В процессе совершенствования звукового оборудования и технологий обработки звука постоянно предлагаются идеи и решения, призванные облегчить работу звукорежиссёров, улучшить параметры аппаратуры или добавить какие-то новые уникальные возможности. Часть этих идей успешно воплощается и получает широкую популярность, часть оказывается невостребованной в реальной жизни, а часть, в силу разных причин, откладывается и ждёт своего часа. Именно к последнему случаю относится оригинальное изобретение талантливого американского звукорежиссёра и инженера Дэна  Дугана (Daniel William Dugan или Dan Dugan), предложившего совершенно новый подход к автоматическому  микшированию.

Dan Dugan

История

Дэн родился в Лос-Анджелесе 20 марта 1943 года. С раннего возраста его страстным увлечением стал театр, который он посещал со своими родителями, что и определило его дальнейший жизненный путь. Несмотря на то, что Дэн закончил физический и математический факультет в университете Сан-Франциско, очень скоро он начал работать в театре, где выполнял роль звукорежиссёра и саунд-дизайнера, так как занимался в том числе записью звуков и шумов. Впрочем, в конце 60-х такого названия профессии как саунд-дизайнер ещё не было. В процессе работы, как и любой звукорежиссёр, Дэн столкнулся с проблемой контроля большого количества микрофонов и возникающей при этом акустической обратной связи. После одного из неудачных представлений мюзикла «Hair» Дэн всерьёз задумался о техническом решении, способном снять остроту проблемы фидбэка на сцене. Большой практический опыт позволил ему взглянуть на происходящее с новой стороны, в результате чего на свет появилась идея о контроле усиления всех активных в данных момент микрофонов. Первый патент на систему автомикширования был получен в 1976 году. Собственные идеи Дэн начал воплощать в жизнь, организовав небольшое производство, в процессе которого постоянно совершенствовал свой алгоритм, что позволило ему в 1989 году получить ещё один патент. В том же году Дэн впервые сделал развёрнутый доклад по своему изобретению и его использованию на конференции AES. Однако на тот момент крупные компании не выразили большого интереса к новой технологии.

Производимые в то время Дэном автомикшеры были аналоговыми и представляли собой достаточно сложные и дорогие устройства. Тем не менее, звукорежиссёры на местах по достоинству оценили новинку, и количество заказов постоянно увеличивалось. К концу 90-х годов автомикшеры Dan Dugan использовались более чем в тысяче церквей, многочисленных залах суда, включая Верховный Суд Соединённых Штатов, а также на нескольких ведущих телевизионных шоу. В начале 2000-х Дэн разработал цифровые версии устройств, где наиболее полно реализовал свой алгоритм микширования.  К этому моменту его приборы стали известны не только в Америке, но и в других странах.

Различные модели микшеров Дэна Дугана

Автомикшеры Дэна подключались к микшерным пультам как многоканальная обработка в разрыв пост фейдер каналов. Не удивительно, что многие звукоинженеры были не против получить данную технологию прямо на борту консоли без лишней коммутации. В конце концов, эти многочисленные пожелания пользователей дошли до ушей крупного производителя. Переломным моментом в этой истории можно считать выпуск в 2011 году компанией Yamaha системы автомикширования Dan Dugan в виде карты расширения Dugan-MY16 для своих цифровых пультов.  В один момент о новой технологии стало известно всей звуковой индустрии. Впоследствии данную технологию лицензировали компании Avid, Waves и Sound Devices. Идеи Дэна стали основой для алгоритма «gain sharing», используемого такими монстрами рынка как Calrec, Lawo, SSL, Studer и Biamp. Не смотря на формальное отличие названия, всеми отмечается, что данные алгоритмы работают в стиле Dugan automixing.

Как это работает

Прежде, чем говорить об автомикшерах, отметим одну важную особенность работы систем звукоусиления с большим количеством микрофонов. Заключается она в том, что вероятность возникновения обратной связи зависит от коэффициента усиления в тракте всех микрофонов, находящихся в помещении, так как звук из акустических систем воспринимается всеми этими микрофонами одновременно.

