Тема: Word Clock 44,1kHz
Опции темы
Подскажите кто знает, пожалуйста, откуда правильно снять частоту 44,1 кГц для тактирования звук.интерфейсов ЦАП и АЦП, или принцип реализации (может схему) того, что называется Word Clock. Силён больше в аналоге, но думаю разберусь. Есть знакомые цифровики рядом, но они по автоматике и системам ЧПУ, поэтому спрашиваю у спецов по звуку. В разделе для начинающих вроде бывалые спецы тоже советы дают.Спасибо.
Это частота дискретизации Fs, она же сигнал шины WC, LE, L/R и т.д. (у разных ЦАПов может называться по-разному).
Это понятно. Вопрос где её взять. Т.е она генерируется внутри ЦАПа и можно взять любой ЦАП
подключить питание и снять с него?
Взять ее можно с генератора частотой 22.5792 и тактировать.
Зачем оно Вам нужно? Для тактирования нескольких АЦП и многоканальной системы записи в про-аудио?
Спецификации есть на требуемый сигнал?
Спрошу по-другому. Есть частота 11,2896 MHz, как (чем) её правильно и грамотно разделить
Есть частота 11,2896 MHz, как (чем) её правильно и грамотно разделить
Любым 8-разрядным двоичным счетчиком, допускающим 11мгц на входе.
Попробуйте уровень поднять, есть Cmos логика формирователи на входе почти аналог на выходе логическая единица.
Позвонил в студию нашел клок внешний который синхронизируется с любыми картами судя по всему..
нагуглил пдф а там 3-5 В размах, т.е. TTL передача.
такая штука судя по всему http://akarchive.digidesign.com/supp. _Guide_501.pdf
http://www.rme-audio.de/old/english/digi96/wcm.htm
Signal Adaptation Circuit
An ideal word clock signal is a 5 Vpp square wave. Usual word clock input circuits are build with simple TTL receivers. Unfortunately often errors appear, caused by wrong impedances (more than one termination resistor), bad cables, connectivity problems or abnormal capacitive load, which lead to a loss of level and signal deformation. Because of this the WCM was equipped with a special AC coupled input circuit with 1 Vpp sensitivity, which can use even a sine as input signal. While other devices often stop to work at 3 Vpp or at slightly unformatted signals, the WCM stays locked. Thus the reliability expected from a professional device can be guaranteed.
1) The lowest voltage level that is considered as “high” level is 1V (1000mV) at the input stage with proper 75ohm impedance cable. This is the industry standard since most devices operate at 3 or 5 V output level. Power DAC’s 5 pin LVDS format is not compatible with this standard.
Путеводитель по аудиокабелям и переходникам
Содержание
Содержание
Количество разъемов даже на бытовом ресивере может шокировать, а звуковые карты, синтезаторы, DJ-пульты и другое музыкальное оборудование прибавляет к списку еще дюжину профессиональных портов. К любому разъему нужен свой кабель. От каких зависит качество звука, какие нужно выбирать с мультиметром, а какие не имеют значения?
Аналоговые кабели
Аналоговые кабели бывают балансными и небалансными:
Всем известные колокольчики постоянно встречаются как в бытовой аудиотехнике, так и в диджей-пультах, усилителях и другом профессиональном оборудовании.
Разъемы RCA легко узнать — они маркируются белым и красным, как в Denon AVR-X250BT
Уровень линейного сигнала сертифицирован:
Существует множество переходников для линейных разъемов. Самый популярный — с RCA на 3,5 мм TRS, например, для подключения плеера к усилителю. Но при подключении CD-плеера в студийный микшер нужно помнить, что сигнал будет тихим из-за разницы в сертификациях.
Сам акроним RCA означает Radio Corporation of America — эта компания в сороковых годах прошлого века применило их в фонографах. Это позволило проигрывателям подключаться к усилителям. На старой технике такие разъемы назывались Phono. В некоторых виниловых проигрывателях до сих пор встречается маркировка Phono Out.
RCA представляет собой небалансное моно соединение. Из-за этого они очень уязвимы к качеству провода. Его следует выбирать таким коротким, каким это возможно. Требования к любым кабелям довольно просты: чем толще сигнальная жила — тем лучше. Производители не всегда пишут сечение жилы, поэтому понять качество шнура обычно можно по его толщине и жесткости.
Кабели с разъемом XLR всегда балансные. Они разрабатывались для подключения микрофонов и успешно с этим справляются и поныне. Второй популярный способ использования — передача линейного симметричного сигнала между профессиональной или Hi-End аудиотехникой. Иногда переходники XLR/TS используются для подключения звуковой карты к активным колонкам.
Разъемы XLR бывают двух типов: «мама» и «папа», для гнезд противоположного пола в подключаемом устройстве. Неверно их не подключишь. Благодаря балансному подключению в сигнале нет шумов, а у кабеля — ограничений по длине. Защищенность от помех снижает требования к качеству кабеля, но рекомендуется выбирать шнур с максимально широким сечением и надежными разъемами во избежание скрипов и шуршаний.
Tip-Sleeve — всегда небалансные кабели для инструментального моно сигнала. Обычно оснащаются джеками диаметром 6,5 мм, бывают линейными и инструментальными. Первые часто применяются для передачи сигнала от выходов звуковой карты к активной аудиосистеме. Вторые используются для подключения гитар, басов, синтезаторов и цифровых пианино к усилителю, DI-Box или звуковой карте. Инструментальный кабель экранируют, чтобы он не ловил помехи.
Низкий уровень сигнала и специфическая область применения предъявляют высокие требования к качеству кабеля. Ключевые параметры для определения качественного шнура — емкость и индуктивность. Чем провод длиннее, тем его емкость выше. Чем выше емкость, тем больше кабель становится похожим на конденсатор, который превращает электрическую цепь в фильтр высоких частот. На практике это означает, что инструментальный кабель длиннее 10 метров будет делать сигнал глуше. Поэтому следует выбирать инструментальный кабель с минимальной емкостью и хорошим экранированием, надежными джеками и минимально возможной длиной.
