ترکیب سه گانه صدا، سرعت و قابلیت اتصال در سری کارت صداهای Red فوکوسرایت

در سال 1993، فوکوسرایت مدل Red اصلی را راه اندازی نمود، یک سری پری آمپ های میکروفونی و پردازش گرهای صدا که از قابلیت مدار آنالوگ کنسول استودیوفوکوسرایت در فرمت rack-mountable برخوردار بود. اینها تجهیزات زیبا، براق و کاملاً مهندسی شده ایی بودند برای تسلط بر صدا که تا به امروز نیز به عنوان کامل ترین محصولات ضبطی که تا بحال ساخته شده است محسوب می شوند. اما با تغییر فناوری، چشم انداز استودیو و بودجه های اختصاص داده شده برای ضبط کاهش یافتند، و ساخت این سری محصولات نهایتاً متوقف شد. با این وجود، میراث خانواده Red اصلی برای همیشه با محصولات صوتیِ عالی و برتر از همیشهُ شرکت فوکوسرایت پیوند خواهد یافت. بنابراین، وقتی می خواهیم از گل های سر سبدِ رابط های مختلفی نام ببریم، که لایق قرار گرفتن در بهترین استودیوهای ضبط دنیا باشند، فوکوسرایت در آرشیو خود حرف های زیادی برای گفتن دارد: احیای برند Red.

رابط هایRed ،گل سرسبدِ محصولات فوکوسرایت فوکوسرایت بیش از 15 سال تجربه در زمینه طراحی و تولید رابط های صدا دارد که نشات گرفته از 13 سال تجربه این شرکت در زمینه صدای دیجیتال و آنالوگ می باشند. مدل Red 4 Pre و Red 8 Pre نه تنها جدیدترین و پیشرفته ترین رابط های فوکوسرایت هستند، بلکه با عالی ترین ویژگی های موجود در تمام رابط های فوکوسرایت که تاکنون ساخته شده اند طراحی و ساخته شده اند. این مقاله از روش های فنی بکار رفته توسط تیم تحقیق و توسعه ما برای تبدیل سری Reds به برترین ها و انجام استانداردهای مورد نیاز برای رابط نهایی پرده بر می دارد.

در مورد هر رابطی، چند نکته کلیدی وجود دارد که با رعایت آنها می توان مرحله طراحی را بخوبی پشت سر گذاشت. صد البته که پری آمپ های میکروفون، برای برخورداری از یک صدای تروتمیز و پویا نقشی حیاتی دارند. در رده بعدی مبدل ها قرار دارند که ورودی های صدای آنالوگ را به صورت اطلاعات دیجیتال تبدیل می کنند (A-D)، و اطلاعات دیجیتال را از کامپیوتر به یک سیگنال آنالوگ الکتریکی تبدیل می کنند (D-A). اینها باید بدرستی در مدار الکتریکی پیاده سازی شوند و بعد بگونه ایی موثر برنامه ریزی شوند تا بدین ترتیب بتوان خطاهای دیجیتال را به حداقل رساند و دامنه داینامیک را به حداکثر رساند. ارتباط با دستگاه میزبان-خواه از طریق یو اس بی باشد، یا فایروایر، تاندربولت، یا یک رابط اختصاصی و یا هر چیز دیگر- تاثیری زیادی بر تاخیر خواهد گذاشت، و بدون یک درایور ثابت و کارآمد، حتی رابطی با بهترین صدا نیز به مشکل برخواهد خورد. در آخر اینکه، مانند هر دستگاه برقی دیگری، رابط ها نیز باید از لحاظ فیزیکی قابل اطمینان باشند و بتوان آنها را بخوبی مونتاژ نمود. این یعنی استفاده از اجزای با کیفیتی که در کنار یکدیگر خوب عمل می کنند، PSU هایی که توان تولید برق یکدست و مداومی را ارائه کنند، و لوازمی که بخوبی در کنار هم قرار می گیرند.

