Parlons de quelques bases de l'audio pour la radio

Il est important de comprendre l'audio tel qu'il est utilisé dans les installations sur lesquelles nous travaillons

Par Mark Persons

Le son passait des lèvres aux oreilles sur de courtes distances avant l'avènement de la radio. La diffusion a changé cela en utilisant l'électronique pour transporter l'audio sur de grandes distances.

Comme vous le savez, cela commence par un microphone. Cet appareil intelligent convertit l'énergie sonore mécanique des vibrations dans l'air en énergie électrique. Ce n'est pas de la magie, juste de la bonne science fondamentale.

Je n'entrerai pas dans les nombreux types de microphones, mais il est important de comprendre que les ingénieurs de diffusion doivent traiter le son comme de l'électricité.

Dans le monde de l'audio analogique, le microphone et le programme audio ont une très faible tension d'alimentation en courant alternatif (CA). Nous pensons généralement que la plage de fréquences audio est comprise entre 20 Hz et 20 kHz, mais pour être pratique, l'audio FM monte à seulement 15 kHz tandis que AM est de 10 kHz. Un microphone dynamique typique a une sortie de –50 dBm. C'est 50 décibels en dessous de 1 milliwatt de puissance. Il est si petit qu'un amplificateur est nécessaire juste pour l'amener à un niveau qui peut être travaillé.

Les amplificateurs audio à tube, puis les premiers transistors, ont contribué à des artefacts indésirables tels que le bruit et la distorsion qui ont coloré le son. Aujourd'hui, nous avons une merveilleuse électronique pour garder un son irréprochable - en supposant que tout est configuré et fonctionne correctement. (Voir mon article sur les niveaux audio.)

Un seul appareil dans une chaîne audio peut dégrader / ruiner le son s'il est mal réglé. Il n'y a presque plus de réparation après cela.

Les appareils audio de diffusion d'aujourd'hui ont généralement une plage de 90 dB ou plus entre le bruit résiduel, connu sous le nom de bruit de fond de l'équipement, et l'écrêtage des crêtes. L'audio entre ces deux limites sera amplifié proprement. Avant la déréglementation, les règles de la FCC exigeaient que la preuve de la diffusion FM des mesures de performance montre au moins 60 dB de plage dynamique entre 100% de modulation et le bruit. Il n'était que de 45 dB pour AM.

J'ai déjà écrit à ce sujet, mais cela mérite d'être répété. L'exemple le plus typique de mauvais traitement de l'audio est l'utilisation de niveaux trop élevés. Vous l'avez vu lorsque les annonceurs enregistrent ou aux commandes d'une émission. Les opérateurs enthousiastes pensent souvent que "plus c'est mieux" lorsqu'il s'agit de régler les niveaux audio. Ils l'ont monté, faisant passer les VU-mètres dans le rouge, pour le rendre plus fort !

La figure 1 montre un oscilloscope avec un son vocal montant et descendant en tension. Vous remarquerez que les sommets de deux des pics positifs sont coupés et qu'il y a moins d'écrêtage sur les pics négatifs. L'audio qui était destiné à monter en tension a été arrêté par les capacités de l'équipement à le reproduire. Cela signifie que des morceaux d'audio manquaient alors dans le mixage final parce que l'audio a dépassé la capacité de tension crête à crête de l'équipement. La qualité du son est maintenant dégradée.

Il n'y a pas besoin de ce genre de mauvaise gestion audio lorsque le bruit de fond est si faible.

Exécutez délibérément l'audio dans le rouge et au-delà sur un enregistrement. Vous entendrez la bouillie en laquelle il se transforme. Des informations audio précieuses sont perdues et cela sonne tout simplement mal. Tous n'entendent pas le début de l'écrêtage là où les pics audio manquent. Les auditrices sont généralement les premières à remarquer les problèmes. Ils ne savent pas ce que c'est, mais la déconnexion est le résultat.

L'audio numérique a le même problème, où l'audio analogique est converti en numérique. La surcharge de l'entrée d'un convertisseur analogique-numérique entraînera une distorsion maximale.

L'inverse peut se produire, notamment lors de talk-shows avec plusieurs microphones. Les invités ont souvent la voix douce. L'hôte ou l'opérateur de contrôle peut très bien entendre, mais les auditeurs, en particulier dans les automobiles bruyantes, ont du mal à entendre. Les passagers d'une voiture ne bénéficient pas de casques de studio montés en puissance. Le bruit de la route a tendance à masquer les voix de la radio. Il y a une autre coupure.

Le son de la console audio de diffusion analogique est suffisamment élevé pour être entendu lorsque vous placez un casque sur les bornes de sortie audio, ou n'importe où dans une chaîne audio menant au traitement audio. J'ai toujours porté un combiné téléphonique traditionnel avec des pinces crocodiles pour écouter et trouver des problèmes dans les chemins audio. Les casques d'aujourd'hui avec une impédance de 4 à 32 ohms ne sont pas aussi adaptés que les anciens casques à haute impédance (600 ohms ou plus) qui ne chargent pas et ne réduisent pas sérieusement le son sur une ligne à laquelle ils sont connectés.

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Par définition, 0 dBm équivaut à 1 milliwatt. Cela et +4 dBm (2,5 milliwatt/0,0025 watt) est la sortie audio de la plupart des consoles audio analogiques d'aujourd'hui.

Une petite lampe de poche traditionnelle (lampe à incandescence) peut consommer 1 watt de puissance. Vous pouvez voir par comparaison que la puissance audio est très faible dans les installations de diffusion. L'exception concerne les haut-parleurs de moniteur de studio qui exécutent de nombreux watts. L'audio d'un système de sonorisation peut avoir suffisamment de puissance pour éclairer une ampoule de bonne taille.

