کلاکینگ دیجیتال چیست و چه تاثیری بر صدای شما دارد؟

در این مقاله با مفهوم کلاک آشنا می شوید و می آموزید که چگونه آن را هنگام پیکربندی کارت صداهای استودیویی، پری آمپ‌ها و سایر دستگاه‌های صوتی خارجی تنظیم کنید.

کلاکینگ دیجیتال چگونه کار می کند؟

هنگامی که صدا وارد سخت افزاری مانند یک کارت صدا یا میکسر دیجیتال می شود، فرآیند تبدیل آنالوگ به دیجیتال (D/A) و سپس تبدیل دیجیتال به آنالوگ (D/A) روی آن انجام می شود. در تبدیل A/D امواج صوتی آنالوگ به داده‌های دیجیتالی 1 و 0 تبدیل می شوند و در تبدیل D/A این داده‌های دیجیتال دوباره به امواج آنالوگ باز گردانده می شوند.

تبدیل A/D در کسری از ثانیه انجام می شود و باید در بازه‌های زمانی مشخص و منظم نمونه برداری شود. با این حال، دستگاه‌های متصل به یکدیگر ممکن است حتی در این زمان کوتاه از همگام سازی خارج شوند و مشکلاتی ایجاد کنند. اینجاست که نقش کلاکینگ مشخص می شود. کلاک، اطلاعات زمان بندی را ارائه می دهد و باعث می شود سیگنال دیجیتال دقیقا در زمان مورد نیاز  به آنالوگ تبدیل شود.

فرآیند تبدیل صدا به اطلاعات دیجیتال بسیار شبیه به عملکرد یک دوربین فیلمبرداری است که با سرعت بالا تصاویر را ثبت کرده و پشت سر هم پخش می کند تا یک ویدئو ایجاد می شود. برای اینکه نتیجه نهایی بازتولیدی روان و بدون نقص از منبع اصلی باشد، هنگام استفاده از دو یا چند دستگاه دیجیتال، باید آنها را با هم همگام سازی کنید تا بتوانند داده‌ها را همزمان و با سرعت، دریافت کنند.

هر دستگاه صوتی دارای کلاک داخلی است، اما اگر می خواهید از چنذین دستگاه استفاده کنید، برای همگام سازی آنها به کابل‌های دیجیتال مانند BNC، ADAT یا SPDIF نیاز دارید.

word clock چیست؟

word clock با ارسال یک پالس الکتریکی به دستگاه‌ها، زمان دقیق نمونه‌ برداری را در حین تبدیل A/D و D/A مشخص می کند. به عنوان مثال، اگر نرخ نمونه برداری 48 کیلوهرتز باشد، یک پالس 48000 بار در ثانیه ارسال می شود تا به هر دستگاه اطلاع دهد که نمونه برداری در چه لحظه‌ای انجام می شود.

• اطلاعات کلاک فقط در یک جهت منتقل می شود: Master (دستگاه اصلی) به Slave (دستگاه‌های گسترش یافته)
• word clock یک موج مربعی است که فقط اطلاعات زمانی را منتقل می کند و شامل سیگنال صوتی نیست
• اگر همگام سازی به درستی انجام نشود، ممکن است باعث ایجاد نویزهای پاپ و کلیک شود یا حتی دستگاه‌ها به هم متصل نشوند
• برای جلوگیری از jitter (اختلالات زمانی در سیگنال) از یک master clock برای همگام سازی چندین دستگاه متصل به یک دیگر استفاده کنید

نحوه راه اندازی و همگام سازی دستگاه‌های صوتی

اتصال دیجیتالی دستگاه‌های صوتی یک فرآیند دو مرحله‌ای است. پس از متصل کردن کابل‌های ارتباطی، باید دستگاه‌ها را با یکدیگر همگام سازی کنید. برخی دستگاه‌ها دارای دکمه‌هایی برای تنظیم نرخ نمونه برداری (Sample Rate) و منبع همگام سازی (Sync Source) هستند. با این حال، در برخی موارد لازم است نرم افزار کنترل دستگاه (مانند،Universal Control، Focusrite Control) را اجرا کنید تا منبع کلاک (Clock Source) و نرخ نمونه برداری را به درستی تنظیم کنید.

هنگام تنظیم منبع کلاک، خروجی دیجیتال (Digital OUT) دستگاه مستر را به ورودی دیجیتال (Digital IN) دستگاه Slave وصل کنید. همچنین، اطمینان حاصل کنید که دستگاه مستر روی حالت INTERNAL و دستگاه Slave روی حالت EXTERNAL تنظیم شده باشد، به طوری که از منبع کلاکی که استفاده می کنید (ADAT, S/PDIF, WORD CLOCK) تامین شود. برای دستورالعمل‌های دقیق تنظیم به راهنمای کاربری کارت صدای خود مراجعه کنید.

