Tor elektroakustyczny

1. Elektroakustyczne systemy reżyserskieBohdan Wojciech KuleszaInstytut Telekomunikacji i Akustyki Politechniki WrocławskiejWrocław 2005.

2. Tor elektroakustyczny Tor elektroakustyczny jest drogą, którą przesyłane są sygnały dźwięków mowy, muzyki i in. z obszaru nadawczego do odbiorczego. Wzdłuż pewnych odcinków toru są to sygnały akustyczne, wzdłuż innych elektryczne. Z reguły na początku toru elektroakustycznego jest źródło dźwięku, na końcu – słuchacz. Źródła dźwięku dzielimy na: - pierwotne – głos, instrument muzyczny, inne dźwięki; - wtórne – nośniki dźwięku: taśma magnetofonowa, filmowa, płyta, karta dźwiękowa.

3. System elektroakustyczny System elektroakustyczny stanowi zespół urządzeń elektroakustycznych – zazwyczaj zespół torów elektroakustycznych (kanałów), przeznaczonych do nagrywania, kształtowania, rejestracji, transmisji i odtwarzania sygnałów dźwiękowych w celu przesłania dźwięku z przestrzeni nadawczej do odbiorczej.

4. Rozróżnia się systemy: • nadźwiękowienia; • rozgłaszania (radio, telewizja); • fonograficzne; • kinematograficzne; • interkomowe; • telekonferencyjne i in.

5. System elektroakustyczny zazwyczaj składa się z trzech członów:*nadawczego, *transmisyjnego,*odbiorczego. Nn - liczba kanałów nadawczych, Nt - liczba kanałów transmisyjnych, No - liczba kanałów odbiorczych. FUR – foniczne urządzenia reżyserskie; UO – urządzenia odbiorcze. Układy strukturalne systemów elektroakustycznych a. Układ ogólny systemu wielokanałowego, b. Układ stereofonii dwukanałowej.

6. System reżyserski System reżyserski (system realizacji dźwięku) stanowi istotną część większego systemu elektroakustycznego, np. systemu rozgłaszania. Obejmuje następujące foniczne urządzenia reżyserskie: • Mikrofony, zainstalowane najczęściej w pomieszczeniu (studio, sala koncertowa, audytorium itp.). • Stół reżyserski. • Edytor dźwięku. • Modyfikatory dźwięku. • Rejestratory dźwięku. • Urządzenia do słuchowej i wizualnej kontroli dźwięku.

7. Przykładowa duża reżysernia dźwięku.

8. Dzięki systemowi reżyserskiemu realizator dźwięku ma następujące możliwości: • Poprawia: - właściwości źródeł dźwięku, - akustykę wnętrza. • Niweluje niedoskonałości przetworników i torów. • Realizuje koncepcję nagrania, niekiedy razem z twórcą. • Dostosowuje sygnał wyjściowy do warunków transmisji i odbioru.

9. Stereofoniczna technika mikrofonowa w systemie stereofonii dwukanałowej Rozróżnia się następujące rodzaje stereofonicznej techniki mikrofonowej: • AB - czasowa (fazowa), • MS – XY - natężeniowa (mikrofony koincydencyjne), • mieszana – MS(XY) i AB albo mikrofony „podpórkowe”, • wielomikrofonowa, • analogu głowy.

10. Technika AB polega na odtworzeniu kierunku dźwięku przy użyciu dwóch mikrofonów, o charakterystyk wszechkierunkowych, tylko na podstawie różnic czasowych (fazowych) sygnałów kanału lewego i prawego.

11. Technika MS-XY Odtworzenie kierunku dźwięku tylko na podstawie różnic napięć obu sygnałów fonicznych z mikrofonu koincydencyjnego. W celu otrzymania sygnałów kanałowych XY z mikrofonu MS konieczne jest zastosowanie przemiennika stereofonicznego realizującego elektrycznie działania X=M+S, Y=M-S.

12. Równoważne charakterystyki kierunkowości mikrofonów koincydencyjnych otrzymane przy zastosowaniu przemiennika.

13. Charakterystyki napięcia wyjściowego mikrofonu koincydencyjnego MS (zob. rys. a na poprzedniej planszy). a - zależność napięć wyjściowych przetworników M i S mikrofonu koincydencyjnego od kąta padania dźwięku; b - zależność napięć wypadkowych na wyjściach przemiennika: X=M+S – kanał lewy, Y= M – S – kanał prawy.

14. a. b. • Mikrofony elektrostatyczne stereofonii dwukanałowej. • Mikrofony techniki AB • Mikrofon koincydencyjny (XY)

15. Przykład rozmieszczenia mikrofonów w technice mieszanej: • 1 – mikrofon koincydencyjny, • 2,3,4 – mikrofony monofoniczne „podpórkowe”.

