PRZEGLĄD: Rodzaje połączeń występujących w świecie pro audio

Z pewnością mieliśmy do czynienia z typowymi analogowymi przewodami, występującymi choćby w systemach stereo. Widok gniazd urządzeń pro audio oznaczonych symbolami nie budzącymi najdrobniejszych skojarzeń może jednak wprawić nas w stan osłupienia.

Przyjrzyjmy się zatem osobliwym formatom wejść i wyjść, które znajdziemy na naszych kartach oraz scharakteryzujmy najczęściej spotykane rodzaje połączeń występujących w świecie pro audio.

Wtyk/gniazdo jack 6.35 mm

Bez wątpienia najpopularniejsze złącze wykorzystywane do transmisji sygnałów analogowych, głównie połączeń audio. Popularny "duży jack" występuje w dwóch wariantach jack mono/TS oraz stereo/TRS. Z pierwszą kategorią wtyku spotkaliście się na pewno, jeśli gracie na gitarze lub keyboardzie (syntezatorze). W połączeniach wykorzystujących kable zakończone wtykiem 1/4" mono pojedynczy (monofoniczny) sygnał przekazywany jest do kolejnego urządzenia za pomocą jednego przewodu otoczonego ekranem połączonym z masą. W tym przypadku skrót TS odnosi się do anglojęzycznych słów Tip oraz Sleeve, gdzie Tip oznacza końcówkę wtyku natomiast Sleeve tuleję, czyli pozostałą część metalowej konstrukcji. Obie sekcje oddzielone są od siebie plastikową przegrodą.

Przewody zakończone wtykiem mono-jack (kolejne określenie tego samego wtyku) stosowane są przede wszystkim w tradycyjnych instrumentach muzycznych i sprzęcie studyjnym. Posłużą nam między innymi do połączenia instrumentu (np. gitary elektrycznej) ze wzmacniaczem gitarowym lub mikserem/kartą dźwiękową, syntezatora z mikserem/kartą dźwiękową, miksera ze wzmacniaczem mocy (poweramp), a wzmacniacza mocy z kolumnami głośnikowymi.

Kolej na jacka 1/4" stereo/TRS (Tip-Ring-Sleeve). Tym razem oprócz znajomych określeń dla końcówki wtyku i tulei pojawia się angielskie słowo Ring oznaczające pierścień, czyli małą część wtyku pomiędzy plastikowymi przegrodami. Połączenia stereofoniczne to takie, w których sygnał przekazywany jest za pomocą kabla składającego się z dwóch żył otoczonych wspólnym ekranem. Typowe zastosowanie jacków stereofonicznych obejmuje zakończenie przewodów słuchawkowych (kabli stereo), przewodów symetrycznych oraz kabli insertowych.

Połączenia symetryczne (ang. balanced) są spotykane w większości profesjonalnych urządzeń audio. Keyboardy, maszyny perkusyjne i inne media elektroniczne mają wyjścia stereofoniczne z oddzielnymi sygnałami lewego  i prawego kanału. Dzięki zastosowaniu kabli zbalansowanych prześlemy sygnał na większe odległości oraz zminimalizujemy podatność sygnału na zniekształcenia. Z kolei kable insertowe pozwalają łączyć zewnętrzne procesory sygnałowe (kompresory, limitery) z gniazdami insertowymi konsolety mikserskiej. Kabel w kształcie litery "Y", zakończony  z jednej strony wtykiem TRS, z drugiej zaś dwoma wtykami TS, pozwala na wysłanie i powrót sygnału przy użyciu tylko jednego gniazda miksera. Podstawową zaletą wszystkich jacków jest możliwość włożenia wtyku do gniazda w dowolnej pozycji oraz możliwość obrotu wtyku  w gnieździe. Dodatkowo nie musimy się martwić, którą stroną wtykamy kabel do naszego instrumentu - sygnał podróżuje równie sprawnie  w obu kierunkach.