Tip-Ring-Sleeve — кабели из трех проводов, широко применяемые в профессиональной и бытовой технике. TRS встречается в трех исполнениях:
● 6,3 мм — для студийной и старой бытовой техники: наушников, микшеров, звуковых карт, микрофонов для караоке и т.п.
● 3,5 мм — самый привычный стереоджек для бытовой аудиотехники: наушников, плееров и смартфонов, акустических систем и т.д.
● 2,5 мм — миниатюрный разъем для портативной техники: гарнитур, сменных шнуров для наушников и т.п.
Существуют десятки переходников с одного калибра на другой, разветвителей и хабов для разъемов TRS. В некоторые встроен ЦАП, позволяющий заменить собой аудиокарту, если в ноутбуке сломался 3,5 мм джек.
Конструкция из трех проводов дает возможность превратить кабель в балансный. При моно подключении к приборам с балансным подключением, это позволяет устранить шумы. При стерео подключении это небалансный кабель, поэтому его качество влияет на качество звука. Слишком длинный (более 10 метров) кабель может привести к потерям высоких частот, рекомендуется обращать внимание на минимально возможную длину. TRS постепенно исчезают из современной техники, стремящейся избавиться от проводов в пользу Bluetooth, Lightning и USB type C. Чтобы подключить любимые наушники к современному смартфону, все чаще используется специальный переходник.
SpeakON
Спикерный кабель передает сигнал от усилителя к колонкам. Это уязвимая часть аудиосистемы, и от качества кабеля зависит качество аудио. Чем меньше сопротивление жилы, тем меньше будет потерь сигнала. Чтобы уменьшить сопротивление, производители увеличивают сечение кабеля, используют проводники из бескислородной меди и доходят до абсурдных аудиофильских решений, разбираемых на мемы. Однако на практике серьезно навредить звуку можно только при использовании шнура длиной в десятки и более метров.
Спикерные кабели делают без экранирования.
Цифровые кабели
AES/EBU
Audio Engineering Society/European Broadcast Union — цифровой формат передачи данных на скорости до 3 мегабит в секунду. Разработан в восьмидесятых для профессиональной техники и мультиканальной передачи звука, поэтому его редко можно найти в бытовой аппаратуре. Определенную популярность получил только в устройствах класса Hi-End. В качестве интерфейса используется разъем XLR, но для передачи данных на большие расстояния применяются специализированные кабели, чтобы избежать потерь данных. Микрофонные кабели обладают слишком большой емкостью, поэтому портят сигнал и не годятся для AES/EBU.
S/PDIF
Sony-Philips Digital Interconnection Format — бытовая инкарнация AES/EBU, разработанный в конце восьмидесятых цифровой формат передачи звука со скоростью до 3 мегабит в секунду. Это намного больше необходимой для передачи стерео с CD скорости, поэтому по S/PDIF можно передавать и многоканальный звук форматов 5.1 и 7.1 со сжатием. Такой порт встречается во многих DVD-проигрывателях, ресиверах, ТВ и других бытовых устройствах.
Интерфейс S/PDIF может быть цифровой и оптический Toslink (о нем ниже). В первом случае используются привычные RCA-кабели, во втором — оптоволокно.
Все RCA-кабели — коаксиальные (сигнальный провод у них запечатан в экранный, все кабели такой конструкции называются коаксиальными), но сложилось так, что именно напротив цифрового разъема S/PDIF на бытовой технике пишут «coaxial».
Коаксиальный вход на усилителе Denon PMA-800NE
Формат очень требователен к качеству кабеля, по которому течет как сам цифровой поток, так и синхронизирующая информация. Последняя необходима, чтобы принимающее устройство опознало и привязалось к передающему, иначе будут появляться артефакты, именуемые джиттером — треск, гудение, шум и т.п. Как правило, в джиттере виноват именно некачественный кабель. Однако это имеет значение только при больших расстояниях. Обычный качественный RCA в пределах двух метров отлично справится и с цифровой передачей данных. Если же нужен более длинный шнур, тогда по стандарту его сопротивление должно быть 75 Ом.
Когда-то с помощью S\PDIF даже подключался CD-привод к аудиокарте. Современная техника переходит на HDMI, но часто телевизоры имеют только цифровой S/PDIF для вывода звука.
Чтобы подключить к такому ТВ внешнюю акустику, понадобится преобразователь цифрового сигнала в аналоговый с обычными RCA выходами.
Toslink
Toshiba Optical Link — оптический интерфейс для S/PDIF. По своей сути представляет собой коаксиальный кабель, в котором вместо сигнального провода используется оптоволокно.
Это дает кабелю полную защиту от электромагнитных помех и некоторых других проблем, но прибавляет больше требований к кабелю.
Toslink часто носит маркировку Optical, как на DENON DCD-600NE
Из-за хрупкой оптоволоконной сердцевины дешевые кабели легко ломаются, а дорогие оказываются очень жесткими и не подходят, если нужно проложить шнур с перегибами. При передаче данных на большие расстояния сигнал легко теряется, появляется джиттер, поэтому кабель Toslink длиннее пары метров должен быть максимально качественным.
Alesis Digital Audio Tape — разработанный в девяностых годах формат передачи многоканального звука. В то время он умел передавать 8 каналов в разрешении 48 кГц по одному проводу для записи на кассету S-VHS. Современная версия S/MUX умеет также передавать 4 канала с частотой семплирования 96 кГц, или 2 канала для аудио в 192 кГц.
