Stage Box – II

Stage Box Digitale o I/O Interface

Per la gestione e trasferimento dei segnali audio da e verso la Stage Box, in campo digitale non si hanno connessioni di ingresso e di uscita ma si utilizzano connessioni bidirezionali ( generalmente su conduttori Cat 5 – 6 – 7, BNC, Fibra Ottica ) ( per standard come MADI, DANTE, AES50, Ethersound, Optocore, Cobranet, dSnake, ACE ), per cui tramite un conduttore ed una connessione si riescono a gestire sia gli ingressi che le uscite.

n.b. Si vedrà poi in argomentazioni successive la spiegazione dei protocolli audio digitali più utilizzati.

Solo pochi standard tra cui AES3 ( conduzione su XLR ) e S/Pdif ( conduzione su MiniJack o RCA ) ADAT ( conduzione su Toslink ) non hanno la bidirezionalità e per questo non vengono quasi mai utilizzati nelle Stage Box digitali se non in alcuni modelli più recenti e riferito solo allo standard professionale AES3 ed in alcuni casi ADAT, l’S/Pdif è più utilizzato in ambiente consumer.

Caratteristiche:

La qualità di una Stage Box digitale dipende oltre che dalla qualità dei convertitori A/D e D/A utilizzati, dalle matrici e sommatori digitali, anche dai pre-amplificatori analogici ( prima del convertirore ) o digitali ( dopo il convertitore ) utilizzati, che devono rispettare le più alte e qualitative caratteristiche come per i pre-amplificatori analogici attivi ( si vedrà in altre argomentazioni le caratteristiche, la struttura e funzionamento dei pre-amplificatori microfonici e di linea analogici e digitali ).

Specifiche tecniche pre-amplificatori analogi e digitali.

Struttura, Forma e Dimensioni:

Per quanto riguarda la struttura sono hardware quasi sempre costruiti su rack ( fig. 1 ) in quanto che a differenza delle Stage Box analogiche presentano pre-amplificatori nei circuiti di ingresso e a volte anche in quelli di uscita, per cui sono strumentazioni molto delicate che necessitano di alloggi sicuri e stabili, il più possibile lontani da liquidi e polveri e necessitano di meno sbattimenti possibili.

fig. 1 S16_P0AJA_Top-Front_XXL.png

Nelle Stage Box analogiche il segnale viene prelevato dal circuito di ingresso ed inviato direttamente al connettore terminale del cavo multipolare da collegare come visto ad esempio nei pre-amplificatori presenti in mixer audio, lo stesso per il circuito di uscita prelevato dal mixer audio e ritrovato nelle output della Stage Box, il ritardo ( latenza ) generato in questo caso è prossimo allo 0,xxx ms.

n.b. Per latenza si intende il ritardo che un mezzo o componente pone al passaggio di un segnale dal circuito di ingresso a quello di uscita. Come visto in argomentazione Cavi Audio Analogici più il segnale viaggia lento e più il ritardo diventa maggiore e di conseguenza la qualità ne viene a meno.

In campo digitale il pre-amplificatore è già presente nella Stage Box, il segnale viene prelevato da un convertitore A/D per la conversione del dominio analogico in digitale, pre-amplificato a livello logico-digitale, multiplexato con eventuali altri canali in/out e poi inviato tramite cavo e protocollo di conduzione al mixer audio digitale. In altri casi ma meno qualitativo il segnale viene prima pre-amplificato e poi convertito in digitale ( è possibile anche eseguire questa operazione senza l’utilizzo di una Stage Box, esempio attraverso un pre-amplificatore microfonico analogico per pre-amplificare il segnale e poi successivamente interporre un convertitore A/D con ingresso di linea e trasmissione dati in digitale, in questo caso sarà poi necessario vedere la compatibilità e lo standard del protocollo utilizzato per interfacciare a livello digitale il convertitore e ad esempio il mixer audio digitale ).

Le migliori Stage Box convertono prima e poi amplificano, in quanto a livello digitale le dinamiche e linearità della risposta in frequenza sono superiori e hanno minime alterazioni dalle variazioni di guadagno rispetto alla controparte analogica.

Per questo teoricamente i mixer audio digitali potrebbero anche non avere pre-amplificatori di ingresso in quanto già presenti nella Stage Box digitale ( ad oggi ritrovabile soprattutto nei Mixer Audio a livello software, che non presentano pre-amplificatori fisici ) ( fig. 2 ) ed in alcuni modelli di Mixer Audio digitali moderni.

fig. 2 2016-02-08_14-21-28.jpg

Molti mixer audio digitali presentano comunque pre-amplificatori di ingresso per 2 motivi:

  1. Collegamento linee direttamente al mixer audio digitale.
  2. Utilizzo di Stage Box Analogiche.

Di fatti i mixer digitali hanno un interfaccia interna a livello software ( fig. 3 ) che consente di gestire il routing dei segnali in ingresso ed uscita in base a se si utilizza una Stage Box digitale ( quindi pre-amplificatori della Stage Box ) o se si utilizzano i pre-amplificatori interni al mixer stesso. Anche qui come visto nella parte I è bene fare considerazioni in base alla qualità che si vuole ottenere e al percorso che il segnale deve fare.

fig. 3 x32 s16 p16

Per il circuito di uscita il segnale viene prelevato in dominio digitale dal mixer audio digitale multiplexato con eventuali altri segnali di ingresso ed uscita, inviato lungo il cavo digitale tramite protocollo assegnato alla Stage Box digitale che ha il compito di de-multiplexare il segnale prelevando l’uscita ed inviandola nel canale di uscita assegnatoli nelle impostazioni di routing del mixer audio digitale.

