Złącza i dystrybucja sygnałów audio. Rozwiązania

Z doświadczenia wiem, że pomimo różnych nowatorskich rozwiązań stosowanych przez producentów konsolet cyfrowych tradycyjny spliter (pasywny lub aktywny), z powodów czysto praktycznych, jest nadal chętnie i powszechnie stosowany. Po pierwsze – pozwala on na pełną niezależność pracy na konsolecie głównej i odsłuchowej, bez jakichkolwiek obaw, że zmiana wzmocnienia sygnału w module wejściowym będzie miała wpływ na zmianę poziomu sygnału dostarczanego do drugiej konsolety. Po drugie – spliter umożliwia korzystanie z konsolet różnych producentów, którzy wykorzystują odmienne i najczęściej niekompatybilne protokoły komunikacyjne. To odrębne, dość obszerne zagadnienie, które nie jest istotne z punktu widzenia tematu omawianego w tym materiale. Prowadzone rozważania ograniczają się bowiem wyłącznie do odcinka okablowania zawartego pomiędzy źródłami sygnału na scenie a wspomnianym wcześniej tradycyjnym spliterem.

Z HISTORYCZNEGO PUNKTU WIDZENIA

Jak już wspominałem w pierwszej części rozważań, w numerze kwietniowym, metody wypracowane w zakresie dystrybucji sygnałów audio na scenie sięgają ery analogów. W opracowanych wówczas rozwiązaniach ułatwiających pracę znalazły zastosowanie kable zbiorcze, umożliwiające przesyłanie 8 lub 12 torów audio. Dlaczego 8 i 12, a nie 16 lub więcej? Przede wszystkim z powodów prozaicznych. W okresie gdy powstawały te rozwiązania, koncertowe potrzeby wielu gwiazd zamykały się najczęściej w 16-24 kanałach. Na scenie nie było wówczas aż tylu źródeł sygnału, ile spotyka się obecnie. Inną, praktyczną stroną przyjętego rozwiązania było to, że kable zbiorcze o 8-12 torach audio były stosunkowo cienkie i w miarę elastyczne. Jeśli nawet miały one wewnątrz dodatkowy ekran podnoszący zarazem ich wytrzymałość mechaniczną, to i tak łatwiej było zwijać wiązkę złożoną z 3-4 takich „ósemek”, wraz z doklejonym do niej kablem zasilającym.

Zarówno kiedyś, jak i obecnie, przygotowania do trasy koncertowej rozpoczynano zwykle od prób technicznych, podczas których określano wymiary sceny oraz rozmieszczenie na ustalonej powierzchni muzyków wraz z instrumentami. Następnie rozkładano owe „ósemki” – po jednej dla perkusji, lewej strony sceny, prawej strony sceny i jednej z przodu. Jeżeli zestaw perkusji był bardziej rozbudowany i jego omikrofonowanie wymagało większej liczby kanałów niż osiem, dokładano wówczas kolejną „ósemkę”. Niewykorzystane tory w danej „ósemce” pozostawiano wolne jako rezerwę. Kiedy wszystko było już wiadome i zatwierdzone – łącznie z ewentualnymi zmianami, które w trakcie trwania prób okazały się konieczne – wszystkie „ósemki” (oprócz tej z przodu sceny) układano obok siebie, a następnie sklejano za pomocą taśmy. Tak stworzona wiązka zapewniała pełną powtarzalność sytuacji podczas instalowania wykonawcy na scenie w kolejnym miejscu koncertu.

SPLITER

Nie trzeba sięgać w zbyt odległą przeszłość, by przekonać się, że wiele firm nagłośnieniowych budowało kiedyś (i buduje nadal) również własne splitery sygnału, stosując indywidualne rozwiązania konstrukcyjne, adekwatne do określonych potrzeb. Przykład takiego splitera, wykonanego na własny użytek przez jedną z firm nagłośnieniowych, przedstawiony został na ilustracji 1.

Jeśli uważnie przyjrzymy się jego płycie czołowej, to zauważymy na niej pewne charakterystyczne obszary, gdyż spliter ten został wyposażony w dodatkowe, praktyczne rozwiązania, które zasługują na kilka słów omówienia. A’propos… w celu ułatwienia dostępu do gniazd XLR w górnym rzędzie pozostawiono przestrzeń 1U – czyli zrobiono to, o czym pisałem w poprzednim numerze. Tu wolną przestrzeń wypełnia kratka wentylacyjna. Konstrukcja splitera umożliwia przyjmowanie sygnałów audio, a następnie ich oddawanie poprzez gniazda XLR, z możliwością odpięcia masy sygnału za pomocą indywidualnych wyłączników. Wyłączniki umieszczone zostały w specjalnych osłonach, chroniących je przez przypadkowym przełączeniem. Sądząc po rozmiarach płyty czołowej oraz widocznych na niej elementach mocujących, został on z pewnością wyposażony także w transformatory separujące.

