Переход от аналога к цифре

Существующие в сфере звукозаписи методы и традиции чаще всего исторически диктовались здравым техническим смыслом и имеющимися технологиями. Однако с появлением совершенно других технологий часто бывает трудно отказаться от многих старых привычек и традиций. К сожалению, во многих случаях, точно так же, как это бывает с религиями, с течением времени часто истинное понимание вещей уступает место "слепой" вере, и фраза "это делается так" становится шаблонным ответом вместо "вот почему это нужно делать так". Что-то похожее можно наблюдать и сейчас, при переходе от аналоговых к цифровым системам записи, когда наработанные приёмы для измерения уровней аналоговых сигналов со всей полнотой применяются по отношению ко многим цифровым системам записи, для которых они могут и не подходить. Отсутствие понимания недостатков, присущих измерению уровней сигналов в аналоговом мире, зачастую приводит к точке зрения на индикаторы уровня как на нечто "универсальное", а это как бы даёт право применять их совершенно произвольно, не задаваясь вопросом, правильно ли это или нет. На самом же деле, существует множество методов измерения уровней музыкальных сигналов, используемых для разных целей, поэтому остановимся лишь на некоторых из них.

Традиционный подход

В мире профессионалов ленточные магнитофоны традиционно считаются устройствами с единичным усилением сигнала (unity gain), сигнал с выхода которых максимально идентичен сигналу, подаваемому на их вход (по абсолютному уровню, частотному балансу и т.д.). Так же традиционно эти аппараты имеют регуляторы на входе и выходе, позволяющие при записи изменять уровень намагничивания ленты для подстройки под динамический диапазон музыкального сигнала, а также для получения оптимальных характеристик при смене марки или типа ленты. Допустим, производитель выпустил более чувствительную улучшенную ленту, которая воспринимает дополнительно ещё 4 dB, хотя все остальные её параметры остаются более или менее типичными. При обычном подходе следовало бы убрать регулятор уровня воспроизведения назад на 4 dB, чтобы снизить уровень воспроизводимого сигнала на ту же величину (а заодно – и шумы ленты). Регулятор же уровня записи следовало бы поднять на 4 dB для того, чтобы сохранить соответствие сигнала на входе и выходе магнитофона. В результате уровень записанного сигнала будет на 4 dB выше, а при воспроизведении будет на 4 dB улучшенное соотношение сигнал/шум, хотя сам магнитофон по-прежнему будет оставаться unity gain устройством, т.е. устройством, у которого при "нуле" на входе будет и "0" на выходе.
При такой настройке, при номинальном уровне сигнала 1,23 В и индикаторы выходов микшерного пульта, и индикаторы по входам в магнитофон будут показывать одинаково – 0 VU. Если подключить выходы с магнитофона к мониторным входам микшера, то при воспроизведении записи индикаторы выходов на магнитофоне покажут 0 VU, и этот же уровень – 0 VU – будет возвращаться в пульт; и это будет независимо от реального уровня записи на ленте. В обоих случаях не будет никакой разницы между уровнями сигналов на входе и на выходе магнитофона, равно как и между показаниями индикаторов. Только при сравнении со стандартной тестовой лентой настройки воспроизведения можно судить о действительных уровнях записи на ленте. Имея такой ориентир, можно легко выполнить A/B-мониторинг между выходами шины микшера и выходом с воспроизводящей головки магнитофона (хотя он будет с задержкой на несколько миллисекунд из-за расстояния между пишущей и воспроизводящей головками), а также сделать вывод о какой-либо потере качества или искажениях, возникающих по вине магнитофона или ленты. Например, если после A/B-мониторинга обнаружилось, что рояль записан с насыщением ленты, то можно либо снизить уровень на выходе микшера, либо снизить уровень записи магнитофона на ленту. Альтернативный вариант заключается в том, чтобы оставить магнитофон по-прежнему в роли устройства с единичным усилением (unity gain), и точно так же оставить настройки пульта в самом оптимальном положении, добившись наилучшего компромисса между шумом и искажениями.
Из-за "мягкости" ограничительных особенностей аналоговой ленты на хороших пультах предусмотрен запас по перегрузке до 20 dB, чтобы обеспечить чистую передачу пиков сигнала на магнитофон, где, в зависимости от природы сигнала, они будут сглажены лентой без слишком заметного на слух эффекта. Если бы точка перегрузки в микшере совпадала с номинальным уровнем перегрузки ленты, происходило бы более резкое электронное лимитирование всплесков сигнала на выходах из пульта, что было бы крайне нежелательно. Поскольку ни пиковые программные индикаторы, ни VU-индикаторы никогда по-настоящему не давали универсального представления о том, каким может быть максимальный уровень сигнала для «переноса на ленту», то решающим фактором всегда был личный опыт инженера, с высоты которого он рассматривал показания индикаторов и решал, можно или нет записывать сигнал на ленту с таким уровнем (кстати, "VU" означает "Volume Units" (единицы громкости), старую единицу измерения из области телекоммуникаций, относящуюся скорее к субъективному восприятию громкости, чем к абсолютному уровню сигнала). Не существовало никаких абсолютных правил и догм, поскольку каждая модель магнитофона, каждый микшерный пульт и каждый тип ленты отличались своими собственными характеристиками по перегрузке. Более того, создание запаса по перегрузке было довольно дорогим удовольствием, поэтому недорогое полупрофессиональное оборудование намного хуже переносило перегрузки и требовало намного большей осторожности при настройке уровня записи. Мало того, именно это оборудование обычно имело более дешёвую и менее точную индикацию.
Когда в 70-х годах дебютировали вполне приемлемые цифровые магнитофоны, они походили внешне и по органам управления на своих аналоговых "родственников", отчасти для того, чтобы облегчить их вхождение в мир звукозаписи с его устоявшимися традициями. Главное отличие цифровых магнитофонов заключалось в том, что у них был гораздо больший динамический диапазон, т.е."рабочий зазор" между уровнем шумов (снизу) и уровнем искажений (сверху), а также тот факт, что возникновение искажений делает звук абсолютно неприемлемым; здесь уже не было мягкого лимитирования, как у аналоговых магнитофонов. Увеличившийся динамический диапазон начал выпячивать проблемы шумов по всей цепочке оборудования. Если раньше это явление маскировалось "капризами" аналоговой записи, то теперь оно уже требовало к себе внимания.
Впрочем, переход от аналоговой к цифровой звукозаписи произошёл относительно безболезненно.

