Диаграмма уровней Gain_structure Full view

Диаграмма уровней

 

Правильно настроив диаграмму уровней для пульта и всей системы, вы будете удивлены, насколько чисто, оказывается, они могут звучать. Настройка диаграммы уровней – это процесс установки уровней на каждом этапе прохождения сигнала (как в микшерном пульте, так и во всей аудиосистеме) для достижения лучшего компромисса между уровнем шумов и искажениями. Цель в том, чтобы каждый элемент аудиосистемы работал на своем оптимальном уровне сигнала.

Какой уровень считается оптимальным? Самые громкие пики должны быть на пару dB ниже уровня клипирования на любом этапе, даже после того, как вы примените эквалайзер, или усилите выходной сигнал с компрессора. Таким образом, пики не вызовут искажений, и сигнал будет значительно выше уровня собственного шума пульта.

В каждой части аудиосистемы желательно, чтобы сигнал был достаточно высоким, чтобы покрывать шум, но достаточно низким, чтобы избегать искажений. Все компоненты аудиосистемы лучше всего работают при определенном уровне сигнала, и он обычно отражается на индикаторе уровня, имеющемся на всех приборах. Когда диаграмма уровней выставлена правильно, все компоненты аудиосистемы подходят к собственному уровню клипирования одновременно.

Основа

Для начала, давайте рассмотрим концептуальное понятие уровней сигнала в аудиосистеме.

Нижняя граница на рисунке 1 – уровень шума, который аудиосистема (или отдельное устройство) производит при отсутствии сигнала.

Диаграмма уровней_pic_1

Верхняя граница – уровень клипирования, при достижении которого в пиках сигнала становятся слышны искажения. В диапазоне между ними сигнал более или менее чистый.

Ниже, на рисунке 2 видно, что изменения в уровне музыкального или речевого сигнала происходят постоянно.

Представьте музыкальный фрагмент, в котором имеются синтезаторный пэд с низким уровнем сигнала, и барабаны с высоким  уровнем. Средний уровень этого фрагмента будет достаточно низким, но с высокими пиками. Уровень пиков может на 24 dB превышать средний уровень сигнала, в зависимости от музыкального материала. Перкуссионные звуки имеют гораздо более высокие пики, чем непрерывные (синтезаторные пэды, орган, флейта), даже если эти сигналы имеют похожий средний уровень.

Диаграмма уровней_pic2

Индикаторы на микшерном пульте обычно могут показывать уровень сигнала в двух режимах: RMS и «peak». Показания RMS (аббревиатура от Root-Mean-Square – среднеквадратичное значение) соответствуют среднему уровню сигнала. vuПоказания волюметра (VU meter) отражают средний уровень, в то время как пиковый индикатор на светодиодах показывает пиковый режим — уровень пиков или коротких переходных процессов. Средний (или RMS) индикатор уровня показывает, каким сигнал будет громким, а пиковый – насколько сигнал близок к искажениям.

В основном, желательно иметь уровень сигнала как можно более высоким, но без клипирования, пиков и искажений, но есть и исключения, о которых чуть ниже.

На Рисунке1 соотношение «сигнал/шум» показывает разницу в dB между средним (или номинальным) уровнем сигнала и уровнем шума. Естественно, чем оно выше, тем меньше шума или шипения вы слышите. Разница между номинальным уровнем и уровнем клипирования называется «хедрум» (headroom). Чем больше хедрум, тем больший уровень сигнала может пройти без искажений. Если устройство имеет большой хедрум, оно пропускает значительные пики сигнала, не обрезая их, и не вызывая искажений. Пэт Браун, инструктор из SynAudCon, ввёл термин «пикрум» (peakroom) для обозначения разницы в dB между пиком сигнала и уровнем клипирования.

Хедрум – пространство между номинальным уровнем и уровнем клипа, пикрум – пространство между пиками сигнала и клипом.
Желательно так выстраивать уровни на всех этапах аудиосистемы, чтобы сигнал имел некоторый пикрум, чтобы пики не искажались, и сигнал был значительно выше уровня шума.

Установка диаграммы уровней в микшерном пульте

Давайте рассмотрим все компоненты пульта, от входа до выхода, и установим уровни для каждого этапа.

Микрофонные предусилители

Самый важный этап установки уровней лежит в самом начале пути сигнала. Постарайтесь именно здесь, в преампе, получить максимально возможный уровень сигнала, а не дальше по цепочке. И вот почему: предположим, вы установите усиление на преампе меньше, чем требуется, чтобы потом разогнать его на субмастере или мастер-фейдере. В этом случае шум будет от предыдущих этапов будет усиливаться вместе с сигналом. Но, если вы установите гейн правильно, в дальнейшем вам не придется поднимать его, тем самым уменьшив шум консоли.