مثال 1: افزودن ورودی‌های اضافی به یک کارت صدا (ADAT)

اگر یک پری آمپ میکروفن مانند Focusrite OctoPre دارید، می توانید آن را از طریق ADAT به رابط خود متصل کنید تا تعداد ورودی/خروجی‌های خود را افزایش دهید. (در صورتی که اینترفیس شما قابلیت گسترش را داشته باشد)

این مثال نحوه اتصال یک پری آمپ را به یک رابط برای افزودن ورودی‌های اضافی نشان می دهد. این تنظیم کمی متفاوت است زیرا باید پری آمپ را به عنوان دستگاه مستر تنظیم کنید. اگر می خواهید خروجی‌های بیشتری اضافه کنید، برای ایجاد یک حلقه ADAT به مثال 2 مراجعه کنید.

1. یک کابل TOSlink را از خروجی ADAT/Optical OUTPUT پری آمپ به ورودی ADAT/Optical کارت صدا متصل کنید.
2. پری آمپ را به عنوان دستگاه مستر (داخلی) و کارت صدا را به عنوان Slave (ADAT) تنظیم کنید.

مثال 2: افزودن ورودی‌ها و خروجی‌های اضافی به یک کارت صدا (ADAT)

این مثال نحوه افزودن ورودی‌ها و خروجی‌های اضافی را با ایجاد یک حلقه ADAT نشان می دهد. برخلاف اتصال قبلی، شما می توانید پری آمپ یا کارت صدا را به عنوان مستر تنظیم کنید، اما توصیه می شود دستگاهی را که دارای تکنولوژی کلاک بهتری است، انتخاب کنید. تا زمانی که یکی از دستگاه‌ها را به عنوان ADAT و دیگری به عنوان Internal تنظیم شود، هیچ مشکلی پیش نخواهد آمد زیرا دستگاه‌ها همگام سازی شده‌اند.

1. یک کابل TOSlink را از خروجی ADAT/Optical OUTPUT پری آمپ به ورودی ADAT/Optical کارت صدا متصل کنید
2. یک کابل TOSlink را از خروجی ADAT/Optical OUTPUT کارت صدا به ورودی ADAT/Optical پری آمپ وصل کنید
3. کارت صدا یا پری آمپ را به عنوان مستر (داخلی) و دیگری را به عنوان Slave (ADAT) تنظیم کنید.

مثال 3: همگام سازی با استفاده از یک ژنراتور کلاک مستر خارجی (پیکر بندی ستاره‌ای یا پیکربندی زنجیره‌ای)

اگر چندین دستگاه دارید که باید از طریق word clock همگام سازی شوند، می توانید از یک ژنراتور کلاک مستر خارجی استفاده کنید. این دستگاه‌ها به‌ ویژه زمانی که نیاز به همگام سازی سه یا تعداد بیشتر دستگاه دارید یا زمانی که تجهیزات ویدیویی هم سیستم حضور داشنه باشند، بسیار کاربردی و ضروری هستند.

پیکربندی ستاره‌ای

1. یک کابل BNC را از خروجی کلاک مستر خارجی به ورودی دستگاه‌های Slave وصل کنید.
2. کلاک مستر خارجی را روی Master (Internal) و سایر دستگاه‌ها را روی Slave (Word Clock) تنظیم کنید.

پیکربندی زنجیره‌ای

1. یک کابل BNC را از خروجی کلاک مستر خارجی به یک سر آداپتور T BNC وصل کنید.
2. آداپتور BNC T را به Word Clock IN دستگاه بعدی وصل کنید.
3. یک کابل BNC را از انتهای دیگر آداپتور T به انتهای آداپتور T بعدی در زنجیره وصل کنید.
4. هنگامی که زنجیره شما کامل شد، یک ترمیناتور 75 اهم BNC روی آخرین آداپتور T استفاده کنید.

اتصالات دیجیتال

اکنون که با اصول کلارینگ چیست و چگونه کار می کند آشنا شده‎‌اید، اکنون رایج ترین انواع اتصالات را معرفی خواهیم کرد.

ADAT

اتصالات ADAT (Alesis Digital Audio Tape) برای افزایش تعداد ورودی‌ها و خروجی‌های دستگاه‌های خارجی شما استفاده می شوند. این اتصالات از یک کابل نوری TOSlink (lightpipe) استفاده می کنند و بسته به نرخ نمونه برداری، تا هشت کانال صوتی اضافی 24 بیتی و 48 کیلوهرتز اضافه می کنند.