Влияние "цифры"

К середине 80-х из-за глубокого проникновения цифровых технологий на рынок домашних и project-студий границы между профессиональным и бытовым оборудованием начали размываться. Ведь в информационном смысле бит остаётся битом, и нет никакой разницы, в каком формате он записан – в профессиональном или в бытовом. Другими словами, с наступлением "цифровой" эры, когда всю работу можно было выполнить не выходя из "цифры" (цифрового представления данных), не стало никакой существенной разницы между качеством сигнала, записанным на бытовом, полупрофессиональном и профессиональном магнитофонах (за исключением аналогово-цифрового и цифро-аналогового преобразований). Поэтому хотя фирма Sony и настаивала на том, что формат R-DAT предназначен только для бытового применения, он был «уворован» полупрофессиональной и профессиональной средой в качестве весьма недорогого средства для цифрового мастеринга. Именно здесь и произошло то, что можно назвать большим недоразумением.
Ясно, что в цифровой записи максимальный пиковый уровень перед клиппированием является самым оптимальным уровнем записи, т.к. он с наибольшей подробностью сохраняет низкоуровневые сигналы. И если на цифровой ленте, диске или каком угодно другом носителе музыкальный сигнал записан с уровнем ниже максимального, сделать что-либо уже нельзя. Но, и в этом как раз и есть большое «НО» – большинство DAT-магнитофонов не имеют регуляторов уровня выходного сигнала, а большинство модульных цифровых 8-дорожечных магнитофонов вообще не имеют органов управления как на входе, та и на выходе.
В качестве первого примера давайте возьмем DAT-магнитофон SV3700 «Professional» фирмы Panasonic (я взял слово «Professional» в кавычки, потому что всё, что касается DAT-формата, покамест не предназначено для профессионального применения. Тем не менее, этот аппарат делает много, чтобы оправдать свою маркировку). Так вот, если мы подключим его к выходу стерео шины профессионального микшерного пульта и выдадим на ней максимальный сигнал на уровне 0 VU, (1.23 V/+4dBv), то здравый опыт работы с "цифрой" подскажет нам, что регулятор уровня записи на входе DAT-магнитофона нужно установить так, чтобы его индикатор показывал уровень, который на одно световое деление (подразумевается один светодиод, сегмент индикатора – А.К.) был бы ниже уровня клиппирования, указанного на его индикаторах. Руководства по эксплуатации большинства DAT-магнитофонов грешат слабым освещением вопроса об уровнях записи. Но если мы сделаем запись на грани искажения, мы только добьёмся оптимального уровня записи. Помните о том, что в цифровом смысле звук, записанный на грани искажения, остаётся «чистым как снег».
Но как же быть с аналоговым оборудованием, к которому всё это подключается? Если мы с микшерного пульта выведем звук на уровне 0 VU, затем настроим входной регулятор записи на DAT-магнитофоне так, чтобы на выходе с магнитофона было 0 VU (что является обычной настройкой для аналоговых аппаратов), то индикатор по входу в магнитофон в это время будет показывать уровень где-то на 15 dB ниже уровня клиппирования. Это меня наводит на мысль, что при отсутствии регуляторов воспроизведения фирма-производитель рассчитывала на то, что -15dB будет оптимальным уровнем записи. На самом деле причина в том, что такие магнитофоны всё ещё следуют старой концепции аналоговой записи даже сейчас, когда цифровая запись полностью завоевала свое право на существование. Они всё ещё пытаются быть удобными для тех, у кого весь предыдущий опыт связан с аналоговыми системами. Но добиться большего эффекта при работе с цифровыми системами такая практика вряд ли позволит. Мы «выбрасываем» 15 dB динамического диапазона насмарку лишь для того, чтобы согласовать работу магнитофона с микшерным пультом, имеющим только VU-индикаторы.
