ラジオのオーディオの基本について話しましょう

私たちが取り組んでいる施設では音声が使用されているため、音声を理解することが重要です

マーク・パーソンズ著

ラジオが出現するまで、音声は短距離で口から耳に伝わりました。 ブロードキャストは、電子機器を使用して音声を長距離に伝送することで、この状況を変えました。

ご存知のとおり、それはマイクから始まります。 その賢い装置は、空気中の振動による機械的音響エネルギーを電気エネルギーに変換します。 それは魔法ではなく、単なる優れた基礎科学です。

多くのマイクの種類については説明しませんが、放送エンジニアは音を電気として扱わなければならないことを理解することが重要です。

アナログ オーディオの世界では、マイクとプログラム オーディオは交流 (AC) 電源の電圧が非常に低いです。 通常、オーディオ周波数範囲は 20 Hz ～ 20 kHz であると考えられますが、実際には、AM が 10 kHz であるのに対し、FM オーディオは最大 15 kHz までです。 一般的なダイナミック マイクの出力は -50 dBm です。 これは、1 ミリワットの電力を 50 デシベル下回る値です。 非常に小さいので、動作可能なレベルに上げるだけでもアンプが必要になります。

真空管、そして初期のトランジスタオーディオアンプは、サウンドに色を与えるノイズや歪みなどの不要なアーチファクトを引き起こしました。 現在、オーディオを原始的なサウンドに保つための素晴らしいエレクトロニクスが備わっています。ただし、すべてのセットアップと操作が正しく行われていることが前提です。 (オーディオレベルに関する私の記事を参照してください。)

オーディオ チェーン内の 1 つのデバイスだけでも、調整を誤るとサウンドが劣化したり台無しになったりする可能性があります。 その後修正することはほとんどありません。

今日の放送用オーディオ デバイスは、通常、機器のノイズ フロアとして知られる残留ノイズとピーク クリッピングとの間に 90 dB 以上の範囲があります。 これら 2 つの制限の間のオーディオはきれいに増幅されます。 規制緩和以前は、FCC 規則により、FM 放送の性能測定で 100% 変調とノイズの間のダイナミック レンジが少なくとも 60 dB あることを示すことが求められていました。 AMではわずか45dBでした。

これについては以前にも書きましたが、繰り返します。 オーディオを虐待する最も典型的な例は、レベルが高すぎることです。 アナウンサーが番組を録画しているときや、番組のコントロールをしているときに見たことがあるでしょう。 熱心なオペレーターは、オーディオ レベルの設定に関して「多ければ多いほど良い」と考えることがよくあります。 彼らは音を大きくするために、VUメーターを赤に変えて音量を上げます。

図 1 は、音声オーディオの電圧が上昇および下降するオシロスコープを示しています。 2 つの正のピークの上部が切り取られ、負のピークでは少量のクリッピングがあることがわかります。 より高い電圧を意図したオーディオは、それを再生する機器の能力によって停止されました。 これは、オーディオが機器のピークツーピーク電圧能力を超えたため、最終ミックスからオーディオの一部が欠落したことを意味します。 現在、音質が劣化しています。

ノイズフロアが非常に低い場合、この種のオーディオの誤った処理は必要ありません。

録音でオーディオを意図的に赤字以上にします。 それがドロドロになるのが聞こえるでしょう。 貴重な音声情報が失われ、単純に音が悪くなります。 オーディオのピークが欠落しているクリッピングの始まりがすべての人に聞こえるわけではありません。 通常、最初に問題に気づくのは女性リスナーです。 それが何なのか彼らは知りませんが、結果として音程が外れてしまいます。

デジタルオーディオにも、アナログオーディオがデジタルに変換されるという同じ問題があります。 アナログ - デジタル コンバータへの入力をオーバードライブすると、ピーク歪みが発生します。

特に複数のマイクを使用したトークショーでは、逆のことが起こる可能性があります。 ゲストは穏やかな口調で話すことが多いです。 ホストまたは制御オペレーターは問題なく聞き取れますが、リスナー、特に騒音の多い自動車内では聞き取りに苦労します。 車の乗客は、スタジオのヘッドセットを最大まで上げても恩恵を受けられません。 道路の騒音はラジオの音声を覆い隠す傾向があります。 別のチューンアウトがあります。

アナログ ブロードキャスト オーディオ コンソールのオーディオは、ヘッドセットをオーディオ出力端子に接続した場合、またはオーディオ処理に至るオーディオ チェーンの任意の場所に置いた場合に、十分に聞こえるレベルです。 私は常に、ワニ口クリップのリードが付いた従来の電話受話器を持ち歩いて、音声パスを聞いて問題を見つけました。 インピーダンスが 4 ～ 32 オームの現在のヘッドセットは、接続されている回線に重大な負荷を与えず、音声を低減しない古い高インピーダンス (600 オーム以上) のヘッドセットほど適していません。

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定義により、0 dBm は 1 ミリワットです。 これと +4 dBm (2.5 ミリワット/​​0.0025 ワット) が、今日のほとんどのアナログ オーディオ コンソールのオーディオ出力です。

従来の小型（白熱灯）懐中電灯は 1 ワットの電力を消費する可能性があります。 比較すると、放送施設の音声電力が非常に小さいことがわかります。 例外は、多くのワット数を動作するスタジオ モニター スピーカーです。 拡声システムからの音声には、適切なサイズの電球を照らすのに十分な電力がある可能性があります。

