вопросов о том, как и в каких ситуациях использовать каждый конкретный прибор.

 

Устройства динамической обработки сигналов используют в  художественных целях или для  получения качественного звука.

 

Указываемые для наиболее распространенного сейчас носителя - компакт-диска - параметры, например, динамический диапазон в 96 дБ, не совсем верны. Это так для сигналов максимальной амплитуды, но реальные же звуковые сигналы  обладают довольно большим пик-фактором, так что от 96 дБ остается менее 80 дБ.

Учитывая, что в цифровых трактах сильно ухудшается качество сигнала при уменьшении амплитуды. Сигнал с уровнем -60 дБ передается лишь 6ю разрядами цифрового кода. При  этом существенно портится звучание. Итак мы видим, что динамический диапазон компакт-диска на самом деле существенно меньше, чем 96 дБ. А вот динамический же диапазон живых сигналов обычно много больше. Для этого и используются данные устройства.

 

Кроме того, существуют мешающие сигналы: шумы в паузе, посторонние  сигналы, фоны и шипения и т.п. При этом необходимо автоматическое управление уровнями сигналов, то есть в применение устройств их динамической обработки.

 

Все эти устройства делятся  на два класса: по взаимосвязи их коэффициента усиления и уровня входного сигнала.

Если увеличение уровня входного сигнала уменьшает коэффициент  передачи, то это компрессор и его  разновидности (лимитер, левеллер, "дакер", и др).

Если же увеличение входного сигнала увеличивается коэффициент  передачи устройства, то это экспандер  или гейт.

 

Компрессор и  его производные 

 

Название прибора от английского "to compress" - сжимать. Это приспособление служит для сжатия динамического диапазона исходного сигнала.

 

Его основные параметры: степень  компрессии (ratio), порог срабатывания (threshold), а также время срабатывания (attack) и время восстановления (release).

 

Степень компрессии - это  величина приращения входного сигнала  деленная на величину вызванного им приращения выходного сигнала. (выражаются в децибелах)

По реакции на входной  сигнал компрессоры делят на две  группы:

1. устройства с ручным  управлением параметрами компрессии 

2.автоматизированные (с определенной  степенью автоматического управления).

 

В первых все динамические параметры задаются оператором, что  обеспечивает свободу в выборе, для  получения определенных художественных результатов. Компрессор может изменить звучание до неузнаваемости. В иностранной  литературе этот тип иногда носит  название «creative» - «творческий».

 

Автоматизированные компрессоры  делятся на два класса: RMS, и, "не-RMS".

 

"Не-RMS" - это компрессоры с обычным детектором (пиковым) и одним или несколькими наборами предустановок (пресетов): разных сочетаний времен срабатывания attack и восстановления release. Один

вариант предустановок обычно используется для обработки одного типа сигналов, и лишь в этом случае функционирование такого компрессора  будет хорошим. Ведь каждый сигнал имеет  особый динамический параметр и эти параметры могут отличаться для различных звучаний. Сочетание параметров, подходящих для одного звучания, для другого малопригодно.

 

Лимитер

 

Это не отдельный вид компрессоров, а один из частных случаев функционирования компрессора. Лимитирование от компрессирования отличается степенью компрессии ratio. Для первого достаточно перевести регулятор в положение «ratio = бесконечность:1», и независимо от увеличения входного сигнала уровень сигнала на выходе не увеличится.

Компрессоры, имеющие определенную автоматизацию динамики работы не могут быть использованы в качестве лимитера.

 

Левеллер 

 

Еще разновидность RMS-компрессора  – это левеллер. Основное его  отличие -  большие постоянные времени  детектора (до 10 с.)

 

Экспандер и гейт

 

Экспандер (от английского "to expand" - расширять, растягивать), то есть это прибор противоположный компрессору. У него чем громче входной сигнал, тем громче выходной. Есть две его разновидности: "экспандер вверх" (upward expander) и "экспандер вниз" (downward expander).

Основное их отличие в  характере реакции на входной  сигнал. "Экспандер вверх" обрабатывает сигналы, расположенные выше порога его срабатывания, делает громкие еще более громкими. В звукорежиссерской практике он почти не используется (лишь гитарный "бустер").

 

Гейт (от английского gate - клапан, ворота). Основное предназначение гейта - фильтр сигналов малого уровня, не пропускающий их на выход. Гейт в чем-то схож с экспандером.

Если в "экспандере вниз" установим «ratio = 1:бесконечность», то он заработает как гейт. Гейт имеет два состояния: открытое и закрытое. В моменты attack и release он переходит из одного в другое.

