Розповідає д-р Андреас Вільчек, керівник відділу політики та стандартів використання частотного діапазону компанії Sennheiser
 
Перша у світі широкосмугова двоспрямована бездротова екосистема Spectera створена на основі розробленої Sennheiser технології широкосмугових бездротових багатоканальних аудіосистем, або скорочено WMAS. Сьогодні інженери Sennheiser за активної участі фахівців провідних аудіокомпаній-партнерів продовжують далі розвивати й удосконалювати Spectera. А про те, як свого часу "народжувалася" унікальна WMAS, нам наразі розповість керівник відділу політики та стандартів використання частотного діапазону компанії Sennheiser доктор Андреас Вільчек.

Д-р Андреас Вільчек, керівник відділу політики та стандартів використання частотного діапазону компанії Sennheiser

Доктор Вільчек, перш ніж заглиблюватися у тему нашої сьогоднішньої розмови, поясніть, будь ласка, що таке WMAS, і чому саме ця технологія, як кажуть, найближчим часом назавжди змінить звичні підходи до роботи з бездротовим аудіо? Бо термін "гейм-чейнджер" щодо WMAS тепер використовують навіть спеціалісти...

(посміхаючись) Так, тепер використовують. Сподіваюся, що встигну розповісти хоча б про основні переваги, що їх надає ця унікальна технологія своїм користувачам. Адже з точки зору передусім сучасного профі у галузі аудіо, WMAS не лише набагато простіша, універсальніша та надійніша, вона ще й назавжди усуває просто безліч проблемних моментів у роботі з бездротовими аудіосистемами, котрі не один десяток років псували життя професійним координаторам частот, звукорежисерам, звукооператорам та фахівцям компаній, котрі надають бездротове аудіообладнання у прокат.
 
Отже, ще з 50-х років минулого сторіччя, тобто з появою перших бездротових мікрофонів, й потім, коли з'явилися бездротові системи персонального моніторингу (IEM), їх аудіосигнал, як відомо, передається виключно у вузькій смузі пропускання шириною 200 кГц за схемою 1:1. Тобто у кожного мобільного бездротового мікрофона чи IEM-приймача десь (здебільшого у стійці за кулісами) працює його, так би мовити, стаціонарний двійник. 
 
З часом професійні аудіосистеми поступово переїхали з діапазону VHF у більш надійний UHF, були винайдені нові рішення для ефективного зменшення шумів в аналогових радіоканалах і ми нарешті дочекалися справжнього розквіту цифрових бездротових систем. Та попри всі ці численні технологічні інновації бездротовий аудіосигнал і досі передається у тій же самій вузькій смузі пропускання 200 кГц і за старою схемою 1:1. У цьому плані не змінилося нічого.

Як найперший компактний бездротовий передавач Sennheiser, що випущений був аж у 1957 році, так і сучасні цифрові поясні передавачі серії EW-DX аудіосигнал передають у вузькій смузі пропускання шириною 200 кГц

Тому двоє інженерів-розробників компанії Sennheiser вирішили реалізувати на практиці дещо абсолютно нове. А саме взялися дослідити, наскільки сучасним і вельми жорстким професійним вимогам щодо передачі високоякісного бездротового аудіо відповідають технології OFDM та TDMA, тобто технології широкосмугової трансляції аудіосигналу. Експерименти розпочалися ще у 2013 році, а у 2024 році наша компанія офіційно представила першу Spectera, унікальну екосистему, в основу якої покладені результати саме цих багаторічних досліджень та експериментальних розробок у галузі практичного використання бездротових багатоканальних аудіосистем чи WMAS.
 
Spectera - система двоспрямована, тож в одному телевізійному каналі шириною 6 або 8 МГц одночасно приймає і передає бездротові сигнали і мікрофонів, і передавачів систем персонального моніторингу, і всі контрольні дані для повного дистанційного керування апаратурою, що вкрай важливо для професійного моніторингу аудіо. Окрім того, одна єдина базова станція Spectera підтримує одночасно до 64 каналів передачі даних (32 на вхід і 32 на вихід) і при цьому сама займає всього одне місце у стандартній рековій стійці 19"/1U - компактніше нікуди!
 

Ви сказали, що експериментувати розпочали у 2013 році, а це таки не один рік?

Як я вже пояснював у одній зі своїх статей, щоб ідея бездротової передачі даних за новою технологією успішно реалізувалася у формі серійного продукту, необхідно провести великий об'єм інженерної і юридичної роботи та узгодити безліч усіляких регуляторних моментів. До того ж, запровадження цілої широкосмугової схеми передачі даних - це не просто розробка нової технології, це ще й титанічний обсяг роботи з адаптації й стандартизації нового обладнання, а також час на очікування дозволів та внесення відповідних змін у правила використання доступного частотного діапазону у кожній країні світу, де нова система використовуватиметься у майбутньому.
 