فوکوسرایت همیشه سعی کرده تا عالی ترین و بالاترین کیفیت را در همه سطوح طراحی رابط هایش مهندسی نمایند، خواه آن محصل فقط یک دستگاه iOS زیر 100 دلار باشند یا یک دستگاه صدای تحت شبکه چند هزار دلاری. البته، باید در محصولاتی که قابلیت های زیادی را با قیمتی مقرون به صرفه ارائه می کنند حدوسط هایی هم وجود داشته باشد. ما نمی توانیم اجزای خیلی گران قیمت را در یک رابط صددلاری بگذاریم، چون این گونه قطعات بسرعت به دستگاه آسیب می زنند به حدی که محصول دیگر از لحاظ تجاری بدرد نخورد. اما می توانیم تضمین کنیم که اجزای تشکیل دهنده مقرون به صرفه بدرستی بکار رفته و برنامه ریزی شده اند تا بدین ترتیب عملکرد محصول بهینه سازی شود. ما در فوکوسرایت، این کار را با استفاده از هوش و ذکاوت فنی ایی انجام می دهیم که حاصل تقریباً سه دهه مهندسی صداست. ما شهرت خود را از این راه و بخاطر ساخت صدای عالی، و محصولات قابل اطمینان مان، بدست آورده ایم و البته علیرغم موانعی که از لحاظ بودجه های مشتریمان مان با آنها مواجه بوده ایم. اما وقتی موانع برطرف شوند چه اتفاقی خواهد افتاد؟ رابط نهایی چگونه طراحی می شود؟

شگفتی آفرینی ما از همان ابتدای راه، کارمان را با مجموعه Red آغاز کردیم، بنابراین این فرصت را داشتیم که از ساده ترین ها شروع کنیم، Will Hoult ،مدیر بخش صدای حرفه ایی و تجاری فوکوسرایت اینگونه تعریف می کند که: اولین گام در فرایند ساخت این محصول این بود که مشخص کنیم این محصول قرار است برای چه کسانی ساخته شود. ما مشکلاتی که متخصصان صدا در جریان کار رورزمره خود با آنها روبرو هستند را مورد تحقیق و بررسی قرار دادیم و تصمیم گرفتیم که اقدام به حل و رفع این مشکلات نمائیم، در عین حال که رقابت تجاری را همیشه مد نظر داشتیم. (برغم رویکرد عدم کنترل و محدودیت ، ما اذعان می کنیم که عملاً محدودیت هایی برای پولی که افراد می توانند صرف بهترین رابط ها کنند وجود دارد.) ما وقت زیادی را صرف بررسی این موضوع نمودیم که از نظر کاربران حرفه ایی چه چیزهایی باعث عدم موفقیت می شوند، و آنچه که خیلی سریع برایمان مشخص شد این بود که بسیاری از کاربرانPro Tools | HD از آن چیزهایی که در حال حاضر در بازار عرضه می شوند راضی نیستند. ما روی مشتریانی تمرکز کردیم که یک راهکار ساده و همه کاره می خواهند که بتواند به صورت یکپارچه با جریان کار موجودشان تلفیق شود خواه از یک سیستم Pro Tools استفاده کنند یا یک نرم افزار متکی به Core Audio مانند Ableton Live یا Logic. البته، این نوع کاربری یک کیفیت صدای شکست ناپذیر نیز می خواهد که تکمیل کننده پری امپ های میکروفون پیشرفته، خروجی مانیتورها و تجهیزات اوت بورد پیشرفته بر روی دستگاه و نیز محیط های اکوستیکی که در آن کار می کند نیز باشد.

یکی از مهمترین فناوری های جدید در رابط ها ،صدای تحت شبکه است. ویل هولت، فوکوسرایت. همانند هر پروژه طراحی دیگری، ما به بررسی روندهای جدید پرداختیم و نیز بررسی اینکه ما چه فناوری هایی را مستقیماً از سری محصولات دیگرمان در اختیار داریم. یکی از مهمترین فناوری های نوظهور در عرصه رابط ها صدای تحت شبکه است، این فناوری چیزی است که فوکوسرایت چندین سال در زمینه آن تجربه دارد. (سری رابط های صدای شبکه ایی RedNet ما یکی از اولین ها در بازار به شمار می رفتند). مزیت اصلی آن این است که می تواند از تجهیزات و زیرساخت شبکه سازی IP استاندارد- که مقرون به صرفه بوده و راحت بدست می آید- کمک بگیرد تا خیلی سریع تجهیزات دیگری را به یک سیستم ورودی و خروجی صوتی اضافه نمایند، و قادر است که با تعداد زیادی کانال با تاخیر کم کار کند. با فناوری های قدیمی تر و عقب مانده تر، اضافه کردن ورودی و خروجی مستلزم کانفیگ قابل ملاحظه و دردسرهای مربوط به سینک کردن ، و نیز چندین مانع دیگر از لحاظ تعداد کانال ها، طول کابل و تنظیم زمان می باشد. بنابراین، ارائه رابطی که بتواند کاربران را قادر به بهره مندی از این فناوری سازد حائز اهمیت می سازد.