Если сведение выполняется на аналоговом микшерном пульте со стандартными VU-индикаторами, то малый барабан или рояль, которые на индикаторах показывают уровень около 0 VU, на самом деле в момент атаки могут выдавать пик примерно на 10-12 dB выше. Как уже ранее говорилось, при записи на аналоговую ленту такие пики мягко лимитируются, и уже только инженер решает, приемлема ли величина сжатия динамического диапазона лентой или нет. Это сообразуется с "запасом прочности" в 15 dB, который образуется при стандартной настройке DAT-магнитофонов. Это также показывает, насколько VU-индикаторы соответствуют своему назначению, если с аналоговой лентой работают опытные инженеры звукозаписи, а также объясняет, почему такой грубый прибор как VU-индикатор используется профессионалами на протяжении уже более 50 лет.
Но дело в том, что VU-индикаторы чрезвычайно малоприемлемы для цифровой записи. Я думаю, вопрос должен стоять так: «Нужно ли производителям DAT-магнитофонов жертвовать возможностями своих аппаратов, приспосабливаясь под эксплуатационные потребности того индикационного стандарта, который не приемлем для цифровой записи?». Если же мы не будем обращать на это внимания и будем по-прежнему искать свой «оптимум» в выборе уровня, который на один светодиод (на индикаторе DAT-магнитофона) ниже пикового, то сигнал с уровнем 0 VU на входе в магнитофон даст на выходе из магнитофона сигнал, который будет выше на 15 dB или на +19 dBv. Кроме создаваемых неудобств, возникает вопрос: выдержат ли такие уровни выходные усилители самого магнитофона? Очевидно, что для мониторных входов большинства микшеров средней ценовой категории входной уровень +19 dBv не является приемлемым. Более того, от такого выходного сигнала с магнитофона индикаторы любого микшерного пульта будут зашкаливать; а неосторожное нажатие клавиши воспроизведения для прослушивания записанной после сведения ленты может привести к риску выхода из строя мониторов, так как поступающий на мониторы сигнал будет на 15 dB выше того уровня, какой у них был на выходе стерео группы в момент сведения. Лишь немногие цифровые магнитофоны способны воспроизводить во время записи, а работа в режиме «сквозного канала» практически невозможна, да и вряд ли можно было бы этим воспользоваться из-за 15-децибельной разницы в уровнях на входах и на выходах магнитофонов.

Интерфейс уровня модульных многоканальных цифровых магнитофонов
Сигнал на уровне 0VU (+4 dBv), поданный на симметричные входы магнитофонов ADAT, покажет на их индикаторах (по входу) уровень на 18 dB ниже пика. В свою очередь, на симметричных выходах магнитофона уровень сигнала будет 0VU, что соответствует общим рабочим параметрам обычных аналоговых магнитофонов. Опять-таки, если придерживаться принципа использования в цифровой записи максимального уровня, то на выходе с микшерного пульта потребуется уровень сигнала +22 dBv (+4+18). Практически нет микшерных пультов, индикаторы которых могли бы показывать такие уровни, поэтому положиться можно лишь на индикаторы ADAT-ов.
Когда я впервые работал с ADAT-ами на записи, я был испуган одним моментом, когда в одном неповторимо красивом месте исполнения из-за пикового уровня сигнала на индикаторе ADAT-а мигнул красный светодиод (перегрузка). Во время воспроизведения этого записанного фрагмента индикатор перегрузки по-прежнему вспыхивал, но на слух никаких искажений не было. Наверное, уровень этого пика превышал уровень 0 VU где-то на +21 dB, т.е. составлял +25 dBv. Очевидно, этот уровень и будет тем пиковым уровнем, который в состоянии без искажений записать ADAT, и который будет возвращаться на линейные или мониторные входы микшера. Хотя можно снимать сигнал не с симметричных, а с несимметричных выходов магнитофонов -10 dBv; однако, даже таким выходам «придётся несладко», так как превышение уровня всё ещё будет составлять +11 dBv или больше: ведь это на 21 dB выше их номинальных рабочих уровней.