Предположим, уровень шума в микрофонном преампе -86.5 dBu. Если вы установите регулятор уровня в положение, обеспечивающее максимальный уровень сигнала без клипирования, вы получите максимальное соотношение сигнал/шум, которое может обеспечить преамп. Далее – например, называется цифра 90 dB для соотношения сигнал\шум относитель +4 dBu на выходе консоли. Теперь уменьшите гейн на преампе на 20 dB (на том же сигнале). Вы только что увеличили отношение сигнал/шум на 20 dB, и оно стало 70 dB. Если вы уменьшите усиление на 40 dB, оно станет 50 dB, и так далее.

В большинстве пультов, светодиодный индикатор «clip», «peak» или «OL» срабатывает перед тем, как уровень достигает реального клипирования – от 0 до 3 dB до клипа. Так что можете поднимать уровень до того момента, пока индикатор не начнет часто мигать на громких нотах, а затем уменьшите его на 10-15 dB, чтобы создать небольшой пикрум. Теперь, если группа будет играть в какие-то моменты громче, или после применения EQ на подъем, вы не столкнетесь с клипированием.

Примечание: некоторые звукоинженеры рекомендуют, чтобы индикатор пика иногда вспыхивал. Когда уровень выставлен таким образом, это значит, что практически отсутствует пикрум между пиковым уровнем сигнала и уровнем клипа, но, может быть, остается 15 дБ запаса между средним уровнем сигнала и клипированием (в зависимости от крест-фактора сигнала). Когда индикатор периодически мигает, пики практически в клипе, но средний уровень ниже уровня клипирования на 15 dB.
Эта процедура производит максимальное отношение сигнал/шум с учетом пикрум’а. Возможно, это лучший метод при работе с шумными консолями.

Mackie рекомендует такой способ настройки гейна преампов на своих микшерах:
1. Установите все регулировки EQ в «0» .
2. Нажмите на регулируемом канале кнопку «Solo», переключите режим Solo в режим PFL.
3. Установите уровень гейна канала, чтобы получить 0 дБ на индикаторе.
4. Если затем вы применяли эквалайзер, повторите шаги 2-3.

Согласно моим измерениям, подобная установка делает уровень пиков сигнала примерно на 15 dB ниже срабатывания индикатора клипа. Это эквивалентно процедуре, описанной выше – когда индикатор клипа загорается, затем уровень снижается на 15 dB. Таким образом, процедура Mackie создает пикрум около 15 dB между пиками сигнала и клипом.

В чем причина такого внимания к пикрум’у? Вы можете спокойно работать с эквалайзером в плюс, и входной сигнал вряд ли достигнет клипа. Если музыкант начнет неожиданно играть громче, чем ожидалось. Кроме того, можно много каналов отправить прямо на мастер-фейдер, без перегрузки группового фейдера (подробно об этом ниже).

Многие пульты имеют на входе переключатель чувствительности, в виде ослабляющего сопротивления, расположенного до микрофонного преампа. Этот переключатель (pad) ослабляет входной сигнал (обычно на 20 dB) до того, как он достигнет микрофонного предусилителя. Но он также снижает на 20 dB соотношение сигнал/шум. Если у вас входной регулятор находится на минимальном уровне, а сигнал по прежнему клипируется, включайте «pad». В противном случае оставьте это, чтобы не ухудшить сигнал/шум. Этот совет относится и к отдельным преампам, и к тем, что располагаются непосредственно на консоли.

Эквалайзеры

В большинстве консолей сигнал поступает на микрофонный предусилитель, затем идет в эквалайзер, потом на фейдер. Если сигнал, выходящий из преампа, близок к клипированию, и вы усиливаете какую-то полосу на эквалайзере, то, скорее всего, сигнал будет клипироваться на эквалайзере. Как мы уже говорили, необходимо создать некий пикрум, разницу между пиковым уровнем сигнала и уровнем клипа. Если повышение какой-либо полосы эквалайзера приводит к клипу, уменьшите гейн на преампе, пока индикатор клипа не перестанет загораться. Предполагается, что по схемотехнике пульта светодиод клипа расположен после EQ, но в жизни так не всегда.

Фейдеры

Настройки фейдеров тоже важны. Для начала, установите их все на единичный коэффициент усиления («0 dB», или «дизайн-центр»). Сделайте то же самое для мастера-фейдера.