А впродовж усіх минулих років компанія Sennheiser була єдиним у світі виробником, котрий не просто має повністю робочі прототипи WMAS, а й здатен передати весь комплекс нової апаратури на розгляд представникам регуляторних органів та органів стандартизації. Що зрештою і стало вирішальним фактором успіху у демонстрації потенціалу технології та у її подальшому розвитку. А включити WMAS до стандарту ETSI EN 300 422 ми запропонували ще у 2014 році й тоді ж спеціалісти Sennheiser долучилися до процесу створення першої версії довідкового документа системи WMAS ETSI TR 103 450.
 

Що ж, на вашу думку, було переломним у цій роботі з регуляторами? Коли про WMAS нарешті почули?
 
Лише у 2018 році, а точніше, коли у регіоні CEPT, тобто у Європі, були офіційно скасовані колишні обмеження пропускної здатності бездротового обладнання, що використовується для організації й проведення культурних програм та спеціальних подій (PMSE). Того ж року компанія Sennheiser розпочала розробку серійної версії WMAS та подала "Петицію про нормотворення" до Федеральної комісії зі зв’язку США (FCC), щоб отримати дозвіл на використання нової системи на території Сполучених Штатів. Процедура розгляду запиту й затвердження дозволів тривала шість років, а відповідні зміни до федерального реєстру внесені були 18 жовтня 2024 року.

WMAS - початок історії

В одній зі своїх статей ви також пишете про те, що WMAS дає змогу використовувати доступний діапазон набагато ефективніше. Як може стати ефективнішою бездротова аудіосистема у наш час?
 
З огляду на те, що сьогодні через призму ефективності розглядаються чи не всі параметри використання доступного частотного діапазону, гадаю, спочатку варто визначити, про що взагалі йдеться. Отже, дуже коротко: за рахунок використання інноваційних методів модуляції, зокрема OFDM, а також схем багаторазового доступу TDMA або FDMA, система WMAS забезпечує значно ширшу смугу пропускання, що фактично і є головною технологічною передумовою для більш ефективного використання діапазону частот. А також створюються всі необхідні умови для організації різноспрямованих аудіоканалів у межах одного радіочастотного каналу, для запобігання завмирання сигналу, для ефективного й безперервного керування системою і для охоплення більшої кількості користувачів бездротових пристроїв у певній зоні.
 
Якщо ж конкретніше, то WMAS, окрім того, що використовує частотний діапазон більш ефективно, як система двоспрямована також дає змогу дистанційно налаштовувати та контролювати все обладнання без додаткової інфраструктури, підтримує більш універсальні конфігурації пристроїв, має інтелектуальні передавачі та забезпечує динамічний розподіл ресурсів у межах радіочастотного каналу. Таким чином ця система не лише заощаджує робочий час свого оператора, а й безпосередньо допомагає оптимізувати увесь робочий процес. Ось у цьому і полягає ефективність технології WMAS та екосистеми Spectera.

Звичайна вузькосмугова бездротова мікрофонна система (зліва) та нова широкосмугова мікрофонна система Spectera - для порівняння

А яким чином система охоплює більше бездротових пристроїв у своїй зоні?
 
WMAS з самого початку проєктувалася, як рішення передусім для складних багатоканальних середовищ високої щільності масштабу театральних районів Вест-Енд та Бродвей чи просто великих фестивальних майданчиків. Вузькосмугові системи у таких умовах функціонують в основному за рахунок значного збільшення потужності бездротових передавачів. 
 
Наприклад, коли на сцені театру задіяні, скажімо, 30 або 50 бездротових мікрофонів одночасно, що давно вже є стандартом для сучасних театральних вистав та мюзиклів, то кожен передавач має працювати в 30 або 50 разів потужніше. І якщо починати з 50 мВт, то для всієї сцени отримуємо аж 1.5-2.5 Вт. А значить, для аналогічного обладнання на другій сцені у тому ж театрі чи навіть у сусідньому театрі цей же діапазон тепер більше недоступний. 
 
У екосистемі ж Spectera завдяки технології TDMA (багаторазовий доступ із часовим розподілом) у кожен момент часу дані передає лише один пристрій, а отже й загальна потужність передачі всієї системи не перевищує мінімальні 50 мВт. Тобто на другій сцені й тим більше у сусідньому театрі обладнання на тих же частотах працюватиме без проблем, цьому сприятиме буквально кожен метр відстані та кожна стіна.
 

Чи значить це, що Spectera скоро замінить взагалі всі вузькосмугові аудіосистеми?
 
Авжеж, ні. WMAS - це технологія широкосмугових бездротових багатоканальних аудіосистем, і основний акцент тут на застосування системи саме у масштабних багатоканальних проєктах. Коли ж івент невеличкий, у ньому задіяні всього декілька бездротових мікрофонів, а на сцені одночасно працюють один чи два виконавці, то для такої програми, як і раніше, вистачить і звичайної цифрової вузькосмугової системи, котра до того ж і коштує значно дешевше. 