Come si nota il processo in digitale è molto più complesso rispetto a quello analogico, non si avranno problemi rilevanti come quelli capacitivi ed induttivi dei cavi analogici, ma ben più gravi problemi possono esserci se tutta la struttura dei componenti e segnali digitali non è costruita a regolata d’arte, fortunatamente ad oggi il livello dei componenti utilizzati per i circuiti digitali è in media nettamente superiore a quello analogico nonostante la tipologia di circuito sia più elaborata e propensa a creare errori.

n.b. Verrà poi visto in altre argomentazioni il funzionamento del segnale a livello digitale.

In dominio digitale come si può facilmente intuire il segnale impiega più tempo a percorrere il suo tragitto, per cui ha una latenza superiore ( principale problema dei primi sistemi, scarsa qualità dei componenti utilizzati e delle prestazioni fornite ), ad oggi però a livello professionale si riescono ad ottenere latenze che approssimano quelle analogiche garantendo una qualità superiore e stabilità.

E’ sconsigliato invece l’utilizzo di Stage Box digitali con mixer audio analogici, in quanto che oltre a dover interporre un convertitore A/D ( di quello specifico protocollo utilizzato ) che riporti i segnali digitali in dominio analogico ( aumentando ulteriormente la latenza ) per poter collegare i singoli segnali audio agli ingressi dei pre-amplificatori del mixer audio analogico, si andrebbero a sommare i pre-amplificatori della Stage Box digitale con quelli del mixer audio analogico con conseguenti peggioramenti della qualità ed eventualmente anche della dinamica del segnale a seconda delle caratteristiche del pre-amplificatore del mixer audio analogico. Questo a meno di non entrare nelle connessioni insert del mixer audio analogico. Ma comunque anche per gestire le uscite ci vuole un ulteriore o medesimo convertitore A/D ( di quello specifico protocollo ) per inviare le uscite del mixer audio analogico alla Stage Box digitale.

L’utilizzo di pre-amplificatori direttamente nella Stage Box digitale garantisce una qualità timbrica e dinamica superiore in quanto che al segnale audio ( soprattutto a livello microfonico ) viene fatto percorrere meno tragitto possibile ( generalmente dal microfono all’ingresso della Stage Box digitale ), potendo cosi amplificare adeguatamente il segnale microfonico fino ai massimi livelli di tensione in dominio digitale prima dell’invio verso mixer audio o matrici di controllo. In campo analogico invece questo non è possibile ( a meno di non avere una serie di pre-amplificatori esterni e far gestire questi da un tecnico di palco ), e per questo il tragitto del segnale microfonico è più lungo ( dalla Stage Box analogica al mixer audio o matrice di controllo ) con conseguenti perdite di segnale ed introduzione di rumori.

L’utilizzo di pre-amplificatori direttamente nelle Stage Box è finalmente possibile con i sistemi digitali in quanto che a livello logico-remoto è possibile controllare questi pre-amplificatori a distanza ( esempio direttamente dal mixer audio posto in sala o palco o control room ), oltre che direttamente dalla Stage Box stessa.

Di seguito una rappresentazione grafica di collegamento Linee Microfoniche – D.I. Box – Mixer Audio – Impianto Audio P.A. e Monitor con l’utilizzo della Stage Box digitale ( fig. 4 )

fig. 4 2016-03-11_16-24-52.jpg

n.b. La linea bidirezionale utilizzata per il trasferimento dei segnali audio in dominio digitale che si vede in figura 4 è doppia in quanto vi è un cavo utilizzato per la ridondanza ( se viene a mancare il segnale in un cavo l’altro si attiva subito senza interrompere il segnale, viene chiamato anche segnale di guardia ) ma non è per tutti i tipi di standard, alcuni standard come ad esempio l’ AES50 utilizzano solo un cavo bidirezionale senza la ridondanza se non negli ultimi e più professionali modelli.

Il numero dei canali e protocollo utilizzato per la trasmissione dei dati digitali è come per le Stage Box analogiche dipendente dal tipo di modello proposto dal costruttore, generalmente un costruttore si appoggia ad un protocollo ( quello ritenuto da lui migliore sia come interfacciabilità con altri sistemi, che come usabilità, che come qualità ), offrendo a parte delle interfacce ( alloggiabili in mixer audio e/o Stage Box Digitali ) per convertire i protocolli cosi da poter interfacciare diversi sistemi con diversi protocolli tra di loro.

Gli ingressi ed uscite sono sempre XLR, solo in alcuni casi in quelle più professionali e costose si possono trovare anche JACK TRS e connessioni Insert.

