Цифровая обработка звуков и изображения

1. Системы обработки звуков и изображений

Цифровые станции обработки звука начали появляться на рынке радиовещания с конца 80-х годов. Все системы можно разделить на три группы:

* для эфирного вешания;

* для монтажа фонограмм;

* комбинированные для эфира и монтажа.

Все они выполнены на базе IBM PC совместимых компьютеров. Сразу хочу отметить, что речь "здесь пойдет о системах, предназначенных для работы как в эфирной аппаратной, так и в монтажной.

Все три рассматриваемые нами системы позволяют записывать фонограммы на жесткий диск при одновременном воспроизведении другой фонограммы. Только монтажные системы будут рассмотрены в следующем номере журнала.

В течение года все эти три системы будут оснащены оптическими дисками, долговечность которых гораздо выше, долговечность магнитной ленты. Основные данные приведены в таблице. Все системы позволяют работать в эфире без оператора, если расписание программ было подготовлено заранее.

Такие автоматизированные рабочие места очень удобны на коммерческих радиостанциях дающих много музыки.

Директору программ и музыкальному редактору станции не приходится тратить много времени на заполнение сетки на день: вся работа может быть сделана за полтора-два часа.

Кроме более компактного оборудования и удобства в составлении программ, другим большим преимуществом для коммерческого вешания является то, что машина ведет журнал выдачи в эфир всех материалов, записанных на жестком диске, что особенно важно для отчетов перед рекламодателями.

Таким образом, дата и время выхода в эфир любого рекламного ролика, а также все незапланированные изменения программы, четко документированы.

Одними из первых систем появившихся для радиовещания были UDS (Ultimate Didital Studio) производства компаний ТМ Century, Даллас, США и Диджилинк/Трэк-Стар (Digilink/Trak-Star) производства Arrakis Systems, Форт-Коллинс, США.

Обе компании были хорошо известны радиовещателям до того, как создали цифровые рабочие станции. ТМ Century являлась и остается по сей день лидером в производстве фонотек на компакт дисках для радиовещания. Arrakis делает микшерские пульты для радио.

Система Ю-Ди-Эс поставляется без жесткого диска. В комплект входит программное обеспечение и компьютер, коммутатор звуковых каналов и три многодисковых компакт диск проигрывателя Sony CDK-006, по 60 дисков в каждом или один Sony CDK-.3600 на 360 компакт дисков.

Все заставки, новости и реклама воспроизводятся с жесткого диска, встроенного в другой компьютер: Ди-Си-Эс (Digital Commercial System, что буквально переводится как Цифровая Рекламная Система).

Ю-ДИ-Эс и Ди-СИ-Эс связаны между собой через стандартный интерфейс RS-232. Расписание программы радиостанции хранится в аппаратной эфира на Ю-Ди-Эс.

Ю-Ди-Эс управляет воспроизведением компакт дисков и файлов с жесткого диска Ди-Си-Эс.

Сама система Ди-Си-Эс позволяет производить простои монтаж как на обычном двухканальном магнитофоне.

Самой недорогой и наиболее продаваемой в СНГ является система Диджилинк/Трэк-Стар.

Рисунок 1 - Система Диджилинк/Трэк-Стар

Арракис Диджилинк выполняется на базе IBM PC 386 или 86. Система Диджилинк предназначена для работы в эфирной аппаратной.

Может быть использована для трансляции в эфир оригинальной программы или ретрансляции сигнала центральной станции, получаемого по спутнику или релейной линии.

Диджилинк приспособлена к полностью автоматической работе со спутниковым сигналом.

На таких сетях как "Европа Плюс" Диджилинк может использоваться в местных филиалах для выдачи рекламы вместо московских рекламных блоков.

В будущем, с дальнейшим развитием сети, переключение будет происходить автоматически по команде, передаваемой по спутниковой лини из Москвы.

В настоящее время система Диджилинк установлена в филиалах "Европы Плюс" в Ярославле, Ставрополе, Архангельске, Екатеринбурге, Воронеже и Улан-Уде. На очереди еще несколько станций-филиалов.

Система Диджилинк/Трэк-Стар позволяет работать в сети Ethernet путем последовательного соединения всех рабочих станций Друг с другом. Таким образом, каждая станция является сервером.

Однако такое построение сети не позволяет пользоваться материалами, записанными на другой машине. Для получения доступа к ним необходимо передать нужный вам файл по сети на нужную машину.

Трэк-Стар - это звуковая рабочая станция позволяющая выполнять монтаж фонограмм. Существует две версии: TC8-сведение восьми моно каналов и ТС2 - 2 канала.

Фонограмма, отредактированная и сведенная в аппаратной записи на Трэк-Стар, затем транслируется по сети в аппаратную эфира, откуда и осуществляется выход на передатчик.

Последняя система и самая новая - ДАД86х фирмы Ernco Systems, США была представлена на выставке NAB. На мои взгляд, это лучшая на сегодняшний день система для автоматизации радиовещания с единственным недостатком: она самая дорогая.

ДАД позволяет запрограммировать до 144 кнопок, при нажатии которых, воспроизводится необходимый фрагмент или шумовой эффект, хранящийся на жестком диске.