Spectera потрібна у великих проєктах, де на сцені одночасно використовуються як бездротові мікрофони, так і системи персонального моніторингу, а виконавців та інших учасників багато. До речі, Spectera і WMAS прекрасно та без взаємних перешкод співіснують поруч з вузькосмуговими бездротовими системами, що ми вже не раз демонстрували спеціальними тестами.
 

Дехто вже встиг покритикувати Spectera за те, що їй для роботи потрібен цілий телеканал і що вона займає забагато діапазону.
 
Spectera демонструє зовсім інший, інноваційний та більш професійний підхід до організації систем передачі бездротового аудіо. І як ми щойно згадали, Spectera орієнтована на використання у масштабних багатоканальних проєктах. Насамперед у таких, де сьогодні менш ефективні вузькосмугові мікрофонні та IEM-системи й так займають набагато більше, ніж один телеканал.
 
Ми публікуємо технічні огляди з порівняннями параметрів Spectera та бездротових аналогових і цифрових систем, зокрема й тих, що мають функцію еквідистантної сітки частот. І кожен такий огляд демонструє, що Spectera за будь-яких умов дає змогу операторові залучати більше каналів, тобто більше бездротових мікрофонів та передавачів систем персонального моніторингу в одному єдиному радіоканалі шириною 6 або 8 МГц.
 
І знову ж таки, при цьому Spectera істотно спрощує та прискорює увесь робочий процес з налаштування та моніторингу обладнання. Одна її компактна базова станція автоматично організовує усі задіяні аудіоканали в межах своєї несучої частоти. Тож більше не потрібні ні складні розрахунки параметрів частот для усієї бездротової апаратури, ні громіздкі стійки з передавачами та безліччю кабелів. Ви просто спокійно працюєте, маючи змогу не лише повністю контролювати все обладнання, а й навіть в режимі реального часу моніторити, що відбувається на робочих частотах - такої опції не має жодна інша система.
 
Тому щодо згаданого вами критичного твердження, то більш логічним буде тлумачити його навпаки: у ситуації, коли для всіх бездротових мікрофонів та IEM-передавачів доступним є лише один телеканал, врятувати шоу здатна лише Spectera. Адже навіть за мінімальної кількості вільних частот ця система дає змогу розгорнути дуже складні бездротові аудіосетапи без найменшої шкоди для якості звуку.
 

У своїй статті ви згадуєте режим Multicast. Розкажіть про нього трохи детальніше.
 
У цьому режимі Spectera транслює один і той самий аудіопотік на декілька IEM-пристроїв (а їх може бути до 128) одночасно. Рішення оптимально підходить для великих сценічних постановок чи громадських заходів, де однакове аудіо мають водночас чути багато виконавців. Це може бути, приміром, велика хореографічна трупа - для усіх її учасників Spectera передаватиме мікс із затримкою всього 0.7 мс у подвійному моно (стерео) із найвищою якістю, що її забезпечує кодек SeDAC, використовуючи для цього лише 25% пропускної здатності широкосмугового каналу. А 75% його пропускної здатності залишається для будь-яких інших задач: вокалу, музичних інструментів, talkback тощо...
 

Тож, підсумовуючи сьогоднішню нашу розмову, опишіть основні переваги Spectera трьома словами.
 
Як на мене, то трьох аж занадто мало, втім якщо три основних, то це безумовно простота у використанні, функціональність та універсальність.
 

Напевно, є ще щось, про що теж варто згадати.
 
Гадаю, варто додати декілька слів саме про універсальність цієї системи. А точніше, що її універсальність реально дає операторові. Spectera дає змогу вибирати та налаштовувати режим аудіо окремо для кожного підключеного пристрою та окремо для бездротових мікрофонів і передавачів систем персонального моніторингу. Відповідно, у кожного з режимів аудіо - свої затримка, діапазон кодеків (тобто швидкість передачі даних) та час автономної роботи пристрою. Певні режими призначені лише для IEM, інші - лише для мікрофонів, плюс, є універсальні, котрі підходять і для IEM, і для мікрофонів. А отже зважаючи на специфіку конкретної робочої ситуації, оператор Spectera завжди може вибрати такі режими, котрі гарантують максимально якісний звук та максимально ефективне використання частотного діапазону.
 

Дякуємо за таку цікаву розповідь, докторе Вільчек. Ну й на завершення - ще кілька слів про плани.
 
Найближчим часом ми разом з нашими колегами з країн азійсько-тихоокеанського регіону плануємо завершити етап узгодження низки технічних питань та отримати офіційні дозволи на використання технології WMAS в АТР. Сьогодні WMAS вже має відповідні документи від органів контролю Сінгапуру, Австралії (на використання у приміщеннях), Малайзії, Філіппін, Індонезії та Бутану, а незабаром ми очікуємо схвальних рішень від органів В'єтнаму, Тайваню та Гонконгу.