Коммутационное оборудование
Михаил Чернецкий
В настоящее время, пожалуй, к коммутации надо относить не только
те внешние механические и электрические элементы трактов, которые
непосредственно соединяют между собой различные устройства, но
и многие достаточно сложные приборы, в которых коммутирование
различного рода сигналов осуществляется внутри. Причём в целом
ряде случаев это сопровождается и разного рода преобразованиями
самих коммутируемых сигналов.
Однако для начала немного вспомним про сами соединители. Количество
их типов, применяемых сейчас в звуковом оборудовании, довольно
невелико. По сути - всего лишь пять.
Наиболее известен, пожалуй, "старейшина" всех разъёмов
- штыревой JACK, именуемый по-русски просто (и даже несколько
фамильярно) "джек". Этот разъём наиболее широко распространён,
и применяется везде: от подключения гитар и других музыкальных
инструментов до соединения акустики и усилителей.
Существует джек в двух видах: моно и стерео, и в двух же типоразмерах.
Наибольшее применение имеет джек диаметром в 1/4" (6,35
мм), но встречается и другая его разновидность, носящая название "мини-джек",
диаметром в 3,5 мм. В обиходе обычный джек, как правило, так
просто "джеком" и называется, а его стереофоническая
разновидность либо именуется "стерео-джек", либо по
первым буквам названий составляющих его контактов - TRS, (Tip-Ring-Sleeve).
Этот разъём, пожалуй, единственный изо всех разъёмов с числом
контактов более двух, у которого ни разу не изменялась распайка!
В стереоджеке сейчас, как и много-много лет тому назад, на его
внешний конец (Tip) подключается либо сигнал левого канала (если
по нему передаётся стереосигнал), либо сигнал с положительной
фазой (+), если передаётся симметричный сигнал. На кольцо (Ring)
- подаётся либо сигнал правого канала, либо сигнал с отрицательной
фазой (-). На корпусе джека, естественно, "земля" (экранирующая
оплётка кабеля).
То, что много лет в джековой коммутации ни разу не изменялись
стандарты подключения, сильно облегчает работу с этими разъёмами
и аппаратурой, в которой они установлены. Однако, к великому
сожалению, эти разъёмы изначально не имели одной, крайне нужной
именно в профессиональном применении детали - фиксатора. Из-за
этого соединение очень легко могло быть случайно разорвано -
достаточно просто случайно задеть за кабель, и джек выскакивает
из гнезда. Правда, ранее некоторые фирмы выпускали, и сейчас
ещё иногда выпускают, разновидности джековых соединителей с фиксаторами,
однако по-настоящему широкого распространения они так и не получили.
Поэтому в профессиональной аппаратуре джеки постепенно уступили
место своему "младшему брату" - разъёмам типа XLR.
 |
| Джек и TRS-джек |
Разъёмы XLR в нашей стране носят еще название "канон" (или "кэнон").
Эти разъёмы выпускаются с числом контактов от трех до семи, однако
для целей именно коммутации применяются только трехконтактные их
разновидности, а пяти- и семиконтактные применяются, как правило,
только для подключения внешних блоков питания микшерных пультов
и другой аппаратуры. (В видеотехнике применяются также четырехконтактные
разъемы XLR для питания профессиональных видеокамер - прим. ред.)
В разъёме XLR после типа разъёма указывается число контактов,
а после него буква F или M, указывающая вид разъёма: Male (мужской)
или Female (женский). M означает штыревую часть разъёма, а F
- гнездовую. Сами же контакты в этом типе разъёмов собственных
названий не имеют, а просто нумеруются соответствующими цифрами.
Благодаря большей поверхности соприкасающихся частей контактов
по сравнению с разъёмами типа джек, разъёмы XLR имеют меньшее
контактное сопротивление, что обеспечивает лучшие условия для
передачи сигналов, особенно слабых.
 |
| Разъем XLR |
Однако в схемах присоединения сигналов к разъёмам XLR имеется некоторый
разнобой. Долгое время при передаче симметричных сигналов сигнал
с фазой (+) подавался на центральный контакт(номер 3), а сигнал
с фазой (-) - на контакт номер 2. Впоследствии же, по неясным причинам,
этот порядок был изменён на противоположный. То есть в современной
аппаратуре "горячим" является контакт номер 2, а "холодным",
с фазой (-), - контакт номер 3. Это в ряде случаев приводит к достаточно
неприятным ситуациям вследствие переворота фаз сигналов.
