Was ist ein Diodenbrückenkompressor und wie funktioniert er?
Der Diodenbrückenverdichtertyp ist ein weniger bekannter Kompressortyp, der aber beim Studium der Audioproduktion und der Werkzeuge des Handels bekannt ist.
Was ist ein Diodenbrückenkompressor? Ein Diodenbrückenkompressor ist ein analoger Kompressor, der Diodenpaare in einer symmetrischen Brückenkonfiguration verwendet, um eine variable Dämpfung (Kompression) auf das Eingangssignal anzuwenden.
In diesem Artikel werden wir die Diodenbrückenkompression im Detail diskutieren, die Technologie und Theorie abdecken und auch einige Eigenschaften und Anwendungen für diesen Kompressortyp besprechen.
Inhaltsverzeichnis
- Ein Primer zur Komprimierung
- Was ist ein Diodenbrückenkompressor?
- Eigenschaften von Diodenbrückenkompressoren
- Beispiele für Diodenbrückenverdichter
- Verwandte Fragen
Ein Primer zur Komprimierung
Bevor wir zur Hauptdiskussion über Diodenbrückenkompressoren kommen, lassen Sie uns kurz die Grundlagen der Kompression durchgehen.
Klicken Sie hier, um zum Abschnitt Was ist ein Diodenbrückenkompressor?
Dynamikbereichskompression (Komprimierung) wird, wie der Name schon sagt, als der Prozess der Reduzierung des Dynamikumfangs eines Audiosignals definiert. Komprimierung ist also ein Audiowerkzeug, das zum Komprimieren / Minimieren des Amplitudenunterschieds zwischen dem höchsten und niedrigsten Teil eines Audiosignals verwendet wird.
Technisch gesehen dämpft ein Kompressor nur die „lautesten Teile“ des Signals (anstatt die leisen Teile nach oben zu bringen, was als „Aufwärtskompression“ gilt).
Zwei wichtige Fragen bestimmen, wie ein Kompressor funktioniert:
- Was waren die lautesten Teile?
- Um wie viel sollten die lautesten Stellen gedämpft werden?
Diese beiden wichtigen Fragen werden durch die Schwellen- bzw. Übersetzungssteuerungen/Parameter eines Kompressors beantwortet.
Was ist die Schwelle eines Kompressors? Der Schwellenwert eines Kompressors ist eine festgelegte Amplitudengrenze, die bestimmt, wann der Kompressor ein- und ausschaltet. Wenn der Eingang den Schwellenwert überschreitet, springt der Kompressor ein (mit seiner angegebenen Angriffszeit). Wenn der Eingang wieder unter den Schwellenwert fällt, schaltet sich der Kompressor aus (entsprechend seiner Auslösezeit).
Wie ist die Übersetzung eines Kompressors? Das Verhältnis eines Kompressors vergleicht die Anzahl der Dezibel, die das Eingangssignal über dem Schwellenwert liegt, mit der Anzahl der Dezibel, die das Ausgangssignal über dem Schwellenwert liegt. Mit anderen Worten, es ist die relative Menge an Dämpfung, die der Kompressor auf das Signal ausübt.
Andere erwähnenswerte Kompressorparameter sind die folgenden (ich habe Links zu ausführlichen Artikeln zu jedem Parameter hinzugefügt):
- Angriffszeit: Die Zeit, die ein Kompressor benötigt, um zu aktivieren/zu reagieren, sobald die Eingangssignalamplitude den Schwellenwert überschreitet.
- Veröffentlichungszeit: Die Zeit, die der Kompressor benötigt, um sich zu lösen (um die Signaldämpfung zu stoppen), sobald das Eingangssignal unter den Schwellenwert fällt.
- Knie: Der Übergangspunkt um die Schwelle des Kompressors, an dem der Ausgang gegenüber dem Eingang gedämpft wird.