16. Technika wielomikrofonowa – przykład.

17. Technika mikrofonowa „analogu głowy”.

18. Stoły reżyserskie Stół reżyserski zapewnia: • komutację sygnałów fonicznych; • regulację poziomów sygnałów; • filtrowanie sygnałów – liniowa deformacja widm sygnałów; • sumowanie sygnałów; • regulację stereofoniczną; • zamierzoną deformację nielinearną sygnałów, modulację itp. w celu wytworzenia odpowiednich efektów dźwiękowych; • kontrolę słuchową i wizualną (mierniki wysterowania, wolumetry) sygnału.

19. Nagrywanie dźwięku Rodzaje techniki nagrywania: • Jednoczesna – nagrywanie sygnałów ze wszystkich źródeł dźwięku (mikrofonów) jednocześnie. • Sekwencyjna – nagrywanie kolejno z poszczególnych źródeł, synchronizacja „play back”. • Jednoczesno-sekwencyjna – nagranie jednoczesne, potem kolejno dodawanie opracowanych oddzielnie sygnałów z poszczególnych źródeł dźwięku albo ich grup.

20. Podział stołów reżyserskich. 1. Ze względu na wielkość (orientacyjną liczbę kanałów wejściowych): • od 4 do 16 wejść – małe, • powyżej 16 do 48 wejść – średnie, • powyżej 48 do 128 wejść i więcej – duże.

21. Podział stołów reżyserskich. 2. Ze względu na postać sygnału: • analogowe, • cyfrowe. Duże stoły analogowe mają przeważnie warstwę sterującą cyfrową ( stoły „midi”).

22. Podział stołów reżyserskich. 3. Ze względu na zastosowanie: • Studyjne, z reguły stacjonarne, średnie albo duże. • Do realizacji „na żywo”, głównie do nadźwiękowienia przestrzeni – duża różnorodność. • Mieszacze mocy („powermixer”) przenośne stoły ze stopniem mocy. Małe albo średniej wielkości, moc do 500 W. • Emisyjne – w rozgłośniach, do kontroli emisji programu. • Mieszacze dyskotekowe – zazwyczaj małe, współpracujące z rejestratorami dźwięku. • Monitorowe – do odsłuchów dla muzyków np. w produkcji estradowej. • „Front of house” – do nadźwiękowienia widowni oraz do monitorów dźwięku, we wspólnej obudowie. • Mieszacze z rejestratorem dźwięku, np. z wielośladem, tzw. „porta studio”.

23. Przykład dużego cyfrowego stołu reżyserskiego w wytwórni filmów.

24. Przykład mieszacza mocy.

25. Przykład mieszacza dyskotekowego.

26. Przykład mieszacza z twardodyskowym rejestratorem dźwięku tzw. wielościeżkowe ministudio. Fostex VF-80.

27. Typowa struktura układu mieszającego stołu reżyserskiego.

28. Stoły reżyserskie analogowe.

29. Uproszczony układ blokowy analogowego stołu reżyserskiego.

30. Stoły reżyserskie cyfrowe Główne właściwości i zalety: • Jedna wspólna grupa nastawcza, do której dostęp przez zaznaczenie aktywnego kanału. • Konfiguracja we/wy za pomocą slotów. • Łatwa komunikacja z zewnętrznymi urządzeniami peryferyjnymi. • Przetworniki A/C i C/A często jako zewnętrzne panele (20; 24; 32 bitowe, częstotliwość próbkowania 48 albo 96 kHz). • Wewnętrzne operacje na sygnale – procesory DSP 32 bitowe. Procesor sygnałowy z jednostką zmiennoprzecinkową i bogatym zestawem instrukcji modyfikujących sygnał. Praca taktowana z zegara. • Możliwość zewnętrznego sterowania sygnałem synchronizującym np. przez złącze MIDI. Standard transmisji AES/EBU, również sygnałem podawanym na wejście.

31. Dalsze właściwości i zalety cyfrowych stołów reżyserskich: • Charakterystyczna budowa „kanałowa”, rozbudowany system komutacji sygnałów. Kanały pogrupowane w tzw. płaszczyzny komutacji. • Automatyka dynamiczna i statyczna. Zapis i odczyt pozycji organów regulujących. • Zapamiętywanie nastawień „scen” do tysiąca i więcej. • Możliwość sprzęgania stołów. • Znikome straty sygnału wraz ze wzrostem operacji.

32. Przykład przenośnego cyfrowego stołu reżyserskiego średniej wielkości.

33. Edytory dźwięku Nazwą tą objęte są wielokanałowe stanowiska cyfrowego zapisywania, obróbki i edycji sygnałów fonicznych wykorzystujące komputer z odpowiednim oprogramowaniem. Jako przykładowe, znane systemy można wymienić: • Dyaxis II – firmy Studer z komputerem MacIntosh • Pro Tools (komputer MacIntosh) – firmy Digidesign • Session 8 (komputer IBM PC) - firmy Digidesign. Stanowisko edytora dźwięku składa się z reguły z komputera z klawiaturą i monitorem, mieszacza, panelu edycji, głośników kontrolnych, wolumetru, rejestratorów dźwięku.