Впрочем, если сигнал "по симметрии" и подаётся, и
снимается с устройства, оснащённого разъёмами XLR ,то полярность
сигналов в любом случае останется без изменения. А вот если по
каким-то причинам необходимо с разъёма XLR перейти к разъёму
типа джек, причём, неважно, симметричному или нет, - будьте осторожны!
В этих случаях необходимо в обязательном порядке выяснить, какой
именно контакт в вашем XLR является "горячим", т.е.
с фазой (+). Некоторые изготовители аппаратуры даже специально
предусматривают встроенную возможность выбора того контакта,
который будет "горячим", - номер 2 или номер 3.
Кроме этого, при переходе от симметричного XLR к несимметричному
джеку надо хорошо знать, как именно в оборудовании, оснащенном
XLR, организована симметрия. Если там установлен трансформатор,
то неиспользуемый вывод следует в обязательном порядке просто
заземлить, если же таковой отсутствует - надо соблюдать осторожность!
Особенно это важно при переходе от выхода с симметричным XLR
к несимметричному джеку, так как электронно-симметрированные
выходы в ряде случаев не позволяют заземлять неиспользуемые выходы,
которые в этом случае следует оставлять неподсоединёнными.
Помимо собственно звуковых сигналов, этот тип разъёмов также
применяется для передачи цифровых звуковых сигналов в профессиональном
стандарте AES/EBU, при этом полярность передаваемых сигналов
уже не играет никакой роли.
 |
| Штекеры RCA |
Ещё один тип разъёма, который довольно часто встречается в аппаратуре,
- это коаксиальный разъём RCA, называемый в народе "тюльпан" (в
немецкой литературе он называется cinch - прим. ред.). Это простейший
разъём, он пришёл в профессиональную технику из бытовой, и применяется
чаще всего для присоединения бытовой и полупрофессиональной аппаратуры
к микшерным пультам и другой технике. Этот разъем имеет достаточно
большую площадь контактов, что позволяет использовать его также
для передачи высокочастотных сигналов цифрового аудио по протоколу
S/PDIF.
 |
| Штекеры RCA |
Справедливости ради упомянем и пятиконтактные разъёмы типа DIN,
носившие в своей отечественной "реинкарнации" название
СГ-5. Эти разъемы одно время довольно широко применялись в самой
различной аппаратуре (главным образом в советской), хотя и некоторые
западные производители тоже "отметились" в их применении,
например, Dynacord. Большое число способов их подключения, вкупе
с их весьма низкой надёжностью, постепенно привело к полному отказу
от их применения практически в любой технике. Единственное, для
чего эти разъёмы используются в настоящее время - это передача
MIDI-сигналов.
 |
| Разъем BNC |
Для передачи чисто цифровых сигналов в настоящее время в студиях
можно встретить ещё два типа разъёмов. Один из них - это байонетный
разъём типа BNC. Он, как правило, применяется для передачи сигналов
WC в больших цифровых системах.
Второй из соединителей - это оптический соединитель, носящий
имя своего изготовителя, фирмы Toshiba, - Toslink. Он, совместно
с особыми оптическими кабелями, также применяется для передачи
сигналов цифрового аудио в тех случаях, когда необходимо обеспечить
гальваническую (без непосредственного электрического контакта)
развязку передающего и принимающего сигналы оборудования, а поставить
развязывающий трансформатор по каким-либо причинам не представляется
возможным.
 |
| Штекер Toslink |
К сожалению, общий разнобой в стандартизации не обошёл стороной
и этот вид соединителей, и их сейчас тоже имеется два вида. Один
- это именно стандартный Toslink, а второй - его разновидность,
применяемая в некоторых моделях MD-аппаратуры. В них в целях экономии
места разъём для оптического кабеля совмещён с выходным мини-джеком.
Так как для передачи электрических сигналов цифрового аудио
применяется несколько видов разъёмов, то, очевидно, что и сами
передаваемые сигналы тоже будут различными. И если передача сигналов
профессионального формата AES/EBU достаточно жёстко стандартизована,
то в бытовом его варианте S/PDIF "возможны варианты",
поэтому вкратце рассмотрим упомянутые стандарты.
При передаче сигналов формата AES/EBU сигнал передаётся симметрично,
то есть по двум проводам одновременно и в противофазе. Для передачи
используется специальный провод - экранированная витая пара.