Сигналы от всех канальных фейдеров суммируются в различные суб-миксы (группы), на которые вы их назначили. Каждый раз, когда вы удваиваете количество фейдеров (установленных на единичное усиление) в одном и том же миксе, их суммарный уровень вырастает на 3 dB, когда с каждого фейдера приходит различный, некоррелированный сигнал. Другими словами: суммированный уровень в dB = 10 log N, где N – количество фейдеров, установленных на единичное усиление (в дизайн-центр).

Диаграмма уровней_pic3Предположим, вы установили 16 фейдеров на единичный коэффициент усиления и направили сигналы со всех на мастер-фейдер. Суммарный сигнал будет на 12 dB выше, чем от единичного фейдера. Так что, если вы используете 16 фейдеров для микширования, будет хорошей идеей установить их на 12 dB ниже единичного коэффициента усиления. Это позволит предотвратить перегрузку выходной шины.

Если вы установите мастер-фейдер очень низко, например, около -20 dB, вы будете разгонять сигнал канальными фейдерами, чтобы достичь желательного уровня громкости и заполнения шкалы выходного индикатора. В итоге вы получите перегрузку на выходной шине и неприятный, утомляющий звук. Если вы не можете установить мастер-фейдер в дизайн-центр (0 dB), потому что в этом случае звук очень громкий, то следует прибрать уровень на усилителях (подробнее об этом – ниже).

Если сигнал, приходящий с нескольких фейдеров, одинаков (например, шум), то в этом случае сигнал увеличивается на 6 dB при каждом удвоении количества фейдеров. Если у вас одинаково шумные датчики в каждом канале (вряд ли, конечно, такое возможно), 16-канальный микс будет способствовать росту шума на 24 dB! Это причина, по которой лучше мьютить или закрывать неиспользуемые канальные фейдеры.

Микширование при помощи регуляторов гейна

Участник SynAudCon Рик Чинн предложил интересный способ оптимизации диаграммы уровней для микшерного пульта:

1. Установите все канальные фейдеры и мастер-фейдерв дизайн-центр.
2. Сделайте предварительный микс, используя только регуляторы гейна на входных каналах, так, чтобы индикатор выходного уровня был около «0».
3. Окончательный микс делайте уже только фейдерами.

Заявленные преимущества:

-Это приводит к приблизительно правильной установке усиления в выходной шине и максимальному запасу на входных каналах.
-Теория шума говорит нам, что для лучшего соотношения сигнал/шум всей системы, лучше всего достичь максимального усиления на первом этапе, а потом работать на уровнях, близких к единичному коэффициенту усиления.
-Вы можете перемещать фейдеры на соло, а затем выровнять их, чтобы вернуться в основной микс.
-Фейдеры находятся в самом удачном положении.

Другими словами, вы устанавливаете входной уровень, чтобы получить хороший микс, а не для того, чтобы получить определенный уровень сигнала. Я не уверен, что лучший результат для установки правильной диаграммы уровней, но предлагаю этот вариант вашему вниманию. Недостатком этого метода является то, что когда вы меняете уровни входных каналов, это влияет на мониторный микс.

Диаграмма уровней для звуковой системы

Теперь давайте рассмотрим всю аудио систему по компонентам:

1. Музыкальные инструменты;
2. Микрофоны;
3. Микшерный пульт (уже охвачен выше);
4. Эффекты;
5. Компрессоры/лимитеры;
6. Кроссоверы;
7. Внешние графические эквалайзеры;
8. Усилители мощности.

Теперь предложения по настройке каждого компонента.

Музыкальные инструменты. Электрогитары и клавишные инструменты должны обеспечивать достаточно сильный собственный сигнал, чтобы преодолеть шумы и радионаводки, собираемые инструментальными кабелями. Регулятор их выходного уровня должен находится на ? от максимального уровня (предполагается, что этого достаточно даже для экспрессивного исполнителя). Чем большего сигнала вы сможете достичь от гитары, тем меньше приходится разгонять усиление на пульте для достижения той же громкости, что уменьшает шумы и влияние кабельных наводок на звук.

Следите за тем, чтобы каждая примочка, используемая гитаристом, работала на номинальном уровне. Например, педаль «вау», может на несколько dB поднять сигнал на определенных частотах, а это может привести к искажениям, если уровень буста на педали слишком высокий. К примеру, буст на модели Jim Dunlop 535Q – около 25 dB! Прежде, чем отправиться в тур, убедитесь в нормальных условиях, что каждая педаль у гитариста работает на номинальном уровне, и не более искаженная или шумная, чем должна быть. Как всегда – шумный выход означает, что уровень слишком мал, а искаженный – что уровень слишком высок.
В-общем – ставьте педаль,повышающую уровень, всегда в начало цепочки, и наоборот. Компрессор должен быть в начале цепочки, так как он держит высоким уровень сигнала для всей цепочки. Если вы постите компрессор в конец цепочки, то он вытащит шумы от всех предыдущих примочек. Точно так же – гейт или педаль громкости должны быть на конце цепочки гитарных эффектов, чтобы уменьшить шум. Как громкий певец, который устраняет проблему собственного шума микрофона, а тихий – ее выпячивает.

