Опрос
Архив
  1. Если вы хотите познакомиться с новым оборудованием, что вы считаете более полезным?

    Семинар, который проводит диллер
     22 (56%)
    Специализированная выставка
     17 (44%)
Магазин
Все товары

Освещение на телевидении

А. Бермингэм

520 рублей
Словарь

ADT

(artifical double tracking), искусственное дублирование треков - процесс, моделирующий исполнение одного и того же музыкального материала... Далее

Мы принимаем
Яндекс.Деньги

Борьба не за жизнь,а за звук. Как устранить помехи и наводки в звуковых трактах


Виктор Ерёменко, 
радиоинженер, 
разработчик аппаратуры 
в компании Simple Way

Виктор Ерёменко, Simple Way


Одной из существенных проблем, с которой сталкиваются звукорежиссеры и инженеры, — 
это всевозможные помехи и наводки, возникающие в условиях студий и концертных площадок. 
Опишу самые распространенные механизмы их возникновения и методы борьбы с ними. 
Примем как данность, что сами приборы нам достались в идеальном состоянии... 
Можете считать это грустной шуткой. 


К корням 
Небольшой экскурс в электротехнику. Все эти назойливые жужжания, которые так нас раздражают в колонках, — это паразитные сигналы, тем или иным способом попавшие в тракт звукоусиления. Они в большинстве своем — производные сетевого напряжения частотой 50 Гц. Часто их еще называют фоном. Но они могут иметь и иную природу. Например, наводки на сигнальные провода излучения мобильного телефона, радиостанций, мощных токов световых приборов и т. д. Помехи могут попасть к нам по воздуху или через провода, если они неправильно скоммутированы. 

По своей природе они делятся на два вида — электростатические и электромагнитные. Первый вид помех проникает через паразитные емкости, которые образуют между собой два любых расположенных рядом проводника. Типичный пример — шнур, выдернутый из гитары. Как он фонит не слышал разве что глухой. Емкость здесь образуют неэкранированный конец разьем

Правда, для того, чтобы помехи себя проявили, необходимо, чтобы входное сопротивление прибора, куда они потекут, было очень большим, например как у гитарного входа. Если тот же шнур включить в линейный вход с сопротивлением 10-20 кОм, то фон будет на порядок меньше. Борьба с этим видом помех простая – экранирование приборов и работа с источниками звукового сигнала с низким выходным сопротивлением. К примеру, микрофон имеет слабый сигнал, но его сопротивление составляет десятки-сотни ом и этих помех он практически не ловит. А вот у гитары сигнал побольше, но сопротивление звукоснимателя десятки килоом в средне-частотном диапазоне, и все знают, как с ней бывает сложно.

Про пьезозвукосниматели вообще без слез рассказывать невозможно. Эти простые приемы соблюдают все производители, поэтому особенно тут добавить нечего. Нужно только свое кабельное хозяйство содержать в полном порядке, что иногда бывает чрезвычайно сложно. Ну и следить, чтобы сигнальные кабели не валялись вперемешку с силовыми. Не у всех проводов может быть хороший экран, а помеха, как вода — всегда дырочку найдет. На этом бы я с этим видом помех закончил. 

Фарадей не виноват 
Второй вид помех — электромагнитные. С этими несколько сложнее. Для начала вспомним их природу. Правда, если вы все уроки физики в восьмом классе провели глядя на свою симпатичную соседку, то вспоминать особо нечего. Тогда просто поверьте мне на слово :). Если кратко, то вспомним два правила. Первое — любой проводник, по которому течет ток, излучает электромагнитное поле. Второе — на любом другом замкнутом проводнике это же самое поле (если оно переменное) наводит ток (см. рис.1).  

Рис.1. Наведение помехи переменного тока на замкнутый проводник

Рис.1. Наведение помехи переменного тока на замкнутый проводник

Не всегда это вредно. Этот принцип прекрасно работает нам на пользу в гитарных звукоснимателях или в сетевых трансформаторах. Но вот когда в поле от этого же самого трансформатора попадает сигнальный провод, то могут возникнуть проблемы. Рассмотрим обычный кабель (см. рис.2). 

Рис. 2. Наведение помех на сигнальный кабель


Рис. 2. Наведение помех на сигнальный кабель

В нем есть минимум два проводника. При подключении с одной стороны проводники замкнуты выходным сопротивлением источника сигнала, с другой – входным сопротивлением приемника сигнала. Электромагнитное поле просто вынуждено навести в нем ток, который на входе приемника даст неприятное напряжение помехи. От чего зависит величина помехи? Естественно, от величины излучения. Чем мощнее источник, тем больше напряжения помехи наведется. Если брать силовые трансформаторы, то величина излучения зависит также от конструктива, экранировки и т. д. 

Например, тороидальный трансформатор при равных условиях излучает меньше, чем обычный Ш-образный. А еще зависит от площади образовавшегося замкнутого витка, в который попадает электромагнитное поле. Т.е. чем шире между собой раздвинуты проводники, тем большая часть поля помехи попадет в этот виток. Методы борьбы с этой напастью известны. Любое электромагнитное поле с расстоянием ослабевает. Значит, самое простое — разнести источник помехи и чувствительные части звукового оборудования. 