ADAT в варианте S/MUX на звуковой карте Tascam SERIES 102i
В качестве интерфейса применяется оптический разъем TosLink, иногда промаркированный как ADAT Lightpipe. ADAT, наряду с S/PDIF, часто встречается в современной профессиональной технике — звуковых картах, ЦАПах, микшерах.
Word Clock
Иногда на профессиональных звуковых картах или ЦАП класса Hi-End (а также в ресиверах, усилителях и проигрывателях, оснащенных таким ЦАП) можно найти разъемы Word Clock просто Word, похожие на колокольчики. Этот порт используют цифровые подключения S/PDIF, AES/EBU и ADAT для более точной синхронизации между устройствами. По Word Clock передается синхронизирующий сигнал, позволяющий избежать джиттера и эффекта рассинхронизации звука с изображением в домашних кинотеатрах. В качестве интерфейса используется разъем BNC и коаксиальные кабели, требования к ним такие же, как к S/PDIF.
Такие кабели передают MIDI информацию от синтезаторов, миди-клавиатур, процессоров эффектов и другой музыкальной техники к звуковой карте или контроллеру. Состоят из двух сигнальных кабелей в экране и 5-контактного разъема DIN (используется только 3 контакта). Управляющей информации передается не очень много, поэтому особых требований к MIDI-кабелям не предъявляется, любой исправный шнур длиной до 15 метров будет передавать сигнал без потерь и ошибок.
Современный цифровой стандарт для бытовой техники передает видео и многоканальный звук. Есть два типа сертификации кабелей HDMI: Standard (разрешение видео до 1080i) и High Speed (видео до 4K с 3D и Deep Colour). Оба поддерживают передачу многоканального звука до 7.1 с частотой дискретизации до 192 кГц.
Любой исправный кабель длиной до 5 метров не будет портить качество изображения и ловить помехи. Для больших расстояний следует выбирать качественные кабели, здесь следует общее правило: чем более толстый и более жесткий — тем лучше.
Множество аудиокарт, ЦАП, наушников, микрофонов, усилителей и ресиверов подключаются к компьютеру с помощью интерфейса USB. Самая популярная версия все еще остается 2.0, обеспечивающая скорость до 480 Мбит/с (хотя где-то 300 мбит\с будут ближе к реальности). На практике этого хватает для одновременной записи около 50 треков в разрешении 48 кГц\24 бит.
При увеличении частоты дискретизации вдвое, количество возможных треков уменьшается в два раза, поэтому для записи аудио в высоком разрешении лучше подойдет аудиокарта с интерфейсом USB-C. Он по характеристикам соответствует USB 3.1 (скорость до 10 Гбит\с, в 20 раз быстрее). Также USB-C умеет работать в альтернативных режимах, заменяя, в частности, Thunderbolt и HDMI при наличии маркировки совместимости и соответствующего переходника.
Аудиофилия добралась и до USB кабелей, в Сети можно найти сравнения звучания дорогих шнуров. Такое случилось из-за того, что USB передает данные без проверок сумм на предмет утраты пакетов, как в HDMI. Однако на практике это не критично, и для небольших расстояний достаточно обычного качественного USB кабеля, чтобы получить четкий сигнал без потерь.
Firewire (IEEE 1394)
Уходящий в закат разъем Firewire когда-то широко применялся в звуковых картах, ЦАП класса Hi-Fi и в студийной технике. Хотя первая инкарнация 1394a даже уступала USB 2 по теоретической скорости (до 400 Мбит\с). На практике она могла похвастаться более стабильным подключением, меньшими потерями данных и меньшей задержкой при записи.
Главная проблема с Firewire не в качестве шнура, а в качестве контроллера: для стабильной работы нужны контроллеры сертифицированных для конкретной аудиокарты производителей. Встроенный в материнскую плату дешевый чип часто оказывается бесполезен.
Thunderbolt
Хорошо известный владельцам Mac разъем обладает скоростью до 40 Гб\с в актуальной инкарнации Thunderbolt 3. Сегодня разъем используется в студийных звуковых картах и пытается пробраться на рынок пользователей Windows, появляясь в материнских платах.
Thunderbolt является продолжением и заменой Firewire, поэтому к ПК с современным разъемом можно подключить звуковую карту с 1394 с помощью переходника.
Заключение
Беспроводное подключение постепенно вытесняет кабели в бытовой технике, Bluetooth колонки заменяют аудиосистемы, а саундбары уже научились передавать по воздуху многоканальный звук и конкурируют с домашними кинотеатрами. Современные кодеки позволяют передавать сигнал в высоком разрешении без каких-либо потерь. Но пока старая техника еще работает, в продаже всегда можно будет найти соответствующие шнуры и переходники.
Word clock что это
Базовые принципы, основные форматы, примеры.
Многие способы синхронизации используют временной код (timecode, тайм-код), передаваемый через равные промежутки времени одновременно со звуком или изображением и «помечающий» соответствующий участок уникальной временной меткой. Тайм-код представляет собой как бы линейку, накладываемую на временную ось.
Необходимо отметить принципиальную разницу между синхронизацией цифровых и аналоговых устройств. Аналоговый звук, как известно, непрерывен по своей природе, кроме того, магнитная лента не может двигаться абсолютно равномерно. Поэтому временной код (или идентификатор скорости, типа пилот-тона) для синхронизации обязательно должен быть физически прописан на ленту. При цифровой записи звук уже разбит на равные промежутки времени (44100 в секунду, например), то есть каждый семпл уже как бы несет на себе показатели позиции и скорости воспроизведения. Поэтому многие цифровые устройства (в особенности, рабочие станции на основе компьютера) временной код не прописывают, а вычисляют, исходя из заданных пользователем единиц измерения и стартовой точки. Если же тайм-код все-таки необходимо прописать, то он не занимает звуковую дорожку, а прописывается в специальное место (обычно это область субкода). Кроме того, можно считать, что цифровые устройства воспроизводят звук ровно, то есть после задания единой стартовой точки они не будут «расползаться» из-за флуктуаций скорости.