Микрофоны. Некоторые конденсаторные микрофоны имеют встроенный pad. Это ослабляет сигнал между капсюлем микрофона и внутренней схемой. Поскольку pad ухудшает сигнал/шум, включайте pad только тогда, когда вы слышите искажения в микрофонном сигнале, но консоль нигде не клипируется.

Эффекты. Большинство сигнальных процессоров имеют регуляторы уровня входного и выходного сигналов. Для начала – установите эти регуляторы в единичное усиление. То же самое – для каналов возврата эффектов в микшерном пульте. Когда микс почти готов, и посылы на эффекты включены, проверьте уровень входного сигнала на процессоре. Если он показывает перегрузку, уменьшите уровень входного сигнала на процессоре, и для компенсации, слегка поднимите выходной уровень. И наоборот, если уровень входящего сигнала слишком мал. Цель в том, чтобы иметь номинальные уровни на внешних процессорах, и единичное усиление сигнала, проходящего через них. Обратите внимание на переключатели +4/-10 на приборах, и установите их в необходимое положение.

Компрессоры/лимитеры: Абсолютно верно, что сигнал, приходящий на компрессор, не должен иметь клипа, а также не быть слишком низким. Как правило, вы устанавливаете компенсирующий гейн в соответствии с потерей уровня при компрессии. Этим достигается единичное усиление на компрессоре на громких нотах.

Электронные кроссоверы и графические эквалайзеры. Убедитесь, что их индикаторы перегрузки вспыхивают лишь изредка. Как правило, они срабатывают за несколько dB до клипа. Некоторые производители рекомендуют устанавливать входные и выходные уровни на максимум, другие — от 1/2 до 3/4 от полностью открытых регуляторов. Изучите мануалы.
Усилители мощности. Для начала – установите регуляторы на усилителях примерно наполовину. Установите выходной уровень на микшерной консоли около «0» по выходным индикаторам, затем установите уровень усилителей на желаемый уровень громкости.

Распространенная ошибка – открывать усилители полностью. Если бы регулятор на усилителе должен быть всегда открытым, производители усилителей не оснащали бы ими свои изделия. Они нужны, чтобы установить звуковое давление, и выставить правильную диаграмму уровней.

Уменьшение входной чувствительности усилителя не уменьшает его мощности. Это лишь уменьшает уровень сигнала, необходимый для его работы на полную мощность. Даже при уменьшенной вдвое чувствительности вы можете получить полную мощность от усилителя, увеличив входной сигнал. Ручки регулировки на усилителях не регулируют уровень мощности, только входную чувствительность.

Если вы включаете усилитель на максимум, вы усиливаете любой шум, приходящий из звуковой системы. Кроме того, вам приходится держать уровень на консоли ниже «0», так как система звукоусиления чрезмерно раскачана, что опять же – деградирует соотношение сигнал/шум.

Ваша консоль должна работать на оптимальном уровне – около «0» по выходным индикаторам, затем вы регулируете входные уровни усилителя для желаемой громкости. Если ваша система включает электронный кроссовер и раздельное усиление, установите уровень желаемой громкости для каждой из полос.

Заключение

В микшерном пульте используйте pad, только если не удается предотвратить клипирования при помощи регулятора гейна.
Старайтесь получить максимальное усиление на первом этапе, от музыкального инструмента или в микрофонном преампе. Если консоль не слишком шумная, старайтесь установить входной уровень на 15 dB ниже, чем клип. Это поможет избежать перегрузки на последующих этапах.

В любом пульте, или другом компоненте системы, избегайте слишком высоких уровней (со слышимыми искажениями), и слишком слабых уровней (с явными шумами).

Старайтесь держать канальные фейдеры, фейдеры подгрупп и мастер-фейдер около дизайн-центра, примерно на 2\3 их длины. Чем больше каналов используется, тем ниже их фейдеры должны находиться, во избежание перегрузки на шинах микширования.
Держа уровень микса около «0» по мастер-индикатору, установите желаемый уровень громкости при помощи регуляторов на усилителях. Не открывайте усилители на полную, только если этого не требуется для достижения оптимальной громкости.

Следуя этим советам, вы сделаете свою аудио систему звучащей так чисто, как только возможно. Прощайте, шумы и искажения!

Брюс Барлетт

Оригинал материала.

Обсуждение