Видео и аудио

При работе со звуком особое внимание следует обратить на несколько факторов.

Одной из проблем, которым уделяют меньше всего внимания, является качество кабелей. В аудиотехнике им интересуются редко, особенно если речь идет о низкоуровневых сигналах. Для соединения громкоговорителей с мощными усилителями рекомендуют использовать специальные толстые провода, но для низкоуровневых сигналов советы ограничиваются экранированным кабелем. Однако одного только экранирования недостаточно. Экран кабеля выполняет две функции — защиты кабеля от внешних наводок (для чего экран соединен с общей «землей»), и линии передачи, как и в видеотехнике. В непрофессиональной звуковой технике импеданс кабеля не имеет большого значения, и кабели не терминируют. В вещательных системах до недавнего времени использовалась стандартная нагрузка 600 Ом, но сейчас в основном применяют высокоомные входы.

Устройство звуковых кабелей таково, что они, в отличие от кабелей для видеосигнала, обладают высокой емкостью (несколько сотен пикофарад). Собственная емкость кабеля может ухудшить передачу высоких частот сигнала и даже привести к самовозбуждению усилителя, его перегреву и появлению шумов.

Другой важный фактор, который следует принимать во внимание при работе с низкоуровневыми сигналами, — это шум. При выборе усилителя или коммутатора аудиосигналов следует поинтересоваться его отношением сигнал/шум. Чем выше этот показатель, тем менее вероятно, что нежелательный шум будет добавлен устройством к сигналу. Для работы со звуковым сигналом уровня линейного входа подойдет отношение сигнал/шум 75 дБ и более.

Прибор также может искажать сигнал. Приемлемым является коэффициент нелинейных искажений 0,1%.

Еще одним важным фактором является уровень сигнала, с которым работает прибор. Уровень стандартного сигнала IHF составляет –10 дБм, менее 1 В от пика до пика. Симметричный аудиосигнал, используемый, например, в вещательной аппаратуре, имеет номинальный уровень +4 дБм, а в максимумах его размах может превышать 15 В. Поэтому при выборе прибора следует учитывать величину сигнала, с которым он будет работать.

Как и во многих областях техники, единого стандарта цифрового звука не существует. Он может быть представлен в различных стандартах: AES/EBU 110 Ом, AES-ID3 75 Ом, S/PDIF 75 Ом, оптический Toslink, и другие. Частота дискретизации может составлять от 32 кГц до 192 кГц при различной разрядности (измеряемой в битах). Для работы со всем многообразием стандартов в серьезной студии необходимо иметь интерфейсный блок, лучше преобразователь цифрового звука или преобразователь частоты дискретизации.

Цифровое видео (SDI) в некоторых аспектах подобно аналоговому. В нем для нормальной работы тоже важно качество кабелей и разъемов, потери высоких частот сигнала в них тоже влияют на качество сигнала. Из-за многих факторов, влияющих и на аналоговый сигнал, в цифровых системах может появиться джиттер, при определенном уровне которого происходит полный срыв изображения (эффект обрыва*). Бит, потерянный в цифровом видеосигнале, может привести к гораздо более серьезным последствиям, чем пиксел, утраченный в аналоговом. При работе с цифровым видео часто требуется восстановление качества сигнала (выравнивание частотного спектра и восстановление тактовой частоты). Формат («язык») цифрового сигнала очень важен для его корректной передачи, так как протоколы передачи очень специфичны. Несовместимость уровней — нечасто встречающаяся проблема в аналоговой технике. Цифровые сигналы, однако, могут иметь различные, несовместимые друг с другом уровни: ТТЛ, ЭСЛ (ECL) или другие. Еще одна проблема цифровых сигналов — согласование нагрузочной способности цифровых входов и выходов, для решения которой также должны быть приняты специальные меры.

В любом электронном оборудовании есть точка, электрически соединенная с «землей». Эта заземленная точка может быть реально соединена с сетевым заземлением или являться «виртуальной землей», внутренним общим проводом, изолированным от внешней «земли». Потенциал «земли» обычно считается нулевым, и от него отсчитываются все напряжения в устройстве.

Если при соединении двух приборов их потенциалы «земли» не равны, то между ними будет протекать ток. В видеооборудовании он создает помехи, видимые на экране как движущиеся полосы, в звуковом оборудовании может привести к появлению низкочастотного фона. В звуковом оборудовании Hi-Fi-класса качественное заземление играет важнейшую роль, поскольку внезапно появившиеся низкочастотные колебания и биения могут вызвать неустойчивость и искажения во всей системе.

Проблема неравенства потенциалов земли соединяемых устройств называется «петлей заземления». Есть несколько способов борьбы с ней. Один из них — это качественное соединение «земель» всех используемых приборов с сетевым заземлением. Другое решение прямо противоположно: разделить «земли» приборов друг от друга с помощью блокирующих конденсаторов большой емкости, трансформаторов или другими способами.