Nella scelta di una Stage Box digitale, 4 sono i fattori fondamentali da controllare:

  1. Protocollo utilizzato: per consentire alla Stage Box di dialogare con il mixer audio digitale, eventualmente attraverso l’utilizzo di interfacce di conversione. Come vedremo in altre argomentazioni le specifiche del protocollo ed interfacce audio utilizzate saranno da tenere in considerazione per scegliere la piú qualitativa e consona per il proprio progetto/obbiettivo, come velocità trasferimento dati audio ( bandwith ), latenza di conversione e complessiva, frequenza di campionamento e numero di canali portabili, capacitá di ridurre jitter, stabilizzare il clock, efficienza del controllo errori ed eventuale ridondanza.
  2. Numero di canali e fattore di espandibilità: ogni mixer audio digitale può controllare un numero massimo di canali dipendente dal protocollo e campionamento utilizzato. E’ bene quindi acquistare Stage Box digitali che non abbiano un numero di ingressi ed uscite superiore a quelle gestibili dal mixer audio digitale o dal mixer audio digitale con più In/Out nel caso di utilizzo di più mixer, per non rendere il resto dei canali della Stage Box digitali inutilizzabili. Le Stage Box digitali hanno la peculiarità di poter essere collegate insieme per poter espandere il sistema e gestire un numero di canali in/out maggiori.
  3. Qualità dei pre-amplificatori: di fondamentale importanza sono le caratteristiche dei pre-amplificatori i quali devono garantire la più lineare risposta in frequenza, la più alta dinamica, il più alto e risolutivo guadagno ( vedremo in dettaglio l’importanza della risoluzione di amplificazione quando parleremo di pre-amplificatori digitali ), ed i più bassi valori di distorsione ( che siano analogici o digitali ).
  4. Qualitá dei convertitori a/d – d/a: Una Stage Box digitale presenta sempre almeno un convertitore a/d per l’ingresso ed un convertitore d/a per l’uscita, la qualitá di questi convertitori che spesso ad oggi sono anche pre-amplificatori digitali é di fondamentale importanza, come la piú alta dinamica possibile, piú lineare risposta in frequenza, bassi valori di distorsione, stabilitá del clock e basso valore di jitter ( vedremo piú in dettaglio i vari parametri e struttura di convertitori analogico-digitale in altre argomentazioni ).

Alcune Stage Box infine possono essere anche controllate in remoto sia attraverso software su pc e notebook ( via cavo e wi-fi ) che attraverso applicazioni su tablet e smartphone ( wi-fi ).

Generalmente poi le Stage Box digitali hanno vari parametri con cui l’utente può interagire direttamente sull’hardware, dalla Phantom Power al monitor SOLO per il pre-ascolto, dalla gestione del livello di guadagno dei pre-amplificatori alla gestione del routing interno.

Come si vede dalla figura 1 in riferimento ai led di colore rosso accanto ad ogni canale di ingresso, questi quando accesi indicano la presenza di alimentazione phantom + 48 v ( utile per alimentare e quindi far funzionare dispositivi che ne necessitano, come D.I. Box attive, microfoni a condensatore ), inviabile sia direttamente dalla Stage Box come appena visto che in remoto a livello digitale dal mixer audio digitale.

Possono poi esserci anche altri led a notificare il livello di segnale e/o distorsione.

Alcune Stage Box tramite connessione di rete o wifi e superficie di controllo su pc o tablet vengo utilizzare anche come mixer audio digitale vero e proprio.

Altre come quella in figura 5 sono costruite con gruppi di convertitori A/D e pre-amplificatori modulari ( generalmente gruppi di 8 ) offrendo cosi la possibilità di sostituire parti eventualmente danneggiate ma anche di customizzare almeno in parte la gestione degli ingressi e delle uscite. ad esempio al posto di un gruppo di 8 output inserire un gruppo di 8 input, oppure mettere tutti input, limitato solo dalle capacità della Stage Box e del mixer audio digitale che dovrà poi gestirne il routing.

fig. 5 sd-mini-rack

Vediamo di seguito alcuni esempi sulle tipologie di connessione e sul fattore di espandibilità tra i protocolli più utilizzati:

fig. 6 ( Esempio con protocollo AES50 che non ha la connessione di ridondanza ).

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fig. 7 ( Esempio con protocollo AES50 che non ha la connessione di ridondanza, il tipo di connessione tra più Stage Box è definito Daesy Chain o seriale, ma ad oggi attraverso le impostazioni di routing è possibile effettuare anche un collegamento punto a punto ( fig. 8 ) ).

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fig. 8 2017-02-01_10-40-51.png

In figura 8 è illustrato anche il metodo di collegamento per un interfaccia aes50 collegata al mixer audio digitale con doppia connessione ( A – B ).

fig. 9 ( Esempio con protocollo DANTE che ha la connessione di ridondanza ).

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fig. 10 ( Esempio con protocollo DANTE che ha la connessione di ridondanza, l’utilizzo dello switch ethernet permette una configurazione a Stella o Punto a Punto ).

fig. 102016-02-08_17-14-11.jpg

n.b. Le più moderne tipologie di Stage Box digitali con protocollo DANTE in alcuni casi consentono anche la configurazione in Daesy Chain, se vi è anche Daesy Chain c’è un selettore per scegliere la modalità desiderata, o ridondante o Daesy Chain. Sistemi complessi hanno ridondanza + Daesy Chain.

