Technische Hintergründe Audiokompressoren

Sampa

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Da es ja doch verschiedenste technische Möglichkeiten gibt einen (Hardware) Kompressor zu bauen, will ich euch hier mal einen kurzen Überblick über die technischen Hintergründe der am meisten verwendeten Arten geben. Vielen mag das helfen die Unmengen an Geräten etwas besser einordnen zu können.

Zu beachten ist auch dass die Art der Kompression nicht alleine für den Gesamtklang des Gerätes ausschlaggebend ist, es gibt für jedes Konzept auch wieder nahezu unendlich viele Möglichkeiten dieses in eine Gesamtschaltung zu integrieren.

Erste mal eine kurze Info im Voraus die zur Verständlichkeit beiträgt:


Der Sidechain:

Viele kennen diesen Begriff ja schon aus dem täglichen Umgang mit Dynamikprozessoren. Im tontechnischen Sprachgebrauch steht er oft für eine externe Quelle mit der das Gerät angesteuert werden kann. Nicht alle Kompressoren verfügen über einen extern zuführbaren Sidechain, allerdings gibt es aus elektrotechnischer Sicht in jedem Kompressor eine interne Sidechain Erzeugung und Verarbeitung, auch wenn diese nach außen hin nicht direkt sichtbar ist.
Dieses Sidechain Signal wird aus dem zu bearbeitenden Audiosignal erzeugt und dient dazu die Bauteile die direkt für die Kompression zuständig sind anzusteuern. In den meisten Fällen wird hierzu mit Hilfe von Gleichrichtung aus dem Audiosignal eine im Pegel schwankende Gleichspannung produziert (diese nennt man im Fachjargon auch Control Voltage). Zeitkonstanten wie die verschiedenen Attack- und die Release Zeiten oder auch Sidechain Hochpassfilter werden durch Bearbeitung dieses Signals realisiert.


FET

Der FET (kurz für FeldEffektTransistor) ist ein elektronisches Halbleiterbauteil, genau genommen eine spezielle Form des normalen Transistors. Über die vom Sidechain bereitgestellte Steuerspannung wird der FET mehr oder weniger stark „durchgeschaltet“ und Verstärkt beispielsweise das Audiosignal mit steigendem Pegel immer weniger.
Ein Vorteil der FETs ist die sehr schnelle Ansprechzeit, was sehr schnelle Attack- und Releasezeiten ermöglicht. Nachteile sind die möglicherweise auftretenden Verzerrungen, die durch das Bauteil bei höher Gain Reduction entsteht.

Der bekannteste Vertreter der FET Kompressoren ist sicher der UREI 1176 der in verschiedensten Ausführungen schon seit Jahrzenten gebaut wird.



145y6b.jpg



VCA

VCA steht für VoltageControlledAmplifier, also einen spannungsgesteuerten Verstärker. Genau genommen handelt es sich dabei nicht um ein einzelnes Bauteil sondern eine Vorschaltung von einigen Transistoren und anderen Bauteilen zu einem kompletten Modul. Früher wurde dieses Modul diskret aus den Bauteilen aufgebaut, durch die moderne Mikroelektronik gibt es diese Baugruppen aber auch als kleine, integrierte Schaltkreise (ICs)
Ähnlich zu der FET Bauweise sind auch hier sehr schnelle Attack- und Releasezeiten möglich.
Klassische VCA Kompressoren sind beispielsweise der dbx160 und der Buscompressor aus den SSL Mastersektionen



257k1n9.jpg



Opto

Bei Opto-Kompressoren wird ein lichtabhängiger Widerstand (LDR) eingesetzt um das Audiosignal entsprechend im Pegel zu regeln. Dieser LDR ist lichtgeschützt zusammen mit einer LED oder einen elektrischen Leuchtfolie in einem Gehäuse (ähnlich wie ein Optokoppler) untergebracht. Das Sidechain Signal bringt die Lichtquelle abhängig vom Pegel mehr oder weniger stark zum leuchten, der LDR registriert dieses Licht und regelt dementsprechend den Signalpegel.
LDRs sind etwas träge in ihrem Regelverhalten, sie brauchen eine gewisse Zeit bis sich ihr Widerstandswert bei der Lichtänderung anpasst. Dadurch sind keine wirklich schnellen Attack und Release Zeiten möglich, was dem sanften, unaufdringlichen Klang von Optokompressoren wiederspiegelt

Der bekannteste Optokompressor ist sicherlich der UREI LA2A mit seiner T4B Optozelle.

la2a_front_sq.jpg

Quelle: http://www.uaudio.com/media/assetlibrary/l/a/la2a_front_sq.jpg




Vary Mu


Bei dieser Bauform werden Elektronenröhren mit einer speziellen Kennlinie verbaut, die im Prinzip die gewünschte Kompressionskennlinie schon in sich tragen
Seinen Ursprung hat diese Bauform in einer Zeit in der Halbleiter noch nicht verfügbar bzw. noch nicht sehr weit entwickelt waren.
Ähnlich wie bei den FET und VCA Kompressoren sind auch hier sehr schnelle Attack und Release Zeiten möglich.