Источник сигнала и приёмник должны быть в обязательном порядке
оснащены соответственно выходным и входным симметрирующими трансформаторами,
и обязательно иметь идентичные выходное и входное сопротивления,
составляющее 110 Ом. При этом и сами передаваемые сигналы имеют
весьма высокие уровни, порядка 10 В (по стандарту - не менее
3 В), что позволяет без особых проблем передавать эти сигналы
на достаточно большие расстояния.
Следует иметь в виду, что для этого необходимо применять именно
специальные кабели, так как обычные звуковые имеют существенно
иное так называемое волновое сопротивление. Оно сильно изменяется
в зависимости от типов кабелей - в пределах от 30 до 90 Ом. Это
приводит к несогласованности импедансов в системе передатчик-линия-приёмник,
что вызывает появление отражений сигнала от обоих концов линии,
а это, в свою очередь, вполне может быть причиной сбоев при приёме
сигналов.
Сигнал же бытового формата S/PDIF по стандарту также должен
передаваться с помощью трансформаторной развязки на передающем
и принимающем оборудовании, при этом выходное и входное сопротивления
источника и приёмника сигналов должны составлять 75 Ом. Естественно,
что соединительный кабель также должен иметь волновое сопротивление
в 75 Ом, что сильно упрощает и удешевляет процедуру выбора самого
кабеля, так как в качестве него прекрасно подходит самый обычный
коаксиальный антенный телевизионный кабель. Но надо учитывать,
что максимально допустимая длина кабеля - не более 10 м.
Электрические сигналы формата S/PDIF имеют существенно меньшую
величину, чем в AES/EBU, и составляют порядка 0,5 В (по стандарту
от 0,4 до 0,5 В p-p, т.е. "от пика до пика") без постоянной
составляющей. Вот здесь-то иногда и начинаются проблемы!
Дело в том, что многие производители аппаратуры (как правило,
недорогой полупрофессиональной или бытовой), в стремлении к максимальному
удешевлению своей техники, просто-напросто пренебрегают требованиями
стандарта. При этом вместо положенных спецификаций входов/выходов
они делают или выход, или вход (а иногда и то, и то) в так называемых
TTL-уровнях, причём безо всяких трансформаторов.
TTL-уровни хорошо знакомы всем, кто занимается цифровой техникой.
Для них характерные величины сигналов составляют от +0,3 В для
минимального значения сигнала, и до +5 В для его максимального
значения. Во-первых, такой сигнал имеет несколько большую величину
(что не страшно), а во-вторых, имеет и постоянную составляющую.
Что, в принципе, тоже "не смертельно", особенно если
речь идёт о выходном сигнале. Но если же и вход устройства сделан
таким же образом, то есть предназначен для приёма сигналов TTL-уровней,
то при подаче на вход стандартного сигнала, скорее всего, не
получится вообще ничего, так как просто не хватит чувствительности.
Поэтому, если при подключении на какой-нибудь вход (чаще всего,
вход CD-In на звуковой карте) стандартного сигнала S/PDIF нет
никакого звука вообще, - не переживайте! Карта, скорее всего,
вполне исправна. Просто для этого входа нужен более высокий уровень
сигнала…
Однако, пора уже от разъёмов и проводов переходить к более
интересным коммутационным устройствам.
 |
| Телефонный джек (bantam) |
Видимо, первым устройством такого рода была коммутационная панель
на телефонных штекерах и гнёздах, имеющая ныне собственное имя
Patch-bay (патчбэй). Они сейчас встречаются в двух видах: собранные
на именно телефонной коммутации (как правило, такие панели встроены
в большие и серьёзные пульты), и сделанные с применением обычных
стерео- (или иногда даже моно-) джеков. (Телефонные джеки несколько
меньше и короче обычных четвертьдюймовых)
Как правило, патчбэй - это принадлежность студии с большим
количеством оборудования, которое бывает необходимо оперативно
перекоммутировать в зависимости от выполняемой в данный момент
задачи. На патчбэй выводятся все, или, по крайней мере, очень
многие входы и выходы аппаратуры, и по мере необходимости звукорежиссер
сам соединяет их в той или иной конфигурации с помощью соединительных
шнуров.
 |
| Патчбэй |
Помните знаменитое: "Алё, барышня! Дайте две тыщи два ноля!"?
Вот и звукорежиссер служит для своей аппаратуры такой "телефонной
барышней"… Причём, видимо, в обозримом будущем патчбэй ещё
долго сохранит своё место в студии, так как аналога ему по возможностям,
гибкости и качеству пока нет и не предвидится - ведь если различные
электронные коммутаторы прекрасно (хотя и дороговато) справляются
с коммутацией цифровых сигналов, то без проблем коммутировать просто
огромное число аналоговых сигналов им пока не под силу.