SMPTE/EBU и родственные ему форматы
С системой NTSC связана еще одна сложность. Дело в том, что при цветном вещании в этом формате реальная частота кадров составляет не 30, а 29,97 fps. Если использовать обычный временной код с полными 30 кадрами в секунду, то вскоре накопится несоответствие между временем на счетчике тайм-кода и реально прошедшим временем программы (разница составляет 108 кадров в час). В ряде случаев такое положение дел неудобно (например, в вещании, где каждая секунда на счету), и для того, чтобы значения временного кода отражали реальную продолжительность программы, используются «выпадающие кадры» (drop frame или df). Первые два кадра (00 и 01) каждой минуты, за исключением нулевой, десятой, двадцатой, тридцатой, сороковой и пятидесятой, просто пропускаются (после 00:00:01:29 идет 00:00:02:02), и такими пропусками компенсируется возникающая разница. Этим головная боль с дробным числом кадров в секунду не исчерпывается, но здесь мы ее рассматривать не будем, так как живем в счастливой стране с системами SECAM в вещании и PAL в видеопроизводстве.
Отличительной особенностью формата MTC является то, что он сам по себе не может быть никуда записан, а только вычисляется, исходя из размера и темпа произведения, в секвенсоре или в цифровых магнитофонах и компьютерных рабочих станциях на основе частоты дискретизации и «порядкового номера» семпла. Еще одним источником MTC может быть преобразование SMPTE в MTC, которое могут производить многие современные MIDI-интерфейсы и синхронизаторы. Из-за того, что MIDI Time Code изначально передается в машинно-читаемом формате (а не в виде аудиосигнала, как LTC) и реализация приема-передачи этого временного кода в цифровых аппаратах обходится сравнительно недорого, MTC в настоящее время является главным форматом временного кода, использующегося для синхронизации компьютерных программ и значительной части цифровых звукозаписывающих устройств.
Если мы установили стартовую точку тайм-кода на 1 час, то нам нужно внести соответствующую поправку в те устройства, которые тайм-код рассчитывают, например, секвенсоры. Ведь по умолчанию в любой программе первая доля первого такта произведения соответствует 00:00:00:00 временной сетки, и если на секвенсор приходит тайм-код со значением 01:00:00:00, то он и начнет воспроизводить аранжировку с точки, отстоящей от первого такта на один час. Чтобы этого избежать, и существует параметр offset, или смещение. В нашем случае для правильной работы нужно в секвенсоре установить смещение, равное одному часу, и тогда точка 01:00:00:00 внешнего тайм-кода совпадет с 00:00:00:00 внутренней временной сетки программы. То же самое относится и к другим устройствам, которые не прописывают, а рассчитывают временной код.
Если ведущим в подобной системе выступает цифровой магнитофон, то все может быть еще проще. На многих цифровых устройствах есть выход MIDI (как минимум в виде дополнения типа ADAT BRC), по которому напрямую, без конверсии, идет MTC. В этом случае обычно прописывать тайм-код не нужно, все выставляется в опциях. Если же у вашего цифрового магнитофона MIDI-выхода нет, только SMPTE (хотя это и редкость по нынешним временам), все происходит так же, как и с аналоговым магнитофоном.
Еще один параметр в настройках синхронизации секвенсора (а также синхронизатора) называется Freewheel. Он измеряется в количестве кадров и показывает, сколько кадров ведомое устройство будет продолжать воспроизводить при пропадании тайм-кода. Если состояние временного кода на аналоговой ленте оставляет желать лучшего и некоторые кадры просто не могут быть считаны синхронизатором, то установка отличного от нуля значения параметра Freewheel помогает все-таки работать с такой лентой (количество кадров настраивается индивидуально, по умолчанию обычно 2-4 кадра). При выпадении временного кода синхронизатор (или секвенсор) генерирует недостающие значения, основываясь на скорости воспроизведения предыдущих кадров SMPTE. Если же стоит задача проверить целостность временного кода, тогда поставьте Freewheel на ноль, и при малейшем выпадении тайм-кода ведомое устройство остановится.
При повреждении временного кода на аналоговой ленте помогает регенерация: синхронизатор считывает имеющийся временной код с ленты, а на выходе выдает свежий, только что заново сгенерированный на основе входящего. Здесь при необходимости настраивается параметр Freewheel. Регенерировать тайм-код стоит также и при копировании аналоговых пленок. Если просто переписывать временной код с ленты на ленту, его качество будет ухудшаться, что выльется в проблемы при считывании, поэтому лучше выход SMPTE дорожки с одного магнитофона направить на синхронизатор, поставленный в режим регенерации, а на вход записывающего магнитофона подавать уже обновленный код.
Синхронизация цифровых устройств
Принципиальным отличием цифровых магнитофонов (к ним относятся также и компьютерные рабочие станции) от аналоговых является то, что цифровые в нормальных условиях воспроизводят звук равномерно (естественно, в разумных пределах). Это иногда помогает построить более дешевую и простую синхронизированную систему. Кроме того, скорость воспроизведения цифровых магнитофонов зависит исключительно от частоты дискретизации, задаваемой внутренним или внешним тактовым генератором, а устройство подстраивается под эту частоту, чтобы вовремя выдавать данные. Так как изготовить два абсолютно одинаковых кристалла для такого генератора не представляется возможным, два независимых цифровых устройства всегда будут работать с разной скоростью, и хотя обычно это расхождение измеряется в худшем случае десятыми долями процента, о нем всегда нужно помнить.
Для начала я опишу неправильные, хотя иногда и применяющиеся в экстремальных случаях способы синхронизации цифровых аппаратов, чтобы пойти, так сказать, от противного, после чего, я надеюсь, станут понятными преимущества единственно верного способа цифровой синхронизации.
