Marc Henshall,

Dekodowanie cyfrowe - Zalety cyfrowej łączności bezprzewodowej w opinii ekspertów RF

Poznamy cyfrową technologię bezprzewodową dowiadując się, co współcześni eksperci RF sądzą o trendzie na coraz większe wykorzystywanie systemów cyfrowych i o związanych z nim potencjalnych korzyściach.

OW ostatnich latach zaobserwowaliśmy niezwykle istotną zmianę krajobrazu częstotliwości radiowych (RF). W szczególności nasza branża została w tym względzie mocno dotknięta, a od początku tych zmian, które zaczęły się od 2012 roku, użytkownicy PMSE (Programme Making and Special Events) utracili dostęp do znaczących części widma UHF.

Zmiany są wprowadzane szybko i w dużym zakresie, a jedna z ostatnich, z 17 października 2016 roku ogłoszona przez Ofcom potwierdziła zamiar oczyszczenia pasma 700 MHz do maja 2020 roku. Po zakończeniu tego etapu użytkownikom PMSE pozostanie mocno okrojone pasmo UHF (470-694 MHz). Ponieważ czyste widmo staje się towarem coraz bardziej ekskluzywnym, a do tego z dnia na dzień rośnie zapotrzebowanie na nowe urządzenia bezprzewodowe, można śmiało powiedzieć, że dostępne staje się coraz bardziej zatłoczone!

digital-decoded-rf

Wraz ze wzrostem liczby użytkowników systemów bezprzewodowych oraz zawężaniem dostępnego widma, nowocześni inżynierowie RF coraz częściej sięgają po cyfrową technologię bezprzewodową jako część rozwiązania powstałego problemu. Chcąc pomóc w zrozumieniu dlaczego tak się dzieje, rozmawialiśmy z kilkoma wiodącymi w branży ekspertami RF oraz inżynierami dźwięku. Pierwszym z nich był Steve Caldwell z Norwest Productions, którego udało nam się złapać, gdy wrócił z Igrzysk Olimpijskich i Paraolimpiady w Rio, gdzie przez całe lato zajmował się koordynacją częstotliwości radiowych.

Caldwell widzi ogromne korzyści wynikające z użycia cyfrowej technologii bezprzewodowej, szczególnie jeśli chodzi o wydajność widmową. „Jedną z wyraźnych zalet używania mikrofonów bezprzewodowych wykorzystujących cyfrową technologię transmisji jest ogromna liczba kanałów, które można spakować do minimalnego zakresu widma” - stwierdza z entuzjazmem. „Ponieważ natura transmisji cyfrowej pozwala na dość bliskie umieszczanie kanałów obok siebie, bez konieczności zapewnienia dość szerokich przerw między nimi, mikrofony radiowe można dosłownie „zapakować razem”. Oczywiście cały czas potrzebne jest zarządzanie widmem, ale w przypadku systemów cyfrowych mamy ogromną przewagę nad tradycyjnymi systemami analogowymi.”

Podczas gdy systemy cyfrowe wyraźnie zapewniają istotne korzyści w efektywnym wykorzystaniu widma, co może być szczególnie ważne w przypadku wydarzeń o dużej skali i mocno przeciążonym środowisku RF (takich jak igrzyska olimpijskie). Caldwell przynajmniej na razie widzi większość zastosowań tego rozwiązania w mniejszej skali. „Zdecydowanie największa popularność cyfrowej sieci bezprzewodowej, jaką zaobserwowałem w kilku ostatnich latach, dotyczy społeczności półprofesjonalistów oraz prosumenckiej. Łatwość użycia i niezawodność działania, jaką cyfrowe systemy bezprzewodowe zapewniają przeciętnemu użytkownikowi, to ogromny krok naprzód.”

„W firmie Norwest widzimy również ogromny ruch w przejściu na systemy cyfrowe w obszarze korporacyjnych rozwiązań audiowizualnych,” - kontynuuje Caldwell. „Zastąpiliśmy wszystkie nasze analogowe systemy UHF cyfrowymi systemami UHF w tego typu instalacjach. Możliwość ich działania przy minimalnym wykorzystaniu zarządzania widmem zwiększyła wydajność dziesięciokrotnie.”

Komentarze Caldwell na temat ogromnych korzyści wynikających z użycia systemów cyfrowych w przypadku korporacyjnych aplikacji audiowizualnych zostały powtórzone przez Petera Russella, menedżera projektu w firmie Blitz, który dodaje, że ostatnio wykorzystywał szereg kompleksowych cyfrowych systemów bezprzewodowych podczas najważniejszych wydarzeń konferencyjnych w całej Europie.