Различие в принципах индикации

Похоже мы входим в область, где оптимизация цифровых уровней выполняется за счёт маргинализации возможностей аналоговой аудио схемотехники, что само по себе является нонсенсом, если мы хотим достигнуть повышения общей оптимизации цепи записи-воспроизведения. Похоже, что интерфейс становится вещью более или менее произвольной. Я вспоминаю странный случай, когда мой коллега должен был перенести данные с Panasonic SV3700 на Fostex D20. Когда Panasonic показывал пики на уровне одного светодиода ниже перегрузки, Fostex уже показывал перегрузку. Тем не менее (снова!) при воспроизведении копии искажений не наблюдалось.
По практическим причинам привод индикаторов цифровых записывающих устройств осуществляется от цифрового сигнала. Это необходимо для контроля цифрового сигнала непосредственно на входе. Величина внутреннего запаса магнитофона (по динамическому диапазону) может быть разной у разных производителей, а поэтому при копировании показания индикаторов будут разными. Мне также приходилось слышать о том, что многие инженеры пытались добиться максимального уровня записи на DAT-кассете, полагая, что многие заводы по производству CD не в состоянии усилить уровень цифрового сигнала; поэтому из DAT-мастера с низким уровнем сигнала получится такой же CD. Что ж, они использовали ленту оптимальным образом, но причина уже была другой.
В звукозаписывающей индустрии существует большая неопределённость, вызванная невнятными инструкциями со стороны производителей по поводу эксплуатации их оборудования и несоблюдением соответствующих стандартов и принципов. Такая ситуация вряд ли может быть полезной.
Интересно также, насколько быстродействующими являются индикаторы. Понятно, что некоторые индикаторы на DAT-магнитофонах показывают перегрузку на абсолютно разных уровнях. Иногда разница между перегрузкой по индикатору и реальной перегрузкой при переходе от аппарата к аппарату достигает 6dB и более. Дело в том, что по маркетинговым причинам производители оборудования пытаются найти возможность взаимозаменяемости цифровых и аналоговых аппаратов. Конечно, это облегчит переходный процесс. Но эти две системы сильно отличаются друг от друга, и цифровые записывающие устройства часто не могут работать в аналогово-ориентированных схемах без серьёзной потери своих потенциальных возможностей.

Динамический диапазон

Давайте сравним всё более подробно.