Так как скорость цифрового магнитофона постоянна, то, в принципе, для синхронизации двух цифровых аппаратов можно обеспечить ведомому только информацию о старте воспроизведения (например, с помощью MTC), а дальше магнитофоны будут воспроизводить и записывать звук более-менее синхронно, и, несмотря на то, что их скорости отличаются, они постоянны, поэтому сильных расхождений не будет (но это справедливо только при записи и сведении на аналоговом пульте). Однако такой трюк проходит только в том случае, если место старта всегда одно и то же. Если вы вдруг решите начать воспроизведение с середины композиции, то из-за различия частот дискретизации, а, соответственно, и отношения внутренней временной сетки прибора к реальному времени, стартовые точки не совпадут, и дорожки одного магнитофона будут отставать (рис. 6 А).
Второй неправильный способ возможен с некоторыми компьютерными программами для записи звука (например, Samplitude). Так как программа самостоятельно не может управлять частотой дискретизации звуковой платы, то стартовая точка берется из приходящего MIDI тайм-кода, а скорость воспроизведения регулируется внутренним пересчетом частоты дискретизации. Допустим, скорость приходящего тайм-кода выше скорости, основанной на частоте внутреннего генератора звуковой платы (пусть номинальная частота в нашем случае будет 48 кГц), на 0,1 %. Чтобы уравнять скорость воспроизведения с задаваемой тайм-кодом, надо было бы поднять частоту дискретизации звуковой платы на 0,1%, то есть до 48048 Гц. Но так как это невозможно, программа поступает другим способом. Внутри себя программа объявляет, что выходящий поток цифрового звука имеет частоту дискретизации, равную этим самым 48048 Гц, затем этот поток пересчитывается в частоту 48000 Гц (так же, как можно пересчитать частоту дискретизации звукового файла из 48 кГц в 44,1 в любом звуковом редакторе), и уже вот этот пересчитанный поток подается на выход. Недостаток такого подхода состоит, прежде всего, в самом преобразовании частоты дискретизации, которое вносит заметные искажения в звук. Кроме того, также невозможна одновременная работа обоих синхронизируемых таким образом магнитофонов с цифровым пультом (почему, я объясню далее).
В последнем «неправильном» примере ведомый магнитофон, подстраиваясь под временной код, имеет частоту дискретизации очень близкую к таковой у ведущего, но все же не идентичную, поэтому щелчки при работе в цифре неизбежны. Проблемы могут возникать не только при работе с цифровым пультом, но и с другими приборами. Например, нужно загрузить дорожки с обоих магнитофонов в компьютер для редактирования. При любом из «неправильных» способов синхронизации одновременно записать все дорожки по цифре не получится, будут щелчки. А если вы запишете сначала с одного, а потом с другого магнитофона независимо, то при значительной разнице частот дискретизации (как, например, в первом случае) дорожки с одного магнитофона в компьютере будут воспроизводиться медленнее, чем с другого.
На некоторых устройствах можно встретить интерфейс под названием Super Clock или Digidesign 256x Clock. Он был придуман фирмой Digidesign и использует такие же разъемы и кабели, что и обычный Word Clock, но тактовая частота, передаваемая по ним, составляет рабочую частоту, умноженную на 256 (для 44,1 кГц это 44,1 х 256 = 11,2896 МГц). Считается (по крайней мере, самой компанией Digidesign), что Super Clock из-за такой избыточной передачи более качественен и надежен, однако он не является стандартным и в основном встречается в изделиях этой фирмы.
Джиттер
Джиттер возникает из-за нестабильности частоты дискретизации. То есть частота, в принципе, скажем, 48 кГц, но временные интервалы между отдельными семплами могут быть меньше или больше 1/48000 секунды. Чем больше временной разброс между семплами (нестабильнее частота), тем сильнее джиттер. На слух он выражается в легкой замутненности звука, «размытости», плохой локализации кажущихся источников звука и сужении стереобазы. Причем, джиттер негативно влияет на звук как в ЦАП, так и в АЦП, в последнем случае мы записываем уже искаженный джиттером сигнал, и в дальнейшем никак не сможем убрать эти искажения.
Следует помнить, что SMPTE с аналоговой ленты, в силу своей нестабильности, при перекодировании в Word Clock является мощным источником джиттера. Поэтому при синхронизированной перезаписи с аналогового магнитофона на цифровой лучшим с точки зрения качества звука решением будет сделать ведомым именно аналоговый магнитофон, чтобы конвертеры использовали свой внутренний стабильный клок. Однако это решение довольно дорогое и не всегда выполнимое, поэтому в качестве альтернативы можно предложить перезапись вообще без синхронизации, правда, это возможно только в том случае, если вам не нужно будет дальше в процессе работы возвращаться к аналогу и все дорожки можно переписать одновременно. Качество (стабильность) цифрового клока, выходящего из синхронизатора в ответ на приходящий SMPTE, напрямую зависит от самого синхронизатора, поэтому не стоит думать, будто этот прибор является второстепенным и на звук никак не влияет: он влияет, и качество выдаваемого им клока обычно пропорционально цене.
Синхронизировать два цифровых устройства обычно бывает проще, во многих случаях можно обойтись без синхронизатора. Нужно только соединить ведущего с ведомым по Word Clock и MTC (или подобным им, типа Super Clock или Sony 9-pin), выставить соответствующие настройки в ведомом, и вперед (рис. 9). Для некоторых модульных цифровых магнитофонов (типа ADAT) существуют свои способы синхронизации, о них мы поговорим в следующей части
Фирма Tascam для своих магнитофонов стандарта DTRS (они тоже восьмиканальные, но работают не на S-VHS кассетах, как ADAT, а на Hi-8) разработала похожую систему синхронизации, она называется DTRS Sync.