Der bekannteste Vary Mu Kompressor ist der Fairchild 670 (oder auch die Mono Variante 660) und der Gates STA Level.

Noch zu erwähnen ist das einige Hersteller den Begriff „Röhrenkompressor“ für Marketingzwecke oft missbrauchen um günstige (Transistor)Schaltungskonzepte besser verkaufen zu können. Theoretisch kann man jeden Kompressor der auch nur eine Röhrenschaltung in einer Gainstufe etc. aufweist als „Röhrenkompressor“ bezeichnen. Mit einer direkten Röhrenkompression hat das allerdings nichts zu tun.



Fairchild-1.jpg

Quelle: http://www.samplepacks.ca/wp-content/uploads/2012/02/Fairchild-1.jpg

PWM

PWM steht für Pulsweitenmodulation, eine Technik die heutzutage in der Elektrotechnik sehr weit verbreitet ist. Viele von uns kommen damit z.B. bei Dimmschaltern von Deckenlampen in Berührung.
In der Kompressortechnik ist diese Bauform allerdings etwas exotisch, mir selbst ist nur der PYE Kompressor bekannt der diese Technik nutzt.
Ganz vereinfacht gesagt basiert das Prinzip darauf dass das Audiosignal mit sehr hoher Frequenz (mehrere hundert kHz, also weit über den Hörbereich hinaus) ein- und ausgeschaltet wird. Über das Verhältnis der An- und Auszeiten wird die durchschnittlich abgegebene Leistung reguliert. Je länger das Signal also zum Beispiel pro Zeiteinheit ausgeschaltet ist, desto weniger Pegel kommt insgesamt an.

Ich denke dass sich das Konzept aufgrund von Befürchtungen über schlechte Einflüsse in der Soundqualität (immerhin wird ja ein Rechtecksignal hoher Frequenz dem Tonsignal aufmoduliert) nicht durchgesetzt hat.



pye%20comps.jpg

Quelle: http://www.philsbook.com/pye_files/pye comps.jpg


Das wars schon wieder für heute, bis zum nächsten mal.
 
Danke für den Beitrag.

Zu gerne würde ich mir die mal alle anhören :)
 
schon wieder was für die pinnwand :) DANKE!
 
es gibt bspw. auch noch das prinzip mit gluehlampe. von diesem anamod hersteller.
 
es gibt bspw. auch noch das prinzip mit gluehlampe. von diesem anamod hersteller.

Stimmt...das funktioniert damit dass der ohmsche Widerstand eines Glühfadens mit steigender Temperatur zunimmt. Je mehr Pegel ankommt, desto heller glüht der Leuchtfaden und der Widerstand nimmt zu...und damit auch die Kompression. Das Prinzip hab ich vor 10 Jahren schon mal in einem Elektronikbuch für HiFi Bastler gesehen. Ist aber wirklich sehr speziell, man ist durch die Spezifikationen der Glühbirne ja auch komplett festgelegt was Attack, Release, Threshold etc. angeht
 
Dankeschön, sehr gut beschrieben!
 
PWM steht für Pulsweitenmodulation, eine Technik die heutzutage in der Elektrotechnik sehr weit verbreitet ist. Viele von uns kommen damit z.B. bei Dimmschaltern von Deckenlampen in Berührung.
In der Kompressortechnik ist diese Bauform allerdings etwas exotisch, mir selbst ist nur der PYE Kompressor bekannt der diese Technik nutzt.
Ganz vereinfacht gesagt basiert das Prinzip darauf dass das Audiosignal mit sehr hoher Frequenz (mehrere hundert kHz, also weit über den Hörbereich hinaus) ein- und ausgeschaltet wird. Über das Verhältnis der An- und Auszeiten wird die durchschnittlich abgegebene Leistung reguliert. Je länger das Signal also zum Beispiel pro Zeiteinheit ausgeschaltet ist, desto weniger Pegel kommt insgesamt an.

Ich denke dass sich das Konzept aufgrund von Befürchtungen über schlechte Einflüsse in der Soundqualität (immerhin wird ja ein Rechtecksignal hoher Frequenz dem Tonsignal aufmoduliert) nicht durchgesetzt hat.