 

Звуковой компрессор - лимитер - гейт

 

Звуковой 2-х канальный  компрессор и гейт, собранный по аналоговой схеме. В последней модели есть функция «алгоритм автоматической регулировки времени атаки и восстановления компрессора», входы и выходы дублируются балансными разъемами. В приборе есть все нужные функции: регулировки порогов, степени сжатия, времени атаки и восстановления, работа в режиме стерео, функция "мягкое колено", индикаторы работы хорошо читаются, есть регуляторы уровней по входу и по выходу, и инсерты - разрывы цепи управления компрессором для функционирования в режиме де-эссирования или построения канала приоритета.

 

Двухканальный компрессор/левеллер/лимитер

 

В установленных схемах контроля предусматриваются аналоговые компьютеры, которые непрерывно оценивают входной  сигнал и проверяют параметры  управления. Это позволяет функционировать  почти незаметно, не смотря на динамические свойства программы.

Модель способна функционировать  в стереорежиме или в режиме двухканального моно. В случае двухканального моно есть два независимых друг от друга канала, обрабатывающих монофонические сигналы. В стереорежиме возможна организация связи между каналами лишь по управляющим сигналам контроля уровня или дополнение их одновременным управлением компрессией. Панель на лицевой стенке прибора показывает входной и выходной уровни или степень понижения усиления. Все потенциометры оснащены фиксаторами для немедленного и точного возвращения в нейтральное положение. На панели также находится переключатель скорости слежения за уровнем Leveling Speed (быстро/медленно), и кнопка для выключения пикового лимитера. Основные рабочие уровни задаются одним из следующих значений –10dBV, +4dBu или +8dBu. На задней стенке - разъем RJ-11, который служит для управления аппаратурным обходом прибора удаленно. Эффект задержки басов отсутствует, выделяются ударные низкочастотные звуки, которые улучшают общее звучание музыки. Сфера применения быстродействующего левеллера расширена.

 

Уменьшенные искажения звука  в режиме контроля уровней. Выделяют три следящие схемы для контроля уровня, компрессии и ограничения  амплитуды. Правило регулировки  уровня создается с учетом того, как человек воспринимает громкое  звучание в течение долгого времени. Соответствующая схема удерживает постоянный выходной уровень с точностью  до 1 dB если входной меняется  на 20 dB. Процесс довольно медленный и оказывает минимальное влияние на меняющиеся фрагменты программы.

 

С применением схемы FDL повышается способность левеллера к аккуратной и незаметной на слух работе.

Так как левеллер идентифицирует разницу между изменениями НЧ- и ВЧ-сигналов, время атаки схемы при работе с басами будет пропорционально увеличиваться по сравнению с подобным параметром для высокочастотных колебаний. Следовательно, исключаются эффекты «задержки» или «накачки» в средних и высоких частотах, которые проявляются, например, из-за влияния динамических параметров ударных басовых звуков на характеристики обработки средних

и высоких частот программного материала.

 

Технические параметры

 

Вход  - разъем: трехконтактное гнездо XLR, 1-земля, 2-горячий, 3-холодный

Тип: Бестрансформаторный, дифференциальный, серво-балансный пассивный,

радиочастотный фильтр четвертого порядка 

Импеданс: 22кОм балансный, 11кОм небалансный 

Номинальный уровень: +8dBu +4dBu -10dBV (-7.8dBu)

Максимальный входной  уровень: +27dBu +25dBu +10.8dBV (+13dBu)

Коэффициент ослабления синфазного сигнала 

>90dB/100Hz, >70dB/1kHz, >50dB/20kHz

 

Цифровой системный контроллер

 

Эти приборы еще иногда называют "Управление системами  звукоусиления"- это сверхновые цифровые устройства, явление пяти  последних  лет, когда модули распределения  и управления звуковым сигналом для  всех стали доступны. В модулях  распределения обычно есть многоканальная обработка сигнала, и частотную (кроссовер, эквалайзер, режекторный фильтр), и динамическую (компрессор, гейт, экспандер), и фазово-временную (линии задержки, корректоры фазы).

Системные контроллеры - это  класс устройств разных по уровню и производителям, созданных на базе сильнейших процессоров, АЦП/ЦАП высочайшего  качества, с применением новейших программ-алгоритмов обработки сигнала, кроме того программы постоянно  улучшаются.

 

Звуковые процессоры - это  системные контроллеры, модули распределения, отличающиеся функциональностью, и  стоимостью. Как правило подобные устройства применяют в прокатной и концертной деятельности, когда необходимо очень быстро и точно отладить звук в зале, или в старом зале, чтобы больше этим не заниматься.