При работе с MIDI-устройствами кроме MTC применяются еще несколько способов синхронизации.
MIDI Clock
MIDI Clock предназначен для синхронизации таких MIDI-устройств, как секвенсоры и ритм-машинки, то есть тех, чья внутренняя временная сетка выражена в тактах и долях с соответствующим темпом. Технология эта довольно старая, но все еще применяющаяся для некоторых задач, например, при использовании старых ритм-машинок (некоторые из которых весьма популярны в определенных музыкальных стилях) или секвенсоров, встроенных в электронные музыкальные инструменты. Необходимость синхронизировать две секвенсорные программы в одной студии возникает крайне редко, но в этом случае MIDI Clock предпочтительнее MTC, так как синхронизация происходит с помощью близких секвенсорным программам тактов и долей, а не абсолютного времени, которое им надо еще пересчитывать в собственные единицы. В принципе, можно использовать MIDI Clock и для приборов, не имеющих прямого отношения к MIDI (например, ADAT магнитофоны с BRC), но это сложно, неудобно и ненадежно, поэтому я бы рекомендовал использовать этот формат только в крайнем случае.
Для управления ведомым устройством применяются три команды: MIDI Start, MIDI Stop и MIDI Continue. Получив команду MIDI Start, ведомое устройство приходит в готовность и ждет сигналов MIDI Clock, а, получив их, начинает воспроизведение с начала композиции. Останавливает воспроизведение команда MIDI Stop, после получения которой ведомое устройство «замирает» и ждет дальнейших указаний, причем сигналы MIDI Clock могут продолжать поступать, но прибор на них уже не реагирует. По команде MIDI Continue ведомый начинает воспроизведение (при поступлении MIDI Clock) с того места, где он остановился в предыдущий раз, в отличие от команды MIDI Start, при которой воспроизведение всегда начинается с начала.
В случае, если все-таки необходимо использовать MIDI Clock с не-MIDI устройством (например, системой записи на диск), то последнее обычно выбирается ведущим. В нем необходимо установить темп и размер композиции, а также указать, на каких тактах и долях происходят смены темпа (если они есть). Если этого не сделать, то ведомый (например, секвенсор) будет воспроизводить композицию с одной и той же скоростью, невзирая на то, что изменения темпа прописаны в проигрываемом файле. Вводить все изменения темпа необходимо вручную, что для некоторых композиций (особенно с плавным изменением темпа) может быть довольно утомительно и чревато ошибками, которые не сразу и заметишь. Если система записи на диск выбрана ведомой (в том случае, если она это позволяет), то темп и его изменения все равно надо в ней указывать, чтобы система «знала», какой скорости соответствуют приходящие сигналы MIDI Clock, и могла корректно переводить SPP в абсолютные единицы времени (минуты, кадры). Хочу отметить, что, в принципе, не рекомендуется делать не-MIDI устройство ведомым по MIDI Clock, так как такая синхронизация весьма ненадежна.
Установки при синхронизации посредством MIDI Clock довольно простые: надо указать ведущему передавать MIDI Clock по определенному порту (если устройство или MIDI-интерфейс многопортовые), иногда требуется отдельно выставить передачу Song Position Pointer. На ведомом выбирается порт, по которому будет приходить сигнал, и указывается использование поступающих сообщений MIDI Clock вместо внутренних «часов».
Вместо сообщений MIDI Clock иногда могут использоваться так называемые «тики» (ticks). Скорость передачи тиков не зависит от темпа, они передаются один раз в 10 мс (100 тиков в секунду), а ведомое устройство рассчитывает, сколько тиков приходится на одну долю самостоятельно, базируясь на своих внутренних часах. Тики также не несут никакой позиционной информации, только о скорости. Честно говоря, мне не встречались (или я этого не замечал?) устройства, синхронизирующиеся по тикам, но в стандарте MIDI такой способ синхронизации имеется.
С помощью MMC на ведомом устройстве можно задать точку начала записи или воспроизведения, эта команда называется GoTo и указывает прибору такую точку в формате SMPTE (часы, минуты, секунды, кадры). Благодаря этой команде можно строить удобные в управлении синхронизированные системы. Например, мы имеем секвенсор и цифровой магнитофон с возможностью управления по MMC и способностью выдавать MIDI тайм-код, которые надо синхронизировать. Работаем мы в основном с секвенсором, а магнитофон содержит, допустим, треки с вокалом и партии, сыгранные «живыми» инструментами. Если мы используем только MTC, то ведущим надо выбирать магнитофон (делать его ведомым к секвенсору с надежной синхронизацией, конечно, можно, но потребует привлечения дополнительного синхронизатора). Но тогда для выбора стартовой точки и начала воспроизведения необходимо каждый раз обращаться к магнитофону, что очень неудобно, если основная работа идет в секвенсоре. Тут на помощь приходит MIDI Machine Control. Мы даем магнитофону установку отвечать на MMC-команды, а при воспроизведении выдавать на выход MIDI Time Code. Секвенсор мы устанавливаем таким образом, чтобы он выдавал на выход MMC с соответствующим ID, и при этом был ведомым по входящему MTC. Таким образом, когда мы устанавливаем в секвенсоре точку воспроизведения, он посылает MMC команду GoTo с соответствующим значением тайм-кода (если задано смещение, то с нужной компенсацией) магнитофону, тот перемещается на заданное место, нажимаем в секвенсоре «play» (пошла соответствующая MMC-команда магнитофону), магнитофон начинает воспроизведение и передачу MTC, а секвенсор «цепляется» к входящему временному коду и работает синхронно с магнитофоном (рис. 11). Таким образом, мы всей системой управляем из секвенсора (про магнитофон, раз включив его и настроив, можно вообще забыть), притом что секвенсор у нас ведомый по MTC, и вполне обошлись без дорогого синхронизатора. Если вы работаете с ленточным (типа ADAT) магнитофоном, то MMC-команды стоит отключать, когда звук с магнитофона не нужен, так как, отвечая на команды GoTo, он будет постоянно перематывать ленту (с системами записи на диск таких проблем нет).