In MADI la tipologia di connessione è in Daesy Chain come per il protocollo AES50, ma in alcuni casi prevede anche la ridondanza.

n.b. Come per i Mixer Audio analogici che dispongono di un numero limitato di canali che di conseguenza fanno scegliere una Stage Box Analogica piuttosto che un’altra a seconda del numero di canali che può accettare al suo ingresso, anche i Mixer Audio digitali possono controllare un massimo numero di canali che corrisponderà ad un massimo numero di Stage Box ( in Daesy Chain o Stella ) fino a che queste non abbiano in complessivo il numero di canali massimo gestibile dal Mixer Audio digitale.

Esempio: Se ho un Mixer Audio digitale che massimo può controllare 32 canali potrò utilizzare una Stage Box digitale di massimo 32 canali oppure 2 da 16 in Daesy Chain o Stella Mode e cosi via.

Esistono poi protocolli in fase di sviluppo come il Ravenna e l’AES67 in cui l’AES67 è un evoluzione del protocollo DANTE in grado di trasportare non solo l’AES67 stesso ma essere in grado di dialogare con protocollo RAVENNA e numerosi altri protocolli che vedremo quando parleremo di audio digitale, non chè poter connettere l’audio sia in Daesy Chain che Stella con la presenza o meno di una connessione di ridondanza.

Note sul routing digitale

In un routing digitale quando possibile è sempre meglio creare collegamenti punto a punto o stella, questo permette un miglior trasferimento del clock da un dispositivo master ad uno o più dispositivi slave con minor generazione di errori rispetto agli altri metodi.

Nel punto a punto il dispositivo master invia il clock al o ai dispositivi slave per la sincronizzazione del campionamento, il o i dispositivi slave ricevono il clock e prelevano i campioni audio di conseguenza ( vedremo in dettaglio il campionamento e clock digitale in altre argomentazioni ).

In una configurazione a cerchio o daesy chain il dispositivo master invia il clock al primo dispositivo a cui è direttamente interfacciato, questo rileva il clock e campiona di conseguenza, per il sincronismo del successivo dispositivo collegato in ponte il dispositivo che riceve il clock dal master ha il compito ulteriore di estrapolare il clock dall’audio e renderlo in esatta copia o rigenerarlo attraverso un oscillatore per il dispositivo ad esso collegato, e via di seguito, ogni dispositivo che riceve il clock per poter sincronizzare un dispositivo ad esso collegato deve riportare al successivo il clock prelevato all’ingresso.

Da come si intuisce molti più passaggi di clock si hanno in questo tipo di configurazioni rispetto a quella punto a punto creando un numero maggiore di errori e quindi impoverimento della qualità del segnale audio.

In più il punto a punto permette il trasferimento di segnale audio con una latenza inferiore che ad esempio una connessione in daesy chain ( generalmente la metà ), in quanto il punto a punto è diretto tra un master ed un slave e quindi la latenza del circuito è calcolata sul passaggio del segnale tra il dispositivo master e quello slave, mentre la daesy chain essendo composta da più dispositivi in ponte la latenza è il passaggio del segnale tra il dispositivo master e l’ultimo dispositivo connesso in ponte.

Una volta effettuato tutto il collegamento digitale è opportuno determinare come master clock il dispositivo a cui tutto fa capo, esempio un mixer audio a cui sono collegate più stage box punto a punto, cosi facendo ad ogni stage box arrivare il medesimo clock e si ha un perfetto sincronismo con minor generazione di errori ad esempio se master clock fosse una stage box, in quanto che le altre connesse al mixer avrebbero bisogno di un clock esterno o di un rimando in copia dal mixer audio in questo caso collegato in slave o dalla stage box collegata come master, cosi da avere una generazione di errori più elevata.

In alcuni può essere più qualitativo avere un clock esterno o generato come master dalla stage box, questo ad esempio quando il clock del mixer audio non è più stabile ( portante errori ) o se un clock esterno è di più qualità che quello interno del mixer o stage box stessa, o ancora se la stage box è a sua volta punto centrale di un collegamento punto a punto o a stella, come ad esempio utilizzando una stage box come splitter, ricevere segnali in ingresso da smistare verso un registratore multi traccia e verso un mixer audio per il mixaggio, cosi da mantenere entrambi i percorsi sincronizzati.

Tipologie di Connettori e Connessioni

Le connessioni per il segnale audio digitale come visto dipendono dal tipo di protocollo, tra i più utilizzati abbiamo:

AES50 ( fig. 11 ), DANTE ( fig. 12 ), MADI ( fig. 13 )

fig. 11 2016-02-08_16-45-41 fig. 12 2016-02-08_16-36-03

fig. 13 2016-02-08_19-31-49.jpg

In AES50 la connessione A è quella che gestisce ingressi ed uscite mentre la B è utilizzata per creare copie di segnale ( esempio da inviare ad altri mixer audio digitali sempre con protocollo AES50 ) e per creare la Daesy Chain tra più Stage Box digitali AES50.