Единственная оговорка: систему ДАД не имеет никакого смысла приобретать, если у Вас на станции нет ведущего, умеющего свободно работать "живьем". ДАД великолепно приспособлен для прямого эфира и, особенно для специальных программ, интервью, юмористических программ с участием приглашенных гостей и т.п.

Сенсорный экран позволяет ведущему иметь огромное количество специальных эффектов и фрагментов фонограмм буквально на кончиках пальцев.

Доступ к любой из 144 запрограммированных кнопок обеспечивается нажатием не более, чем двух кнопок на экране.

Пользовательский интерфейс ДАД 86х наиболее удобен. Меню представляет собой набор "кнопок" и окон на экране.

При помощи сенсорного покрытия эти кнопки можно буквально нажимать на экране.

При этом от оператора не требуется навыков работы на компьютере для обучения работе.

По рекомендуемому применению, можно системы разделить следующим образом. Систему Ю-Ди-Эс лучше покупать для станций, работающих как "музыкальный автомат".

В этих случаях постоянное присутствие ведущего вовсе необязательно или сводится к нескольким часам в день.

"Партнер" Ю-Ди-Эс, система Ди-Си-Эс, позволяя производить простои монтаж по принципу "резать/клеить" достаточный для производства программ и рекламных роликов.

Рисунок 2 - Диджилинк/Грэк-Стар

Диджилинк/Грэк-Стар наиболее удобна для спутниковых сетей радиовещания и позволяет полностью унифицировать координацию выдачи в эфир необходимых материалов по всем городам сети.

ДАД 86х, как самая дорогая, предназначена для больших центральных станций с персоналом, имеющим опыт в радиовещании и создании собственных программ.

Преимущества компьютерных систем. На коммерческих станциях они позволяют значительно ускорить составление программы на следующий или текущий день вешания или на неделю вперед, освобождая время на создание действительно новых программ, вместо утомительного перекладывания компакт дисков и пленок.

При монтаже репортажей нет нужды сгонять репортаж с кассеты на 6,25: можно сразу перегнать в компьютер и играться со склейками сколько душе угодно, пока не добьешься наилучшего результата.

Одним из самых важных преимуществ является то, что компьютерная система позволяет работать без ведущего в эфире.

Выдавая с жесткого диска заранее записанные позывные и заставки станции, рекламу, новости, прогнозы погоды и репортажи, радиостанция может звучать "как живая" при отсутствии ведущего.

В ранние утренние часы и поздно ночью станция работает сама по себе, по заранее составленной программе и прекрасно звучит в автоматическом режиме.

Компьютерная система обработки звуков и изображений базируется на системной обработки информации выводимой на монитор (дисплей) компьютерной системы.

Рассмотрим более подробно аппаратную базу компьютерной системы.

2. Аппаратная база

Электролюминесцентный экран с широким (>160о) углом обзора обеспечивает четкое графическое изображение параметров стереофонического сигнала.

Дисплей установлен в металлический корпус и снабжен шарнирными креплениями для перемещения по оси в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Все типы соединений обеспечиваются с помощью 25-контактного разъема D-sub, расположенного на задней панели.

В комплект поставки входит двухметровый многожильный кабель, на противоположном конце которого расположены коммутационные разъемы для различных типов оборудования: 2 входных и 2 выходных разъема XLR для симметричного аналогового сигнала, входной разъем XLR для цифрового сигнала формата AES/EBU (в модели MSD 100 требует установки дополнительного программного обеспечения), разъем RS232 для подключения к порту персонального компьютера, с помощью которого осуществляется загрузка новых версий программного обеспечения и, наконец, разъем электропитания (адаптер на 12-15 вольт постоянного тока входит в комплект поставки).

В ряде случаев во входном каскаде может быть предусмотрена и трансформаторная развязка.

Динамический диапазон типичен для измерительных электроакустических приборов - 80 дБ в частотном диапазоне 20 кГц. Предусмотрена возможность калибровки измерителя уровня и светодиодных индикаторов перегрузки.

Преобразование аналогового сигнала (частота дискретизации 48 кГц) осуществляется единым кодеком, включающим два аналого-цифровых преобразователя типа "сигма" с фильтрами паразитных субгармоник (Anti-alias filter) и отражений (Anti-imaging filter), а также два цифро-аналоговых преобразователя и фильтры с переключаемыми конденсаторами (Switched-capacitor filter).

3. Пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс контрольных дисплеев построен по принципу двухуровневого меню, управление которым осуществляется расположенными на передней панели функциональными кнопками (Soft Switches). Во всех приборах их по шесть, кроме MSD 100 (три).

Функции, которые в данный момент выполняют кнопки, определяются надписями внизу экрана.

В каждом меню кнопки выполняют только имеющие отношение к текущей странице функции.

Контрольные дисплеи отвечают популярному среди пользователей принципу Plug'n'Play (включил - работай!) и почти не требуют настройки, но для специалистов предусмотрены расширенные функциональные возможности, защищенные от несанкционированного доступа.