Кроме MIDI Machine Control был разработан также и другой протокол с аналогичным MMC назначением (только более «продвинутым» функционально). Он называется MIDI Show Control, однако в звукозаписывающей технике он применения не нашел, и в настоящее время используется для управления световыми эффектами.
Синхронизация с видео
В принципе, идеальной с точки зрения звука (в смысле джиттера) была бы система, в которой АЦП/ЦАП работают на частоте, задаваемой их внутренним генератором (то есть, были бы ведущими), а референсный сигнал для видеотехники с помощью синхронизатора конвертировался бы из выдаваемого преобразователями Word Clock или AES/EBU (видео было бы ведомым по скорости). Однако устройств, способных надежно выполнять такую конверсию (из Word Clock в Video reference) в настоящее время не существует, поэтому если предстоит работа с видеоматериалом, приготовьтесь сделать ведомой всю вашу звукозаписывающую систему.
Одной из разновидностей референсного видеосигнала является стандартный композитный сигнал черного поля (Black Burst, точнее, Black and Burst). В соответствии с названием он представляет собой черный видеосигнал, в котором содержатся строчные и кадровые синхроимпульсы (вспышки, bursts). Его использование совпадает с обычным референсным видеосигналом, но в силу отсутствия «мешающей» видеоинформации он считается более надежным источником синхросигнала.
Если вы хотите сделать ведомым по RS-422 звукозаписывающий прибор или программу, здесь примерно то же самое, только на звуковом аппарате вам необходимо задать конкретную модель имитируемого устройства (одну из моделей видеомагнитофонов Sony). Список поддерживаемых команд в режиме ведомого также сильно отличается у разных производителей.
Кроме собственно управляющих команд по RS-422 может передаваться и последовательный временной код, считываемый с VITC или LTC, записанного на видеокассете. Он обычно используется только как идентификатор текущего положения, а информация о скорости всегда берется с референсного видеосигнала. Передаваемый тайм-код может использоваться, например, следующим образом. Звуковая рабочая станция по RS-422 отдает управляющие команды видеомагнитофону. Получив «play», последний начинает воспроизведение и выдает по RS-422 временной код. Рабочая станция начинает воспроизведение с точки, указанной приходящим тайм-кодом, и проигрывает звук со скоростью, соответствующей скорости видеомагнитофона. Теоретически было бы достаточно указать магнитофону стартовую точку, а затем просто начать воспроизведение одновременно с ним. Однако в реальном мире время ответной реакции на команду у различных магнитофонов отличается, поэтому для точной синхронизации рабочей станции необходимо работать с реальным временным кодом, прописанным на ленту (рис. 14).
Наэкранный временной код
и применение бытовых видеомагнитофонов
Наэкранный временной код представляет собой цифры тайм-кода, отображаемые внизу или в углу видеокадра (рис. 15). Такое «прожигание» (по-английски эта процедура обычно называется «Burn-In Timecode» или «On-Screen Timecode») временного кода на экране может быть произведено с помощью профессионального видеомагнитофона (обычно цифры выводятся через мониторный выход аппарата) или синхронизатора (такую функцию имеют только достаточно «продвинутые» модели). Основное применение наэкранные коды находят в линейных системах видеомонтажа. Там, где много видеомагнитофонов с исходным материалом и каждая лента имеет свой тайм-код, намного проще взглянуть на экран монитора с нужным кадром и считать временную позицию, чем искать ее на монтажном пульте (сами видеомагнитофоны, которые тоже отображают текущую позицию, в больших монтажных обычно находятся вне поля зрения оператора или вообще в соседней комнате). Наэкранный тайм-код используется также и для чернового видеомонтажа, при этом используются «прожженные» копии оригинального материала, чтобы не изнашивать ленту на исходных кассетах. После такого чернового монтажа легко восстановить последовательность монтажных склеек и по наэкранным значениям временного кода сделать уже чистовой монтаж.
В звуковом производстве также часто приходится иметь дело с такими лентами. Обычно из видеомонтажной передают именно такую ленту с черновым материалом, при этом реальные значения временного кода (VITC, например) особого значения не имеют, главное, чтобы система работала синхронно, а синхронизация с чистовым материалом (уже с реальными тайм-кодами, которые раньше были только на мониторе) производится введением соответствующих смещений (offset). Имея наэкранные значения, звукоинженер находится с режиссером или видеоинженером в одной системе координат, и при этом может использовать такую синхронизационную технику, которая лучше подходит именно для него. Поэтому я рекомендую всегда для пост-производства звука требовать от видеоинженеров кассету с «прожженным» тайм-кодом, это позволит избежать многих проблем и трений.
В принципе, использование бытовой техники (неважно, видео или аудио) в условиях профессиональной студии обычно не оправдывает себя. Не говоря уже о качестве звука или изображения, которое у бытовых аппаратов обычно хромает, общая надежность у них тоже невысокая. В профессиональных условиях тот же видеомагнитофон используется весьма интенсивно (постоянные перемотки, поиск нужного кадра), а бытовой прибор просто не рассчитан на такие нагрузки. Кроме того, ни один бытовой прибор не способен работать в синхронизированных комплексах, и в лучшем случае может быть только ведущим. А делать ведущим самый ненадежный (и некачественный) прибор в студии вряд ли имеет смысл.