Самый простой и наименее затратный способ — использовать источник видеосигнала в формате DV и карту Firewire® в компьютере (или встроенный во многие современные компьютеры интерфейс). Процедура ввода проста и выполняется быстро. Для аналогового видео можно использовать аналоговую плату видеозахвата или внешний преобразователь аналогового видеосигнала в DV, подключенный к плате Firewire®.

В старых видеофильмах обычно использовался композитный видеосигнал. В начале запись должна быть откорректирована, затем конвертирована как минимум в формат YC. С целью повышения разрешения следует использовать разделитель Y и C на основе цифрового гребенчатого фильтра. Иногда, при нестабильности исходного сигнала, его следует пропустить через TBC. После перевода в YC может понадобиться дальнейшее преобразование к компонентному (Y, U, V) или цифровому формату.

В формате Digital Video, использующем кассету DV или мини-DV и технологию Firewire®, очень высокая скорость передачи данных, что ограничивает длину соединительного кабеля. Попытка использования длинных кабелей приведет к множеству проблем передачи цифрового потока, например, эффекту обрыва*, когда изображение полностью пропадает. Еще одна проблема является следствием двунаправленного обмена информацией между устройствами, соединенными через Firewire®, и проявляется при попытках неупорядоченного соединения нескольких DV-устройств.

Для перевода старой 8- или 16-миллиметровой кинопленки в видеоформат нужен телекинодатчик*. Лучше переводить фильм в формат YC.

Общий цифровой поток цифрового последовательного видео может включать в себя несколько цифровых звуковых каналов. Для ввода цифрового звука в сигнал SDI применяется устройство интегрирования (SDI embedder), а для выделения цифрового звука из смешанного потока — устройство извлечения (SDI De-Embedder).

У проблемы передачи видеосигнала на большие расстояния есть три решения:

• Передача по витой паре.
• Передача по оптоволокну.
• Передача на радиочастотах или СВЧ.

У каждого из них есть преимущества и недостатки, и пользователь, взвесив их все, может подобрать решение в соответствии со своими потребностями:

• Передача по витой паре: Преимуществами этого метода являются простота и очень низкая стоимость. Все, что нужно — это передатчик и приемник для витой пары и кабель необходимой длины. При использовании хорошей системы таким методом можно передавать видеосигнал (а иногда также и звук) на расстояния от 300 метров до 1 км, а черно-белый видеосигнал охранных систем — до 3 км.
  Основные недостатки — это достаточно быстрая деградация сигнала с расстоянием и восприимчивость к электромагнитным и электростатическим наводкам (электрическое освещение, сильные электромагнитные поля и т.п.).
• Передача по оптоволокну: Как и вариант на витой паре, эта система состоит из передатчика, приемника и оптоволоконного кабеля необходимой длины. По оптоволоконному кабелю можно передавать видеосигнал на расстояние от 5 до 50 км. Качество сигнала сохраняется значительно лучше, чем в витой паре, и нет восприимчивости к внешним помехам. Недостатки системы — большая стоимость (в основном из-за цены оптоволоконного кабеля) и высокая чувствительность к качеству оптического контакта в разъемах (при плохом контакте сигнал очень быстро затухает).
• Передача на радиочастотах или СВЧ: У этого способа самое большое расстояние передачи. Оборудование — модуляторы, преобразователи, передатчики, приемники, адаптеры, конверторы частоты и демодуляторы — сложное и дорогое. При использовании радиорелейных линий и спутников расстояние передачи сигнала практически неограничено.
  Конкретную систему следует выбирать, исходя из потребностей, с учетом бюджета и перспектив развития системы.

При соединении двух приборов сигналы, идущие от одного из них к другому, могут проходить через различные соединительные устройства. Одним из наиболее часто используемых таких устройств является конденсатор. Он позволяет течь переменному току, но блокирует протекание постоянного (связь по переменному току). В принципе то же самое делает трансформатор. Самым «чистым» и «прозрачным» способом передачи сигнала от одного прибора к другому является связь по постоянному току (непосредственная связь), когда передаются все составляющие сигнала — и постоянная, и переменная. При этом обеспечивается передача всей полосы частот сигнала и наивысшая верность его воспроизведения.

В профессиональном оборудовании для наилучшей передачи сигнала обычно используется связь по постоянному току. В случае видеосигнала это дает наилучшее качество и устойчивость изображения, а также верность цветопередачи. Однако часто из-за отсутствия универсальных стандартов непосредственная связь между приборами создает сложности, в основном по причине различия уровней сигналов используемых приборов. В такой ситуации помогает включение на пути сигнала конденсатора (с учетом полярности). Для видеосигнала достаточно емкости около 1000 микрофарад, при рабочем напряжении, превышающем максимальную разность уровней постоянного напряжения двух приборов. Трансформаторная связь в видеотехнике применяется редко, поскольку трудно найти хороший трансформатор с широкой полосой пропускания.

В профессиональной звуковой технике трансформаторная связь применяется чаще, поскольку трансформаторы звукового диапазона не так сложны и дороги в изготовлении.