Zeugt leider von Unwissenheit; einer der besten, transparentesten Kompressoren den ich je benutzt habe basiert auf diesem "Konzept mit schlechten Einflüssen"; Crane Song STC-8.
EMT hat früher auch PWM-Dynamikprozessoren gebaut.
PWM ist vielleicht das anspruchsvollste Kompressorkonzept allerdings evtl. wegen HF (?) schwer zu beherrschen und nix für DIYler??!

weitere Infos zu diesem Thema:

www.cranesong.com/pwm_comp.pdf

http://mixonline.com/recording/applications/audio_time_tunnel/

http://www.soundonsound.com/sos/jan13/articles/davehilldesigns-titan.htm

http://www.gearslutz.com/board/so-much-gear-so-little-time/835882-great-river-pwm-501-a.html

http://vintageking.com/recording-gear/500-series/great-river-pwm-501
 
Das wusste Ich auch noch nicht, dass man das bei Kompressoren einsetzt. Letztlich ist eine hochgetaktete PWM (oder besser eine PDM) nichts anderes als eine Delta-Sigma-Modulation mit der bekanntlich AD-gewandelt wird und auch Digitalendstufen arbeiten. Ergo kann man damit auch dynamisch Lautstärken einstellen. Ich gehe aber mal davon aus, daß das seinerzeit erfunden wurde, um mit der zur Verfügung stehenden Technik einigermassen effektiv Leistung schalten zu können, denn dafür ist PW-Modulation ja sehr effektiv.

Technisch gesehen, muss man sagen, daß man nur mit Frequenzen ab 1-2 MHz einen saubere Audioqualität erzielen kann. Siehe DSD-Audio. Das ist nämlich Delta-Sigma-Output. Darunter hört man Spiegelfrequenzen, also Abtastartefakte und die bringen zusätzliche Harmonische in den Mix. Kann gut sein, dass das wie bei den Röhren als angenehm empfunden wird.

Wäre mal was für meine Workstation, einen PWM-Kompressor einzubauen. Analog ist ja IN. :)
 
Technisch gesehen, muss man sagen, daß man nur mit Frequenzen ab 1-2 MHz einen saubere Audioqualität erzielen kann

Ein Pye Kompressor hat aber "nur" 250kHz an Schaltfrequenz die einfach mit einem LC Tiefpassfilter aus dem Audiosignal genommen werden.
 
Eben, und diese Schaltfrequenzen kommen meist daher, dass im Leistungsteil höhere Schaltfrequenzen zu zuvielen Verlusten führen. Bei digitalen Verstärken haben wir ja dasselbe Problem und da möchte man ja sogar 15kHz noch mit PWM schalten. Aus meiner Sicht gibt es keinen Grund, die Amplitude in dieser Weise zu steuern, denn es kommt ja nur darauf an, eine Information zu haben, mit der man im Bereich von Millisekunden und langsamer die Lautstärke ändert. Alles, was sehr schneller läuft, führt zu einer Mischung, d.h einer Multiplikation, welche hörbare Frequenzen produziert.

Wo man es nutzen könnte, wäre in der 1-Bit Audio-Technik, oder um eine Leistungsschaltung gleich direkt zu modulieren, ohne im Niedervolt-Signalpfad zu arbeiten. Der Vorteil wäre dann, dass man mathematisch exakt mit 1 multipliziert, statt von der Transistorkurve oder einem optischen Übertrager abhängig zu sein, was aber nur in früheren Zeiten ein Vorteil war, als es noch keine DSPs oder Analogmultiplizierer gab. In der Hochleistungselektronik wird eine solche Schaltung durchaus verwendet - gfs ist sie von dort entliehen (eventuell um ein Patent zu umgehen?) Man würde dann aber auch mit einer PDM arbeiten, wie sie dem DSD der Audio-CD entspricht, weil die besser auflöst und leichter zu filtern ist.

Herauskommen kann dabei in jedem Fall nichts Besseres, als bei einer korrekten Multiplikation, zuzüglich einer gewissen Menge an Artefakten, die in etwa dem entsprechen, was das normale digitale Audiosignal an Fehlern birgt und dem, was die Teilnichtlinearität der dämpfenden Bauteile im Pfad letztlich mit den Ultraschall-Signalanteilen veranstalten, welche zwangsläufig entstehen. Das Ganze geht dann schon in Richtung Klangbearbeitung wie bei einem Exciter.
 
Es gibt noch den Dioden-Brücken Kompressor ala Neve 2254. Hier wird der Widerstand einer Diodenbrücke als Regelglied verwendet.
 

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