„Możliwość niezawodnego działania dużej liczby kanałów w wąskim zakresie częstotliwości jest bardzo ważna dla nas i naszych klientów,” wyjaśnia. „Na przykład jesteśmy wewnętrznym dostawcą AV dla ExCel w Docklands, którzy obecnie regularnie przeprowadzają pokazy wymagające użycia ponad stu kanałów. Potrzebujemy technologii, która pozwoli nam sprostać takim wymaganiom klientów, często bez prób i wstępnej produkcji lub możliwości odwiedzenia obiektu lub wcześniejszej oceny jego przydatności. Nasz sprzęt bezprzewodowy musi pozwolić nam działać niezawodnie z maksymalną liczbą kanałów, bez względu na to, jak trudne mogą być warunki otoczenia lub jak pomocne są lokalne przepisy prawne w zakresie RF.”

Russell w szczególności podkreślił zdolność niektórych cyfrowych systemów bezprzewodowych do działania w niezwykle efektywnym trybie high-density, co jest bardzo przydatne w jego działaniach. „Kilka lat temu w Mediolanie przygotowywałem mikrofony bezprzewodowe na przemówienie programowe mojego klienta. Potrzebowałem tylko 12 kanałów, ale miałem tylko jedną częstotliwość roboczą – normalnie oczekiwałbym ich 50 lub więcej. Odkrycie, że mamy do czynienia z takim problemem, nigdy nie jest przyjemne, ale pojawia się to coraz częściej. W tym szczególnym przypadku obiekt był około pół kilometra od lokalnej stacji telewizyjnej, a dodatkowo scena, na której pracowaliśmy, była skierowana bezpośrednio w stronę nadajnika stacji TV, co oznaczało, że nie występował nawet efekt tłumienia jego sygnałów przez budynek. Prawie wszystkie częstotliwości były w użyciu i mogliśmy znaleźć przestrzeń do pracy na zupełnie skrajnych krańcach pasma. Tryb high-density jest bardzo przydatny w takim przypadku jak ten – możemy zmieścić więcej kanałów w dostępnych szczelinach.”

Transmisja analogowa kontra cyfrowa

Tematem, który zawsze daje o sobie znać w przypadku napływu cyfrowych systemów bezprzewodowych, jest odwieczne pytanie o to, co jest lepsze: dźwięk analogowy czy dźwięk cyfrowy. Duża część branży audio cały czas jest zwolennikiem sprzętu analogowego ze względu na charakter brzmienia – przez co wiele osób czuje się ambiwalentnie w odniesieniu do cyfrowych systemów bezprzewodowych. W przypadku dyskusji o transmisji analogowej i cyfrowej, płaszczyzna rozważań dotyczy zupełnie innego aspektu, ponieważ główna różnica między rozwiązaniami analogowymi a cyfrowymi sprowadza się do tego, w jaki sposób jest modulowana nośna RF. Podczas ostatniego dnia otwartego poświęconego cyfrowej transmisji bezprzewodowej Dave Phillips, menedżer sprzedaży Shure UK rzucił nieco światła na tę odwieczną debatę.

„Głównym celem systemu bezprzewodowego jest zastąpienie połączenia przewodem. W tym przypadku powinien on brzmieć tak dobrze, jak przewód i być równie niezawodny - jeśli nie bardziej. Systemy analogowe świetnie brzmią w dobrych warunkach RF, ale ze swojej natury towarzyszą im pewne szumy, a gdy warunki transmisji stają się trudne, dźwięk wyraźnie pogarsza się. Właściwie zaprojektowane systemy cyfrowe oferują czysty i wyraźny dźwięk nawet w trudnych warunkach pracy.”

Mając na uwadze dźwięk Phillips podkreśla, w jaki sposób nowoczesne łańcuchy sygnałowe, w połączeniu ze znakomitą wydajnością RF, mogą wpłynąć na tę debatę. „Wiele produkcji jest realizowanych przy wykorzystaniu konsolet cyfrowych i coraz częściej ścieżka sygnału między sceną a wzmacniaczami jest też w całości w domenie cyfrowej. W dobrych warunkach transmisji radiowej z pozycji realizatora FOH trudno jest odróżnić jakość dźwięku z analogowego systemu bezprzewodowego od dźwięku z systemu cyfrowego. Jednakże jeśli poziom szumów jest wysoki, system cyfrowy szybko uwidoczni swoją przewagę.

mixing-desk-digital-web

Jakość dźwięku cyfrowych systemów bezprzewodowych nie pozostała niezauważona przez Marka Portlocka, inżyniera dźwięku i menedżera tras koncertowych i produkcji widowisk, który bardzo pochlebnie wyrażał się o nich po niedawnej trasie koncertowej.