 

Однако такие процессоры удобны и при использовании в  системах звукоусиления и оповещения Public Address , а также при работе в студии.

 

Обычный системный контроллер может помочь звукооператору:

1. Легко и наглядно  разделить сигнал на 2-3 полосы  частот. Настроить частоты, как  и на любом аналоговом кроссовере.

2. Ограничителями на каждом  из 4...8 выходов выставить уровни, ограничения высоты сигнала, независимо  от уровня входного сигнала,  что является основным отличием  цифровых контроллеров от аналоговых  ограничителей. При этом не  слышно щелчков и  других  характерных признаков, возникающих  при работе аналогового ограничителя.

Это лишь неполный перечень функций системных контроллеров.

Более того, в отличие  от аналоговых устройств, в системных  контроллерах можно точно установить, какие именно частоты вырезаются или добавляются, какие конкретно значения задаются времени атаки, удержания, восстановления компрессора, порога гейта, компрессора и ограничителя.

 

Дисторшн (англ. distortion — искажение) — звуковой эффект, достигаемый искажением сигнала путём его «жёсткого» ограничения по амплитуде, или устройство, обеспечивающее такой эффект. Наиболее часто применяется в музыкальных жанрах хард-рок, металл и панк-рок в сочетании с электрогитарой. Иногда этим термином обозначают группу однотипных звуковых эффектов (овердрайв, фузз и прочие), реализующих нелинейное искажение сигнала. Их также называют эффектами «перегруза», а соответствующие устройства — «искажателями».

 

Помимо электрогитары  эффект применяют и с другими  инструментами, например с бас-гитарой. Для бас-гитар применяются особые «искажатели», поскольку «искажатели» для гитар, в большинстве случаев, портят басовый звук. Альтернативный вариант обработки бас-гитары заключается в использовании обычного «искажателя» и смешении чистого и обработанного сигналов в равной пропорции. «Искажатели» применяют также для обработки вокала и смычковых инструментов.

 

Эффект дисторшн, как компонент, присутствует в синтезаторах, эффект-процессорах и компьютерных программах для обработки звука.

Дилэй (англ. delay) или эхо (англ. echo) — звуковой эффект или соответствующее устройство имитирующее чёткие затухающие повторы (эхо) исходного сигнала. Эффект реализуется добавлением к исходному сигналу его копии или нескольких копий, задержанных по времени. Под дилэем обычно подразумевается однократная задержка сигнала, в то время как эффект «эхо» — многократные повторы. По принципу действия схож с ревербератором и отличается от него лишь временем задержки, которое должно быть не менее 50-60 мс.

Гармонайзер (англ. harmonizer) — звуковой эффект или соответствующее устройство. Устройство получения данного звукового эффекта представляет собой наиболее интеллектуальную разновидность сдвига высоты питч-шифтер. Поэтому гармонайзер является весьма сложным цифровым прибором, эффективно работающим со всеми типами сигналов: монофоническими, полифоническими, перкуссией и сустейном.

Кольцевая модуляция (англ. ring modulation) — звуковой эффект или соответствующее устройство, реализующее перемножение двух исходных сигналов, т. е. по сути амплитудная модуляция. Отличие от амплитудной модуляции только в частотах. В кольцевой модуляции они примерно одного порядка, в амплитудной частота модулирующего сигнала много ниже, чем частота несущей. Своё название получил из-за технической реализации — в аналоговой схеме он содержит кольцо из четырёх диодов.

Компрессор (от англ. «compress» — сжимать, сдавливать) — это электронное устройство или компьютерная программа, используемое для уменьшения динамического диапазона звукового сигнала, иными словами, компрессор позволяет сделать более узкой разницу между самым тихим и самым громким звуком.

 

В подавляющем большинстве  компрессоры относятся к профессиональному  звуковому оборудованию, так как  встретить их в бытовой сфере  можно крайне редко.

 

На сегодняшний день можно  встретить ламповые, транзисторные  и цифровые компрессоры.

Октавер (англ. Octaver) — звуковой эффект или соответствующее устройство, добавляющее к сигналу его копию на октаву или две ниже или выше основного тона. Само обозначение «октавер» применяется преимущественно к обработке звука электрогитары. Аналогичный эффект в синтезаторах называется «sub-oscillator».

 

Октавер является частным случаем питч-шифтера.