放送音声レベルは、600 オーム負荷に対する dBm として測定されます。 この規格は、オーディオが専用の電話回線を介してスタジオから送信サイトに送信されていた時代に遡ります。 以前の記事「オームの法則があなたの質問に答えます」を参照すると、電圧と電流を計算できます。 2 つの電気パラメータがわかれば、3 番目のパラメータを解くことができます。

この場合、600 オーム負荷への 1 mW は 0.775 ボルトです。 オーディオは、無音時のゼロボルトから、音声や音楽中のはるかに高い電圧まで変化するため、マルチメーターでは測定できません。 幸いなことに、オーディオ コンソールとデジタル レコーディング ソフトウェアにはメーター機能が組み込まれています。 これらのメーターは、オーディオ レベルが正しいかどうかを示すように調整されています。 オーディオを調整するときは、耳ではなく耳に頼ってください。 あなたの耳は、音声がどれだけ大きいか小さいかを判断するのに役立ちません。

1980 年代初頭まで、オーディオを扱う上でインピーダンスマッチングは大きな懸念事項でした。 真空管とトランジスタ回路でゲインを実現するにはコストがかかりました。 オーディオ トランスは、インピーダンスを変更し、放送チェーン内で貴重なオーディオをあるデバイスから別のデバイスに結合するための一般的な選択肢です。 オペアンプを備えた集積回路は、低コストで高インピーダンス入力と低インピーダンス出力でゲインを提供することで問題を解決しました。

この説明では、オーディオ インピーダンスはほとんどが抵抗であると考えることができます。 それは抵抗器の中にあるものです。 オーディオ インピーダンスには、誘導性リアクタンスまたは容量性リアクタンスが含まれる場合がありますが、意図的に追加されない限り、通常は要因になりません。

一部の従来の設備では、ある場所またはデバイスから別の場所またはデバイスにオーディオを結合するために、オーディオ トランスフォーマーが依然として使用されている場合があります。 トランスの負荷抵抗が指定されていない場合、周波数応答が低下する可能性があります。 低周波数と高周波数は中音域 1 kHz と同じレベルではなくなり、奇妙に聞こえる可能性があります。 もう 1 つの問題は、すべてのオーディオ トランスフォーマーがオーディオを少し汚すことです。 変圧器から出てくるものは、入ったものとまったく同じではありません。

変圧器は伝統的にオーディオのハム問題を解決するために使用されてきました。 2 つのデバイス間の接地電圧の差を無視できます。 これは、スタジオ内の 2 台の機器の間でも発生する可能性があります。

変圧器で問題が発生する可能性がある場所の 1 つは、ある変圧器を別の変圧器に直接接続する場合です。 その結果、周波数応答が低下する可能性があります。 それが起こったとき、150 Hz付近で望ましくない4 dBの低音ブーストがあったことを覚えています。 必要なのは、トランスが互いに「電子的に会話」しないように、トランスの間に 3 dB の抵抗オーディオ パッドを置くことだけでした。

オーディオトランスは、終端されていない場合、または適切に終端されていない場合、周波数応答が低下する可能性があります (図 2)。 オーディオ コンソールに出力トランスが付いている場合は、指定された負荷インピーダンス (通常は 600 オーム) を満たしていることを確認するように注意する必要があります。 給電するデバイスの入力インピーダンスが 600 オームであれば、問題ありません。 デジタルレコーダーのような10,000オームのブリッジデバイスに電力を供給している場合は、少し助けが必要です。 出力端子間に 620 オームまたは 680 オームの抵抗を接続します。 合計抵抗は、変圧器を満足させるのに十分な 600 に近い値です。 電力は非常に低いので、アプリケーションには 4 分の 1 ワットの抵抗で十分です。

図 3 は、半ワット抵抗で終端されたオーディオトランスを示しています。 計算してみると、16 個の 10,000 オーム負荷の並列抵抗の合計は 625 オームになります。 それは動作します。

トランスのないアナログ オーディオ コンソールの出力 (ソース) インピーダンスは、出力端子でオーディオを供給できるほど十分に低いため、600 オームの負荷をかけても問題は発生しません。 現在の多くのコンソールの出力インピーダンスは 50 オーム程度です。 コンソールは終端抵抗を確認する必要はありません。 デバイスの入力インピーダンスが 10,000 オーム程度であれば、そこから複数の場所に音声を供給できます。 今日の機器では最大 50,000 オームが一般的です。 今日のアクティブバランスオーディオは、オーディオトランスなしで問題を解決します。

結論として、オーディオの落とし穴には注意してください。 作業している施設内の音声について知り、理解します。 ラジオはリスナーを維持できるかどうかにかかっています。 次回の記事では、放送オーディオの科学についてさらに詳しく説明します。

オーディオの基礎に関する Mark persons のシリーズの第 2 部「スタジオでオーディオを接続しよう」を読んでください。

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著者の WØMH は、SBE 認定プロフェッショナル放送エンジニアであり、44 年間の勤務を含め、ラジオ放送エンジニアリングに 60 年以上携わった後、現在は退職しています。 彼は 11 歳で放送送信機のダイヤルを回すことから始め、4 人のラジオ放送エンジニアを指導することで活動を続けています。 彼は全米ラジオ システム委員会のメンバーであり、放送技術者協会から生涯功績に対してジョン H. バティソン賞を受賞しています。 彼のウェブサイトは www.mwpersons.com です。

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