Kezdetben, úgy 20 évvel ezelőtt, elég nagy volt a káosz. Ahány cég, a jelfeldolgozás szempontjából annyiféle – sőt, egy cégen belül is többféle – digitális mikrofon létezett, ami azt jelentette, hogy az egyes típusokhoz nem lehetett egységes illesztő rendszert, interfészt csatlakoztatni. Ezért az USA hangmérnökeinek szövetsége – az AES – és az európai közszolgálati műsorszolgáltatók egyesülete – az EBU – közös ajánlásokat fogadott el 2001-ben. Ezeket aztán 2010-ben, majd kismértékben 2015-ben módosították.

Először nézzük meg a digitalizálás folyamatát és hátulütőit hagyományos mikrofonok esetében!

A mikrofonra rövidebb-hosszabb kábel csatlakozik, amely sok zajt szedhet össze, és a jel is kicsi. Az előerősítő szintén termel zajt. Ha túl nagy jel kerül a bemenetére, a kimeneten nagy lesz a torzítás, ha túl kicsit, zajos lesz a kimenet. A túl nagy jeltől az analóg-digitális átalakító (sávhatárolás, mintavétel, a minta tartása, kvantálás, kódolás) túlcsordul, a túl kicsi esetén nem használjuk ki az átalakító tartományát, kicsi lesz a felbontás. Mivel sem a túlcsordulást, sem a nagy zajt nem szeretnénk, az elméleti jel-zaj viszonynál jóval kisebb lesz a legnagyobb és legkisebb jel aránya, akár 26 dB-vel is, ami húszszoros romlást jelent.

Ezzel szemben, ha az analóg-digitális átalakítás már a mikrofon házában megtörténik, jóval kisebb lesz a veszteség. Az AES/EBU42 nevű eljárás azonban ennél is többet tud. Két változata is van, az 1. és a 2. mód.

Az 1. mód esetében minden mikrofon egymástól függetlenül működik. Minden egyes mikrofonban van egy-egy generátor, az „óra”, ami a mintavételhez szükséges impulzusokat állítja elő. Ez nagyon szerencsétlen dolog, mert a keverőasztalba a legkülönbözőbb időpontokban érkeznek a minták, ezeket össze kell passzintani egymással, ami fölösleges kódátalakításokkal jár.

A 2. mód kiküszöböli ezt a hibát, ugyanis a mikrofonok ugyanazt az impulzus sorozatot kapják a mintavételhez. Ezt a közös, mintavételi impulzus sorozatot a „központi szó-óra generátor” állítja elő, a jelet pedig szép magyarsággal word clocknak hívjuk. A word clock előnye, hogy csak egy generátort kell elkészíteni, ami nagyobb pontosságú lehet (általában az is), mint a külön-külön jeladók, és sok mikrofon használata esetén olcsóbb is. A nagyobb pontosság azt jelenti, hogy az órajel frekvenciája kevésbé változik, kevésbé lötyög, és a már korábban említett jitter, vagyis az a hiba, hogy az analóg-digitális átalakító nem mindig ugyanonnan vesz mintát, ahonnan szeretnék, kisebb lesz. A word clock minden mikrofon analóg-digitális átalakítóját ugyanakkora mintavételi frekvenciával vezérli. E frekvencia több értéket vehetnek föl, de minden mikrofon esetében ugyanakkorát – 44,1; 48; 88,2; 96; 176,4; 192; 352,8; 384 kHz-et. A kvantálás 24 bites.

Maga a digitális mikrofonjel egy másik előírásnak, az AES/EBU3-nak felel meg. Ez az előírás nemcsak mikrofonokra vonatkozik, hanem más digitális hangjelekre is. A kitalálói abból indultak ki, hogy jó volna továbbra is az XLR3 csatlakozókat és a szimmetrikus mikrofonkábeleket használni, ezért kezdetben belehittek abba, hogy az jó lesz úgy. Rövidebb távolságokon valóban nincs probléma, de mivel a hangfrekvenciás 20 kHz-es sávszélesség helyett több MHz sávszélességre van szükség, ezért lényegesen jobb minőségű kábel teljesíti csak az előírásokat.

E kábel hullámimpedanciája 75 ohm, illetve gyakrabban 110 ohm lehet. Mind a kábel egyik végére csatlakozó mikrofon digitális kimenetének, mind a kábel másik végére csatlakozó készülék bemenetének is ilyen impedanciájúnak kell kötelezően lennie, különben az illesztetlenség miatt a jelek visszaverődnek, ami jelkimaradást okozhat.