Diboxes2.jpg

В большинстве случаев это кабели, и с этой проблемой легко справиться. Но иногда так бывает, что сильно излучающий блок питания одного прибора в стойке может оказаться рядом с микрофонным или гитарным входом преампа. Тоже придется искать каждому свое место. Не всегда это возможно. Тогда может сработать экранировка одного прибора от другого толстыми стенками металлических стоек. Про то, что сигнальные провода должны быть в хорошем экране, соединенном с заземлением, наверное, уже неловко и говорить. 

Это минимизирует площадь витка, принимающего излучение помехи. Еще бывает полезно сигнальные провода скрутить в т. н. витую пару. Это еще больше минимизирует площадь, плюс наведенные на разные участки провода помехи будут приниматься с разной фазой и произойдет компенсация. Но это если вы сами делаете себе коммутацию. Если все покупаете, то уж как есть, так есть. 

Симметрия лучше 
Еще один действенный способ уменьшения помех — применение симметричного соединения приборов соответствующими кабелями (см. рис.3). Такие соединения имеют три провода для передачи звукового сигнала — земляной и два сигнальных. По сигнальным проводам идут одинаковые звуковые сигналы, но противоположной полярности. Еще их называют инверсными. Чаще всего они обозначаются как «+» и «-». 

Рис. 3. Подавление помех при симметричной передаче звукового сигнала

Рис. 3. Подавление помех при симметричной передаче звукового сигнала

Последующая входная схема прибора предполагает проведение с ними следующей операции — один из них остается в той же фазе, как и был, а второй переворачивается в противоположную. По факту мы получаем два одинаковых сигнала с одинаковой фазой, которые потом суммируются в один и идут дальше в работу. Теперь посмотрим, что происходит с помехами. Они по отношению к проводам, входным разъемам наводятся абсолютно одинаково, т.е. на сигнальном проводе «+» и «-» имеют примерно одинаковую величину и фазу. 

В приборе точно так же, как и с полезным сигналом, производится изменение полярности одной из помех на противоположную. Но если полезные сигналы оба становятся одной фазы и полярности, то помехи получаются в противофазе. При дальнейшем суммировании они просто вычитаются одна из другой и перестают портить нам жизнь.

Хоть в петлю 
Теперь поговорим о проблемах с помехами, которые даже у опытных звукорежиссеров и инженеров вызывают головную боль. Это так называемые земляные петли. Как бы ни хотелось от них избавиться, в реальной жизни такого не бывает. Разве что в маленькой домашней студии. Откуда они берутся, и чем они так опасны? Представим себе обычное соединение приборов. На сцене работает синтезатор. Сигнал с него идет на пульт звукорежиссера и далее на звукоусилительные системы. Где могут быть эти злосчастные петли? В этой, казалось бы, простой цепи их уже целых две штуки, и помогает им образоваться заземление сети 220 В (см. рис.4). 

Рис. 4. Образование паразитных земляных петель в звукоусилительном тракте

Рис. 4. Образование паразитных земляных петель в звукоусилительном тракте

От общего щита к каждой розетке идет земляной провод. Он через сетевой кабель соединяется с землей прибора, а уж потом мы через сигнальные кабели все это замыкаем в большие в десятки метров петли. Эта петля и есть тот самый замкнутый провод, который ловит электромагнитные помехи. Все трансформаторы, световое оборудование, радиомикрофоны, а иногда и цифровые, плохо экранированные устройства, находящиеся внутри петли, излучают мощный электромагнитный коктейль, который мы можем прекрасно слышать. Цифра цифре рознь Еще одна проблема с петлями возникла с приходом импульсных (или как их вульгарно называют «цифровых») блоков питания. Они при своей работе создают очень большие помехи. Чтобы они не лезли через сеть в другие приборы, на входе таких блоков питания ставят LC фильтры (см. рис.5). 


Рис. 5. Проникновение тока помехи от импульсного блока питания в цепи заземления

Рис. 5. Проникновение тока помехи от импульсного блока питания в цепи заземления

Помехи ослабляются индуктивностями L и через емкости C замыкаются на заземление. Но если есть земляная петля, то ток помехи будет течь не только непосредственно через землю сетевого провода своего прибора, но и через все другие возможные пути по дороге к сетевому щиту. А вот как они перераспределятся, будет зависеть от сопротивлений этих проводов. Возмем предыдущий пример с синтезатором (см. рис.4). 

Допустим, общее сопротивление всех земляных проводов от нашего «импульсника», стоящего в пульте, до щита составляет 5 Ом. Для простоты примем, что суммарное сопротивление земляных проводов питания синтезатора, а также земля сигнального кабеля тоже по 5 Ом. У тока помехи есть два пути добраться до заземления щита. Один короткий — непосредственно через земляной провод питания пульта 5 Ом. Второй путь — через сигнальный и сетевой провод синтезатора суммарным сопротивлением 10 Ом. Ток распределится обратно пропорционально сопротивлениям. 