Вокодер (англ. voice coder — кодировщик голоса) — устройство синтеза речи на основе произвольного сигнала с богатым спектром. Изначально вокодеры были разработаны в целях экономии частотных ресурсов радиолинии системы связи при передаче речевых сообщений. Экономия достигается за счёт того, что вместо собственно речевого сигнала передают только значения его определённых параметров, которые на приемной стороне управляют синтезатором речи. Основу синтезатора речи составляют три элемента: генератор тонального сигнала для формирования гласных звуков, генератор шума для формирования согласных и система формантных фильтров для воссоздания индивидуальных особенностей голоса. После всех преобразований голос человека становится похожим на голос робота, что вполне терпимо для средств связи и интересно для музыкальной сферы. Так было лишь в самых примитивных вокодерах первой половины прошлого столетия. Современные связные вокодеры обеспечивают высочайшее качество голоса при существенно более сильной степени сжатия в сравнении с упомянутыми выше.

Блок эффектов (англ. effects unit) — электронное устройство, предназначенное для обработки звука, обычно музыкального инструмента (например электрогитары, бас-гитары, синтезатора), барабанов или вокала. Часто используются в музыкальных студиях для улучшения чистоты звука, его "прозрачности" или наоборот. [1][2]. Отдельные модели только окрашивают звук, другие радикально его изменяют. — Блок эффектов используются как в студиях, так и при живых выступлениях.

 

Существуют различные  исполнения блока эффектов. Чаще всего  используются педали эффектов (примочка, педаль, англ. effects pedal) реже монтируемые в 19" стойку устройства.

Амплитудное вибрато (англ. amplitude modulation) — звуковой эффект или соответствующее устройство, реализующее периодическое изменение уровня громкости (амплитуды сигнала). Характеризуется пульсирующим звучанием.

 

При быстром изменении  амплитуды от 100 % до 0 % можно добиться эффекта тремоло.

Акустический  процессор (англ. "Sound system processor") — электронное устройство или программный комплекс, предназначенный для управления многокомпонентными звукоусилительными системами. Появление этого класса приборов связано с достижениями в разработках техники звукоусиления, где требуется большое количество устройств для корректной маршрутизации сигнала, разделения его по частотным полосам и другой обработки в соответствии с применяемыми акустическими компонентами сложной системы и окружающими условиями. Современные акустические процессоры, как правило, имеют все нужные для этого функции, объединенные в один, разумеется, цифровой прибор. Исходя из этого, акустические процессоры обладают существенным преимуществом перед стеком из аналоговых приборов, поскольку сложные настройки всех блоков можно сохранить в памяти прибора в виде пресетов.

Wah-Wah («вау-вау», «квакушка», «квак») — гитарный эффект, дающий схожий с человеческим голосом звук.

DigiTech Whammy — педаль эффектов, основанная на смещении частоты. Производится компанией DigiTech. Эта педаль дает возможность смещать высоту тона в реальном времени с помощью педали экспрессии. Существует несколько поколений педали.

Питч-шифтер (англ. pitch shifter) — звуковой эффект или соответствующее устройство, добавляющее к сигналу его копию, отстоящую от основного тона на любой интервал в пределах двух октав вверх или вниз.

 

Частным случаем питч-шифтера является октавер.

 

Реализация эффекта является очень сложной задачей, поэтому  в недорогих устройствах могут  появляться некоторые проблемы, связанные  с потерей качества звучания дополнительного  голоса. Другой недостаток связан с  появлением небольшой задержки, требуемой  устройству для анализа входящего  сигнала. Однако в качественных, соответственно дорогих, питч-шифтерах указанные недостатки устраняются полностью.

Хорус (англ. chorus) — звуковой эффект или соответствующее устройство. Имитирует хоровое звучание музыкальных инструментов. Эффект реализуется путем добавления к исходному сигналу его собственной копии или копий, сдвинутых по времени на величины порядка 20-30 миллисекунд, причем время сдвига непрерывно изменяется.

Эквала́йзер (англ. equalize — «выравнивать», общее сокращение — «EQ»), темброблок — устройство или компьютерная программа, позволяющая выравнивать амплитудно-частотную характеристику звукового сигнала, то есть корректировать его (сигнала) амплитуду избирательно, в зависимости от частоты. Прежде всего эквалайзеры характеризуются количеством регулируемых по уровню частотных фильтров (полос). Изначально эквалайзеры использовались в соответствии с этим определением: во времена первых опытов звукозаписи, студии были оснащены низкокачественными микрофонами и громкоговорителями, которые искажали исходный материал, и эквалайзер применялся для его частотной коррекции. Однако на сегодняшний день эквалайзер — это мощное средство для получения разнообразных тембров звука.