|
|
Автор: Скотт Леман
Перевод: Алексей Зеленин
Источник: harmony-central.com
Дата публикации: 12 августа 1997 г.
Компрессия - уменьшение динамического диапазона сигнала.
Используется при обработке сигнала во многих системах профессиональной обработки звука.
Главное - крайне осторожное применение. В общем можно сказать - делает громкий звук тише,
а слабый громче..., но это не полностью отражает всю суть дела.
Компрессор - устройство, построенное на изменении коэффициента усиления,
где уровень выходного сигнала зависит от уровня входного сигнала.
В этом случае коэффициент усиления уменьшится при наличии на входе каскада
сигнала слишком высокого уровня. Схема построения - рис.1.
 |
Рисунок 1: Схема построения компрессора. В принципе возможно
перемещение положения устройства измерения уровня сигнала после усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.
("feedback compressor", вместо "feedforward"). |
Общий принциа работы компрессора (по отношению входного и выходного сигналов)
может быть отражен простой диаграммой (рис.2)
Горизонтальная ось - уровень входного сигнала, вертикальная -
уровень выходного (единицы измерения - Дб).
Линия под углом 45 градусов отражает систему с линейным коэффициентом усиления.
Любой входной уровень сигнала отражается точно таким же выходным.
Компрессор изменяет угол наклона (делает его более горизонтальным) линии выше какой-то
точки называемой порогом.
Высота линии определяет динамический диапазон на выходе устройства, а угол ее
наклона после прохождения порога определяется коэффициентом сжатия копрессора
|
Рисунок 2: Компрессор ослабляет входной сигнал тогда, когда он
переходит через порог. После прохождения порога компрессора большому
приращению входного сигнала соответствует меньшее приращение выходного.
|
Коэффициенту компрессии 2:1 соответствует то, что при изменении уровня входного сигнала на 2 дБ
уровень выходного сигнала изменяется на 1 дБ.
При коэффиуиенте компрессии 4:1 - входной уровень должен измениться на 4 дБ, для изменения
выходного сигнала на 1 дБ и т.д.
Ограничение - это просто экстремальная форма компресии при которой
отношение входного/выходного сигналов становится очень высоким (10:1 или больше).
Т.е. имеет место жесткое ограничение уровня сигнала.
Таким образом, глядя на рисунок 2, мы видим, что компрессор просто ослабляет сильные входные
сигналы, но это не означает, что он усиливает слабые сигналы.
Правда большинство компрессоров имеют два порога для подстройки выходного сигнала
(введение второго порога позволяет избежать резкого уменьшения громкости вашего инструмента во время игры).
Обычно компрессор позволяет отключить использование второго порога, но, в любом случае,
все мягкие звуковые эффекты становятся громче.
Теперь поговорим, каким же образом работает детектор амплитуды.
Обычным принципом работы является выпрямление входного сигнала и измерение его среднего
значения. В принципе для управления работы компрессора можно использовать
амплитудные значения пиков входного сигнала, но в этом случае компрессор начинает работать
как ограничитель.
Всегда имеется какой-то элемент задержки.
Промежуток времени который требуется компрессору, чтобы среагировать на сигнал
который перешел через порог называется время атаки (attack time), обычно оно очень мало (меньше 100 мс).
Когда входной сигнал превышает уровень порого, а затем уменьшает свое значение -
компрессору необходимо время для увеличения коэффициента усиления. Это промежуток называется
время спада (release time) и обычно оно намного больше чем время атаки (1-2 секунды).
На рисуноке 3 показано как время атаки и время спада влияет на выходной сигнал.
|
Рисунок 3: Влияние эффекта компрессии на сигнал.
Обратите внимание на момент перехода сигнала через порог в момент атаки и затухания.
|
Для того, чтобы проиллюстрировать всю важность использования компрессора вернемся
в начало 20 века... В те времена запись производилась следующим образом:
певца ставили перед рупором в который он и должен был петь. На другом конце
рупора была игла, которая упиралась в "wax master" (вся система была полностью
акустической, об электронике еще ничего не знали).
