Grupy i podgrupy - Grupy VCA i inne „matriksy”

Z uwagi na powyższe adresatami tego materiału są przede wszystkim osoby, które z drżeniem rąk i zakłopotaniem w głosie wymawia trzy tajemnicze litery: VCA!

KILKA FAKTÓW Z PRZESZŁOŚCI

Sprawcą zamieszania jest David E. Blackmer. Tak, dokładnie ten sam, który w 1971 roku założył dbx Incorporation, a następnie, w późnych latach 80-tych, firmę Earthworks, znaną z wysokiej jakości mikrofonów. To właśnie pan Blackmer w znacznym stopniu przyłożył – no, może nie tyle własną rękę, co raczej intelekt – do stworzenia tego rewolucyjnego na owe czasy rozwiązania.

Pierwsze, konstruowane w prymitywny sposób, układy dbx 202 „Black Can”, choć charakteryzowały się dużymi zniekształceniami, a i innymi parametrami mocno odstawały od produkowanych współcześnie układów VCA, znalazły zastosowanie w automatyce większości konsolet mikserskich z tamtego okresu. Co ciekawe, w niektórych egzemplarzach mają się dobrze do dziś. Do udoskonalenia pomysłu Blackmera przyczyniło się w międzyczasie wiele nazw i kojarzonych z nimi nazwisk, jak: THAT Corporation czy Valley People. Nie ma to jednak znaczenia dla dalszych rozważań, więc w tym miejscu ów wątek zakończę. W zamian warto chyba powiedzieć, że układy VCA są też powszechnie stosowane w wielu zewnętrznych procesorach sygnału, jak na przykład kompresory, limitery czy bramki, w których poprzez zmianę wartości napięcia w obwodzie układu VCA uzyskuje się zamierzony przebieg procesu.

Od dawna stosuje się je również w automatyce konsolet studyjnych, w których rejestrowane i przywoływane zmiany wartości napięcia w układzie VCA na każdym torze wejściowym pozwalają na odtworzenie ustawień miksu. Proces synchronizacji sterowany jest timecodem, podawanym z komputera lub taśmy.

Do popularyzacji grup VCA przyczynił się Midas, który po raz pierwszy zastosował
to rozwiązanie w modelu XL3.

Do popularyzacji grup VCA – w powszechnym rozumieniu tego pojęcia, a więc fizycznej obecności kilku dodatkowych suwaków w polu roboczym konsolety – przyczynił się oczywiście Midas, który po raz pierwszy zastosował to rozwiązanie w modelu XL3. Z czystej już tylko formalności wspomnieć należy – bo młoda generacja może tego nie wiedzieć – że jeśli chodzi o konsolety mikserskie, to Midas jest prekursorem w dziedzinie budowy, rozwoju oraz wprowadzania nowatorskich rozwiązań. Tyle na temat przeszłości, pora zmierzyć się z teraźniejszością.

Jak widać po koszulce Paula „Pablo” Boothroyda, realizatora AC/DC, nawet takie
„starocie” jak PRO40 Midasa (poprzednik XL3) wciąż są używane.

 

CO TO SĄ GRUPY VCA?

Zacznę może od rozwinięcia samego skrótu. VCA pochodzi od następującego pojęcia: Voltage Controlled Amplifier, czyli inaczej mówiąc napięciowo kontrolowany wzmacniacz. Zwykle jest to oddzielny obwód elektroniczny (lub „kość”), współpracujący z obwodem audio każdego pojedynczego toru wejściowego konsolety. Ogólna struktura takiego pojedynczego kanału konsolety jest (mam nadzieję) powszechnie znana, więc nie ma chyba potrzeby dokładniej jej analizować. Ujmując rzecz najprościej, sygnał audio z wejścia każdego kanału konsolety przechodzi przez układ (nie suwak!) VCA, który kontroluje poziom tego sygnału. Kontrolowanie poziomu audio odbywa się za pomocą zmian wartości napięcia stałego, które doprowadzane jest do układu VCA poprzez zewnętrzny regulator, jakim jest właśnie suwak. Suwak ten widzimy fizycznie na powierzchni pola roboczego konsolety jako jedną z grup VCA o kolejnym numerze porządkowym.