Из этого можно сделать вполне логичный вывод, что микрофоны, не принимающие полезный сигнал, могут иметь меньшее усиление или вообще быть отключены. Автоматические микшеры, использующие этот принцип, известны давно. Они применяются там, где имеется большое количество одновременно работающих микрофонов, наличие звукорежиссёра необязательно, а к заметности работы автомикшера не предъявляется повышенных требований. В основном это конференционные системы. Автомикширование в них строится по принципу гейтирования. Иными словами, если участник конференции не говорит, то сигнала нет и микрофон отключен. Каждый канал работает индивидуально и никак не связан с остальными. Для наглядности можно сравнить работу такой системы со звукорежиссёром, который отключает незадействованные микрофоны кнопкой Mute и включает их, как только человек начинает говорить. Это позволяет уменьшить общий уровень фоновых шумов в системе и снизить вероятность обратной связи.

Блок-схема автоматического микшера, использующего гейты

Однако такое решение имеет и серьёзные недостатки. Во-первых, гейты полностью отключают микрофон от сумматора, а включают с некоторой задержкой, в результате чего моменты включения заметны на слух. Это происходит из-за того, что невозможно идеально настроить время срабатывания гейта. С одной стороны оно должно быть быстрым, чтобы не скрадывались начала звуков, а с другой стороны не слишком быстрым, так как в этом случае  микрофон включится от любого короткого звука, например от случайно задетого микрофона или упавшей на стол ручки. Время  до выключения гейта стараются сделать достаточно длительным, до нескольких секунд, чтобы срабатывания не происходили слишком часто в процессе разговора. Во-вторых, когда канал открыт, усиление в нём остаётся неизменным и, если количество говорящих увеличивается, то микшер начинает ни чем не отличаться от микшера обычного – вероятность возникновения обратной связи возрастает.

Однако Дэн смог сделать собственные оригинальные выводы, которые и лёгли в основу его изобретения. Первый можно сформулировать так: если необходимо увеличить усиление одного из микрофонов, тогда при этом желательно пропорционально уменьшить усиление других микрофонов, в первую очередь тех, на которые не поступает полезный сигнал. И второй вывод – результирующий уровень звука на выходе микшера должен оставаться неизменным при увеличении количества говорящих.

Такой подход имеет массу плюсов:

1) коэффициент усиления распределяется пропорционально, незначительно  уменьшаясь для задействованных микрофонов и сильно уменьшаясь для неиспользуемых. Это позволяет снизить возникновение обратной связи не менее эффективно, чем в системах с гейтами.

2) в режиме ожидания в отсутствие сигнала коэффициент усиления равномерно распределён между всеми каналами и при появлении сигнала нет необходимости резко включать канал, как в системах с гейтами. Соответственно, нет заметного на слух включения каналов.

3) Для задействованных микрофонов (получающих сигнал) система так же продолжает работать, корректируя их усиление и снижая вероятность фидбэка.

4) Для задействованных микрофонов система работает только в небольшом диапазоне коррекции усиления, до 3 дБ для двух микрофонов, до 6 дБ для четырёх и т.д. Это делает работу автомикшера малозаметной на слух.

5) Так как усиление равномерно распределяется между активными микрофонами, уровень громкости на выходе не меняется, а, значит, нет необходимости контролировать его в зависимости от числа участников дискуссии.

Последнюю особенность по достоинству оценили звукорежиссёры телевизионных ток-шоу, где проблем с фидбеком нет, но имеют место скачки громкости, так как количество одновременно говорящих в студии может непредсказуемо меняться. Способность поддерживать баланс выходного уровня позволяет использовать автомикшеры по технологии Dugan и в театре при озвучивании перемещающихся перед несколькими микрофонами актёров. Благодаря непрерывному регулированию переход от одного микрофона к другому остаётся незаметным, что невозможно при использовании автомикшеров с гейтами.

Для пояснения работы автомикшера Dugan воспользуемся иллюстрацией четырёх случаев его работы. Зелёным цветом обозначены уровни звукового давления для четырёх микрофонов, оранжевым цветом уровень усиления в соответствующих им каналах.

A) Звуковой сигнал на микрофоны не поступает, звука в акустических системах нет, соответственно нет предпосылок для возникновения обратной связи. Уровень усиления распределён равномерно во всех каналах.

Б) Как только появляется сигнал у одного из микрофонов  (микрофон  2), усиление в остальных каналах, где звука нет, снижается и полностью отдаётся второму каналу.