Синхронизация в кинопроизводстве
В принципе, с этого раздела стоило бы начать данную статью. Так как именно в области кино впервые возникла сама необходимость в синхронизации, родились многие идеи, впоследствии нашедшие применение в видео и звуковом производстве, именно благодаря кино были разработаны многие звуковые технологии. Одни из самых сложных звуковых систем работают именно на производстве фильмов, а сам процесс этого производства сложен и многостадиен, причем на всех этапах в настоящее время присутствует звук, поэтому четкая синхронизация в кинопроизводстве очень важна. Рассмотрение всех аспектов синхронизации на всех этапах производства фильма заняло бы, по меньшей мере, столько же места, что и предшествующее повествование, поэтому я постараюсь описать только некие основы синхронизации с кинопленкой, не сильно вдаваясь в детали.
Еще одной особенностью кинопленки является то, что при съемке на нее никак нельзя записать временной код. Поэтому для того, чтобы можно было легко совместить изображение с одновременно записанным звуком, применяется хлопушка. На хлопушке обычно пишут название фильма, номер ролика, номер сцены и номер дубля. Сразу после команды «мотор» ассистент режиссера помещает хлопушку в кадр, произносит вслух то, что на ней написано (кроме номера ролика, это не нужно), и громко этой хлопушкой хлопает. Потом, при монтаже, записанный на площадке звук по этому хлопку легко совмещается с изображением.
Для того, чтобы избавиться от соединяющих камеру с магнитофоном кабелей, была придумана система Neopilot. В этой системе скорость мотора камеры зависит не от частоты переменного тока «из розетки», а от прецизионного кристалла, генерирующего нужную частоту (50 или 60 Гц). Такой же прецизионный кристалл установлен в магнитофоне. Отличия генерируемой частоты у этих двух кристаллов незначительны и начинаются только от третьего знака после запятой. При записи пилот-тон с внутреннего генератора магнитофона записывается на ленту. А при воспроизведении встроенный в Нагру синхронизатор сравнивает частоту считываемого пилот-тона с частотой внутреннего кристалла и соответственно варьирует скорость. Таким образом, без дополнительных кабелей с приемлемой точностью выравниваются скорости киноаппарата и магнитофона. Базовую частоту синхронизатор может брать не только с внутреннего генератора, но и с внешнего источника, например, с того же кинопроектора, так что даже в случае отсутствия прецизионного кристалла в нем возможно обеспечить синхронность. У стереомагнитофонов (NAGRA IV.S с дополнительной синхроплатой и головкой) пилот-тон пишется не двойной головкой в противофазе, а на специальную центральную дорожку.
Bi-Phase/Tach синхронизация
После записи звука на съемочной площадке и синхронного его переноса на основную звукозаписывающую систему в студии, необходимо синхронизировать этот студийный магнитофон (или компьютерную звуковую рабочую станцию, неважно) с кинопроектором для дальнейшего монтажа, записи и сведения материала. В настоящее время во многих студиях принято перегонять смонтированный киноматериал на видеопленку и работать уже в формате видео. Такой подход имеет ряд преимуществ: во-первых, это дешевле, так как нет нужды в дорогом кинопроекторе с возможностью синхронизации, большом экране и соответствующего размера аппаратной. К тому же на одну кассету влезает весь фильм, а на рулон кинопленки только 10 или 20 минут материала. Однако для того, чтобы увидеть фильм в том же масштабе и разрешении, что и в кинотеатре (а без этого сложно создать адекватную звуковую картину), необходимо работать с кинопленкой, проектором и большим экраном.
Несмотря на то, что сам по себе бифазный сигнал не содержит позиционной информации, «умный» синхронизатор способен только по нему вычислять точные значения временного кода. Для этого в синхронизаторе задается стартовый кадр (обычно первый кадр ролика) и соответствующее ему значение SMPTE временного кода. Так как тахометр кинопроектора работает и при быстрых перемотках, а синхронизатор может определять направление движения кинопленки, то в любой момент синхронизатору известно, на каком конкретно месте от стартового кадра находится кинопленка. Поэтому после задания стартовой точки мы можем начинать воспроизведение с любого места киноленты, позиция вычисляется и передается звуковой системе автоматически.
Вот мы и закончили рассмотрение основ синхронизации аудио-видео-киносистем. Многое, к сожалению, осталось за рамками статьи, но я надеюсь, что вы получили базовую информацию о синхронизации Напоследок хотелось бы преподнести читателю несколько основных правил синхронизации, которые действуют вне зависимости от используемых форматов.
1. Используйте тот формат, который наиболее «близок» синхронизируемому прибору. Например, не стоит делать цифровой (да и аналоговый) магнитофон ведомым по MIDI Clock, или добиваться от видеомагнитофона синхронизации по FSK. Может быть, вы и добьетесь синхронной работы, но такая система будет ненадежна и использует любой случай, чтобы выйти из строя.
2. Делайте синхронную систему максимально простой. Чем больше звеньев в системе, тем больше вероятность того, что какое-нибудь из них даст сбой. Здесь главное не переусердствовать и оставить себе поле для маневра, чтобы дополнительный звуковой модуль, принесенный аранжировщиком, не стал для вас головной болью.
3. Старайтесь как можно меньше изменять работающую синхронную систему (особенно опасно менять мастер-устройство). Старайтесь, по возможности, распределять синхросигналы «звездой», в этом случае выход из строя одного устройства не нарушит работы остальной системы. Еще помогает применение House Sync.
4. Не экономьте на кабелях и разъемах! Один оторвавшийся контакт может стоить многих часов потерянного времени. Кроме того, повторюсь, кабели для синхронизации тоже могут влиять на качество звука, иногда даже сильнее, чем кабели, по которым он (звук) непосредственно передается.
5. Это уже не правило, а предупреждение. Даже если вы сделали все так, как написано в этой статье и в инструкциях к вашим приборам, система может не заработать по неизвестным причинам. Не отчаивайтесь, сделайте перерыв и начните все сначала. Может быть, в следующий раз все получится!