Аббревиатура DSP часто встречается в аудио оборудовании производства Yamaha, как домашнем, так и профессиональном.
Стоит начать с увлекательной истории, как Yamaha Corp. начала производить компонент под названием DSP. Следует заметить, что в то время компания называлась Nippon Gakki Co., Ltd. Музыкальное начало компании Nippon Gakki Co., Ltd. уже заложено в названии, которое переводится как «Японские музыкальные инструменты» и является движущей силой к достижению прекрасного звука музыкальных инструментов и «Natural Sound» в системах звукоусиления.
Что такое концепция Natural Sound
В начале 70-х Yamaha начала свое производство полупроводников. Профессор Университета Тохоки, Дзюнъити Нисидзава, изобрел SIT – Static Induction Transistor (Транзистор Статической Индукции) - разновидность полевых транзисторов. Устройства SIT обладают уникальной характеристикой, которая имеет особое значение для звуковых усилителей.
Цитата из реферата патента изобретателя Nishizawa:
…характеристика сток-ток-сток-напряжение очень точно имитирует характеристику анодного тока и анодного напряжения триодной вакуумной лампы.
Но, как и ко многим технологиям, изобретённым в Японии, японцы относились к ним с подозрением (потому что они не были изобретены за рубежом). Компания Nippon Gakki проявила интерес к технологии, но поняла, что им придется разрабатывать и производить SIT самим, если они хотят их использовать.
Уникальные полевые транзисторы большой мощности по технологии SIT послужили основой нового звука в транзисторных усилителях мощности B-1, B-2 с ламповым звуком. Сегодня на Ebay цена усилителя В-1 около 240 000 руб. Вот комментарий, сделанный слушателем усилителя SIT:
Усилитель звучит как «большой». Есть большая открытая звуковая сцена, которая заполняет комнату, это первое, что вы замечаете, когда включаете усилитель. Эффект немного опьяняющий.... SIT, кажется, даёт громкоговорителю гораздо больше контроля и деталей. Сладость лампы присутствует, но подача очень чистая. Это похоже на очень красивый SET (Single Ended Triode – усилитель на лампах типа триод) с низким уровнем искажений. SIT представляет детали, но с надлежащим динамическим контрастом. Детали не бросаются в глаза, они просто естественным образом раскрываются как часть музыки.
70-е годы – это начало целой эпохи цифрового звука, а значит, требовалось освоить производство IC (Integrated Circuit) интегральных схем, или чипов. Компания Nippon Gakki уже освоила производство чипов к началу 80-х, и даже начала выпуск настольных компьютеров для музыки (серия YIS).
Но цифровой звук не мог быть обработан в реальном времени с помощью чипов, разработанных для компьютеров. Даже если качество цифрового звука 16 бит с частотой дискретизации 44,1кГц, то скорость цифрового потока только для моно составляет 705 600 бит (0,7 мега бит) в секунду. Для обработки такого потока в реальном времени требуется процессор с производительностью в несколько миллионов операций в секунду. Поэтому для обработки звука требуется более быстродействующий специализированный процессор – DSP.
Как расшифровывается DSP
DSP (Digital Signal Processor) переводится как цифровой процессор обработки сигналов (ЦПОС). Эволюцию DSP можно разделить на несколько самостоятельных траекторий. Первое направление, от которого зависят все другие направления, использующее аббревиатуру DSP, это - Digital Signal Processor – направление по созданию чипов или интегральных процессоров цифровой обработки сигналов, от DSP-1 до DSP-6, DSP-7 и т.д. Благодаря развитию этого направления Yamaha одна из первых в мире перешла на полностью цифровые музыкальные инструменты. Самый продаваемый полностью цифровой клавишный синтезатор того времени - DX7. В нём использовались специальные чипы формирования огибающей и генерации звуковых сигналов собственного производства компании Yamaha.