Tu należy powiedzieć bardzo ważną rzecz. Otóż grupa VCA nie prowadzi bezpośrednio sygnału audio! Jest to element regulacyjny, który zaliczyć należy do automatyki konsolety, a co za tym idzie grupa ta nie ma fizycznych wyjść ani też możliwości włączenia w jej obwód jakichkolwiek procesorów zewnętrznych. Rozwiązanie to ma jednak wiele wymiernych zalet. Jedną z nich jest fakt, że każdy konwencjonalny element regulacyjny w kanale konsolety analogowej – bez względu na to czy jest nim obrotowy potencjometr, czy suwak – ma charakter rezystancyjny. Jego głównym elementem jest ścieżka oporowa, prezentująca pewną określoną wartość rezystancji. Wartość ta zmienia się w zależności od punktu, w którym operator ustawi wodzik współpracujący z ośką potencjometra obrotowego lub suwaka. Innymi słowy zależy ona od zakresu obrotu gałki lub drogi przesunięcia suwaka. Z uwagi na ich czysto mechaniczną (by nie użyć określenia prymitywną) zasadę działania tego typu regulatory dość łatwo się zużywają. Przesuwający się po ścieżce wodzik powoduje, że w wyniku tarcia z biegiem czasu zużywa się materiał oporowy. Skutkiem tego operowanie elementem regulacyjnym kanału, przez który przechodzi sygnał audio, staje się uciążliwe, a z czasem wręcz niemożliwe, ponieważ każda zmiana położenia wodzika na ścieżce oporowej wprowadza wyraźnie słyszalne trzaski lub nawet zaniki sygnału.

Sterowanie poziomem kanału lub wybranych kanałów poprzez grupę VCA pozwalana na doraźne rozwiązanie tego problemu. Powtarzam, doraźne, gdyż sposób ten jest formą „kółka ratunkowego” w sytuacji, gdy problem nagle w zaskakujący sposób się ujawni. Możliwość ta oczywiście nie zwalnia nikogo z obowiązku konserwacji, a w razie konieczności naprawy sprzętu i utrzymywania go w stanie pełnej sprawności technicznej! Sygnał kanału wysyłany jest do układu VCA z punktu poprzedzającego układ kreowania przebiegu sygnału wewnątrz konsolety, panoramowania oraz tłumika kanału. Skutkiem tego wszelkie przydzielone w trybie „pre” wysyłki z danego kanału (na przykład do wyjść pomocniczych AUX) nie są zależne od poziomów wyznaczanych przez grupę VCA. Natomiast wszystkie syg nały wysyłane z kanału w trybie „post” poprzez wyjścia AUX (na przykład do zewnętrznych procesorów efektów) są zależne od zmiany ustawień grupy VCA, do której przypisany został dany kanał. Zasada ta odnosi się do wszystkich kanałów przypisanych do danej grupy VCA.

Korzystając z grup VCA (i nie tylko w tym przypadku) należy mieć na uwadze tak zwaną strukturę wzmocnienia. Nie jest to wcale mroczna strefa czarnej magii, a raczej rzecz elementarna, o której mówi się często przy okazji różnych szkoleń. Właśnie podczas jednego z takich szkoleń – w sposób wręcz trywialny – wyjaśnił rzecz całą Buford Jones. Było to jednak dość dawno, więc może kilka słów na ten temat nie zaszkodzi.

STRUKTURA WZMOCNIENIA

Chodzi mianowicie o to, że na przykład obniżając położenie suwaka danej grupy VCA o 15 dB zmieniamy również poziom wejściowy w przypisanych do tej grupy kanałach o tę samą wartość. Jeżeli dla CH1 wynosił on: 0 dB, a dla CH13: -5 dB, to po zmianie będzie on relatywnie wynosił dla CH1: -15 dB oraz -30 dB dla CH13, zachowując nie zmienione proporcje pomiędzy poszczególnymi kanałami należącymi do grupy. To powinno być raczej zrozumiałe.

Jest jednak też i druga strona zależności – a jakże... i niesie ona ze sobą pewną „pułapkę” sytuacyjną! Kiedy z sobie znanego powodu wejście pojedynczego kanału konsolety przypiszemy jednocześnie do kilku różnych grup VCA, to poziom tego kanału będzie wypadkową wszystkich poziomów – kanału oraz wszystkich grup, do których jest on przypisany. Oto przykład: CH13, którego tłumik znajduje się w położeniu -5 dB, został przypisany do VCA1, której suwak znajduje się w położeniu -10 dB, oraz do VCA2, a także VCA6, których suwaki ustawione są odpowiednio w pozycjach 0 dB oraz +3 dB. Przy takim ustawieniu sygnał CH13 będzie prezentował poziom -12 dB.