Цифровые коммутаторы для цифровых же аудиосигналов уже достаточно
давно завоевали себе "место под солнцем" благодаря своей
оперативности, а также и иным предоставляемым ими возможностям.
Они выпускаются большим количеством фирм, и, кроме непосредственной
коммутации между собой множества источников и потребителей сигналов,
предлагают и множество дополнительных удобств. Например, большинство
таких коммутаторов имеет возможность запоминать во внутренней памяти
несколько различных схем соединений, и затем оперативно их восстанавливать,
что очень экономит дорогое студийное время и позволяет обойтись
без записи нужной конфигурации "на бумажке".
В дорогих моделях цифровых коммутаторов иногда бывает предусмотрена
и возможность конвертации различных цифровых форматов друг в друга.
Например, на входе S/PDIF, а на выходе - AES/EBU, или наоборот.
Аналогично и с оптическим форматом Toslink - вместо него можно
получить любой нужный вам другой формат, или же превратить, скажем,
AES/EBU в Toslink.
Кроме собственно цифровых коммутаторов как таковых, некоторые
фирмы предлагают огромные коммутационные системы, управляемые
внешним компьютером, с помощью которых уже возможно осуществлять
не просто соединение нескольких приборов между собой в пределах
одной студии, но соединение нескольких комплексов озвучивания
- как между собой, так и между различными источниками и потребителями
сигналов. Видимо, наиболее известной в нашей стране системой
такого рода является система MediaMatrix фирмы Peavey. Однако
подробное её рассмотрение выйдет далеко за рамки темы, поэтому
скажем просто - в этой системе можно коммутировать (естественно,
в цифровом виде) всё со всем. Правда, и цену такая система будет
иметь тоже соответствующую…
В связи с перспективностью применения таких централизованных
систем для озвучивания больших объектов, где одновременно может
происходить несколько различных событий и мероприятий, в настоящий
момент ещё несколько фирм разрабатывают и предлагают такую технику,
что, конечно же, идёт только на пользу конечному потребителю.
При этом уже возникло несколько различного рода интегрированных
систем, в которых возможна коммутация не только звуковых, но
и иных сигналов, например, видео. И, в принципе, не исключена
ситуация, когда, например, на Останкинском (или подобном ему)
гигантском телецентре всё будет коммутироваться и управляться
вообще с одного единого центрального компьютера. (Конечно, это
будет не привычная "персоналка", а серьезный мощный
mainframe-сервер).
Однако вернёмся к основной теме. Помимо устройств, которые
осуществляют само соединение входов и выходов различной аппаратуры
между собой во всех мыслимых и немыслимых сочетаниях, есть и
ещё одна большая группа устройств: различного рода сплиттеры
и дистрибьютеры сигналов.
Достаточно часто возникает необходимость сигнал от одного источника
подать на несколько потребителей, причём одновременно. Например,
микшерный пульт, как правило, имеет всего один выход, а подать
сигнал надо на несколько усилителей мощности.
Конечно, если их два-три, то можно просто взять и
соединить все входы параллельно. А если их десять? Двадцать?
Еще больше? Уже так просто не получится…
Или если надо сигнал с одного сценического микрофона отправить
сразу на два пульта, основной и мониторный? А ведь сам сигнал
очень малого уровня. Куда уж тут параллелить входы пультов… Да
ещё если учесть и длинный кабель…
В случае же автономных цифровых систем звукозаписи эта проблема
ещё больше обостряется, так как необходимо обеспечить максимальное
качество сигнала для записи, и одновременно - возможность его
подачи для мониторинга артистам. Мониторинг, как правило, осуществляется
с помощью каких-либо внешних устройств, и производится путём
контролирования именно входящих сигналов, так как сквозного канала
в подавляющем большинстве систем просто нет. Иногда имеющийся
цифровой контрольный выход осуществляет вывод сигналов с некоторой
задержкой, которая может оказаться весьма ощутимой.
Вот тут-то и возникает необходимость в сплиттерах и дистрибьютерах.
Строго говоря, никакой принципиальной разницы между ними нет.