В) Если сигнал присутствует на двух микрофонах (микрофоны 3 и 4), усиление в каналах, где звука нет, снижается и распределяется между двумя каналами 3 и 4.

Г) Если сигнал приходит на все четыре микрофона, то усиление пропорционально распределяется между всеми микрофонами.

Разумеется, надо понимать, что такой способ микширования не является панацеей и требует предварительной настройки. Система Dugan сама не увеличит тихий сигнал с микрофона, скорее она уменьшит его в пользу более громкого микрофона. Вот почему для успешной работы важно заранее отстроить уровни так, чтобы все участники звучали в своих микрофонах с одинаковой громкостью.  Так как с увеличением количества активных микрофонов в системе микширования Dugan увеличивается и глубина взаимной регулировки усиления, работа системы становится более заметной на слух. Поэтому на практике чаще всего ограничиваются одновременной работой с  8-16 каналами, хотя встречаются системы и на несколько десятков микрофонов в случае, если число одновременно говорящих невелико.

Упрощённая блок-схема показывает, насколько данное устройство сложнее автоматического микшера с гейтами, так как требует дополнительные шины микширования и управления с логическими схемами регулировки усиления. Желающим погрузиться в технические дебри можно посоветовать обратиться к оригинальным патентам US 3992584 и US 4864627.

Упрощённая блок-схема автоматического микшера по технологии Dan Dugan

В жизни

Хорошей новостью является то, что за последнее время данная технология с появлением её в микшерах Behringer и Midas, стала доступна широкому кругу пользователей. 16 каналов автоматического микширования в стиле Dugan доступны в моделях с внешним управлением Behringer XR12, XR16, XR18, X18 и Midas MR12, MR18. Начиная с версии 3 программного обеспечения, автомикшер в стиле Dugan появился и в моделях Behringer X32, X32RACK, X32 PRODUCER, X32 COMPACT, а также микшерах Midas M32, M32R и M32C.

К реализации собственной версии пропорционального автомикшера разработчики Midas подошли весьма основательно. Для работы системы автоматического микширования в X32/M32 доступны первые 8 каналов, при этом их можно объединить в две независимые группы X или Y. Для большей наглядности работы были добавлены индикаторы снижения усиления в каждом канале. Также были добавления регуляторы степени воздействия на остальные каналы в группе. По умолчанию этот регулятор находятся в минимальном положении. Если его поднять, уровень сигнала в канале будет снижать усиление в остальных каналах в большей степени. Это можно сравнить с функцией приоритета, имеющейся в обычных автомикшерах. Также это позволяет скорректировать баланс работы каналов в автомикшере, не изменяя уровней усиления каналов.

Настройки автомикширования в моделях X32/M32 выполняются на второй странице закладки HOME. Здесь находятся индикаторы группы автомикширования и степени снижения усиления. Назначение канала в группу автомикширования производится пятым регулятором снизу экрана.

Экран микшера X32/M32

Также все настройки могут быть выполнены из программы управления микшером с компьютера.

Каналы 5,6,7 и 8 назначены в общую группу Y. Сигнал в канале 5 снижает усиление каналов 6, 7 и 8.

При слабом сигнале в канале 5 воздействия на другие каналы группы нет.

Группы автоматического микширования X или Y дополнительно отображаются на индивидуальных LCD-дисплеях над фейдерами.

Отображение групп автомикширования X и Y на индикаторах каналов MidasM32

Таким образом, на сегодня есть веские основания обратить внимание на общепризнанную технологию и воспользоваться преимуществами, которые она даёт. Стоимость начальных моделей Behringer весьма демократична, и большое количество звукорежиссёров и музыкантов используют их в повседневной работе. Теперь у них есть реальная возможность опробовать технологию Dugan в действии. Кроме того, наличие данной функции в компактных моделях XR12/16/18 и MR12/18 позволяет создавать на их основе автоматические 16-канальные конференционные системы с высоким качеством работы, в большинстве случаев менее дорогие, чем многие из специальных автоматических микшеров. Это наглядный пример того, как выдающееся изобретение, сделанное когда-то Дэном Дуганом, постепенно завоевало рынок, превратившись в новый стандарт автоматического микширования.