Первый цифровой ревербератор
Второе направление, которое строится на чипах DSP – Digital Reverberator & Digital Sound Processor – профессиональные процессоры реверберации и эффектов. Это направление профессиональное и берет начало с выпуска процессора цифровой реверберации R1000 для концертного и студийного использования. R1000 был построен на базе первого чипа DSP собственного производства. Ревербератор R1000 был монофонический и имел дискретно переключаемое время реверберации (1,5с; 1,6с; 2,3с; или 2,4с). У этого прибора для облегчения работы DSP снижена частота дискретизации до 31.25кГц. Такая частота дискретизации встречается еще в нескольких приборах цифровой обработки звуковых сигналов первого поколения.
Затем был разработан очень сложный цифровой профессиональный ревербератор REV-1, ставший в наши дни легендой. Ревербератор выпускался с управляющей панелью. Сам аппарат мог быть установлен в шкаф с другим оборудованием, а управляющая панель - в удобном для звукорежиссера месте. С помощью панели можно очень тонко настроить все параметры реверберационного процесса. Даже сейчас этот винтажный цифровой ревербератор можно приобрести на Ebay не менее, чем за 100 000 руб.
Практически каждый год разрабатывались новые, более мощные чипы DSP, на базе которых выпускались новые модели профессиональных ревербераторов (REV5, REV7, REV100, REV500, SREV1) и DSP (Digital Sound Processor) - цифровых звуковых процессоров (SPX50D, SPX90, SPX990, SPX1000, SPX2000) и цифровых эквалайзеров (DEQ5, DEQ7).
Все эти приборы определяли и определяют стандарт высокого качества концертного и студийного звука, потому что практически в каждой модели процессора Yamaha внедряла уникальные алгоритмы цифровой обработки звукового сигнала.
Цифровой процессор звукового поля
Третье направление DSP - Digital Sound Field Processor – воссоздание акустики концертного зала или помещения для музыкального исполнения в домашних условиях. Для компании Nippon Gakki это был следующий шаг к достижению «Natural Sound». В 1986 году был создан первый процессор звукового поля DSP-1, который привнес объёмный «Natural Sound» в домашние условия. Основными компонентами DSP-1 стали три чипа первого поколения с таким же названием DSP1. Снова оборудование, которое имеет в своем названии DSP, строится на основном компоненте, который тоже называется DSP.
DSP (цифровой процессор звукового поля) совершенствовался: были выпущены модели DSP100 и DSP3000.
Был даже создан процессор для автомобильной системы звукоусиления YDSP-1, который позволял воссоздавать в салоне автомобиля акустику большого концертного и камерного залов, церкви, стадиона, джаз клуба, рок концерта, дискотеки и театра.
Начиная с модели DSP-A1, цифровой процессор звукового поля совмещался с многоканальным усилителем или ресивером. Вот что написано в руководстве пользователя DSP -AX2 – цифровом процессоре звукового поля третьего поколения, совмещенного с многоканальным усилителем.
Что такое звуковое поле?
Звуковое поле определяется как «характеристики отражений звука в пространстве зрителей». В концертном зале или другом музыкальном помещении мы слышим как прямой звук от артиста(артистов) так и ранние отражения и реверберацию. Изменения в ранних отражениях и реверберации в различных музыкальных аудиториях, вот что делает эти помещения особенными и узнаваемыми по качеству звука. Yamaha направила команды звукоинженеров для измерений звуковых отражений в знаменитых концертных залах и музыкальных помещениях по всему миру и проанализировала информацию о деталях звукового поля, таких как направление, сила звука, порядок (первое, второе и т.д отражения) и время задержки этих отражений. Затем мы сохранили огромное количество данных в чипах памяти этого аппарата.
Воссоздание звукового поля
Особенности воссоздания звукового поля концертного зала или оперного театра и локализация виртуальных источников звука в вашей комнате прослушивания, заключаются в следующем:. традиционная стереосистема, использующая только два громкоговорителя, неспособна воспроизвести реалистичное звуковое поле. DSP от Yamaha использует дополнительные 4-ре громкоговорителя эффектов для воссоздания звукового поля, основанного на данных измерений звуковых полей. Процессор управляет силой звука и временем задержки выходных сигналов для 4-х громкоговорителей и формирует локализацию виртуальных источников звука вокруг слушателя. Программы DSP строятся на двух методах формирования звукового поля: только ранние отражения и ранние отражения с реверберацией.