„Przez cały ten rok miałem szczęście pracować jako menedżer tras oraz nadzorca dźwięku podczas nowych występów GIRLI, nowej londyńskiej gwiazdy stylu „brat pop”. Latem przetestowałem kilka systemów cyfrowych dla potrzeb GIRLI podczas realizacji jej występów w małych klubach oraz w trakcie festiwali. Od samego początku byłem pod wrażeniem jakości dźwięku. Od tego czasu wdrożyłem systemy podczas trasy z angielskim artystą Oscarem. Korzystaliśmy z usług własnych inżynierów podczas występów i za każdym razem chwalili je za znakomitą jakość dźwięku.”

Portlock wyraził również wielkie uznanie dla solidnego działania systemów cyfrowych w paśmie radiowym. „Będąc typem inżyniera, który lubi kłaść główny nacisk na to, jakie emocje wywołuje muzyka, a nie na szczegóły techniczne, jestem wielkim fanem niezawodności, która zapewnia prostotę.”

Latencja

Kwestia wydajności widmowej jest oczywista. Widmo jest zasobem deficytowym, a systemy cyfrowe wychodzą daleko naprzód w stronę zapewnienia praktycznych rozwiązań dla poradzenia sobie z tym problemem. Do tego jest dość oczywiste, że jakość dźwięku w wielu przypadkach jest lepsza w porównaniu do systemów analogowych. Ale dla każdej siły istnieje siła przeciwstawna, a dla każdego działania jest reakcja. W przypadku cyfrowych systemów bezprzewodowych taką przeszkodą jest latencja (opóźnienie sygnału), co wyjaśnia Tuomo Tolonen, menedżer Pro Audio w Shure UK.

„Latencja to temat, który pojawia się regularnie podczas dyskusji na temat cyfrowych systemów bezprzewodowych – i zupełnie słusznie – bo jest to ważny czynnik. Każda konwersja sygnału z analogowego na cyfrowy oraz z powrotem na analogowy powoduje latencję (opóźnienie sygnału). To jaki czas opóźnienia jest akceptowalny, tak naprawdę sprowadza się do danej aplikacji. Ponadto nie powinniśmy skupiać się tylko na opóźnieniu samego mikrofonu bezprzewodowego, ponieważ ważniejszym aspektem jest całkowita ogólna latencja całego systemu zaczynając od mikrofonu do głośnika. Jeśli na przykład jest to występ na żywo z artystą, który korzysta z osobistego odsłuchu dousznego, najprawdopodobniej będziemy chcieć, aby wartość opóźnienia była jak najniższa. Natomiast podczas imprezy firmowej dłuższa latencja nie powinna stanowić żadnego problemu. System Shure ULXD ma opóźnienie wynoszące 2,9 ms, tak więc jest ono bardzo niskie i nie powinno stanowić żadnego problemu w obu tych sytuacjach.”

micro-chip-latency-web

Podsumowanie

Istnieje wiele zalet cyfrowych systemów bezprzewodowych, a wiele z nich wykracza poza zakres tego artykułu. Jedną z nich jest na przykład szyfrowanie sygnału, co ma istotne znaczenie w przypadku wydarzeń z informacjami wrażliwymi. Posiadają one również rozszerzone możliwości pracy w sieci, ze zdalnym sterowaniem i monitorowaniem przy wykorzystaniu oprogramowania. Jednakże tym, co naprawdę wyróżnia systemy cyfrowe, jest sprawność widmowa. Faktem jest, że czyste spektrum dostępne dla mikrofonów bezprzewodowych jest coraz bardziej ograniczane, podczas gdy zapotrzebowanie na coraz większą liczbę kanałów stale rośnie. Z komentarzy otrzymanych od naszych rozmówców wyraźnie wynika, że cyfrowa technologia bezprzewodowa osiągnęła taki stan zaawansowania, przy którym tak długo jak latencja systemu nie stanowi problemu, oferowane korzyści znacznie przewyższają znajome niedogodności.

O autorze:

Marc Henshall

Marc forms part of our Pro Audio team at Shure UK and specialises in Digital Marketing. He also holds a BSc First Class Hons Degree in Music Technology. When not at work he enjoys playing the guitar, producing music, and dabbling in DIY (preferably with a good craft beer or two).