Но при записи звука возникали следующие трудности: при небольшом динамическом
диапазоне источника звука все было замечательно, но если певец пел слишком громко,
то игла соскальзывала на соседний трек и всю запись приходилось начинать сначала.
Тогда не было способов для сжатия динамического диапазона. Схожие ситуации были и
с другими записывающими устройствами.
Например, при записи на магнитную ленту слишком сильного сигнала неизбежно
ведет к искажениям. Но чтобы сделать хорошую запись необходимо чтобы уровень сигнала
был выше уровня шумов. Компрессоры и лимиттеры позволяют предотвратить
вашу запись от различных эксцессов, результатом которых будет
искажение сигнала или даже поломка оборудования.
В студии - компрессор очень полезная вещь при записи отдельных треков
и микширования всей записи. Например, во время сеанса записи голосового трека
исполнитель может двигаться относительно микрофона, и небольшая компрессия
сведет на нет все изменения громкости вызвынные этими перемещениями.
Компрессор может привести в порядок все дикое количество однажды записанных треков.
Поджав динамический диапазон некоторых из них, можно неплохо сбалансировать всю композицию.
В некоторых случаях обработка компрессором может исключить необходимость
корректировки тембра.
Одно из популярнейших применений компрессора - увеличение "сустейна" инструнента.
С технической точки зрения это звучит несколько некорректно: компрессор не изменяет свойства звучания
инструмента, он работает лишь с амплитудой сигнала.
Он просто пытается сохранить амплитуду сигнала на выходе постоянной при
изменении входного напряжения. Например, после удара по струне, на входе компрессора
наблюдается амплитудный скачек напряжения, который и сглаживается этим устройством. И в итоге
мы наблюдаем более мягкое и продолжительное гитарное звучание. А время спада, более длительное,
чем затухание инструмента, будет поддерживать звучание инструмента еще некоторое время.
Вы можете захотеть увеличить "сустейн" вашего инструмента настолько, насколько это возможно,
но тут начинаются проблемы с эффективной фразировкой.
Атака инструмента - очень важный фактор и им не стоит пренебрегать.
Звучание инструмента определяется не только его затуханием и тембровой окраской.
И жесткое ограничение может "укоротить" жизнь Вашего инструмента.
Хотя, в принципе, экстремальные установки на Вашем компрессоре помогут Вам достичь неслыханного
раньше звучания.
Ducking/Cross Limiting
Мы говорили об обычном использовании компрессора. Но его можно использовать для некоторых
других целей, как показано на рисунке 4. В некоторых случаях, вы можете захотеть контролировать
уровень сигнала сигналом другого источника. Это называется "ducking". Такой способ часто
применяют DJ а радио. Во время произнесения речи в микрофон громкость музыки уменьшается
автоматически (голос становится более понятным). При использовании в студии
этот метод можно применить, например, для записи ударных.
|
Рисунок 4: A 'ducker' or cross limiting set up.
|
'De-esser'
Это один интересный способ применения компрессора.
Можно оперированть не только уровнем выходного сигнала, но и его частотными характеристиками.
В простейшем случае мы управляем параметрами фильтра (частотой резонанса).
Зачем это надо? Ну, например, в своей речи вы акцентируете "шипящие" звуки ("ж,щ,ч").
Можно отстроить фильтрующую систему так, что все ваши огрехи в произнесении этих звуков
будут компенсироваться уменьшением коэффициента усиления системы.
Цепочка эффектов
Очень неплохие результаты получаются при использовании компрессора в одной цепочке с другими эффектами.
Одна из причин - уменьшение шума.
Многие эффекты вносят достаточно шума в полезный сигнал, таким образом, включив компрессор первым в цепочке,
мы можем очень сильно повысить шумовые характеристики сигнала. Тем более, что сигнал с более узким
динамическим диапазоном обрабатывать намного легче.
|