مقاوم در برابر محصولات گذشته و آینده بدیهی است که فناوری صدای تحت شبکه مزایای بسیار مهمی برای کاربرانی که از تجهیزات جدید استفاده می کنند در بر دارد. فن آوری Dante بر اساس مشخصات محصولات سری Red ساخته شد. اما تیم هولت و فوکوسرایت می دانستند که کلید یک محصول موفق ارائه انواعی از گزینه های مختلف برای اتصال به تجهیزات میزبان بود، چه جدید و چه قدیمی. آنها می خواستند کاری کنند که محصولات Red به بهترین انتخاب تبدیل شوند صرف نظر از اینکه آیا مشتری از Dante استفاده کند، یا یک سیستم Pro Tools | HD چند ساله، یا یک MacBook Pro کاملاً نو و جدید که چندین برنامه کاربردی DAW متفاوت را اجرا می کند. هیچ کاربری فراموش نشد و تمام کاربران مد نظر قرار گرفتند. اتصال DigiLink ، که مخصوص سیستم های Pro Tools | HD است، به همین دلیل در این محصول گنجانده شد. هالت توضیح می دهد که: "حتی با اینکه اتصال با Pro Tools | HD از طریق فرمت DigiLink دارد از رونق می افتد، اما ما می دانیم که بسیاری از کاربران احتمالی و آتی هنوز هم ممکن است آن فناوری را داشته باشند و نوعی تعهد مالی نسبت بدان داشته باشند. بنابراین، پشتیبانی از کاربران DigiLink برایمان بسیار مهم بود. اتصالات برای Pre’s DigiLink (قسمت مرکز-بالا)، تاندربولت (قسمت وسط سمت راست از بالا)، و Dante (انتهای سمت چپ) به اضافه word clock و ورودی/خروجی loop sync – کاربر را مطمئن می سازند که پنل پشتی کاملاً مجهز است.

بخاطر مشتریانی که از نرم افزار وابسته به Core Audio استفاده می کنند، ما باید تابع نوعی از اتصال باشیم که در بسیاری از کامپیوترها یافت می شوند، از جمله لپ تاپ ها. گزینه های ما عبارت بودند از یو اس بی، فایروایر، و تاندربولت، اما واقعیت این است که فقط تاندربولت آن سطح از تاخیری که این نوع کاربر انتظار دارد را ارائه می کند. با Pro Tools | HD شما شاهد تاخیرهای بسیار بسیار کم و حدود 0.7 میلی ثانیه در سرعت 96 کیلوهرتز خواهید بود. یو اس بی و فایروایر نمی توانند به پای این سرعت برسند، پس خیلی زود از بحث ما کنار گذاشته شدند. لیکن، تاندربولت به اندازه کافی سریع هست که به سرعت های مشابهی دست پیدا کند، اما در آن صورت تنگنای ما می شود عملکرد درایور در Core Audio. بنابراین، در این مرحله، ما می دانستیم که باید مطمئن شویم که عملکرد درایور تا حد ممکن خوب باشد. با دانته، DigiLink و تاندربولت که هر یک مزایای ارزشمندی را ارائه می کنند، تصمیم بر این شد که آنها را در مدل Red 4Pre و Red 8Pre فوکوسرایت بگنجانیم. این تنوع گزینه های اتصال کمک می کند تا سری محصولات Red یک سرو گردن از بقیه بالاتر باشند و این امر برای کاربرانی که به یک پروتکل اتصالی خاص وابسته نیستند نیز بسیار خوب و مفید خواهد بود، یا اینکه این گونه افراد دیگر مجبور نیستند که اگر خواستند به سراغ هریک از اینها بروند، پول بیشتری بپردازند یعنی اگر بعداً بخواهد از یک سیستم DigiLink به سراغ یک Thunderbolt بروند، نیازی به پرداخت هزینه های اضافی ندارند. این کار نه تنها راحت و از لحاظ هزینه مقرون به صرفه است، بلکه همچنین لیست مفصلی از قابلیت اتصال بین فرمت های مختلف را نیز در اختیار کاربر قرار می دهد. (برخی محصولات رقیب این گزینه های اتصال را تحت عنوان آپشن های قابل معاوضه ارائه می کنند، که در آن، شما می توانید یکی از آنها یا دیگری را انتخاب نمائید، و برای هر کارت آپشن هزیته متفاوتی پرداخت می کنید. بقیه فقط دارای تاندربولت و DigiLink هستند بدون وجود آپشنی برای قابلیت بسط به دنیای Dante.