На рис. сравниваются динамические диапазоны высококачественного микшерного пульта, аналогового и цифрового магнитофона. Микшерный пульт и аналоговый магнитофон имеют чётко отмеченный «нулевой уровень».  Отметим, что диапазон между уровнем шумов и уровнем перегрузки микшера гораздо больше диапазона между уровнем шумов ленты и контрольным уровнем аналогового магнитофона (уровнем, на котором сжатие динамического диапазона на ленте даёт гармонические искажения более 1 %). Он также больше диапазона между уровнем шумов ленты и уровнем сатурации (насыщения) того же аналогового магнитофона (уровнем, с которого начинаются сильные искажения). Это означает, что контрольный уровень пульта можно задавать сравнительно произвольно ввиду того, что его уровень перегрузки превышает даже уровень сатурации аналогового магнитофона, да и минимальный уровень шумов микшера ниже. Добиться этого на практике не трудно, поскольку гораздо легче сделать электронную начинку пульта, обеспечивающую динамический диапазон 120dB, чем выжать из аналогового магнитофона более 90 dB (даже при помощи устройств шумоподавления).
У микшеров средней ценовой группы верхняя половина диапазона (между номинальным уровнем выхода «0» и уровнем перегрузки) может оказаться худшей по качеству, чем их функциональные характеристики до этого уровня. Но поскольку в этом же диапазоне увеличивается насыщение аналоговой ленты, то искажения от её насыщения будут зачастую превышать искажения немного ухудшенного выходного сигнала с пульта, что будет маскировать любые недостатки сигналов с выхода пульта на уровне, скажем, +10 или +14 dB относительно номинального «0». Самые дорогие пульты, рассчитанные на работу с номинальным уровнем на выходе +4 dBv (0 VU), имеют способность по перегрузке порядка +24 dBv или даже выше без каких-либо признаков ухудшения звука, чего не скажешь о многих пультах средней ценовой группы, предназначенных использования в project-студиях. Тем не менее, с аналоговыми магнитофонами они работают довольно хорошо, не создавая проблем по ограничениям благодаря вышеупомянутому маскирующему эффекту.
На рис. справа от динамического диапазона микшера, показан динамический диапазон обычного цифрового магнитофона. Снизу он ограничен минимальным уровнем шума, который обеспечивается цифроаналоговыми преобразователями, а по верхнему краю – внезапным началом сильных искажений от перегрузки. Во всех точках этого диапазона качество звука одинаково, хотя на самых низких уровнях могут проявляться шумы квантования. На рис.26 показаны характеристики нарастания искажений в зависимости от уровня для цифровых, аналоговых магнитофонов и микшерных пультов, хотя здесь мы видим два разных пульта: один – из числа самых совершенных, а второй – с более умеренными характеристиками. Здесь продемонстрировано отличное соответствие между аналоговым магнитофоном и обоими микшерными пультами. И это совсем не удивительно. Ведь они разрабатывались бок о бок на протяжении последних 50 лет.
Поскольку в любой точке динамического диапазона качество записи звука на цифровом магнитофоне будет примерно одинаковым, мы будем отталкиваться от уровня шумов, что и будет определять границу динамического диапазона любого записанного сигнала. Поэтому, записывая музыкальные сигналы с пиками чуть-чуть ниже уровня клиппирования, мы сделаем динамический диапазон максимальным и, тем самым, до максимума повысим разрешающую способность низкоуровневых сигналов. Чем дальше мы сможем «увести» низкоуровневые от минимального уровня шума, тем большим будет ощущение открытости, чистоты и динамики музыки. Существуют философские школы, которые определяют неразличимое искажение на пиковых сигналах как максимальный уровень записи. Восприятие уровней клиппирования – очень сложный вопрос. Но если на каких-то уровнях клиппирования мы не слышим искажений, то независимо от того, что это за уровни, они не будут вредно сказываться на музыке. Так могло быть и в описанном мною случае, когда во время записи загорелся индикатор перегрузки, но при воспроизведении никаких искажений слышно не было.

Коренные причины искажений

Теперь нам следует рассмотреть, каковы же механизмы искажений в каждой из трёх рассматриваемых нами систем. Микшерный пульт проявит перегрузку довольно быстро тогда, когда величина пика сигнала в любой части системы достигнет величины напряжения на шине источника питания. Система, работающая на ±5 вольт постоянного тока, не может выдать на выходе более чем 10 вольт между пиками музыкального сигнала. На практике же сигнал начинает ухудшаться ещё до того, как он достигнет этих пределов.
Аналоговый магнитофон записывает как изменяющийся ток сигнала, так и фиксированный ток подмагничивания по верхним частотам, что помогает уйти от гистерезисных проблем на ленте (которая не намагничивается и не размагничивается симметрично). Лента начинает постепенно сжимать динамический диапазон сигнала, когда диапазон относительно линейной записи, обеспечивающейся током подмагничивания, достигнет своих пределов. Если музыкальный сигнал превышает ток подмагничивания, то эффект смещения теряется, а лента быстро и нелинейно насыщается. Однако постепенно нарастающие искажения на ленте не являются настолько жёсткими, как при неприятном клиппировании большинства электронных систем, потому что значительная часть таких искажений состоит из гармоник чётного порядка, которые могут звучать достаточно музыкально. Этот эффект более похож на эффект компрессии, которая постепенно становится всё жёстче по мере повышения уровня.
В цифровых магнитофонах перегрузку испытывает не лента, а аналогово-цифровые преобразователи. Лента только записывает кодированные числа, причём количество цифр не зависит от уровня музыкального сигнала. Однако, как только преобразователь доходит до «всех единиц», возникает агрессивный звук жёсткого клиппирования. Таким образом, цифровая перегрузка не имеет никакого отношения к уровням сигналов на ленте, а только к проходу чисел через аналогово-цифровые преобразователи. Три вышеописанные механизма перегрузки очень сильно отличаются друг от друга, поэтому не вызывает удивления возникновение проблем при их согласовании.
На рис.27 показано, как происходит согласование микшера средней ценовой группы с цифровым магнитофоном. На графике (a) это показано на примере пульта с VU-индикаторами и сигнала, имеющего пики на 6 dB выше уровня 0 VU. Если с симметричного выхода пульта +4 dBv сигнал поступает на симметричные входы ADAT-а +4 dBv, то пиковые уровни сигнала на ADAT-е будут доходить только до уровня, который на 12 dB ниже уровня клиппирования. Тем самым остаются целых два бита неиспользованного динамического диапазона (уровень клиппирования ADAT-ов соответствует уровню +18VU на выходе микшера; шесть децибел динамического диапазона приравниваются к одному биту разрешающей способности).