W dolnej części płyty czołowej widzimy siedem gniazd wielozłączy. Trzy zainstalowane najniżej służą do dystrybucji sygnału pomiędzy konsoletą główną, odsłuchową oraz dodatkowym odbiorcą, jakim może być na przykład wóz transmisyjny lub mobilne studio. Cztery mniejsze nad nimi (oznaczone kolorową taśmą) to złącza wejściowe, grupujące po osiem sygnałów audio doprowadzanych ze źródeł na scenie. To właśnie do nich – jak wcześniej wspomniałem – podłączane są „ósemki”, których drugi koniec, zaopatrzony w odłączaną puszkę z gniazdami wejściowymi, znajduje się w odpowiednim obszarze sceny. Taka przykładowa puszka z gniazdami wejściowymi pokazana została na ilustracji 2.

Nie widzę potrzeby rozpisywania się o zaletach wynikających z możliwości odłączania puszki. Wie o tym każdy, kto choć raz brał udział w koncercie z udziałem wielu wykonawców i zmuszony był po zakończeniu próby rozpinać okablowanie zestawu perkusji, by po pewnym czasie zapinać wszystko po raz drugi, trzeci i kolejny. Jeśli przygotowane pod bębny podesty są na kółkach, co dziś jest właściwie normą na niemal każdym festiwalu, to odpinana puszka pozwala na błyskawiczne odłączenie całego zestawu bębnów – wraz z okablowanym kompletem mikrofonów – a następnie podłączenie w jego miejsce innego, przygotowanego na zapleczu sceny zestawu, który za chwilę będzie używany przez kolejnego wykonawcę. Ta sama technika stosowana jest często również do zmian instrumentów klawiszowych oraz zestawów gitarowych.

Budowane indywidualnie splitery charakteryzowała jedna wspólna cecha, a mianowicie układ 8 lub 12 gniazd umieszczonych w jednym rzędzie. Tu również wzięły górę względy praktyczne. Na panelu o standardowej szerokości 19” mieści się idealnie 16 gniazd XLR ułożonych w jednym rzędzie. Jednak zamontowanie maksymalnie 12 gniazd pozwalało na większą przejrzystość oraz wygodniejszy dostęp do każdego z nich.

System paneli ułożonych w rzędy lub kolumny o ośmiu gniazdach zaadoptowany został później przez wielu producentów konsolet cyfrowych, a także producentów wytwarzających seryjne moduły przeznaczone do dystrybucji sygnałów audio. Na ilustracji 3 przedstawiony został spliter sygnału zestawiony z takich właśnie seryjnie produkowanych modułów firmy Radial.

Widoczna wolna przestrzeń (2 x 2U) umożliwia zamontowanie dodatkowego panelu z wielozłączami – w tym przypadku grupującymi po 12 kanałów wejściowych (ilustracja 4).

WIELOZŁĄCZA

Wykonywanie czynności związanych z opinaniem, przepinaniem sygnałów, szybkim instalowaniem wykonawców na scenie itd. można więc ułatwić sobie na wiele sposobów. Wiele rozwiązań można też na własny użytek zaadaptować, bo, jak już wspominałem, nie ma sensu wymyślać tego, co dawno temu zostało wymyślone. Funkcjonujące rozwiązania, o których pisałem, są „wspólnym dobrem”. Nikt nie robi z nich tajemnicy, więc skorzystanie z któregokolwiek sposobu nie jest przywłaszczeniem sobie cudzej własności. Wiele udogodnień można wykonać tu, we własnym zakresie, korzystając ze standardowych komponentów o sprawdzonej jakości. Przestrzegam jednak w tym miejscu przed kupowaniem na aukcjach internetowych – zarówno niektórych komponentów, jak i niektórych gotowych wyrobów. Portale aukcyjne zalewane są ofertami różnych sklepów internetowych oferujących tanią „chińszczyznę”, która praktycznie nie nadaje się do profesjonalnego wykorzystania. Bardzo często są to kable i złącza, których żywotność – z racji niskiej jakości materiałów i technologii produkcji – jest wielokrotnie krótsza od żywotności produktów oferowanych przez renomowaną markę. Oprócz jakości materiałów również sposób wykonania gotowego okablowania pozostawia bardzo często wiele do życzenia i może stanowić źródło wielu niekończących się problemów.