Объёмный звук в кино
Сегодня это направление представлено Cinema DSP- это не только звуковое поле концертного зала, но и полное погружение в события кино в вашей гостиной или в домашнем кинотеатре. Самая совершенная многоканальная технология Cinema DSP HD3 от Yamaha формирует столько отражений, сколько реально это необходимо для полного погружения в «Natural Sound» XXI века. Для этого в DSP добавлен модуль искусственного интеллекта AI (Artificial Intelligence).
Но если ваша гостиная не такая уж большая, чтобы разместить 11 акустических систем, то у Yamaha есть решение с уже знакомой аббревиатурой DSP (Digital Sound Projector) – цифровой звуковой проектор YSP. Это устройство рождено как совершенный саудбар для того же, что и все AV-оборудование Yamaha – помочь вам ощутить наслаждение от объемного «Natural Sound», но при этом сэкономить пространство. Этот YSP, имея в своем продолговатом корпусе множество громкоговорителей с независимыми усилителями и управлением, позволяет получить двух или трёхмерное звуковое поле по технологии CINEMA DSP 3D.
Посмотрите, как работает принцип звуковой проекции:
Коррекция акустики помещения
Обширные знания по акустике помещений и производстве интегральных DSP позволили в 1985году создать одну из первых в мире систем Assisted Acoustics – систему коррекции акустики концертных залов и других музыкальных аудиторий на базе цифровой обработки звуковых сигналов. В ранних системах перепрограммировались серийно выпускаемые DSP(цифровые звуковые процессоры) SPX 990, SPX1000 и DEQ7. Сейчас коррекция акустики концертных залов и мест выступлений является самостоятельным направлением Yamaha Corp. с аббревиатурой AFC (Active Field Control) – активное управление звуковым полем.
В этой статье мы объясняем принцип работы системы AFC.
Первый цифровой микшер
В 1987году, в канун 100-летия, компания Nippon Gakki Co., Ltd. стала называться Yamaha Corporation. И в этом же году был представлен первый цифровой микширующий процессор DMP7. Это было началом четвертого направления – профессиональное цифровое микширование звука – под которым понимается объединение всех возможных обработок и собственно создание одного или несколько миксов звуковых сигналов от различных источников в различных форматах – от моно до многоканального. Основными компонентами DMP7 конечно же были чипы DSP, производства Yamaha Corp. Стоит процитировать поздравление и часть объяснения покупателям в руководстве DMP7:
Поздравляем с Вашим выбором Yamaha DMP7 Digital Mixing Processor! Yamaha DMP7 цифровой микширующий процессор –это совершенно новая концепция «обработки музыки». Эффективно сочетаются цифровой линейный микшер 8 Х2 с революционными цифровыми эффектами, ставшими «пионерами» от Yamaha, такими как мульти процессор SPX90. Каждый параметр – от положения фейдера до параметров процессора эффектов и EQ – полностью программируются. До 30 общих конфигураций системы могут быть сохранены и восстановлены простым нажатием на кнопку «Сцена»
Кроме того эти цифровые микшеры можно было объединять по цифровым сигналам, чтобы получить больше входных каналов без потери цифрового качества. И процессор SPX1000 можно тоже объединять с DMP7 по цифровым сигналам и улучшить качество третьего из процессоров эффектов, уже имеющихся в самом микшере.
В 1995 году был выпущен профессиональный студийный цифровой микшер 02R. Как вы уже заметили, в аббревиатуре нет DSP, но этот цифровой микшер буквально совершил революцию в оборудовании прожект студий и студий пост-продакшен. Долгое время цифровой микшер 02R являлся основным звуковым аппаратом во многих видео и телестудиях. А обновление 02R96VCM сделало его актуальным и по сей день.