Линия на витой паре может быть очень полезной для передачи видео- и аудиосигналов на большие расстояния. При создании новой системы следует использовать высококачественный кабель на витой паре с малой емкостью. Если используется уже имеющаяся линия, то следует убедиться в том, что:

• На проводах нет напряжения (прямого или наведенного).
• Линия идет напрямую от одного места к другому, без разрывов и разветвлений.
• Отсутствуют короткие замыкания между проводниками и на «землю».

Из-за своей очень широкой полосы частот, простирающейся практически от нуля (постоянный ток) до многих мегагерц (миллионов герц — колебаний в секунду), видеосигнал очень восприимчив к разного рода помехам. При работе с высокими частотами необходимо правильно терминировать кабель (подключить к нему нагрузку), чтобы все частоты сигнала передавались одинаково, а из-за отражений в кабеле не возник эффект стоячих волн, потери энергии сигнала, неустойчивость изображения, многоконтурность.

Электрическая энергия сигнала полностью передается от источника приемнику, только если кабель согласован на обоих концах. Недостаточно хорошие кабели обычно имеют повышенную собственную емкость, которая портит сигнал, и непригодны для его качественной передачи.

При использовании плохих кабелей теряется качество сигнала, исчезают детали изображения, снижается верность цветопередачи, а повышенный уровень шума, проявляющийся как «снег», разрушает изображение. Кроме того, некоторые некачественные кабели плохо экранированы, и не защищают видеосигнал от внешних помех.

Перед отображением на мониторе видеосигнал (в том числе компьютерный) может проходить через несколько устройств, например, через маршрутизаторы и усилители-распределители. Чтобы гарантировать, что все эти компоненты, включая кабели, могут передавать сигнал, не ухудшая качества изображения, важно убедиться, что полоса частот, с которой они могут работать, достаточна для этого сигнала. В любой задаче, где надо сохранить резкое, «живое» изображение с высоким разрешением, позаботьтесь, чтобы у используемых компонентов была достаточно широкая полоса частот.

Так же, как и кабели, разъемы играют важную роль в согласовании импеданса линии передачи. Оптимальная нагрузка линии в случае видеосигнала составляет 75 Ом и это невысокий импеданс. Разъем низкого качества, в котором металлические части, образующие контакт, сделаны не из серебра или золота (или не покрыты ими), создает дополнительную нагрузку, нарушает согласование импеданса на уровне 75 Ом и вызывает массу других нежелательных эффектов.

Хороший разъем гарантирует надежность контакта, чего не получается при использовании разъемов низкого качества. Поэтому следует воздерживаться от использования низкокачественных кабелей и разъемов — экономия на них оборачивается потерями.

На качество видеосигнала, передаваемого от источника (например, камеры, видеомагнитофона, генератора сигналов и т.п.) к приемнику (например, видеомагнитофону, видеомонитору, пульту видеомонтажа, и т.д.) влияет множество факторов:

• Качество обработки сигнала в источнике и приемнике.
• Соединительные кабели.
• Разъемы источников и приемников.
• Качество усилительной схемы.
• Расстояние между источником и приемниками.
• Наводки от расположенных рядом приборов.

Да, можно. Управление громкостью и другими функциями аудиоматриц Kramer AFM-20DSP/ AFM-20DSP-AEC по RS-232 осуществляется с помощью команд Protocol 3000. Соответствующие инструкции есть в Руководстве по эксплуатации данными приборами, которые можно скачать с сайта www.kramer.ru (в разделе "Скачать" на страничке прибора). За управления громкостью отвечает команда #X-AUD-LVL. Относящийся к данной команде параметр audio_level может принимать значения "++" или "--", что будет означать увеличение или уменьшение громкости на 0.5 db.

Вызов пресетов и управление другими функциями аудиоматриц Kramer AFM-20DSP/ AFM-20DSP-AEC по RS-232 осуществляется с помощью команд Protocol 3000. Соответствующие инструкции есть в Руководстве по эксплуатации данными приборами, которые можно скачать с сайта www.kramer.ru (в разделе "Скачать" на страничке прибора). Для выполнения некоторых функций AFM-20DSP/ AFM-20DSP-AEC может потребоваться выполнить последовательность из нескольких команд. Чтобы быстрее разобраться с этим и определить правильные команды, можно воспользоваться следующим методом:
1) Подключаемся к прибору AFM-20DSP/ AFM-20DSP-AEC по сети и заходим на web-интерфейс.
2) Одновременно с этим – подключаемся к прибору с помощью программы Hercules (для ускорения можно подключиться не по RS-232, а по TCP, порт 5000, IP – какой установлен).
3) Устанавливаем соединение и убеждаемся, что команды Protocol 3000 проходят. Например, отправляем команду ##HELP и в ответ получаем перечень поддерживаемых команд. Или еще можно получить справку по определенной команде: ##HELP <название команды>.
4) Теперь очищаем поле Received/Send Data в Hercules (правой кнопкой мыши – Clear Window).
5) Заходим на web-интерфейс и вызываем пресет. Например, Snapshot на листе Mixer, где сохранены установленные уровни громкости.
6) Переходим в Hercules и смотрим соответствующие команды.
Этими командами далее можете пользоваться.