Wtyk/gniazdo XLR

Kolejnym, popularnym złączem symetrycznym jest XLR. Pomysłodawcą złącza, które pod koniec lat siedemdziesiątych na stałe zagościło w technice audio, był James H. Cannon, stąd często przewody tego typu określa się mianem cannonów. Niewielka podatność na zniekształcenia i straty sygnału, wysoka odporność na uszkodzenia mechaniczne oraz zabezpieczenie przed wysunięciem leżały u podstaw uznania złącza XLR za standard w przemyśle pro audio.

Złącze wykorzystujące kabel z dwiema żyłami w ekranie wykorzystywane jest najczęściej do przesyłania sygnałów audio o poziomie liniowym lub mikrofonowym. Wtyczka i gniazdo XLR mogą występować w wersji męskiej lub żeńskiej. Co ciekawe, często w interfejsach spotkamy gniazda typu combo, wspólne dla mikrofonów (wtyk XLR) lub gitar elektrycznych czy syntezatorów (wtyk duży jack).

XLR - wtyk męski i żeński

Wtyk/gniazdo RCA (cinch)

Jednym z najstarszych złączy wykorzystywanych w przemyśle audio jest popularny cinch. Złącze funkcjonujące również pod nazwą phono spotkamy najczęściej w domowych systemach stereo oraz w półprofesjonalnych rozwiązaniach studyjnych. Sygnał przesyłany jest za pomocą dwóch kabli, czerwonego i białego, a każdy z nich przesyła sygnał jednego kanału.

Złącze, które pozostaje standardem na rynku sprzętu audio i wideo, sukcesywnie traci na znaczeniu w rozwiązaniach profesjonalnych. Przyczyną jest to, że nie można uzyskać połączeń symetrycznych. Do tego niewystarczające jest zabezpieczenie przed przypadkowym napięciem. Pozostając w światku pro audio, stereofoniczne wejścia i wyjścia RCA spotkamy np. w stołach mikserskich, dzięki którym bez problemu podłączymy magnetofon, odtwarzacz CD lub inne urządzenia konsumenckie.

Wtyki RCA zakończone gniazdem Jack 3.5 mm

Zrozumieć MIDI

Gdyby nie było tego standardu, należałoby go wymyślić. Opracowany w 1983 roku standard MIDI (ang. Musical Instrument Digital Interface) umożliwia wygodny transfer informacji muzycznych z jednego urządzenia do kolejnego. Syntezatory, maszyny perkusyjne, moduły dźwiękowe, a nawet niektóre gitary mają żeńskie gniazda MIDI.

Chcąc połączyć te urządzenia ze sobą, będziemy potrzebowali kabla zakończonego z dwóch stron męskim, 5-pinowym złączem. Za pomocą najprostszej klawiatury sterującej bez problemu wyzwolimy brzmienia drzemiące w naszym DAW-ie, łącząc ją uprzednio z gniazdami MIDI kart dźwiękowych. Sam sygnał MIDI nie zawiera dźwięków, a jedynie proste zbiory poleceń kryjące informacje o wybranej nucie, prędkości naciskania klawisza oraz innych parametrach charakteryzujących dany dźwięk, takich jak wysokość tonu czy modulacja dźwięku.

Kabel ze złączami MIDI

AES/EBU

AES/EBU to standard cyfrowego przesyłania sygnału audio opracowany przez Audio Engineering Society (AES) i zatwierdzony przez organizację European Broadcasting Union (EBU). Sygnał, zawierający informacje lewego i prawego kanału, przesyłany jest kablem symetrycznym zakończonym wtykami XLR.

Protokół AES/EBU w przeciwieństwie do standardu S/PDIF (o którym za chwilę) zyskał miano standardu profesjonalnego. W dużej mierze uwarunkowane to było wykorzystywaniem połączeń symetrycznych (odpornych na zakłócenia), przewodów o impedancji 110Ω oraz możliwością transmisji dźwięku cyfrowego na odległość do 100m.