• اکثر کابل‌های TOSlink دارای یک درپوش پلاستیکی محافظ در سر خود هستند. قبل از برقراری اتصال، حتما آن را بردارید.
• خروجی‌های ADAT معمولا برای اتصال به دستگاه‌های خارجی مانند سیستم‌های توزیع هدفون و مبدل‌های D/A استفاده می شوند.
• نرخ نمونه برداری استفاده شده تعداد کانال‌هایی را که صدا در آنها ارسال می شود تعیین می کند.
• 1 کیلوهرتز یا 48 کیلوهرتز: هشت کانال
• 2 کیلوهرتز یا 96 کیلوهرتز: چهار کانال
• 4 کیلوهرتز یا 192 کیلوهرتز: دو کانال

S/PDIF

S/PDIF (فرمت رابط دیجیتال Sony/Philips) به عنوان یک جایگزین مصرف کننده برای AES/EBU طراحی شده است. این اتصالات از کانکتورهای کواکسیال استفاده می کنند و روشی برای انتقال و دریافت صدا بین دستگاه‌ها، مانند ضبط کننده CD هستند. بسیاری اوقات این اتصالات با جک‌های RCA که ظاهری مشابه دارند، اشتباه گرفته می شوند.

• اتصالات S/PDIF سیگنال دیجیتال استریو را ارسال می کنند، در حالی که کابل‌های معمولی RCA (که برای سیستم استریو استفاده می شوند، کانکتورهای قرمز و سفید دارند) دو کانال صدای مونو آنالوگ ارسال می کنند. در حالی که برخی از کابل‌های RCA ممکن است کار کنند، توصیه می شود برای اتصالات S/PDIF فقط از کابل‌های S/PDIF استفاده کنید.
• S/PDIF دو کانال صدای PCM بدون فشرده سازی یا دو کانال صدای DTS

AES/EBU

اتصالات AES/EBU (Audio Engineering Society/European Broadcasting Union) معمولا در محیط‌های حرفه‌ای مانند اجراهای زنده و پخش برنامه استفاده می شود، به خصوص اگر تعداد زیادی تجهیزات خارجی وجود داشته باشد و طول کابل بیش از 30 فوت باشد. آنها از کابل‌های XLR-to-XLR یا DB-25 برای ارسال سیگنال دیجیتال استفاده می کنند.

• کابل‌های استاندارد XLR (میکروفن) امپدانس 75 اهم دارند که کمتر از کابل AES/EBU است که امپدانس آن 110 اهم می باشد.
• اگر چه می توانید د رمواقع ضروری از کابل‌های میکروفن استاندارد XLR استفاده کنید، اما اگر طول کابل بیش از 5 فوت باشد، در معرض خطر نویز و تداخل قرار می گیرید.

BNC

اتصالات BNC راه دیگری برای اسال سیگنال کلاک دیجیتال است. یکی از مزایای BNC نسبت به سایر اتصالات دیجیتال این است که همگام سازی چندین دستگاه با استفاده از یک کلاک مستر اختصاصی آسان تر است.

• اگر بیش از دو دستگاه را از طریق BNC وصل می کنید، حتما از آداپتور T در سراسر زنجیره خود استفاده کنید.
• باید از کابل کواکسیال 75 اهم استفاده کنید. کابل‌های کواکسیال سطح مصرف کننده (که معمولا برای تلویزیون‌های کابلی استفاده می شود) تنها 50 اهم هستند و میزان سیگنال مورد نیاز برای کلاک را ارائه نمی دهند.
• در تنظیمات پیچیده تر و بزرگتر، باید دستگاه آخر در زنجیره کلاکینگ را ترمینیت کنید. این کار از برگشت سیگنال کلاک جلوگیری می کند که می تواند باعث قطع شدن ارتباط و بروز مشکلات شود.
• برخی از دستگاه‌ها دارای سوئیچ‌های ترمینیشن هستند، اما در غیر این صورت، ممکن است لازم باشد یک ترمیناتور تهیه کنید و آن را به آداپتور T وصل کنید.

MADI

MADI (Multi-channel Audio Digital Interface) مدل دیگر از اتصال دیجیتال شبیه به ADAT است. نرخ نمونه برداری تعیین می کند که چند کانال می توانید از طریق یک اتصال استفاده کنید. همچنین می توانید هر کانال را به طور مستقل مسیریابی کنید و ارسال سیگنال به چندین منبع را آسان تر می کند. این اتصال معمولا در محیط‌های تولید بزرگ مانند کنسرت‌ها و پخش استفاده می شود.

• نرخ نمونه استفاده شده تعداد کانال‌هایی را که صدا در آنها ارسال می شود تعیین می کند.
• 24 بیت 48 کیلوهرتز: 64 کانال ورودی/خروجی
• 24 بیت 96 کیلوهرتز: 32 کانال ورودی/خروجی
• 24 بیت 192 کیلوهرتز: 16 کانال ورودی/خروجی
• حداکثر طول کابل بستگی به نوع کابل MADI مورد استفاده دارد.