Come detto solo per gli ultimi modelli e quelli più professionali lo standard AES50 prevede anche la connessione di ridondanza ( fig. 14 ) denominato X il gestore degli input ed output ed Y la copia ridondante.

fig. 14 2016-03-13_23-03-25.jpg

In alcuni casi come quello in figura 12 possono essere presenti anche connessioni ethernet ridondanti per un controllo remoto via software della Stage Box e/o mixer audio digitale.

In DANTE il Primary è il gestore per gli input e output mentre il Secondary è la copia ridondante. Per collegare più mixer audio digitali con protocollo DANTE o più Stage Box digitali con protocollo DANTE in redundancy mode, come visto in figura 8, basta interporre un comune switch ethernet.

In Madi il MADI MAIN IN è quello che gestisce gli ingressi ed uscite mentre il MADI MAIN OUT è utilizzato per creare copie di segnale ( esempio da inviare ad altri mixer audio digitali sempre con protocollo MADI ) e per creare la Daesy Chain tra più Stage Box digitali MADI. Il MADI AUXILIARY IN – OUT è utilizzato per un eventuale copia ridondante del segnale.

Sia AES50 che DANTE viaggiano su cavo ethernet CAT 5 – 6 – 7 secondo lo standard seguito, a volte ritrovabili con connettore Ethercon ( fig. 15 ) per il cablaggio, e a volte solo in Stage Box e mixer audio digitali più professionali su fibra ottica, con connettore Fibercon o Opticalcon ( fig. 16 ). MADI invece lo si può trovare spesso in diverse configurazioni, la più diffusa è BNC ma lo si può trovare anche su Ethernet e Fibra Ottica.

fig. 15 Neutrik_NKE6S_30_etherCON_CAT6_Patch_907778.jpg
fig. 16 opticalcon-duo-cable.png

n.b. E’ di fondamentale importanza conoscere il protocollo utilizzato per interfacciare correttamente mixer digitali con Stage Box digitali. Ogni protocollo ha un suo metodo di connessione, diciamo che i metodi più diffusi sono quelli appena visti negli esempi.

n.b. Ricordo che il numero di canali gestibili dal mixer audio digitale dipende anche dalle impostazioni del campionamento che per poter dialogare deve essere impostato uguale sia nel mixer audio digitale che in qualsiasi Stage Box collegata. Generalmente il minimo ritrovabile nei mixer audio digitali è ( 44,100 Khz – 48 Khz ), i più moderni e professionali arrivano anche a ( 96 Khz ) ed il futuro sarà verso i ( 192 Khz – 384 Khz ). Raddoppiando il campionamento si avrà una capacità di gestione dimezzata dei canali.

Per cui se un mixer audio digitale riesce a gestire 32 in e 16 out a 48 Khz, se lo facciamo lavorare a 96 Khz per ottenere una maggiore qualità della risposta in frequenza e dinamica, potrà gestire un massimo di 16 in e 8 out ( questo perchè ad oggi per campionare segnale ad esempio a 96 Khz vengono utilizzati 2 campionatori da 48 Khz in parallelo, per cui se ad esempio utilizziamo un mixer audio digitale a 48 Khz con 32 canali e possibilità di campionare a 96 Khz, avremo che questi canali vengono distribuiti in due campionatori da 48 Khz, un campionatore gestisce il primo gruppo da 16 canali ed il secondo campionatore il secondo gruppo di 16, se poniamo il campionamento a 96 Khz i due campionatori saranno utilizzati in parallelo come se fosse un unico campionatore per 1 solo gruppo di canali, per cui 16 ), ( questo fino a che non arriveranno mixer audio digitali con campionatori indipendenti ma al momento anche molto costosi soprattutto se di qualità ).

Questi fattori sono sempre da tenere in considerazione in base al campionamento che si vuole dare, di fondamentale importanza è comunque il fatto che sia il mixer audio digitale che le Stage Box digitali utilizzate debbano lavorare allo stesso campionamento, altrimenti il segnale non circola.

Quando invece un mixer audio digitale può portare un numero di canali maggiori del protocollo utilizzato, allora presenta più connessioni digitali fino ad numero massimo di canali portabili considerando il più alto campionamento di lavoro ( che come visto un alto campionamento consente di portare un numero di canali inferiori ) ( fig. 17 ).

fig. 17 2016-02-14_15-20-59

Esempio: Lo standard AES50 può portare a 48 Khz fino a 48 canali bidirezionali che diventano 24 canali se campionato a 96 Khz, se il mixer audio digitale utilizzato può gestire fino a 48 canali e lavorare fino a 96 Khz di campionamento, necessiterà di 4 porte AES50 in previsione di un utilizzo del campionamento a 96 Khz per poter gestire tutti e 48 i canali a 96 Khz.

Lo stesso vale anche per una Stage Box digitale che consente di gestire un numero di canali superiore a quello portabile dal protocollo e campionamento utilizzato.

La numerazione di ogni singola connessione digitale è generalmente fatta o attraverso lettere, o attraverso numeri o attraverso parole, dipende dal costruttore.