Gniazdo AES/EBU

S/PDIF

Kolejnym przedstawicielem standardu transmisji dwukanałowej jest protokół S/PDIF (skrót od ang. SONY/Philips Digital Interface Format). W przeciwieństwie do swojego profesjonalnego kuzyna połączenia realizowane są za pomocą koncentrycznego przewodu o impedancji 75 Ω na odległość do 10 m. Typowym wejściem/wyjściem dla sygnału S/PDIF jest złącze RCA. Występują również złącza optyczne TOSLINK, charakteryzujące się odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne oraz mniejszym kosztem przewodu łączącego (światłowód jest tańszym rozwiązaniem od kabli koncentrycznych).

Standard zaprojektowany początkowo z myślą o sprzęcie konsumenckim, posługującym się przewodami niesymetrycznymi, spotkamy obecnie w większości profesjonalnych kart audio w sąsiedztwie lub zamiast gniazd AES/EBU.

Złącze optyczne TOSLINK

ADAT

Firma ALESIS wykorzystała złącze TOSLINK do stworzenia studyjnego formatu transmisji dźwięku o nazwie ADAT (skrót od ang. Alesis Digital Audio Tape). Protokół wykorzystujący do transmisji sygnału audio przewody światłowodowe pozwala na przesłanie maksymalnie 8 kanałów o parametrach 48 kHz/24 bity, 4 kanałów o parametrach 96 kHz/24 bity lub 2 kanałów o częstotliwości próbkowania 192 kHz i 24-bitowej rozdzielczości (w trybie ADAT SMUX).

Wejście ADAT na naszej karcie pozwala łatwo zwiększyć liczbę torów analogowych w naszym systemie rejestrującym - wystarczy zaopatrzyć się w konwerter analogowo-cyfrowy  z wyjściem ADAT.

Gniazdo ADAT

Karta FireWire, USB, Thunderbolt

Pora przyjrzeć się gniazdom nieodzownym do transmisji danych do i z komputera. Do niedawna palmę pierwszeństwa dzierżyły karty wyposażone w port FireWire. Standard opracowany przez Apple (znany również jako IEEE1394) ma dużą prędkość transmisji. Maksymalny transfer w przypadku wersji FW 400 wynosi 400 Mbit/s (50 MB/s), ale urządzenia pracujące z prędkościami transmisji na poziomie 800 Mbit/s (FW 800) nie są żadnym wyjątkiem.

Prosta instalacja oraz konfiguracja sprzętu, funkcja hot-plugging (możliwość podłączania i odłączania karty w czasie normalnej pracy komputera), elastyczność przejawiająca się możliwością współpracy urządzeń korzystających z magistrali FireWire bez udziału komputera, wreszcie dostępność adapterów FireWire - Thunderbolt sprawiają, że jeszcze sporo wody w Wiśle upłynie, zanim karty FW na dobre odejdą do lamusa.

Od lewej: wtyk Thunderbolt, Firewire i USB

Obecnie najliczniejszą grupę kart stanowią interfejsy podłączane do komputera poprzez port USB (ang. Uni versal Serial Bus). Powszechność standardu (obecnie większość komputerów ma przynajmniej jeden port USB) oraz debiut stabilnej wersji USB 2.0 oferującej transfer szybszy niż FireWire - 480 Mbit/s w porównaniu do 60 MB/s - przesądziły  o popularności magistrali. Aktualna pozycja formatu 2.0 - ze wszech miar dopracowanego, umożliwiającego wydają pracę z wieloma ścieżkami dźwiękowymi w wysokiej rozdzielczości, wydaje się niczym nie zagrożona dopóki standardem zapisu dźwięku w większości studiów nagrań pozostaje 44.1 kHz/24 bity.

Najnowszym formatem, szybko zyskującym na znaczeniu, jest interfejs Thunderbolt. Oparty ma macowym złączu MiniDisplay i stanowiący połączenie wydajności PCI-Express  z wygodą USB bądź FireWire, zapewnia obecnie najszybszą komunikację z komputerem (10 Gb/s - teoretycznie ponad 4000 kanałów audio 96 kHz/24 bity jednocześnie!). Nowoczesny format ma wszelkie zadatki, żeby w przyszłości stać się kolejnym standardem w profesjonalnych wielokanałowych systemach rejestracji dźwięku. Tak jak niegdyś FireWire, jest rozwiązaniem szybkim, drogim i póki co dostępnym tylko w komputerach Mac...