Tu jednak kryje się wspomniana wcześniej „pułapka”. Wystarczy bowiem, że suwak jednej tylko z grup VCA, do których przypisany został kanał, znajdzie się w położeniu minimalnym (-?), a sygnał wejściowy kanału nie będzie słyszalny!

JAK NAJEFEKTYWNIEJ KORZYSTAĆ Z GRUP VCA?

Grupy VCA są od dawna standardowym wyposażeniem profesjonalnych wielkoformatowych konsolet live, pozwalając na wygodne i szybkie zarządzanie grupami kanałów. Wyjątkiem są może jedynie konsolety używane do realizacji złożonych produkcji (na przykład na Broadway’u), wykorzystujące timecode do sterowania automatyką. W konsoletach live grupy VCA są zdecydowanie najczęściej stosowanym rozwiązaniem, które w połączeniu z możliwością tworzenia grupowego wyciszania (mute groups) daje dużą elastyczność w zarządzaniu sygnałami wprowadzonymi do konsolety, przy jednoczesnym zachowaniu ustalonych proporcji pomiędzy poszczególnymi wejściami. Grupy VCA są zwykle wyposażone we własne, indywidualne przyciski wyciszania (MUTE), co pozwala na wykorzystanie ich jako dodatkowej warstwy wyciszania zgrupowanych sygnałów.

Grupy VCA są od dawna standardowym wyposażeniem profesjonalnych wielkoformatowych
konsolet live, pozwalając na wygodne i szybkie zarządzanie grupami kanałów.

Podczas realizacji live do grup VCA przypisywane są zwykle grupy instrumentów, przykładowo: VCA1 to perkusja, VCA2 to gitary, VCA3 to klawisze lub ślady z maszyny, itp. Niektórzy realizatorzy dzielą zestaw perkusji na kilka grup VCA, na przykład VCA1 to stopa, werbel oraz bass, VCA2 to wszystkie tomy, których w specyficznych momentach potrzeba więcej w miksie, VCA3 to wszystkie blachy, itd. Jeszcze inne podziały bywają podczas realizacji złożonych produkcji orkiestrowych, wzbogaconych o chór i solistów.

Co za tym idzie jednoznacznej odpowiedzi na postawione wcześniej pytanie nie ma! Ba... nie ma też żadnej „idealnej zasady” używania grup VCA. No, może jedynie z wyjątkiem ogólnych zasad fizyki, które odnoszą się nie tylko do pracy z grupami VCA, ale regulują zagadnienia elementarne, dotyczące systemów nagłośnieniowych, obiegu sygnału, struktury wzmocnienia itd. Bez względu na to czy przypadek dotyczy posługiwania się grupami VCA, grupami Audio, wyjściami AUX, czy Matrycą ograniczenie jest zawsze tylko jedno – czynnik ludzki, a więc sam realizator.

Oczywiście istotnym dla sposobu działania jest stopień trudności danej produkcji, skala skomplikowania miksów, ilość niezbędnych wysyłek sygnału, a także możliwość monitorowania istotnych etapów obróbki sygnału przechodzącego przez konsoletę. Jednak największym ograniczeniem jest elementarna znajomość działania poszczególnych bloków konsolety, a także wyobraźnia i kreatywność!

SKORO PADŁY NAZWY, TO I O NICH SŁÓW KILKA...

Profesjonalne konsolety live wielkiego formatu, oprócz omówionych grup VCA, wyposażone zostały też i w grupy audio (Audio Groups), zwyczajowo zwane podgrupami, a także matryce (Matrix). Podgrupy można spotkać znacznie częściej, niż na przykład grupy VCA, w wielu budżetowych konsoletach.

PODGRUPY AUDIO

Ideą stworzenia podgrup było danie możliwości zmiksowania sygnałów wejściowych wybranej liczby kanałów, pozwalające na łatwiejsze i szybsze ich kontrolowanie w ogólnym obrazie miksu, a także utworzenie dodatkowych wyjść pozwalających na zmiksowanie sygnału niezależnie od wyjść przypisanych do sumy głównego miksu. Zaletą podgrup jest możliwość zachowania proporcji pomiędzy poszczególnymi sygnałami zgrupowanych kanałów i możliwość kształtowania proporcji całej grupy w odniesieniu do obrazu ogólnego miksu, co daje duży komfort i swobodę podczas pracy na konsolecie o dużej liczbie kanałów wejściowych. No tak, ale przecież tę samą możliwość daje użycie grup VCA... Nie do końca! Podgrupy stają się nieocenionym narzędziem w sytuacji, gdy zachodzi potrzeba poddać jakiemuś dodatkowemu procesowi obróbki (dynamika, EQ, efekty) wybraną liczbę kanałów albo też przygotować niezależny od sumy miks z możliwością sprowadzenia przykładowo 30 sygnałów wejściowych do 4 lub 8 sygnałów wyjściowych, np. w celu rejestracji materiału. Liczba torów wyjściowych zależna jest od potrzeb, ale przede wszystkim od możliwości konsolety, czyli liczby podgrup, które są do dyspozycji.