34. Edytor dźwięku Dyaxis firmy Studer.

35. Edytor dźwięku Pro Tools firmy Digidesign.

36. Ważniejsze dane techniczne przykładowych edytorów dźwięku • Liczba we/wy analogowych: 4 – 10 (przetworniki A/C i C/A). • Możliwość zwiększenia liczby we/wy do 64, co 8. • Liczba śladów dźwiękowych jednoczesnego zapisywania i odczytywania dźwięku 8 -16. • Możliwość zwiększenia liczby śladów dźwiękowych do 48, co 16. • Formaty cyfrowe S/PDIF, AES/EBU, IEC 958. • Rejestracja, obróbka, edycja sygnałów fonicznych za pomocą twardych dysków SCSI, archiwizacja na rejestratorach DAT i magnetooptycznych.

37. Kolejne dane techniczne edytorów dźwięku: • Synchronizacja MIDI, SMPTE, MTC. • Częstotliwości próbkowania: 32,; 44,1; 48 kHz. Słowa foniczne 24 bitowe. • Możliwość rozbudowy procesorów DSP. Np. dodawanie „plug in` ów” – modułów oprogramowania. • Możliwość jednoczesnej realizacji więcej niż jednej sesji nagraniowej, możliwość wymiany między wersjami nagrań.

38. Modyfikatory dźwięku Są to urządzenia (analogowe i cyfrowe) służące do wytwarzania specyficznych efektów dźwiękowych polegających głównie na zamierzonej deformacji linearnej i nielinearnej widma sygnału fonicznego. Do deformacji linearnej sygnału zalicza się: • filtrowanie sygnału – filtry tercjowe, oktawowe, korektory barwy dźwięku (służą także do korygowania charakterystyk częstotliwościowych urządzeń toru elektroakustycznego), procesory głosu; • wytwarzanie efektów pogłosowych i echa – rewerberatory i linie opóźniające; • regulację dynamiki dźwięku, ale tylko urządzeniami reagującymi na obwiednię sygnału i jako takie działające z pewną bezwładnością – kompresory (levelery), ekspandery, limitery (clippery), bramki szumowe, reduktory szumu.

39. Filtr tercjowy (equalizer) i jego charakterystyki częstotliwościowe.

40. Rewerberator cyfrowy.

41. Przykład regulatora dynamiki (kompresor i limiter). Wybrane charakterystyki regulacji dynamiki dźwięku (kompresor, limiter, ekspander, bramka szumów).

42. Deformacja nielinearna sygnału daje oryginalne, czasem nieoczekiwane efekty brzmieniowe (zwłaszcza w odniesieniu do instrumentów muzycznych), które są spowodowane wzbogacaniem widma sygnału, co jest przeznaczeniem odpowiednich procesorów dźwięku.

43. Rejestratory dźwięku W systemach reżyserii dźwięku stosowane są następujące rejestratory sygnałów fonicznych: • Magnetofony cyfrowe R-DAT i S-DAT (te ostatnie stosowane obecnie rzadziej, tylko jako wieloślady DASH). • Rejestratory magnetooptyczne – MD. • Rejestratory CD-R, CD-RW, DVD. • Komputerowe serwery dyskowe audio – HDD. • Twardodyskowe rejestratory z mieszaczami. • Rejestratory FMD (Fluorescent Multilayer Disc) ostatnio wprowadzane. • Gramofony CD – stosowane jako wtórne źródła sygnałów fonicznych. Magnetofony analogowe praktycznie wychodzą z użycia.

44. Przykład magnetofonu profesjonalnego DAT (firmy SONY).

45. Przykład cyfrowego magnetofonu wielośladu DAT z mieszaczem: 644 – czteroślad, 688 – ośmioślad.

46. Przykład profesjonalnego rejestratora CD-RW.

47. Przykład profesjonalnego rejestratora magnetooptycznego.

48. Urządzenia do kontroli sygnału fonicznego Kontrola słuchowa Monitory dźwięku – są to dobrej jakości urządzenia głośnikowe: • aktywne – z wbudowanym wzmacniaczem mocy, • pasywne – wzmacniacz mocy osobno. • Stosowane w reżyserni dźwięku i w studio (odsłuch dla wykonawców). Ilość zależy od rodzaju systemu stereofonicznego (minimum dwa). • Stosowane na estradach dla poszczególnych wykonawców w trakcie produkcji jako monitory aktywne. Zasilane także ze specjalnego stołu reżyserskiego, zwłaszcza przy większej liczbie monitorów. Słuchawki – służą do odsłuchu realizatorowi dźwięku oraz przy nagraniach „plac back” wykonawcom. Powinny być to urządzenia bardzo dobrej jakości, stereofoniczne. Kontrola wizualna Mierniki wysterowania – z reguły wbudowane do większego urządzenia (stół reżyserski, edytor, rejestrator wieloślad). W urządzeniach cyfrowych wyświetlanie na ekranach monitorów.

49. Monitory dźwięku w reżyserni.

50. 1037B S30C 1094A Przykładowe aktywne monitory dźwięku (firmy Genelec).