ТопЗвук Россия - сообщество о звукорежиссуре. #TopZvuk
Пол Уайт: Директ-боксы (DI-box), и почему мы нуждаемся в них.
Пол Уайт исследует роль активных и пассивных директ-боксов.
Если Вам придётся часто записываться (или записывать), Вы вероятно столкнётесь с достаточно унылым, но иногда очень существенным студийным инструментом – директ-боксом (устройством прямого подключения). Он выполняет две важные роли: обеспечивает гальваническую развязку (электрическую изоляцию) между входом и выходом, и согласовывает входное и выходное сопротивление между потребителем и источником звукового сигнала. Например, директ-бокс с высоким входным сопротивлением (импедансом) и с низким выходным, может использоваться, чтобы привести в соответствие сигнал с электрогитары или баса к входным цепям микшерного пульта.
Есть два основных вида директ-боксов: пассивные трансформаторные и активные электронные (хотя есть некоторые активные модели, которые включают в себя трансформатор). Пассивные устройства не требуют никакого питания, в то время, как активные нуждаются или в батареях, или в фантомном питании.
Трансформаторные директ-боксы
У простого трансформаторного устройства есть преимущества простоты, превосходной электрической изоляции между входом и выходом, и независимости от электропитания. Трансформаторы хорошего качества дороги (потому большинство дешёвых устройств являются активными), но трансформатор, используемый самостоятельно, ограничен в своих возможностях на основании того факта, что это – пассивный элемент. Даже если не учитывать непременные потери при трансформации, то полная мощность, выходящая из трансформатора, будет равна мощности на его входе. Поскольку мощность равна току, умноженному на напряжение (P=UI), то очевидно, что если Вы усиливаете напряжение, то уменьшаете силу тока. И наоборот. В вышеупомянутом примере (о гитаре и микшере), трансформатор обязан поставлять большую силу тока, чем оригинальный источник сигнала. Это означает существенное снижение напряжения сигнала. Чтобы преодолеть это, директ-бокс должен быть включён в микрофонный вход пульта, где имеется большая чувствительность (чтобы восстановить уровень сигнала).
Трансформаторные директ-боксы обычно включают в себя единственный трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки. Средний отвод обеспечивает землю, конец и начало её обеспечивают '+ve' и '-ve' балансного выхода. Небалансный вход полностью изолирован от выхода, но Вы можете соединить входную и выходную землю при помощи специального переключателя. Обратите внимание, что директ-боксы обычно имеют сквозной выход, чтобы можно было взять сигнал с уже существующей цепи, не ломая при этом поток. Это полезно для живых применений, где он может быть вставлен между инструментом и его усилителем, а изолированная часть сигнала была бы послана в пульт. Заметьте, что трансформаторный директ-бокс не даёт дуракоустойчивую гарантию против удара током.
Терминология
Фиктивная нагрузка (имитация нагрузки): резистор большой мощности, который может быть подключен к выходу усилителя. Он заставляет его функционировать, как если бы были присоединены динамики (но без звука). Похожие устройства, называемые «рассеиватели мощности», могут подключаться между усилителем и кабинетом, чтобы на щадящей громкости получить звук «наболтанного» на всю усилителя.
Гальваническая развязка: трансформатор обеспечивает электрическую изоляцию между входом и выходом за счёт того, что между ними отсутствует прямой контакт. Перенос энергии осуществляется за счёт электромагнитного взаимодействия между изолированными друг от друга обмотками.
Подъём земли (GROUND LIFT): если требуется изолировать земляные проводники друг от друга (чтобы предотвратить гул от земляных петель), то требуется устройство со средствами рассоединения земляных цепей. Зачастую это принимает вид выключателя, который, по существу, отсоединяет экран входного сигнала от экрана выходного.
Импеданс: хотя это понятие упрощено, но в общих словах, оно показывает эффективное сопротивление цепей к переменному току (звуковые сигналы тоже переменный ток).
Активные директ-боксы
Многие активные директ-боксы обходятся вообще без трансформаторов – хотя, как упомянуто в начале, некоторые включают в себя выходной трансформатор. Типичная бестрансформаторная схема использует минимум два операционных усилителя, создающих «плавающий» выходной сигнал, где входная и выходная земля независимы, но нет никакой истинной гальванической развязки. Также имеются и сквозные выходы и отключатель земли. Поскольку активная схема может усиливать сигнал, входное и выходное напряжение может быть сделано независимым от импеданса. На активных устройствах весьма обычно иметь переключатели, чтобы пользователь мог выбрать выходной уровень; или устанавливать два различных выходных разъёма – один с линейным уровнем, другой – с микрофонным. Питание для активного директ-бокса может браться из батарей, но профессиональные модели могут также пользоваться и фантомным питанием.
Устройства, подключаемые к выходным цепям усилителей
Иногда желательно взять сигнал непосредственно с выхода усилителя, и активные и пассивные модели могут делать это, если снабжены входом, разработанным, чтобы принимать сигналы высокой мощности. Выходной сигнал усилителя имеет мощность несколько десятков ватт, в то время, как сигналы линейного уровня – всего несколько ватт. Таким образом, очевидно, что включение такого сигнала в линейный вход чревато многими последствиями – тяжёлая перегрузка на грани причинения убытков. Микрофонные входа разработаны, чтобы принимать сигналы в тысячные доли ватта, и таким образом, подача мощного сигнала имела бы ещё более катастрофические последствия. Директ-боксы с таким спикер-входом должны иметь сквозной выход, чтобы можно было подключить фиктивную нагрузку или оригинальную акустическую систему (если не сделать этого, могут выйти из строя выходные каскады усилителя). Сигнал на выходе директ-бокса может быть как линейного, так и микрофонного уровня.
Спикосимуляторы
Гитарные усилители, и в некоторой степени, басовые – особые случаи, когда дело доходит до DI, поскольку заключительный звук, который они производят, драматично затронут характером кабинета громкоговорителя. Это происходит, в значительной степени, из-за ограниченного верха типичной гитарной или басовой колонки. Таким образом, некоторая дополнительная схема обязана подражать частотной характеристике кабинета, если прямое включение от выхода гитарного усилителя должно быть действительно удовлетворительным. Это тип устройства известен как спикосимулятор, и они могут быть как активными, так и пассивными. Пассивные модели, такие как Palmer Junction Box, комбинируют элементы директ-бокса и спикосимулятора, но нужно заметить, что если спикосимулятор не содержит фиктивную нагрузку, то необходимо подключить к его сквозному выходу акустическую систему (или отдельное устройство фиктивной нагрузки). Отказ сделать это заставит усилитель столкнуться с таким высоким импедансом, что для него это будет равноценно отсоединению какой-либо нагрузки вообще. В зависимости от типа усилителя, это может вызвать серьёзное повреждение его выходных каскадов (особенно это относится к ламповым моделям).
Резюме
Директ-боксы – существенные элементы звукозаписывающего оборудования, поскольку они позволяют сигналам из инструментов, предусилителей или усилителей мощности использоваться для записи без риска несоответствия импеданса или гула от земляных петель. Это может быть особенно важно в ситуациях записи живого исполнения, когда источник, с которого Вы делаете запись, может быть связан с системой звукоусиления. Даже относительно недорогие директ-боксы могут работать очень хорошо, и поэтому стоит иметь хотя бы одно такое устройство в Вашем наборе инструментов. Они могут решить проблемы, которые, зачастую, очень трудно вылечить другими средствами.
Опубликовано в журнале «Sound on Sound» в апреле 1998 года