Первым покупателем микшера 02R в России стал известный американский русскоязычный композитор и певец Вилли Токарев. Это произошло в начале 1996 года в Москве. В интервью журналу Шоу-Мастер Вилли прокомментировал это интернациональное событие – американец покупает японскую аппаратуру в российском магазине:
Мне было очень приятно узнать о том, что я стал первым покупателем 02R не только в России, но и в СНГ. Это совершенно новый аппарат, только что полученный с фабрики. В Америке он появится не раньше, чем через год… Я изучил буклет и увидел, что 02R – супер чудо , новинка XXI века…Сейчас аппаратура моей студии в Нью Йорке полностью занимает комнату. Я выброшу все, что там есть. Оставлю только 02R и еще несколько уникальных приборов.(прим. 8)
Но настоящим шедевром цифрового микширования живого звука в начале XXI века стала цифровая микширующая система PM1D. Которая состояла из управляющей консоли CS1D, блоков аналогово входов AI8, блоков аналоговых выходов AO8, блоков цифровых входов и выходов DIO8 и модуля цифровой обработки сигналов DSP1D, который позволял микшировать 48 моно каналов + 4 стерео. Модуль с расширением возможностей DSP1D-EX позволял микшировать 96 каналов +8 стерео. Качество преобразования звуковых сигналов в цифровую форму и, следовательно качество цифровой обработки звуковых сигналов на тот момент заоблачное: при частоте дискретизации 44,1 /48 кГц, аналого-цифровое преобразование 28 бит с 128 кратной передискретизацией. Цифро-аналоговое преобразование 27 битное 128 кратной передискретизацией. В процессоре использовались интегральные процессоры пятого и шестого поколения DSP5 и DSP6.
Первым покупателем цифровой микширующей системы PM1D стал Карнеги-холл. Директор по звуку Джон Кардинале сказал:
Мы были заинтригованы возможностями и звуком цифровой консоли. Кроме того, наше решение использовать PM1D было основано, по большей части, на опыте эксплуатации консоли PM4000, которая указывается в райдерах большинства гастролирующих групп, приезжающих в Карнеги холл. А консоль управления PM1D очень похожа.
LSI микросхемы
2004 год стал выдающимся для цифрового микширования Yamaha. Была освоена технология LSI - интегральная схема с большой концентрацией элементов на одном кристалле. Что позволило повысить производительность интегральных процессоров нового поколения DSP7. На базе этих LSI построен ряд цифровых микширующих систем.
Начнем с PM5D – это цифровая микширующая система, в отличие от PM1D работает на обычных и удвоенных частотах дискретизации 44.1/48 кГц и 88.2/96кГц. Консоль имеет конфигурацию «one box» (всё в одном) и содержит 48 моно и 4 стерео аналоговых входов, 24 шины микширования и 2 стереовыхода, 8 матричных выходов и встроенную цифровую обработку сигналов (динамическую и частотную), создающую эффекты на базе VCM (виртуального моделирования цепей). Дополнительно можно подключить модуль DSP5D (опять аббревиатура DSP) - цифровой звуковой процессор, который вдвое увеличивает производительность консоли. Соединяется DSP5D с основной консолью специальными кабелями цифрового каскадирования. Система может быть расширена до 144 аналоговых моно входов и 72 выходов. Консоль PM5D и модуль DSP5D также содержат по 8 процессоров эффектов, таких как SPX2000 и по 12 эквалайзеров GEQ. Консоль PM5D Yamaha убрала все опасения звукорежиссеров, работающих на аналоговых консолях PM 5000/4000.
Победа цифрового звука на живых концертах и в мюзиклах
PM5D использовалась на концертах Тони Беннета с его квартетом и телешоу в Европе:
Должен сказать, что необходимости во внешней обработке я действительно не обнаружил. Реверберация звучит так хорошо, что на одном из выступлений я решил не использовать Lexicon 480 XL, которые были доступны. PM5D настолько тихий при использовании всей внутренней обработки, что при установке компрессора Summit DCL 200 увеличение носа было настолько заметным, что я решил использовать встроенную компрессию, которая показала превосходные результаты.