 

Stage Box Combo

Alcune Stage Box digitali presentano ingressi combo ( figl 18 ), in cui l’XLR è un ingresso microfonico ( con impedenza di ingresso generalmente di 10 Khz ) ed il Jack un ingresso di linea TS o TRS ( in cui all’ingresso è posta generalmente una resistenza di 20 KOhm, per attenuare il segnale a livello di linea es. 1,223 V e portarlo a valori accettabili per un eventuale processamento ). Questo segnale passerà poi attraverso un pre-amplificatore microfonico ( sia per l’ingresso mic che line, in quelli meno qualitativi ) e/o di linea se presenti due pre-amplificatori separati ( più qualitativi ).

fig. 18 1600-SD16IO_detail3.jpg

Una volta pre-amplificato il segnale passa al convertitore A/D per la conversione da analogico a digitale ( spesso e nei più qualitativi, il pre-amplificatore è lo stesso convertitore A/D ).

In alcune connessioni ( come si vede anche dal canale 15 e 16 in figura 18 ) al posto dell’ingresso di linea può esserci quello Hi-Z o Strumentale ( generalmente con impedenza a 1 MOhm ), realizzato per poter accettare su ingresso Jack TS o TRS il segnale in uscita da strumenti musicali con basso valore di tensione e quindi alta impedenza di uscita.

Questa tipologia di connessione può essere considerata come una D.I. Box nel solo stadio di ingresso e per questo il vantaggio di queste connessioni è il fatto di poter escludere appunto le D.I. Box.

Il vantaggio di poter escludere una D.I. Box è il fatto che il segnale sbilanciato invece che entrare nella D.I. Box, subire il processo di bilanciamento, entrare in un ingresso bilanciato per poi essere nuovamente sbilanciato prima della pre-amplificazione/conversione A/D, entra a livello sbilanciato direttamente nell’input e viene subito pre-amplificato/convertito A/D. Quindi meno passaggi che portano meno rumore ed errori nel percorso del segnale.

Essendo componentistica attiva, gli ingressi strumentali o HI-Z sono adatti per accettare segnale strumentale passivo ( es. uscita di segnale da un basso elettrico passivo, per quello attivo ma parliamo anche di uscita di livello consumer da pc, tablet, smartphone e dispositivi mobili vari, provare se è più di qualità entrare nell’ingresso strumentale o passare prima da una D.I. Box passiva e poi all’ingresso del pre-amplificatore su XLR bilanciato, l’ingresso di linea attenuerebbe comunque e sempre troppo questi livelli di tensione ), per strumentazione attiva con uscita a livello di linea come tastiere e chitarre acustiche gli ingressi più indicati sono quelli di linea.

In comparazione collegare un Jack TS o TRS in una Stage Box con ingresso combo è come collegare il segnale sbilanciato di linea direttamente all’ingresso di linea di un qualsiasi mixer audio.

Questi ingressi combo si trovano quasi esclusivamente in Stage Box digitali in quanto a livello analogico è sempre e comunque necessario bilanciare un segnale sbilanciato se questo deve essere portato a distanze superiori ai 10 metri o con forti interferenze elettromagnetiche ed elettrostatiche. Mentre a livello digitale è consigliato utilizzare la connessione a Jack sbilanciata quando il percorso del segnale è inferiore ai 10 metri e privo di rumori da interferenze esterne.

Queste Stage Box digitali si prestano come si può facilmente intuire anche a gruppi ed artisti che non possiedono un fonico o per un utilizzo esclusivamente da palco, in cui è possibile collegare direttamente strumentazioni sbilanciate e strumentali.

Qualitativamente è sempre da comparare a Stage Box digitali con ingressi XLR e Jack separati, in quanto tendenzialmente una connessione combo offre qualità del connettore inferiori.

 

Stage Box Wi-Fi

Esistono poi Stage Box digitali con la presenza di un modulo Wi-Fi ( fig. 19 ), per la connessione e controllo remoto tramite Wi-Fi ( generalmente non solo via wireless ma anche tramite cavo di rete ), generalmente per l’utilizzo e controllo tramite applicazione per PC, Tablet e Smartphone.

Quando vi sono sia il controllo tramite Wi-Fi che via cavo, vi è spesso un selettore per determinare quale delle configurazioni utilizzare ( cavo ethernet o wi-fi acces point ).

fig. 19 beh-xr18_1.jpg

Questo come il controllo remoto di mixer audio digitali offre diversi vantaggi/svantaggi:

  1. Escludere l’utilizzo ( spesso ingombrante ) del mixer audio.
  2. Poter posizionare il mixer audio ma anche Stage Box digitale in luoghi non pratici ai fini di un corretto mix, spesso difficilmente anche raggiungibili tramite cavo o a scapito di avere cavi corti o mal funzionanti.
  3. Poter avere un’ulteriore dispositivo di controllo per monitorare e gestire eventualmente più processi contemporaneamente.
  4. Evitare l’utilizzo di un mixer audio da palco ma effettuare il tutto con un dispositivo mobile ( pc, tablet o smartphone ).
  5. Ha però lo svantaggio di non avere un pieno controllo in tempo reale ( anche se via cavo ) di tutti i processi di mixaggio, processamento e routing.
  6. Spesso le applicazioni non presentano una buona interfaccia e danno la possibilità di gestire tutti i parametri della Stage Box digitale e/o mixer audio.
  7. Può facilmente capitare ( via Wi-Fi ) l’interruzione del segnale per una qualche interferenza, perdendo cosi la possibilità di gestire il controllo remoto e rischiando cosi spiacevoli inconvenienti ( soprattutto se si lavora in zone in cui vi sono molti radiomicrofoni, cellulari, e onde radio generiche, e se la posizione dei dispositivi Wi-Fi in utilizzo non hanno un campo libero ma si presentano muri ed ostacoli a dividerli ).