FPGA رابط ها در گذشته، جریان های کانالی خیلی ساده ایی داشتند: صدای آنالوگ وارد رابط می شد، و از ADC ها عبور کرده، برنامه های کاربردی نرم افزاری مختلف روی کامپیوتر میزبان آنرا بررسی کرده، بعد از طریق یکی از خروجی های مختلف رابط را ترک می کند. لیکن، پلت فورم های رابط های امروزی بخاطر اجزای سریعی که قادر به پردازش صداهای دیجیتال زیادی هستند، امکان میکسینگ و مسیریابی با سرعت بسیار زیاد را فراهم می آورند. رابط های سری Red نیز از این قائده مستثنی نیستند. تیم تحقیق و توسعه فوکوسرایت مدل Red 4Pre و 8Pre را بر اساس مولفه ایی بنام (FPGA) طراحی نمود که اساساً برای سازندگان سخت افزارها که در آن تمام عملیات های FPGA باید از پایه برنامه ریزی شوند استفاده شده است. سیگنال هایی که وارد رابط های Red می شوند توسط یک موتور میکسینگ و مسیریابی مبتنی بر FPGA فوق سریع مدیریت می شوند.

ویل هالت می گوید: FPGA چیزی است که ما هر کار که بخواهیم را برایش برنامه ریزی می کنیم. ما خودمان از FPGA برای چند فرایند متفاوت استفاده می کنیم، اما اساساً برای مسیریابی و میکس صدا. ما همچنین بخش هایی از رابط PCIe و چند چیز مختلف دیگر مانند کنترل پنل جلویی را نیز در آنجا بکار می بریم. میکسر FPGA ما ورودی هایی که از سخت افزار می آیند و خروجی هایی که از Pro Tools و تاندربولت می آیند را دیده و بررسی می کند، و به شما اجازه میدهد تا هر یک از آنها را در خروجی های فیزیکی مسیریابی نمائید. با کنترل فوکوسرایت، برنامه کاربردی نرم افزاری همراه با رابط های گروه Red ، مسیریابی را به صورت سفارشی در آورده و بدین ترتیب چند میکس صدای مستقل را می توان، مستقل از هرآنچه که در نرم افزار DAW روی می دهد ستاپ نمود. بطور مثال، در طول یک جلسه تراک کردن، حداکثر تا هشت میکس اختصاصی را می توان برای اجرا کنندگان، که می توانند میکس خودشان را با استفاده از برنامه کاربردی Control iOS فوکوسرایت تنظیم کنند، ستاپ کرد. بطور مثال، شما می توانید رابط Red تان را طوری کانفیگ کنید که به یک روتر ADAT به Dante با 16 ورودی/خروجی تبدیل شود، یا کاری کنید که ورودی های آنالوگ خاصی همیشه با خروجی های S/PDIF ست شوند. آپشن ها تقریباً بدون محدودیت هستند، و وقتی مسیریابی در سخت افزار ذخیره شد، می توانید کامپیوتر را جدا کنید، اما رابط همچنان به عبور صدا به همان نحوی که به صورت مستقل کانفیگ شده ادامه می دهد. در عین حال که این ویژگی ها جدید نیستند (مجموعه Saffire فوکوسرایت ما کارکردهای مشابهی دارد)، اما سرعت، شفافیت، و انعطاف پذیریِ رابط های Red فراتر از هرآنچیزی ست که ما قبلاً انجام داده ایم.

شفافیت در هر صحنه ایی هنگام خرید یک رابط، بسادگی ممکن است که ذهن مان درگیر عملکرد یک رابط صدا (کارت صدا) شود؛ به مشخصات محصول و هدروم پری آمپ های مایک و دامنه داینامیک ADC نگاه می کنید، و همین عوامل هستند که به شما اجازه می دهند آن ارکستر، درام کیت یا jazz quartet را با همه شکوه داینامیکش انتخاب کنید. البته ورودی ها نیز بسیار مهمند- و رابط های Red دارای برترین ADC ها و پری آمپ هایِ مایک (mic) مجهز به افکت Air هستند اما ایجاد یک خروجی قوی از لحاظ صوتی عالی نیز به همین اندازه ضروری است. هنگام طراحی رابط نهایی، تیم تحقیق و توسعه تلاش زیادی برای این کار انجام داد، تا مطمئن شود که آنچه شما دارید بدان گوش می دهید بالاترین کیفیت را دارد.