Na ilustracji 5 pokazane zostało takie właśnie gotowe przyłącze. Zwracam uwagę, że wprowadzony do masywnej obudowy wielozłącza kabel nie ma żadnego mocowania w postaci dławicy. Jedynym elementem „mocującym” mechanicznie kabel ze złączem są delikatne żyły przylutowane (lub zaciskane) bezpośrednio do styków. Przy tak wykonanym przyłączu pozostaje tylko kwestią czasu moment, w którym poszczególne żyły zaczną się odrywać od styków – pod ciężarem samej tylko obudowy.

Po drugiej stronie tego samego przyłącza (ilustracja 6) widzimy tandetne wtyki typu „jack”, które również nie prezentują solidnej jakości i nie gwarantują wytrzymałości mechanicznej.

Na międzynarodowym rynku funkcjonuje sporo producentów wielozłączy. W kraju dostępne są produkty przynajmniej kilku uznanych marek, takich jak LK Connector, Ten 47, Amphenol, Syntax, Veam oraz Harting. Należałoby więc w tym momencie zapytać: które z nich są najlepsze? Niestety, jest to pytanie retoryczne, bo dla dokonania oceny należałoby przyjąć jakieś kryterium, według którego można takiej oceny dokonać. Odpowiem zatem może w sposób następujący. Wszystkie wymienione złącza, pod względem ich wykonania, wytrzymałości mechanicznej, możliwości obciążenia prądowego styków, a także oporności izolacji, spełniają wszelkie standardy przemysłowe w swojej klasie. Są one również hermetyczne i odporne na pył. Każdy z wymienionych producentów ma w swojej ofercie szeroką gamę różnego typu złączy, charakteryzujących się określonymi cechami, dedykowanych do odmiennych zastosowań. Jednym z głównych kryteriów podziału jest liczba i rodzaj styków, a co za tym idzie liczba możliwych do przekazania torów audio. Jeżeli przyjmiemy, że pojedynczy tor audio wymaga trzech styków – tak jak w typowym złączu XLR – to przykładowo dla przekazania ośmiu torów audio potrzebne jest złącze o minimum 24 stykach, dla 12 torów – o minimum 36 stykach itd.

ZŁĄCZA RMP

Złącza typu RMP (okrągłe) bez względu na markę producenta są kompatybilne w swojej klasie. Oznacza to, że przykładowo wtyk marki Ten 47, o liczbie 12 kanałów audio, pasuje do gniazda Amphenol czy LK Connectors w tym samym standardzie, itd. Każde z wymienionych złączy – o ile nie pomyli się oznaczenia styków – prezentuje identyczną numerację kolejności kanałów.

Złącza tego typu mogą być wyposażone w srebrzone (ilustracja 7)

lub złocone styki (ilustracja 8), co jest zależne od decyzji użytkownika, podyktowanej najczęściej przeznaczeniem i warunkami pracy.

Styki srebrzone są bardzo wrażliwe na działanie agresywnych warunków środowiska, zwłaszcza powietrza atmosferycznego zawierającego pewne ilości związków siarki. Związki te najczęściej uwalniane są do atmosfery podczas spalania zasiarczonych paliw i kopalin, a także podczas różnych procesów technologicznych w przemyśle. Związki siarki wchodzą w reakcję ze srebrem, powodując powstawanie czarnego nalotu (siarczek srebra) na powierzchni styków. Styki złocone są zdecydowanie bardziej odporne na tego rodzaju zagrożenia. Wyjątkiem wśród wielozłączy jest Harting (ilustracja 9), który nie jest kompatybilny z żadnym wcześniej wymienionym. To solidne, przemysłowe złącze o prostokątnym kształcie obudowy, dość powszechnie używane przez firmy nagłośnieniowe w różnych rozwiązaniach połączeniowych.

Moim faworytem wśród wielozłączy są złącza typu RMP, a przewodzą im Ten 47 oraz LK Connectors. Oczywiście nie należy absolutnie traktować tego stwierdzenia w kategoriach jakiejkolwiek innej oceny, niż tylko moja prywatna. Do wymienionych złączy przekonuje mnie (bez względu na kolejność wymienionych cech) solidność galwanicznego barwienia obudowy, która wykonana jest w sposób wyjątkowo odporny na ścieranie. Kolejną istotną zaletą jest sposób osadzenia styków. Został on zaprojektowany tak, że raz poprawnie osadzone styki nawet po bardzo długim okresie eksploatacji pozostają na swoim miejscu i nie cofają się podczas kolejnego spinania dwóch elementów złącza. Obudowy tych złączy zaprojektowane zostały w sposób taki, że podczas ich łączenia w pierwszej chwili spotykają się części obudów, zaopatrzone w solidne prowadnice, a dopiero w następnej kolejności spotykają się styki obu elementów. Zapobiega to przypadkowemu przemieszczeniu, a w konsekwencji zdeformowaniu (lub wyłamaniu) styków podczas łączenia. Wymienione marki złączy mają również wygodnie zaprojektowany uchwyt zamka zapobiegającego rozłączeniu. Pierścień z solidnymi wyfrezowanymi bruzdami umożliwia wygodne chwytanie i wykonanie ¼ obrotu, co ma szczególne znaczenie w przypadku złączy o największych obudowach, wyposażonych w 150 i 201 styków (48 i 67 kanałów audio).