Sono quindi tutti fattori da valutare in base alla situazione in cui ci si trova, quando possibile come linea generica, utilizzare sempre un controllo remoto tramite cavo. Tuttal’più utilizzare Wi-Fi come gestione per le linee monitor da palco e collegare se possibile ad una linea Wi-Fi a 5 ghz con SSID protetto e nascosto ( cosi che non possa essere visto da altri utenti, con accesso e controllo ).

L’utilizzo del controllo remoto tramite LAN è possibile sia collegando ad esempio un computer alla connessione LAN ( è un tipo di connessione bidirezionale in quanto può gestire pacchetti di informazione digitale sia in input che output ), che utilizzando ad esempio un Access Point – Router Wi-Fi esterno su rack ( fig. 20 ), ( generalmente migliore soluzione in quanto poi il router può essere posizionato dove meglio possa essere visto da qualsiasi dispositivo di accesso mobile ).

fig. 20 nowsonic-stage-router-2.jpg

 

Personal Monitoring o Personal Mixer

Altri protocolli spesso ritrovabili sono Ultranet e Aviomnet ( fig. 21 ) i primi ma sulla linea che molti altri protocolli seguiranno, ad utilizzare un percorso di segnale digitale per il Personal Monitoring.

fig. 21 Aviom16-o-Y1_24_highres_angle.jpg

Il personal Monitoring è il principio di fornire ad ogni artista/musicista ad esempio su di un palcoscenico un controller ( es. figura 22 ) con il quale appunto l’artista/musicista può in autonomia ritrovare e gestire ogni tipo di segnale in ingresso a Stage Box digitali o mixer audio digitali per poter determinare il livello di volume al suo/suoi monitor di ascolto. Cosi da crearsi un proprio mix senza la necessità di un fonico di palco.

fig. 22 Behringer_P16_M_Powerplay_16_P16M_16_Channel_790592.jpg

Il perscorso di segnale per ottenere questo tipo di split dei segnali da Stage Box digitale o mixer audio digitale verso personal monitor è effettuato in dominio digitale tramite apposito protocollo ( es. Ultranet o Aviomnet ).

In figura 23 un esempio di percorso di segnale di Personal Monitoring ( da music-group.com )

fig. 23 2017-03-27_11-52-07.jpg

Da un’interfaccia di uscita ( interfaccia generalmente alloggia in mixer audio digitali o Stage Box digitali, o presente su rack outboard ), il segnale esce a livello di protocollo digitale ed arriva nell’ingresso digitale di stesso protocollo ai dispositivi hardware di personal monitoring ( alcuni controllabili in remoto anche via software ), dai personal monitor ci saranno varie uscite tra analogiche ( XLR e JACK TS o TRS ) per l’invio del segnale verso monitor da palco, diffusori P.A. e cuffie, oltre al o ai link su protocollo digitale per mettere in ponte più dispositivi di personal monitor.

 

Firmware Update e Gestione degli Ingressi e delle Uscite

Spesso le Stage Box digitali hanno anche una connessione USB o FireWire ( fig. 24 ) utilizzata come porta per l’aggiornamento firmware del dispositivo ( il più delle volte portante migliori prestazioni e nuove funzionalità, ma a volte anche qualche problema di compatibilità con dispositivi più vecchi ).

fig. 24 SD16_P0BKE_Panel-Left_XXL-e490cd345e50a6fe514d1b78acf41d33.jpg

Come si vede poi dalla figura 1 qualsiasi Stage Box digitale deve avere un controllo per la gestione delle uscite. Mentre la gestione degli ingressi è realizzata tramite il controller remoto ( es. mixer audio, ma anche come visto applicazione per dispositivi mobili ), la gestione delle uscite è realizzata a livello di routing dal controller ma a livello di indirizzamento finale dal dispositivo che riceve il segnale audio.

Qualsiasi protocollo sia, il segnale audio digitale viaggia all’interno del protocollo con le informazioni di routing date dal dispositivo di controllo remoto ( mixer audio, applicazione, ecc.. ). A livello digitale si ha la possibilità di inviare un segnale in copia a più uscite di diverse Stage Box collegate punto a punto, stella o daesy chain, ecc.. e viceversa riceverà e splittare il segnale ricevuto su più ingressi.

Per quanto riguarda gli ingressi se le Stage Box digitali sono punto a punto su più connessioni, per l’indirizzamento basta impostare a livello di routing dalla matrice che per esempio, dal canale 1 ad 8 si prelevano gli ingressi dalla Stage Box digitale collegata all’ingresso A o 1, mentre dal canale 9 – 16 si prelevano gli ingressi dalla Stage Box digitale collegata all’ingresso B o 2, e cosi via.