4. Стандартные функции

MSD предназначены для визуального контроля как аналогового, так и цифрового сигнала. Непосредственно после включения электропитания загружается основное меню, экран разделен на три зоны.

Большую его часть занимает векторный осциллограф, сразу над ним отображается статус сигнала (Analog/Digital, для цифрового - частота дискретизации).

В правой части находится двухканальный индикатор уровня сигнала, слева - измеритель корреляции. Рядом с индикатором уровня сигнала расположены два красных светодиода перегрузки.

Стандарт шкалы измерений уровня сигнала выбирается пользователем из следующих возможных вариантов: Type I (Nordic), Type IIA (BBC), Type IIB (EBU), DIN 45406, VU, DMU 1 (от 0 до -60 дБ), DMU 2 (от 0.0 до -6.0 дБ). Последние два идентичны стандартам, которых придерживается фирма Sony в своем оборудовании, например, в DMU-30.

После нажатия функциональной кнопки "РРМ" в основном меню на дисплей выводится скрытый уровень меню, в котором осуществляется выбор шкалы измерений.

Здесь же устанавливаются параметры задержки пикового значения сигнала (peak hold), функции, позволяющей выявить максимальное значение уровня сигнала в течение определенного, как правило, ограниченного музыкальным произведением или фрагментом, периода времени.

В измеряемом сигнале детектируются оба фронта волны (full-wave rectified).

Время интеграции выбрано так, чтобы получив амплитуду достаточной для визуального контроля величины, при этом не перегрузить оборудование, включенное в цепь после контрольного дисплея и услышать нелинейные искажения, если они появятся.

Нажатие функциональной кнопки "Fast" в скрытом уровне меню "РРМ" вводит режим измерений со временем интеграции, равном нулю, в котором отображается истинный пиковый уровень входного сигнала.

Чувствительность по входу может быть увеличена на 20 дБ, что обеспечивает более аккуратную индикацию сигнала слабого уровня.

Предусмотрена функция суммирования перегрузок, подсчитывающая количество срабатываний светодиодного индикатора перегрузки (максимальное значение 99).

Звуковой векторный осциллограф, занимающий большую часть экрана, обеспечивает в реальном времени представление фазы и амплитуды стереофонического сигнала в виде фигур Лиссажу.

Типичная траектория стереосигнала выглядит на экране, как спутанный клубок струн. Монофонический сигнал дает прямую вертикальную линию, длина которой пропорциональна его амплитуде.

Наличие в стереосигнале компонентов в противофазе растягивает траекторию в стороны.

Наличие на входе только правого канала дает диагональную линию, пересекающую экран из нижнего левого в верхний правый угол под углом 45 градусов, только левого канала - диагональ из левого верхнего угла в правый нижний.

Требование к моно-совместимости фонограммы предъявляется не только в теле- и радиовещании, но и при тиражировании.

Поэтому очень важно быть уверенным, что в ней нет компонентов в противофазе, "таинственным образом" исчезающих при монофоническом воспроизведении.

Информация о фазовом соотношении правого и левого компонентов стереосигнала отображается на измерителе корреляции, вертикальная шкала которого расположена в левой части дисплея.

Быстрые беспорядочные движения риски измерителя корреляции вокруг нулевого значения характерны для идеального с точки зрения соотношения фаз сигнала.

Отклонение в сторону "-1" свидетельствует о наличии в стереосигнале противоположных по фазе компонентов, положение "+1" соответствует монофоническому сигналу.

Если в качестве объекта наблюдения выбран цифровой сигнал, то на некоторых моделях специальной функциональной кнопкой можно вызвать на экран информацию о статусе цифрового потока (Bitsream Status Display) - частоте дискретизации, формате сигнала, разрядности квантования, статусе защиты от копирования и т.д.

Сигнал на цифровом входе контролируется микросхемой-декодером CS4812 фирмы Cristal Semiconductor, автоматически определяющим формат входного сигнала (AES/EBU или S/PDIF), и частоту дискретизации (44,1 или 48 кГц).

5. Анализатор спектра

Большинство обычных анализаторов спектра построено на аналоговых фильтрах, накладывающих ограничения на количество частотных полос - как правило, их не более 31-ой.

Функция спектрального анализа устанавливается в контрольные дисплей MSD фирмы DK-Audio дополнительно и позволяет производить вычисления по алгоритму быстрого преобразования Фурье (FFT) для 1024 полос в реальном времени в динамическом диапазоне 80 дБ. "Картинка" анализатора занимает все полезное пространство экрана, а так как весь диапазон невозможно визуализировать полностью, то значение уровня сигнала выводится в числовом виде, персонально для каждой частотной полосы, выбираемой с помощью курсора.

Источником измерений могут служить несколько видов сигнала: монофонический, сумма левого и правого каналов, стереофонический, разностный и т.д.

Анализ осуществляется в частотном диапазоне от 4.4 Гц до 20 кГц, в обычном режиме на дисплее представлен диапазон от 33 Гц до 20 кГц, в режиме "zoom" - от 4.4 Гц до 2 кГц.

Возможность сохранения в памяти графической информации и взаимосвязанные функции управления особенно привлекательны для работы в концертных условиях.