Просто так уж исторически сложилось, что первыми появились пассивные
микрофонные сплиттеры (от английского split - разъединять, расщеплять)
на трансформаторах, которые позволяли подключать один микрофон
к двум пультам, и обеспечивали их гальваническую развязку. Чуть
позже появились и активные устройства, которые могли иметь существенно
большее число одновременно и независимо работающих выходов. Поэтому
любое устройство, которое имеет несколько выходов одного и того
же сигнала, можно называть и сплиттером, и дистрибьютером. Хотя
чаще всё же сплиттером называют те устройства, которые имеют
только два выхода.
Наиболее широко используются, как и следовало ожидать, именно
микрофонные сплиттеры. Причём и по настоящее время достаточно
часто можно их встретить в пассивном варианте, что в случаях
ограниченного бюджета вполне оправдано. Хотя, конечно, такие
сплиттеры не следует применять при необходимости подавать микрофонный
сигнал более чем на два пульта одновременно - из-за влияния кабелей
и взаимного влияния входов друг на друга.
 |
| Сплиттер |
Активные же сплиттеры, благодаря встроенному в них микрофонному
предусилителю, обеспечивают гораздо более высокое качество сигнала,
да и число одновременно работающих их выходов может быть любым.
А так как каждый выход обычно имеет свой собственный выходной буфер
(усилитель), то взаимовлияние подключенных входов полностью исключается,
да и качество передачи уже усиленного сигнала, имеющего высокий
уровень, по длинному кабелю, несравненно лучше, чем слабого сигнала,
подаваемого в линию непосредственно с микрофона.
Кроме рассмотренных выше видов сплиттеров, ингда встречаются
ещё и пассивные "сплиттеры", а также коммутаторы -
для мощных звуковых сигналов. Слово "сплиттеры" здесь
намеренно взято в кавычки, так как такого рода устройства никакого
собственно разделения сигналов не осуществляют, а представляют
собой просто несколько параллельно соединённых гнёзд, иногда
с небольшими предохранительными резисторами внутри. И применяются
они только для наушников.
Коммутаторы же предназначены для поочерёдного присоединения
нескольких контрольных мониторов к выходу одного студийного усилителя
мощности. Однако при этом необходима большая аккуратность, так
как допустимые мощности для мониторной акустики ближнего и дальнего
поля чаще всего очень сильно отличаются друг от друга, причём
разница эта может достигать десяти и более раз. А сжечь киловаттным
усилителем 100-ваттную колонку можно очень быстро… Так что -
будьте осторожны!
И в заключение, раз уж речь зашла о студиях, мониторах и контроле,
то просто необходимо упомянуть ещё об одной, весьма специфической
и чисто студийной разновидности коммутатора/сплиттера в одном
лице - студийном контроллере, или блоке управления мониторами.
В самом деле, ведь в любой мало-мальски приличной студии имеется,
как минимум, две пары мониторов, причём каждая из них может иметь
свой собственный усилитель мощности, или же он может быть встроен
в сам активный монитор, и чаще всего такого рода усилители не
имеют своего оперативного регулятора громкости. Точек же тракта,
где необходим контроль, всегда по меньшей мере две - это выход
самого пульта и выход рекордера, на который осуществляется запись.
Но и рекордеров может быть больше двух, и их рабочие уровни могут
сильно отличаться, да и число мониторов может быть не два, а
три или даже четыре, да плюс ещё наушники…
Таким образом, студийный контроллер должен иметь несколько
входов и несколько же выходов, то есть сочетать в себе функции
как коммутатора, так и дистрибьютора. Кроме этого, необходимо
ещё и иметь возможность в процессе контроля оценить моносовместимость
сигналов, да и обычный регулятор громкости тоже не помешает…
В некоторых моделях микшерных пультов отдельные из перечисленных
элементов могут встречаться, но в полном объёме описанных функций
нет ни в одном пульте.
Серийно же такого рода устройства практически не выпускаются,
и вследствие этого они мало известны российским звукорежиссёрам,
хотя в любой западной студии они имеются в обязательном порядке.
Правда, сделаны они чаще всего на заказ, и часто весьма и весьма
именитыми авторами. (Например, довольно много таких контроллеров
делает Мэнли.) Единственное известное исключение из этого правила
- выпускаемый фирмой Focusrite так называемый Blue 300 Mastering
Controller. Однако, как очевидно из самого названия, он является
весьма специфическим, очень дорогим устройством, и далеко не
каждая студия может его себе позволить…
Техника развивается, появляются новые технологии, и коммутация
не стоит на месте, развиваясь вместе с другими видами оборудования.
Ведь новое и соединять часто нужно по-новому…
[дальше]
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