In caso che il collegamento sia in ponte ( daesy chain ), ( a meno di non avere un protocollo per cui sia necessario impostare anche l’indirizzamento delle connessioni di ingresso ), il sistema si imposta automaticamente, per cui la connessione Stage Box – Controllo Remoto sarà sempre dal canale 1 al canale x, secondo quanti canali di ingresso porta la Stage Box digitale, mentre la connessione Stage Box digitale 1 con Stage Box digitale 2 sarà dal canale x ( esempio 17 se la prima Stage Box digitale porta 16 canali ) al canale y ( esempio 32 se anche la seconda Stage Box digitale porta 16 canali di ingresso ), e cosi via.

A livello di indirizzamento delle uscite se il collegamento è punto a punto, il routing dal controller remoto basterà per determinare come per gli ingressi, a quale uscita della Stage Box digitale inviare il segnale audio digitale.

Mentre se il collegamento è in Daesy Chain, tutte le uscite viaggeranno per impostazione e configurazione del routing da controller remoto sullo stesso segnale audio digitale dal controller remoto alla prima Stage Box digitale direttamente ad esso collegata ( nel suo protocollo di riferimento ), per decidere quali uscite ogni Stage Box dovrà prelevare per il proprio indirizzamento sarà necessario impostare tramite selettore ( fig. 25 Out ) o tramite controllo logico quale gruppo di uscite prelevare ( se la Stage Box digitale presenta ad esempio 8 uscite sarà possibile impostarla a gruppi di 8, dipende quindi dal numero di uscite portabili dalla Stage Box digitale, rari i casi di un routing per singoli canali se non da Stage Box che hanno la possibilità di essere interfacciate in remoto tramite Patchbay su software gestionale ). Per cui se la Stage Box digitale collegata al controller remoto sarà impostata sul prelievo di uscite 1 – 8 mentre la seconda Stage Box digitale sul prelievo di uscite 9 – 16, la prima avrà l’uscita dall’1 all’8 mentre la seconda collegata in daesy chain avrà le uscite 9 – 16. Se imposto la seconda Stage Box digitale come la prima, ad esempio con uscite configurate 1 – 8, ci sarà una copia delle uscite anche sulla seconda Stage Box digitale.

 

Impedenza di Uscita

Ai fini di un ottimo collegamento tra Stage Box Passive con trasformatore, Attive o Digitali e finali di potenza ( come vedremo più in dettaglio in altre argomentazioni ), è importante conoscere il valore dell’impedenza delle connessioni di uscita. Generalmente i valori più utilizzati a livello professionale sono 75 Ohm e 50 Ohm ( valori ottimizzati per avere il più corretto e pulito trasferimento di tensione di carico ). Un’ impedenza più bassa ( 50 Ohm ) è indice di migliore qualità, in quanto che il rapporto di impedenza con l’ingresso del finale di potenza è superiore rispetto appunto ad un’uscita con impedenza più alta ( 75 Ohm ). Questo consente ed a valore soprattutto nel link di segnale tra più finali di potenza, al fine di inviarne lo stesso segnale, questo perchè linkando si mettono in parallelo tutte le impedenze di ingresso dei singoli finali, riducendo cosi l’impedenza complessiva del circuito di ingresso e riducendo quindi il rapporto di impedenza con quella di uscita dalla Stage Box, ma anche mixer audio o qualsiasi altro dispositivo con uscita di segnale per finali di potenza. Un’impedenza di uscita più bassa consente quindi di mantenere un rapporto di impedenza più alto consentendo più link di segnale tra finali di potenza prima di creare problemi di simmetria, correnti indotte, causa di distorsioni e rumori di fondo. Più è alto il rapporto di impedenza e più sarà elevata la dinamica del segnale audio.

Per cui se si hanno più Stage Box con diverse uscite ( 50 Ohm – 75 Ohm ), o si deve scegliere quale acquistare ( considerando sempre qualità nel circuito di ingresso ed uscita ) è bene prelevare l’uscita del segnale audio verso finali di potenza da quelle a 50 Ohm.

 

Altro

Le Stage Box digitali hanno generalmente anche altre connessioni e interfacce per il controllo con la possibilità di essere interfacciate con hardware e software esterni, tutti fattori che dipendono dal costruttore e dal livello di professionalità della Stage Box stessa.

I convertitori delle Stage Box digitali sono quasi sempre sincroni ( SRC ) o isocroni, in quanto che generalmente vengono collegate a strumentazione digitale con frequenze di campionamento definite ( es. mixer audio digitale ), per cui è necessario che la frequenza di campionamento della Stage Box digitale e del dispositivo a cui essa è collegata sia la stessa Per dare campionamenti differenti per prodotti che lavorano a campionamento differente sulla stessa linea è necessario l’utilizzo di Patchbay Asincrone o Convertitori di Campionamento.

 

 

Altro sulle Stage Box:

Stage Box – I ( Stage Box Analogica Passiva e Attiva )

Stage Box – III ( Interfacce Digitali, Applicazione delle Stage Box )

 

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