Две трети пойдет по сетевому проводу пульта, одна треть по сигнальному проводу и сетевику синтезатора – то есть они будут в соотношении один к двум. Этот ток на сопротивлении земляного сигнального провода от синтезатора к пульту и создаст напряжение помехи, которое попадет на сигнальный вход. Если суммарный ток помехи будет 3 мА, то на сигнальном проводе будет 1 мА, что на 5 Ом его сопротивления наведет помеху величиной 5 мВ. А это всего минус 44 дБУ. Отсюда и первое правило. Наиболее шумящие приборы подключайте как можно ближе к щиту и максимально толстыми проводами. Допустим, в нашем случае, если бы сопротивление земляных проводов от пульта до щита было 1 Ом а не 5, то ток помехи через сигнальный провод был бы уже не в пропорции 1:2, а 1:10. 

Это бы уменьшило напряжение помехи в 5 раз, или на 12 дБ. Дибокс — строг, но справедлив А как вообще избавиться от помехи, текущей через сигнальный провод? Естественно, нужно разорвать ее прохождение через сигнальную землю. Самый соблазнительный и одновременно некорректный — попробовать разорвать землю в цепи питания синтезатора. Если у него самого — импульсник, то это не сработает, потому что уже его помехи так же прекрасно потекут в сторону пульта и сольются в щит через землю. Те же проблемы, но вид сбоку. 

А если у синтезатора нормальный блок питания, который не дает помех, тогда можно? Умельцы так иногда и поступают, но правила электробезопасности писались в том числе и их кровью. Не рискуйте. Все приборы должны быть заземлены. Самый эффективный и безопасный способ — использование так называемых дибоксов. Эти приборы предназначены для коммутации сигнальных цепей приборов между собой. Они имеют встроенную функцию отрыва земли. Если такой прибор включить на пути сигнала от синтезатора до пульта, то сам сигнал беспрепятственно доберется до его входа и при этом не будет непосредственного соединения земель.

Второе преимущество дибокса — преобразование несимметричного сигнала от инструмента (гитары, синтезатора, звуковой карты) в симметричный. Это, как уже писали, еще больше подавляет наведенные помехи. Есть несколько типов дибоксов. Самый простой — пассивный трансформаторный. Его применение ограничено. Он прекрасно убирает помехи, но крайне негативно влияет на сам звук. Еще как-то приемлемо его использовать с мощными источниками звуковых сигналов, например, соединить звуковую карту компьютера с пультом, но подключить инструмент без деградации звука вряд ли удастся. С инструментами применяют активные трансформаторные и бестрансформаторные дибоксы. Есть множество производителей этих приборов. 

И дешевые китайские, и приборы от Руперта Нива. В том числе автор этой статьи является разработчиком очень удачных вариантов этого прибора в компании Simple Way. Они заслужили самые лестные оценки звукорежиссеров и экспертов, в том числе и журнала Sound on Sound. В частности, за высокое качество звучания и музыкальность. Но тема дибоксов требует серьезного разговора в рамках отдельной статьи, поэтому пока ограничимся общей настоятельной рекомендацией при сложной коммутации обязательно их использовать. А где же она простая? спросите вы. Да, вы правы. Поэтому многие музыканты и группы в райдере в обязательном порядке требуют использования максимального количества дибоксов. 

Diboxes1.jpg

Одна из шведских рок-групп, выступая с концертом в Риге, запросила их аж 40 штук. Собирали по всему городу. Но дибокс дибоксу рознь. Если с подавлением помех все более-менее однозначно, то качественно передать, не «замылить» звук способен не каждый из них. Уже многие российские группы, такие как TerrMaitz (звукорежиссер Илья Лукашев), команда певицы Наргиз (Владимир Губатов), коллектив Полины Гагариной, группа Burito и многие другие, очень высоко оценили дибоксы Simple Way и, чтобы гарантированно получить качественный, привычный в своей работе звук, возят их с собой. Так, команда певицы Елки сейчас берет в туры в общей сложности 16 каналов дибоксов Simple Way, и, по словам Александра Перфильева, звукорежиссера группы, это вынужденная мера, меньшим количеством получить приемлемый звук не получается.

А поскольку в туре каждый лишний килограмм веса дорого обходится, значит это действительно того стоит. Еще один действенный способ радикально избавиться от помех, связанных с земляными петлями, — переход на цифровые каналы передачи информации. Помимо того, что цифровой сигнал до определенного, достаточно высокого уровня помех, к ним не чувствителен, эти каналы используют все те же приемы подавления помех, что я уже перечислил, — симметрия кабелей и трансформаторная развязка. 

В частности, Александр Перфильев отметил значительное снижение проблем в отстройке звука на сцене при переходе с аналогового сплиттера на цифровой. И напоследок самый лобовой способ уменьшения влияния наведенных и вообще любых иных помех. Если мы увеличиваем напряжение полезного звукового сигнала, то влияние помехи пропорционально уменьшается. Естественно, нельзя разгонять сигнал до бесконечности, хедрум (headroom) не резиновый, но в совокупности с другими мерами это тоже работает. Увеличив сигнал в 2 раза, вы получите улучшение отношения сигнал-шум на 6 дБ. Так сказать, небольшая вишенка на торте.