Балансный сигнал использует для передачи три провода: два сигнала HOT и COLD (прямой и инверсный) и третий провод земля. Электрическое сопротивление сигнальных проводов по отношению к земле сбалансировано (то есть равно), что нашло отражение в названии. Сигналы по двум проводам балансной линии передаются в противофазе с равной амплитудой относительно земли.
Балансные входы и выходы звуковой карты
Операционный усилитель на балансном входе устройства вычитает из прямого сигнала инверсный, в результате помехи, одинаково наведенные на две фазы такой линии, вычитаются, а полезный сигнал увеличивается по амплитуде в два раза.
В сравнении с небалансным подключением балансное имеет два основных преимущества, обусловленных его техническими особенностями.
Первое преимущество – возможность передавать аналоговый и цифровой сигнал без существенных искажений на значительное расстояние.
Это, прежде всего, обусловлено в два раза большей разностью потенциалов между прямым и инверсным сигналом балансной линии в сравнении с разностью потенциалов между землей и единственным сигналом небалансной линии.
Вторая особенность, тесно связанная с первой, – лучшая в сравнении с небалансным подключением помехоустойчивость, которая достигается таким фактором, как анализ наведенных шумов на две линии сигналов в противофазе.
Небалансное подключение позволяет получать стабильный сигнал без существенных искажений на расстояниях, на практике не превышающих 15—20 метров. А при использовании балансного аудио подключения мы можем передать сигнал на расстоянии 200 метров и более. Но тут же хочу обратить внимание, что это не значит, что мы можем передать LTC на то же расстояние, что и аудиосигнал. Причина тому – ряд условий, которые не позволят нам это сделать.
Если не учитывать эти условия, то без потерь мы можем передать по балансной линии сигнал LTC на расстояние не более 30–50 метров. Чтобы понять, какие условия не могут нам позволить передать этот сигнал на большее расстояние, давайте сперва изучим особенности передачи цифрового LTC по аудиоканалу, а потом вновь вернемся к этому вопросу.
Большинство внешних звуковых карт имеет балансные выходы, что позволяет более качественно работать с передачей линейного таймкода, также эти карты позволяют полноценно работать с двумя или более каналами аудио и при этом на отдельном канале работать с LTC, что невозможно со встроенными двухканальными картами.
Интерфейс синхронизации LTC изначально был придуман для использования на телестудиях, где и по сей день используется самое профессиональное оборудование.
Longitudinal Time Code был разработан не для передачи через низкокачественный звуковой тракт и тем более не через домашние аудиокарты и разъем mini-Jack. Он был разработан для работы с профессиональными балансными входами и выходами, которыми были оснащены все профессиональные аудио и видеосистемы. Да и передавать LTC на дальние расстояния не было необходимости.
Сейчас в различное оборудование, которое работает с таймкодом, уже внедрены специальные алгоритмы для исправления самого искаженного сигнала, которые позволяют компенсировать многие ошибки при работе с линейным таймкодом. Но это всегда игра в лотерею. Как только обстоятельства усугубляются факторами, которые мы не сможем спрогнозировать, наша система синхронизации может обрушиться. Поэтому лучше следовать технологиям и стандартам, чтобы иметь такую надежность системы, которая бы обеспечила нам безотказную работу в ста случаях из ста!
Так как LTC – это цифровой сигнал, передаваемый по аудиоинтерфейсу, то коммутируется он при помощи балансных аудиокабелей, но здесь появляются свои особенности с передачей цифрового сигнала по аудиоканалу.
График SMPTE не синусоидальный, как у аудиосигнала, а квадратный, т.к. сигнал кодируется в бинарной системе. На небольших расстояниях тип сигнала не принципиален. При большой длине аудио кабеля появляются такие факторы, как емкость кабеля и его индукция. Чем это плохо? А тем, что квадратная форма сигнала становится синусоидальной и смещается фаза восхождения сигнала. Это грозит тем, что сильно измененный LTC сигнал попросту не будет читаться принимающим устройством или будет нестабилен, и часть кадров будет теряться, а как следствие этого, синхронизация будет некорректная.
То же самое происходит, если LTC сигнал пропустить через звуковой пульт или аудио сплиттер. Многие специалисты, не до конца понимая принципиальное отличие звукового сигнала от LTC, наивно полагают, что с цифровым сигналом SMPTE можно работать точно так же, как и с обычным аналоговым сигналом, что является грубейшей ошибкой. Так как LTC – это импульсный сигнал с абсолютно другими характеристиками. К примеру, если подать с одинаковым уровнем LTC и аналоговый сигнал, то LTC будет звучать в два раза громче, и на звуковых пультах нормальный уровень LTC будет приниматься как перегруженный, что является нормой, потому что это цифровой сигнал. В таких случаях «специалисты» понижают уровень генерируемого LTC сигнала, тем самым понижая качество помехоустойчивости линии.
Так как LTC – это цифровой сигнал, для него очень важен такой параметр, как громкость, так как громкость в аналоговом формате задает цифровую амплитуду между логическим нулем и единицей. Поэтому стоит очень внимательно следить за уровнем выходного сигнала LTC со звуковой карты. Рабочий уровень LTC от +4dBu до +8dBu (1.228v. – 1.95v.), если уровень сигнала опустить значительно ниже, то таймкод либо вообще не будет определяться принимающими устройствами, либо будет нестабилен. Часто по невнимательности на рабочем компьютере опускают общий рабочий уровень звуковой карты в системе, от этого падает не только сигнал аудиоканалов, но и LTC. Добавьте к этому генерацию со встроенной звуковой карты, аудио сплиттер или звуковой пульт, который делит LTC сигнал, и вы получите изрядно потрепанный LTC сигнал, который может доставить вам ряд неудобств при синхронизации.
Если обращаться к оригинальному телевизионным стандарту описывающий LTC, то там можно найти следующую информацию: «Предпочтительный диапазон выходного сигнала 1–2 вольт. Допускается диапазон амплитуд с размахом 0,5–4,5 вольт». Может возникнуть вопрос, почему же так сильно отличаются диапазоны в шоу индустрии и в телевидение? Диапазон 1.228–1.95 вольт, регламентирован звуковой индустрией и стандартом передачи балансного аудио сигнала, так как большинство оборудования и пультов управления используют звуковые модули на LTC портах, для того чтобы можно было программно анализировать входящие аналоговые искажения сигнала, для его последующего исправления. Что невозможно используя цифровые модули, где чётко регламентированы параметры цифрового сигнала. И так же, звуковые карты не способны генерировать LTC сигнал уровнем в 4.5 вольт. Профессиональное таймкод оборудование, которое работает с LTC сигналом, умеет работать, как и с телевизионным, так и с шоу индустриальным стандартом.
При работе с LTC допустимо использование профессиональных звуковых карт со встроенным процессором. В качестве примера можно привести звуковую карту MOTU 828x. На основе встроенного процессора можно организовывать маршруты между входами и выходами карты.
Я часто использую такие карты для разделения LTC сигнала на несколько клиентов, так как после настройки они полностью автономны, и для их работы не нужен компьютер. И к тому же у звуковых карт такого класса обычно очень большие динамические диапазоны работы входов и выходов, у MOTU 828x верхний динамический диапазон входов составляет +24dBu. Это значит, что такая звуковая карта с легкостью справится с перегруженным цифровым LTC сигналом. Также если нужно сгенерировать LTC сигнал для нескольких клиентов, то можно не делить один сигнал на несколько, а сразу с многоканальной звуковой карты генерировать необходимое количество LTC сигналов.