برجسته ترین فناوری مجموعه محصولات Red در این زمینه فرایندی است بنام (Parallel Path Conversion)، که در همه کانال های خروجی آنالوگ بکار می رود. Parallel Path Conversion از دو DAC استفاده می کند، که به صورت پشت سرهم عمل می کند، برای هر خروجی آنالوگ دستگاه. (در مجموع 40 DAC در هر رابط Red بکار می روند). ویل هولت توضیح می دهد که: برای هر خروجی آنالوگ، سیگنال دیجیتال از FPGA به دو DAC بطور همزمان ارسال می شود. سپس، خروجی های تنظیم شده برای هر فاز که از هر DAC می آیند در حیطه آنالوگ با استفاده از یک آمپلی فایر جمع کننده، به هم اضافه می شوند. هر خروجی DAC دارای یک دامنه داینامیک 118 دسی بلی است، زیرا سیگنال ها در طول فاز منسجم و یکپارچه اند. در حال حاضر، هیچ DAC یی کامل نیست، پس شما در نهایت در همه DAC ها نویزی خواهید داشت که در همه کانال ها به چشم می خورند. هرچند که آن نویز تصادفی است؛ بنابراین نویزی که از DAC #1 خارج می شود همان نویزی نیست که از DAC #2 بیرون می آید. اگر نویز ها را روی هم جمع کنیم، در مجموع فقط+3dB می شوند زیرا سیگنال های نویز هم فاز نیستند. بنابراین، شما می توانید ببینید که نسبت سیگنال به نویز تا سه دسی بل بهبود یافته و رقم دامنه داینامیک نهایی 121دسی بل است. البته، این نوع تکنیک طراحی پرهزینه است چون شما برای هر خروجی آنالوگ به جای یک DAC به دو DAC نیاز دارید، اما این یکی از آن حیطه هایی است که طراحان Red توانسته اند در آن سنگ تمام بگذارند.

یک ویژگی طراحی سخت افزاری ممتاز دیگر در رابط های Red در خروجی های مانیتور TRS یک چهارم اینچی در پنل پشتی به چشم می خورد. اینها مسیر سیگنال شان با سایر خروجی های لاین، که در رابط های D-Sub یافت می شوند، فرق دارد. خروجی های TRS در پشت دارای یک کاهنده attenuator آنالوگ هستند-نه دیجیتال. هولت توضیح می دهد که: این یعنی اینکه وقتی به دامنه داینامیک 121 دسی بلی در خروجی مان اشاره می کنیم، بازهم در پائین ترین سطح شنیداری بدان می رسیم. چون ما کاهش attenuation مان را در حیطه آنالوگ انجام می دهیم، نویز را کاهش داده و وقتی سطح را بالا یا پائین می بریم، سیگنال را با میزانی برابر برنامه ریزی می کنیم. و بدین ترتیب، دامنه داینامیک مان را حفظ می کنیم. هنگامیکه کاهش در حیطه دیجیتال روی میدهد، هر بار که سطح سیگنال خروجی مان کاهش می یابد، ما نسبت سیگنال به نویز مان را به میزان 1:1 بدتر می کنیم. بنابراین، اگر من خروجی را تا 6 دسی بل کم کنم، نسبت سیگنال به نویزم تا 6 دسی بل بدتر می شود. و واقعیت این است که بیشتر افراد در حداکثر سطح خروجی مانیتور نمی کنند- بیشتر مرسوم است که افراد خروجی مانیتورشان را تا حدود خط نیمه تنظیم کنند. اگر قرار بود که اینکار را با یک خروجی کاهش یافته از لحاظ دیجیتالی انجام دهید، پس نسبت سیگنال به نویز شما در خروجی هایتان احتمالاً شاید تا 80 یا 90 دسی بل کاسته می شد- و شاید حتی از اینهم بدتر. با استفاده از کاهنده های آنالوگ، ما امکان مانیتورینگ بدون نویز را فراهم می آوریم.

خروجی های مانیتور استودیویی بواسطه یک کاهنده آنالوگ که از لحاظ دیجیتالی کنترل شده تنظیم می شوند، که 121 دسی بل دامنه داینامیک ارائه شده توسط فناوری D-A تبدیل مسیر موازی محصولات سری Red را حفظ می کند.

نوشته: کریس میز-رایت