Из графика (b) видно, что случится, если повысить уровни выходных сигналов с пульта так, чтобы ADAT получал пиковый сигнал на уровне своего клиппирования. Пульт тоже очень близок к своей точке перегрузки, и его искажения на этом уровне могут возрасти. Цифровой магнитофон в отличие от аналогового не имеет постепенно нарастающих искажений с приближением уровня клиппирования, поэтому эффект маскировки нарастающих искажений пульта в этом случае не сработает. Если искажения пульта в этом диапазоне существуют, они будут слышимыми. Более того, при таком типе подключения индикаторы микшера будут «в постоянном зашкале», и толку с них не будет никакого. Точно так же, когда записанный сигнал с выхода магнитофона будет возвращаться в пульт, его индикаторы опять будут «завалены до упора», а входные цепи микшера при получении сигнала на уровне +22 dBv могут, в зависимости от конструкции, испытывать такой же стресс, как и выходные каскады.

Как обойти искажения, создаваемые пультом
Есть два простых решения этой проблемы. Первое состоит в использовании на ADAT-е входов и выходов -10 dBv совместно с входами и выходами микшерного пульта +4 dBv. На графике (с) рисунка 27 показано, что при таком решении сигнал 0 VU с выхода микшера +4 dBv подаётся на вход магнитофона, превышая на 14 dB его номинальный уровень (разница между значениями -10 и +4). А поскольку номинальный уровень магнитофона на 18 dB ниже уровня клиппирования, то при подаче с микшера сигнала на 14 dB выше номинального (как в нашем случае) уровень по входу в ADAT будет по-прежнему ниже на 4 dB уровня клиппирования ADAT-а. Это почти идеально, так как создаёт реалистичный 4-6 dB-ый запас для музыкальных пиков, проскакивающих выше уровня 0 VU на индикаторах микшерного пульта. Большую осторожность нужно проявлять, если микшер имеет только традиционные VU-индикаторы. В этом случае лучше полагаться на индикаторы магнитофона.
Единственный недостаток такого решения в том, что оно означает использование низкоуровневых несимметричных входов и выходов магнитофонов. Если магнитофоны располагаются на удалении (например, в аппаратной комнате), то эта система будет более подверженной влиянию коммутационных шумов. Но если явной проблемы с шумами не существует или магнитофоны установлены возле микшера, проблем с использованием несимметричных входов быть не должно.
Вообще-то для некоторых магнитофонов остаётся спорным вопрос, какие входы и выходы – несимметричные или симметричные – являются наиболее нейтральными по звуку. Помните, что многие модульные 8-дорожечные аппараты созданы в расчёте на низкую цену, а настоящие высокоуровневые сбалансированные входы, обеспечивающие большую чистоту звука – удовольствие не из дешёвых. Поэтому, если Вас не беспокоят шумы коммутации, несимметричные подключения могут оказаться предпочтительнее компромиссных (именно компромиссных – А.К.) симметричных подключений. Хотя этот вопрос может быть целиком решен и с помощью правильного выбора длины кабеля. В каждом отдельном случае решение по этой проблеме будет индивидуальным.
Оптимальное решение
Конечно, всего этого можно избежать с помощью второго варианта. Если попросту снабдить цифровые магнитофоны регуляторами уровня на входе и выходе, их можно сделать оптимально совместимыми с их аналоговыми собратьями и с микшерными пультами. В самом деле, это настолько фундаментальное требование, что без его решения никак нельзя найти оптимальный способ согласования всех этих устройств. Поэтому я опять должен подвергнуть сомнению заявления о каком-либо профессиональном статусе цифровых магнитофонов. Конечно, отчасти эта проблема по-прежнему коренится в дилемме, связанной с индикацией. Поэтому давайте посмотрим на те индикаторы, которые употребляются в настоящее время, а также на то, как они появились.