Az USA „Ne tedd a cicát a mikrohullámú sütőbe” hülyebiztos óvatossága következtében az XLR csatlakozót is módosították. Az XLD anyában egy kis vájat van, az apán pedig ennek ellentéteként egy kis kiemelkedés, hogy digitális cuccot ne lehessen analógba dugni, nehogy az analóg fantomtáp kárt okozzon. Fordítva nincs ilyen gond, csak nem működik az analóg kütyü.

A digitális XLR-t – még ha az nem is XLD – vagy a kábelt gyakran kék színnel jelölik. Mivel ez az eljárás nemzetközi ajánlássá vált, hivatalosan IEC 60958 Type I. a neve.

Az XLR kábelen tehát szimmetrikus a jelvezetés, és tömörítetlen a digitális jel. Anélkül, hogy a részletekbe mennénk, a PCM jelet csatornakódolással NRZ (non return to zero, nullára vissza nem térő) kódolású jellé alakítják át. Ez azt jelenti, hogy csak akkor változik a jel, ha 0-ról 1-re vagy 1-ről nullára vált a jelsorozat, nem ugrik vissza nullára minden impulzusnál.

A meleg vezetékeken egymáshoz képest ellenfázisban van a hasznos jel, ahogy azt az analógnál már megszoktuk. Az AES/EBU3 sztereó jelet is fel tud dolgozni, ilyenkor Y kábelt használunk.

Az AES/EBU3 eljárás nemcsak szimmetrikusan tud jelet feldolgozni. Az IEC 60958 Type II. a jól bevált RCA csatlakozó, de a kábel szélessávú, 75 ohmos, koaxiális típus.

Ma már kevésbé használatos a 75 ohmos, BNC dugójú, koaxiális kábel.

Van optikai változat is, az IEC 60958 Type III Optical. Ez a csatlakozó üvegszál kábelre van kötve, és azonos a fogyasztói elektronikában használt S/PDIF (Sony-Philips digitális illesztő formátum) paramétereivel. A csatlakozót Toslinknek is hívjuk.

Ha a mikrofon átalakítója kondenzátor, akkor fantomtápra is szükség van. Az AES/EBU42 előírás szerint a digitális fantomtáp 10 V. Mikrofononként legfeljebb 250 mA-rel terhelhető. A digitális rendszerek kiegészítő információkat is szolgáltatnak, és vezérelni is lehet velük. A mikrofonok vezérlését a fantomtápra ültetett 2V nagyságú impulzus sorozattal oldották meg. Az AES/EBU42 vezérlése alapszolgáltatásként az alábbiakat tudja:

• A két membrános kondenzátor mikrofonok iránykarakterisztikájának váltása 15 lépésben;
• mélyvágó szűrő 40, 80 és 120 Hz törésponti frekvencián;
• bemeneti osztó 6, 12, 18 dB;
• 63 dB-nyi erősítés állítás 1 dB-s lépésekben;
• csúcslimiter;
• némítás.

Egy másik, szintén 2 voltos impulzus sorozat jelzi vissza, hogy hányas számú mikrofonról van szó, bekapcsoltuk-e a cuccot, és megfelelően működik-e.

Az AES/EBU42 szerinti jelet valamilyen illesztő egység, interfész fogadja. Ez lehet a színpadon elhelyezett digitális stage box, amelyből többfelé is mehet a jel, és egy-egy helyre optikai kábel vagy egyetlen sodrott vezetékpár – CAT csatlakozóval és UTP kábellel – viszi a jelet, tehát nincs csoportkábel, mint az analóg világban. A legmodernebb eljárással – a Dante protokollal – akár 1024 digitális jelet is vihetünk egyetlen érpáron.

Egyes cégek saját interfészeket gyártanak, amelyeket ugyan az általuk készített mikrofonokhoz ajánlanak elsősorban, de az egységes eljárás miatt bármely AES/EBU42 szerint működő mikrofonhoz jók. A képen két interfész látható, Nagra VI. típusú, nyolc csatornás svájci digitális magnóval összekötve.

A digitális keverőasztalok egy részében eleve van AES/EBU3 interfész, de léteznek bővítő kártyák is.

A nem professzionális célokra tervezett digitális mikrofonok kimenete USB. Sajnos, az ilyenek között ritkán találunk igazán jó cuccot, s főként arra jók, hogy gyorsan és különösebb szakértelem nélkül tudjunk laptopra felvenni velük vagy cseverészni a Skype-n, Facebookon. Különösebben nem is foglalkozom velük, de néhány típust be fogok mutatni.

Ugyancsak inkább a kevésbé igényes kategóriába tartoznak a lightning csatlakozójú mikrofonok, amelyek az Apple iPhone, iPad, iPod cuccaihoz készültek.