Podgrupy dają możliwość wysyłania zmiksowanego sygnału z indywidualnych kanałów
do rejestratora lub oddzielnego systemu nagłośnieniowego.

Różne modele konsolet zostały wyposażone w różną liczbę podgrup, a te w różne możliwości konfiguracyjne. Mniejsze konsolety dysponują przeważnie 4 podgrupami, większe 8, 16 lub więcej. Różny jest też sposób konfiguracji. W niektórych konsoletach stosowano kombinację podgrup mono i stereo, co pozwalało na łatwe tworzenie obrazu stereo dla miksu zgrupowanych kanałów. W przypadku korzystania z pojedynczych podgrup jest to oczywiście również możliwe. Wymaga jednak wykorzystania dwóch grup i fizycznie operowania dwoma tłumikami, co niestety staje się już mniej komfortowe. Tu oczywiście do głosu dochodziła pomysłowość ludzka, która podpowiada zwykle jak sobie pracę uprościć. Efektem podpowiedzi jest zlepianie tłumików parami przy użyciu taśmy klejącej, co niekiedy można zaobserwować na fotografiach. Przy kreowaniu miksu w układzie L-C-R, aby zapewnić sobie pełną kontrolę, konieczne jest operowanie trzema podgrupami.

Korzystanie z podgrup kryje w sobie również pewną pułapkę, podobnie jak to miało miejsce w przypadku VCA. Otóż jeśli z wyjścia AUX zgrupowanego kanału zostanie wysłany sygnał do procesora efektów – co oczywiste – w trybie „po tłumiku””, to po zamknięciu tłumika podgrupy sygnał jest nadal wysyłany do efektu, ponieważ tłumik kanału, z którego sygnał jest wysyłany, pozostaje nadal otwarty. Pomimo że czysty sygnał z kanału nie jest wysyłany w danym momencie do ogólnego miksu, to sygnał z efektu trafia tam nadal, co z oczywistych powodów jest sytuacją niepożądaną. Prostym rozwiązaniem tego problemu jest zgrupowanie również i tych kanałów, na które wprowadzony jest powrót sygnałów z efektu, ale nie w każdej sytuacji problem ten daje się tak łatwo rozwiązać. Znacznie bezpieczniejsze jest w sytuacji tworzenia podgrup wysyłanie sygnału do efektów z wyjść podgrup, niż z wyjść poszczególnych kanałów, zwłaszcza gdy sytuacja wymaga, by sygnał do efektu był wysyłany po tłumiku.

W dużych konsoletach live każda z podgrup wyposażona jest zwykle w mniej lub bardziej rozbudowany układ korekcji, co pozwala na proste kreowanie brzmienia zgrupowanych sygnałów. Niezależnie od tego grupy – jak to zostało już wcześniej powiedziane – wyposażone są we własne, niezależne wyjścia. Dlatego oprócz możliwości przekazania miksu zgrupowanych sygnałów do sumy głównej dają one możliwość kolejną, a mianowicie przygotowania oddzielnego miksu dla potrzeb rejestracji lub wysłania go do oddzielnego systemu nagłośnieniowego. W bardziej rozbudowanych konsoletach podgrupy wyposażone są również w wejścia INSERT, umożliwiające wpięcie w tor sygnałowy grupy zewnętrznych procesorów. Podgrupy zaopatrzone są w układ monitorowania sygnału (PFL/AFL), a w konsoletach bardziej rozbudowanych własne wskaźniki poziomu oraz indywidualne przyciski wyciszania.

W bardziej rozbudowanych konsoletach podgrupy wyposażone są również
w wejścia INSERT, umożliwiające wpięcie w tor sygnałowy grupy zewnętrznych
procesorów.