В мюзикле «Грязные танцы» Майкл Уотерс одним из первых использовал VCM плагины Channel Strip PM5D:
Мы используем опцию Channel Strip- набор из четырех компрессоров и эквалайзера. Это просто вопрос загрузки эффектов и назначения их движок эффектов. Компрессоры имитируют Urei 1176, и они звучат фантастически - прозрачно и интересно, и сильно отличаются от бортовых компрессоров. Мы используем Channel Strip на вокале и басу.
Следующая цифровая микширующая система Rivage PM10 была представлена в 2015 году. В системе значимое место занимает модуль цифровой обработки звуковых сигналов DSP-RX. Модуль имеет два варианта: DSP-RX и DSP-RX-EX. Ошеломляющие возможности микширования 120 и 288 входных каналов и 48 и 72 шины микширования и 24 и 36 матриц, соответственно. Цифровая версия процессора SILK, созданная в сотрудничестве с легендарным звукоинженером Рупертом Нивом, является важной частью системы RIVAGE PM, но далеко не единственным результатом этих плодотворных взаимоотношений. В дополнение к хорошо известным пользователям эквалайзеру Portico 5033 и компрессору 5043, системы RIVAGE PM имеют удобный в использовании процессор Portico 5045 Primary Source Enhancer от Rupert Neve Designs.
Кроме того в DSP реализован алгоритм автоматического микширования до 64 каналов от Дэна Дугана. Усиление каналов контролируется очень плавно и естественно – будто микширование выполняет опытный звукорежиссер. Это очень важно в условиях массовых речевых мероприятий без сценария.
Вот что говорит FOH инженер Кейна Брауна, Дэвид Лой, о цифровой обработке звука Rivage PM 10:
Лично я оценил несколько функций: расширенная секция каналов консоли была мне знакома и чрезвычайно полезна. Наличие всех контролируемых параметров канала на расстоянии вытянутой руки было идеальным для фестивальной ситуации, когда скорость была ключевым фактором. Используя Silk от Rupert Neve Designs, я включил трансформатор Blue Silk на барабанах и басу, одновременно добавив схему Red Silk на гитары и вокал Кейна. Сразу же гармоничная связь между бочкой и басом стала такой гладкой; ведущий вокал сиял, и это было именно то, что мне нужно, чтобы голос Кейна звучал. Поскольку он так часто перепрыгивает между диапазоном баритона и тенора, схема Red Silk действительно помогла постоянно подчеркнуть некоторые из тех характеристик его голоса, которые мне обычно приходилось получать с помощью эквалайзера. Но вместо этого с PM10 я смог получить эти аспекты всего одной ручкой. Это было великолепно!
Консоль Yamaha RIVAGE PM10 сыграла жизненно важную роль в обеспечении превосходного звука для школ самбы на карнавале в Рио-де-Жанейро в 2016 году. Сложно управлять живым звуком на фиксированной сцене, но архисложная задача - это управлять звуком движущегося объекта. Звук должен не только двигаться за источником, но и распределяться по далёко разнесенным звуковыми башнями с необходимой задержкой. Как прокомментировал инженер проекта Матеус Мадейра:
Только крупномасштабная консоль с возможностями RIVAGE PM10 может справиться с такой задачей.
Валтиньо П. Силва, технический супервайзер компании Gabisom, отметил:
Я использовал RIVAGE PM10 для обработки маршрутизации через 48 aux посылов и выходы AES / EBU к 48 башням PA. На самом деле это лишь малая часть возможностей обработки, которые может предложить консоль RIVAGE. Я даже не использовал великолепные предусилители Silk!
В заключение
Звуки и музыка привносят в нашу жизнь яркие эмоции. Музыку каждый из нас слушает, создаёт или исполняет сам. Yamaha, используя самые совершенные технологии обработки звуковых сигналов и закладывая их в свои интегральные процессоры DSP, стремится достичь совершенства «Natural Sound» как в домашних AV системах, так и в профессиональном обрудовании.