Le niveau audio de diffusion est mesuré en dBm dans une charge de 600 ohms. Cette norme remonte à l'époque où l'audio était envoyé d'un studio à un site émetteur, via une ligne téléphonique dédiée. En se référant à mon article précédent "La loi d'Ohm répond à vos questions", nous pouvons déterminer la tension et le courant. En connaissant deux paramètres électriques, nous pouvons résoudre le troisième.

Dans ce cas, 1 mW dans une charge de 600 ohms correspond à 0,775 volts. Vous ne mesurerez pas cela avec un multimètre car l'audio varie de zéro volt sans audio à quelque chose de beaucoup plus élevé pendant la voix ou la musique. Heureusement, des compteurs sont intégrés aux consoles audio et aux logiciels d'enregistrement numérique. Ces compteurs sont calibrés pour indiquer quand les niveaux audio sont corrects. Comptez sur eux, pas sur vos oreilles, lors du réglage audio. Vos oreilles sont un mauvais juge de la force ou de la douceur du son.

L'adaptation d'impédance était une grande préoccupation dans la gestion de l'audio jusqu'au début des années 1980. Le gain était coûteux à obtenir avec des circuits à lampes et à transistors. Les transformateurs audio étaient un choix populaire pour changer l'impédance et coupler un son précieux d'un appareil à un autre dans la chaîne de diffusion. Les circuits intégrés avec amplificateurs opérationnels ont résolu le problème en fournissant un gain avec des entrées à haute impédance et des sorties à faible impédance à faible coût.

Aux fins de cette discussion, l'impédance audio peut être considérée comme principalement une résistance. C'est ce que vous avez dans une résistance. L'impédance audio peut contenir une réactance inductive ou une réactance capacitive, mais ce n'est normalement pas un facteur à moins qu'il ne soit ajouté intentionnellement.

Des transformateurs audio peuvent encore être trouvés dans certaines installations héritées pour coupler l'audio d'un endroit ou d'un appareil à un autre. La réponse en fréquence peut être mauvaise si le transformateur ne voit pas une résistance de charge spécifiée. Les basses et hautes fréquences peuvent ne plus être au même niveau que le milieu de gamme 1 kHz et peuvent sembler étranges. L'autre problème est que tous les transformateurs audio entachent un peu l'audio. Ce qui sort d'un transformateur ne sera pas exactement ce qui y est entré.

Les transformateurs ont traditionnellement été utilisés pour résoudre les problèmes de bourdonnement dans l'audio. Ils peuvent ignorer les différences de tension de masse entre deux appareils. Cela peut même se produire dans un studio entre deux équipements.

Un endroit où les transformateurs peuvent mal tourner est lors de la connexion directe d'un transformateur à un autre. Le résultat peut être une mauvaise réponse en fréquence. Je me souviens d'une amplification indésirable des basses de 4 dB autour de 150 Hz lorsque cela s'est produit. Tout ce qui était nécessaire était un pad audio à résistance de 3 dB entre eux pour empêcher les transformateurs de "parler électroniquement" entre eux.

Les transformateurs audio peuvent présenter une mauvaise réponse en fréquence lorsqu'ils ne sont pas terminés ou ne sont pas terminés correctement (Fig. 2). Si une console audio a un transformateur de sortie, vous devez vous assurer qu'elle voit l'impédance de charge spécifiée, qui est normalement de 600 ohms. Si l'appareil qu'il alimente a une impédance d'entrée de 600 ohms, alors c'est OK. S'il alimente un dispositif de pontage de 10 000 ohms comme un enregistreur numérique, il a besoin d'un peu d'aide. Mettez une résistance de 620 ohms ou 680 ohms sur les bornes de sortie. La résistance totale est suffisamment proche de 600 pour satisfaire le transformateur. La puissance est si faible qu'une résistance d'un quart de watt convient parfaitement à l'application.

La figure 3 montre un transformateur audio terminé par une résistance d'un demi-watt. Si vous faites le calcul, seize charges de 10 000 ohms ont une résistance parallèle combinée de 625 ohms. Ça marche.

Une console audio analogique sans transformateurs peut avoir une impédance de sortie (source) suffisamment faible pour fournir de l'audio à ses bornes de sortie afin qu'une charge de 600 ohms puisse être placée dessus sans causer de problèmes. De nombreuses consoles ont aujourd'hui des impédances de sortie aussi basses que 50 ohms. La console n'a pas besoin de voir une résistance de terminaison. L'audio peut être alimenté à partir de là vers plusieurs emplacements si ces appareils ont une impédance d'entrée d'environ 10 000 ohms. Jusqu'à 50 000 ohms sont courants dans les équipements d'aujourd'hui. L'audio équilibré actif d'aujourd'hui résout les problèmes sans transformateurs audio.

En conclusion, attention aux pièges audio. Connaître et comprendre l'audio dans les installations sur lesquelles vous travaillez. La radio dépend du maintien des auditeurs. Mon prochain article explorera davantage la science de la diffusion audio.

Lisez la partie 2 de la série de Mark Persons sur les fondamentaux de l'audio : "Let's Connect Audio in a Studio"

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Marquer des personnes

L'auteur, WØMH, est un ingénieur de diffusion professionnel certifié SBE, maintenant à la retraite après plus de 60 ans dans l'ingénierie de la diffusion radio, dont 44 ans en affaires. Il a commencé par tourner les cadrans des émetteurs de diffusion à l'âge de 11 ans et reste actif en encadrant quatre ingénieurs de diffusion radio. Il est membre du National Radio Systems Committee et récipiendaire du John H. Battison Award for Lifetime Achievement de la Society of Broadcast Engineers. Son site Web est www.mwpersons.com.

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Tags ⋅ audio ⋅ Marquer des personnes ⋅ Conseils techniques