Индикация

Появление стандартного VU-индикатора относится к 1939 году, а «VU» означает «Volume Units» (единицы уровня). Действительно, это устройство является прибором индикации уровня, но в наши дни его так называют редко. Он предназначался для слежения за уровнем сигналов в телекоммуникационных линиях. VU-индикаторы специально рассчитаны на то, чтобы реагировать на средний уровень звука теле-радио передачи. Баллистически они «амортизируются» так, что перегрузочные уровни на пиках сигналов достаточно хорошо соотносятся с тем, что мы слышим. VU-индикаторы не могут правильно реагировать на быстрые пиковые уровни, поэтому они нечасто используются там, где важно отслеживать абсолютные пиковые уровни, например, на радиопередатчиках или на оборудовании для изготовления виниловых дисков. В обоих этих случаях прохождение незамеченных пиков может привести к очень дорогостоящему ремонту оборудования. Тем не менее, VU-индикаторы достаточно хорошо показывают характеристики насыщения аналоговой ленты, а инженеры звукозаписи вскоре научились соотносить показания этих индикаторов с типом записываемой музыки и использовать их показания так, как подсказывает им опыт.
Например, при оптимально отстроенном магнитофоне для чистой записи инструмента с частыми пиками (например, громкое фортепиано) возможно хватит показаний VU-индикатора в пределах -4. С другой стороны, звук гитары с дисторшн-эффектом практически не имеет разницы между пиковым уровнем и средним уровнем сигнала, а сами «искажения» вполне могли бы записываться и при зашкаленных VU-индикаторах.
Показываемые VU-индикатором значения требуют истолкования со стороны специалиста. Дешёвые VU-индикаторы на недорогих микшерных пультах едва ли обладают правдоподобной VU-баллистикой, поэтому для толкования их показаний может понадобиться кое-какой опыт проб и ошибок. Высококачественные VU-индикаторы весьма дороги и поэтому, как правило, устанавливаются только на дорогом оборудовании. Кстати, под словом «дорогое» я не просто подразумеваю «оборудование, которое стоит много денег». Для большинства людей $50.000 – это большие деньги, и 16-канальный микшерный пульт с несколькими функциями за эту сумму является действительно дорогим. С другой стороны, 96-канальный пульт с полным эквалайзером и многими наворотами за ту же сумму – дорогим не будет. Однако именно у первого пульта скорее всего будут правдоподобные VU-индикаторы.
VU-индикаторы очень плохо показывают уровни цифровых сигналов. «Неправдоподобность» бывает настолько большой, что фирма Alesis посчитала необходимым оставить на системе ADAT 18-децибельный «запас прочности». Возможно, это решение было продиктовано рынком. Но проблема согласования такого аппарата с обычным средним по цене микшером уж точно не является технической.
Может быть, кто-то считает, что более подходящими для этого являются пиковые программные индикаторы? Тогда вопрос ставится так: «А какие именно?» Только в Европе используются по меньшей мере четыре типа пиковых программных индикаторов (далее – ППИ): Европейский Радиовещательный Союз, Германский Институт Стандартов DIN, Нордическая Радиовещательные Организация и Великобритания (BBC) – все они имеют собственное мнение о том, каким должен быть ППИ. Более того, в США даже некоторые отдельные радиовещательные компании имеют свои собственные стандарты ППИ, действующие в рамках предприятия. Кроме различных стандартов ППИ, есть ещё и различия по шкале, как показано на рис:

В ответ на эту путаницу и только для того, чтобы подлить масла в огонь, многие производители цифрового аудио оборудования ввели свои собственные стандарты индикации. На этот счёт в настоящее время нет никакого общепринятого консенсуса. Проблема отягощается ещё и тем, что между уровнями аудио сигналов и уровнями цифровых сигналов не существует простого соотношения. Для "уровней" цифровых сигналов главным образом важно только то, сколько бит остаётся исключительно для динамического диапазона музыкального сигнала. Несколько организаций посчитали необходимым так откалибровать аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, чтобы 0 dBFS (0 dB, «полная» шкала и т.д., т.е.когда в цифровом коде остаются только единицы) соответствовал уровню +18 dBv. Но всё это – только ради совместимости с аналоговыми системами. Это снова очевидный компромисс, поскольку он не учитывает весь потенциал цифровых магнитофонов. Это ещё одна нелепость.
Похоже, что единственное реальное решение проблемы индикации заключается в использовании для микшерного пульта отдельного индикационного устройства, выполненного специально для цифровых магнитофонов (это в том случае, если нет возможности сидя у пульта свободно наблюдать индикаторы магнитофонов). Для работы с этим индикатором тоже потребуется опыт проб и ошибок, чтобы приобрести понимание хотя бы того, как себя могут вести разные по типу сигналы. Например, не рекомендуется записывать скрипку на уровнях, при которых загорается индикация клиппирования, хотя при записи перкуссии это может и не быть проблемой, так как ухо не успевает распознать кратковременные искажения.
Индикация – это всего лишь справочная информация о том, что происходит в сигнальной цепи. На сегодняшний день нет никакой альтернативы опыту интерпретирования показаний приборов, если поставлена цель постоянно добиваться оптимальных уровней записи, и об этом нужно помнить независимо от того, какого типа системой записи Вы пользуетесь.