Moim negatywnym typem wśród złączy RMP są tak zwane „hermafrodyty” (czyli dwupłciowe) pokazane na ilustracji 10. Złącza tego rodzaju ma w swojej ofercie każdy z wymienionych producentów. Są one wykorzystywane na rynku w celu ograniczenia wyłącznie do dwóch typów rodzaju paneli przyłączeniowych i kabli. Ten typ złącza stał się bardzo popularny na rynku amerykańskimi i jest on bardzo często stosowany przez tamtejsze firmy nagłośnieniowe.

Głównym mankamentem tego złącza – w mojej subiektywnej ocenie – jest jego wytrzymałość mechaniczna. W tym przypadku prowadnice obu części wykonane zostały z twardej (ale i tak zbyt elastycznej) gumy. Męskie styki złącza są bardzo cienkie i stosunkowo kruche. Zbyt elastyczna gumowa prowadnica nie utrzymuje podczas łączenia obu części we właściwej pozycji względem siebie. Sprawia to, że podczas ich łączenia łatwo następuje przemieszczenie deformujące styki, które podczas kolejnej próby wyprostowania po prostu się łamią. Wspomniana gumowa prowadnica jest wyjątkowo niepraktyczna w przypadku złączy o dużych obudowach, które zwykle są zakończeniem kabli wielokanałowych o dużej średnicy zewnętrznej. Jeśli kabel taki jest dodatkowo sztywny, a przy niskich temperaturach sztywnieje jeszcze bardziej, to niestety trudno jest złączem manipulować i łatwo dochodzi w tej sytuacji do odkształcenia lub wyłamania styków.

Na zakończenie chciałbym dodać, że mówiąc o pewnych mankamentach trzeba wyraźnie zaznaczyć, że żaden z producentów nie zaprojektował dotychczas złącza odpornego na głupotę potencjalnego użytkownika. Żeby mogły one spełniać swoją rolę i służyć niezawodnie przez długi czas, należy wykazać się elementarną kulturą techniczną i traktować je „z szacunkiem” należnym przedmiotom wykonanym z dużą precyzją. Poza tym podkreślam, że jeśli ktoś nie ma pomysłu na usprawnienie systemu okablowania lub doświadczenia, by ewentualne własne pomysły zrealizować samodzielnie, to lepiej zdać się na pomoc i doświadczenie ludzi, którzy tego rodzaju prace wykonują na co dzień. Ilustracja 11 przedstawia panel przyłączeniowy pokazany od strony okablowania styków wielozłączy. Został on wykonany przez firmę zajmującą się między innymi wykonywaniem tego rodzaju osprzętu.

Dla kontrastu na ilustracji 12 widzimy złącze Harting, zainstalowane samodzielnie przez jakiegoś użytkownika. Zauważmy, że oprócz niechlujnego wykonania masy poszczególnych torów audio nie są poprowadzone oddzielnie. Zostały one połączone we wspólnym punkcie, który dodatkowo ma kontakt z zewnętrzna obudową złącza, co w różnych sytuacjach może być źródłem wielu dodatkowych problemów.

Zastosowane złącze to, jak powiedziałem, Harting, typu „Han D”. Widoczny na zdjęciu wkład może pomieścić maksymalnie 40 styków, a to zbyt mała liczba dla obsłużenia 16 torów audio. Prawdopodobnie z uwagi na ten fakt zostało zwartych 8 styków, które wykorzystano następnie dla wspólnego podłączenia mas wszystkich 16 torów. Nie będę nawet próbował odgadnąć, dlaczego ktoś postanowił zastosować złącze o nieodpowiedniej liczbie styków. Być może chciał wykazać się swego rodzaju sprytem, pomijając powszechnie znane i respektowane standardy, co z pewnością musiało się zemścić w praktyce.

Powiem tak – białe przedłużacze z marketu, „spryt” i skłonność do „chadzania na skróty” w sytuacjach, w których należy się podobnych działań wystrzegać, świadczy jednoznacznie o tym, że najtrudniej zmienia się ludzką świadomość.

Marek Witkowski