 

MATRIX

Kolejnym udogodnieniem, w które wyposażono konsolety, jest MATRIX, czyli – jak to się potocznie zwykło określać – matryca. Matrix jest określoną liczbą fizycznych wyjść pomocniczych, działającą na identycznej zasadzie, jak wyjścia pomocnicze AUX. Dysponują one również regulacją poziomów źródłowych oraz regulacją poziomu sumy zmiksowanych sygnałów wyjściowych, możliwością monitorowania sygnału (AFL) oraz przyciskiem wyciszania. Różnica pomiędzy wyjściami AUX i wyjściami MATRIX polega jedynie na tym, że do tych pierwszych sygnał przekazywany jest z indywidualnych kanałów, a do drugich z szyn zbiorczych, jak podgrupy, oraz sumy głównej. Liczba torów MATRIX zależna jest jedynie od producenta i modelu konsolety. W mniej skomplikowanych (by nie użyć określenia budżetowych) konsoletach można spotkać dwie grupy MATRIX. Konsolety bardziej rozbudowane mają ich osiem lub więcej. Ujmując rzecz najprościej, system MATRIX pozwala na miksowanie sygnału podgrup i sumy głównej w dowolnych proporcjach i przesłanie miksu do dowolnych wyjść fizycznych.

Różnica pomiędzy wyjściami AUX i wyjściami MATRIX polega na tym, że do tych
pierwszych sygnał przekazywany jest z indywidualnych kanałów, a do drugich z szyn
zbiorczych.

 

PORA NA WNIOSKI...

1. Grupy VCA i podgrupy audio działają na identycznej zasadzie. Sygnały pojedynczych kanałów są przypisywane do danej podgrupy lub grupy VCA, co pozwala na szybkie kontrolowanie ich poziomu za pomocą jednego suwaka.
2. Podgrupy oferują możliwość sumowania pojedynczych sygnałów w jednej grupie, wprowadzając dodatkowy stopień wzmocnienia, a następnie poprzez układ panoramowania przesłania grup w opcji L/R do sumy głównej. Jest to przydatne rozwiązanie, które spisuje się świetnie – z wyjątkiem dwóch mankamentów! Otóż po pierwsze: wprowadzony zostaje dodatkowy stopień wzmocnienia dla sygnałów przypisanych wspólnie do grupy. Po drugie: zsumowanie wielu sygnałów (w rozumieniu elektrycznym) w jednym obwodzie może powodować problemy.
3. Przypisane do grupy VCA indywidualne kanały – w przeciwieństwie do sumowania ich w pojedynczej podgrupie – są kontrolowane poprzez sumę grupy VCA nadal indywidualnie. W obwodzie podgrupy indywidualne sygnały są sumowane do wspólnej postaci, co wprowadza dodatkowy stopień wzmocnienia, co z kolei przy braku doświadczenia w operowaniu poziomami stwarzać może pewne zagrożenia.
4. Podgrupy dają możliwość wysyłania zmiksowanego sygnału z indywidualnych kanałów do rejestratora lub oddzielnego systemu nagłośnieniowego, z możliwością dodatkowej obróbki sygnału z wykorzystaniem zewnętrznych procesorów. Grupy VCA nie mają wyjść fizycznych ani możliwości wpięcia zewnętrznych procesorów, za to są bardziej uniwersalne, gdyż dają możliwość kontrolowania sygnałów stereo, z zachowaniem proporcji, przez pojedynczą grupę VCA. W przypadku rozbudowanych konsolet analogowych oraz konsolet cyfrowych grupy VCA mogą być sterowane układem automatyki.

PODSUMOWANIE

Wiele współcześnie realizowanych na żywo produkcji opiera się często na dość skomplikowanym obiegu sygnału. Nie dotyczy to może aż tak bardzo samego procesu obróbki, co raczej liczby kreowania miksów oraz możliwości przekazania ich dla różnych odbiorców.

Używanie grup VCA podczas pracy, korzystanie z wyjść podgrup czy wyjść MATRIX w znaczny sposób upraszcza i zwiększa efektywność kreowania miksu, a co ważne zmniejsza stres, wpływając jednocześnie na zwiększenie komfortu pracy. Sposób korzystania z udogodnień – jak to zostało już wcześniej powiedziane – zależy tylko i wyłącznie od warunków technicznych (liczba możliwych do wykorzystania grup, wyjść, itd.), wymagań wynikających ze stopnia skomplikowania danej produkcji oraz od doświadczenia i kreatywności realizatora.

Jedna rzecz jest pewna w 100 procentach – przy niczym nie ograniczonej inwencji i bujnie kwitnącej fantazji nie należy szukać sposobu na zainsertowanie grup VCA. To stracony czas!

Marek Witkowski

---

Marek Witkowski jest weteranem w branży pro audio, realizatorem dźwięku z wieloletnim stażem. Kontakt: nightmare1w@onet.eu.