Цифровая индикация как она есть

Многие из рассмотренных нами проблем индикации касались аспектов согласования различных систем. При этом создаётся впечатление, что если пользоваться одинаковыми системами индикации либо на полностью аналоговых, либо на полностью цифровых системах записи, то и показания индикаторов будут совершенно одинаковыми. Другими словами, если мы проследим уровень сигнала на цифровом микшерном пульте, а затем подключим его «по цифре» к цифровому записывающему устройству, будь то жёсткий диск, CD-рекордер, магнитофон или что угодно, у нас не будет разночтений. Действительно, можно утверждать, что между такими устройствами существует достаточно хорошая корреляция, но всё-таки время от времени мы можем наблюдать некоторые разночтения.
Очевидно, что для прохождения сигнала между цифровыми устройствами нет никакой нужды учитывать запас по динамическому диапазону, который должен обеспечиваться при сопряжении с аналоговыми системами записи. Нет никакого риска постепенного ухудшения сигнала по мере нарастания уровней; нет никаких проблем с насыщением, которые требуют внимания. Ввиду всего этого, поскольку бит есть бит в любой цифровой системе, не должно бы быть никаких проблем, чтобы сделать индикаторы, которые бы читались в любом заданном стандарте.
Однако в разделе 7.2 уже говорилось, что на индикаторах двух DAT-магнитофонов разных производителей один и тот же сигнал показывал разные уровни. Следует помнить, что цифровые индикаторы "уровня" не измеряют на самом деле уровень звука, а показывают частоту и уровни выборки сигналов «в цифре». На частотах ниже примерно 1 kHz существует достаточное соответствие действительному уровню музыкального сигнала, но на высоких частотах, особенно при наличии синусоид, могут возникать самые разные нонсенсы. Хотя не так уж часто в музыке используются синусоиды 12kHz по всему диапазону, такие сигналы могут спровоцировать очень странные показания у некоторых цифровых систем индикации. Иногда случаются странные ситуации, когда некоторые сигналы вне зависимости от уровня записи никогда не вызывают клиппирования. Это – результат разных мнений производителей в вопросах рассмотрения большинства музыкальных сигналов. Их различные мнения, в плане того, откуда в точности начинается субъективное восприятие перегрузок, приводят к различным подходам к индикации.
Разница во мнениях существует не только в вопросах инерционности человеческого глаза, но и в отношении того, до какой степени следует соблюдать индикационную совместимость в пределах ассортиментного ряда оборудования, выпускаемого одним и тем же производителем. Например, одна очень известная фирма-производитель разработала систему индикации для одного из своих микшерных пультов, которая показывала отличное соответствие между реальными цифровыми "уровнями", музыкой и человеческим восприятием такой индикации. Однако показания этих индикаторов заметным образом отличались от показаний индикаторов, установленных на магнитофонах той же фирмы. И хотя эти новые индикаторы и были почти во всех отношениях более точными, их выбросили в утиль, а пульты снова стали оборудовать худшими индикаторами, соответствующими индикаторам на магнитофонах. Это было чисто маркетинговое решение во избежание неудобных вопросов со стороны пользователей. В силу того, что это были абсолютно профессиональные и очень дорогие элементы оборудования, я думаю, что такое решение не делает чести этой фирме, но, увы, на сегодняшний день сложился именно такой климат.
При такой ситуации даже на самом профессиональном уровне едва ли можно кого-нибудь удивить тем, что неопределённости на полупрофессиональном уровне ещё больше. Ирония в том, что именно полупрофессиональное оборудование оказывается в руках менее опытных операторов, которые действительно нуждаются в наиболее точной индикации, поскольку возможностей у них для наиболее удачной интерпретации показаний приборов, как правило, намного меньше. Поэтому даже в полностью цифровых системах нет никакой гарантии того, что достаточно будет лишь сверяться с показаниями индикаторов только на одном устройстве. Различные устройства могут показывать точку перегрузки с разницей до 4 dB, а такие точки перегрузки могут также зависть и от уровня сигнала. С опытом пользователи могут наловчиться пользоваться индикацией, узнать, какой индикатор является наиболее чувствительным или наиболее хорошо показывает начало воспринимаемых искажений. С приобретением такого опыта, возможно, станет ясно, что нужно обращать внимание лишь на один блок индикаторов по всей цепи. Цифровая индикация ни в коей мере не является настолько абсолютной, насколько ей следовало бы быть в идеальном мире… или по-настоящему профессиональном мире, если уж на то пошло.

(c) Филип Ньюэлп