- Make-up-Gewinn: Die Verstärkung, die nach der Komprimierung auf das Signal angewendet wird (wird normalerweise verwendet, um die Spitzen des komprimierten Signals auf das gleiche Niveau wie die Spitzen vor der Kompression zu bringen).
Alle Kompressoren verfügen über eine Verstärkungsreduzierungsschaltung, die das Audiosignal als Reaktion auf ein Steuersignal effektiv komprimiert. Dieses Steuersignal (auch Sidechain genannt) wird vom Eingangsaudiosignal (gemeinsam) oder über ein externes Audiosignal (seltener) abgeleitet. Es wird über die oben genannten Kompressorparameter manipuliert.
Jeder Kompressor hat also zwei kritische Signalpfade:
- Der Audiosignalpfad, der durch die Verstärkungsreduzierungsschaltung verläuft und komprimiert wird.
- Der Steuersignalpfad (Sidechain), der liest, manipuliert das Sidechain-Signal (Eingang oder extern) und steuert die Verstärkungsreduzierungsschaltung.
Bei Diodenbrückenkompressoren ist die Verstärkungsreduzierungsschaltung um eine Diodenbrückenschaltung zentriert.
Lassen Sie uns mit diesem Primer auf Diodenbrückenkompressoren eingehen und wie sie den Dynamikbereich von Audiosignalen komprimieren!
Was ist ein Diodenbrückenkompressor?
Ein Diodenbrückenkompressor ist, wie der Name schon sagt, ein Kompressor, der eine Diodenbrücke im Kern seiner Verstärkungsreduzierungsschaltung verwendet.
Was ist eine Diodenbrücke? Eine Diodenbrücke (auch Diodenring genannt) ist eine Anordnung von 4 (oder mehr) Dioden in einer Brückenschaltungskonfiguration, die die gleiche Polarität des Ausgangs für beide Eingangspolaritäten bietet. Diodenbrücken fungieren am häufigsten als Gleichrichter (wandeln einen AC-Eingang in einen DC-Eingang um).
Möglich wird diese Umwandlung dadurch, dass Dioden nur Strom in eine Richtung zulassen.
Ein Diodenbrückengleichrichter bietet Vollwellengleichrichtung von einem AC-Eingang, was bedeutet, dass er die negativen Anteile der Eingangsspannung gleichrichtet und sie in positive Spannungen umwandelt, bevor er den AC in DC (Impulsstrom) umwandelt.
Typischerweise sind zwei Diodenpaare in einem Diamantarray angeordnet. Das Audiosignal wird über zwei gegenüberliegende Ecken angelegt, während das Steuersignal über die anderen beiden angewendet wird.
Eine sehr einfache Diodenbrücke würde in etwa wie folgt aussehen.
In einem Diodenbrückenkompressor ist das Sidechain-Steuersignal eine gleichgerichtete (DC) Version des Eingangsaudiosignals. Das Eingangsaudiosignal ist symmetrisch, was bedeutet, dass das gleiche Signal an jede der „Audio“ -Ecken angelegt wird, wenn auch in der entgegengesetzten Polarität (wenn eine positiv ist, ist die andere negativ und umgekehrt).
Wie bereits erwähnt, lässt eine Diode im Allgemeinen nur Strom in eine Richtung fließen. Typischerweise leiten sie entweder nicht (bei niedriger Spannung) oder vollständig (bei hoher Spannung). Sie haben jedoch einen kleinen Bereich, in dem ihr Leitwert je nach der darüber angelegten Spannung variiert.
Diese Kuriosität ermöglicht es, Dioden im Falle von Diodenkompressoren als spannungsgesteuerte Dämpfungsglieder zu verwenden.
Durch Variation des Widerstands der Dioden innerhalb dieses speziellen Bereichs können wir ihre Leitfähigkeit verändern. Genauer gesagt können wir den Pegel des Signals steuern, das durch die Verstärkungsreduzierungsschaltung geleitet wird.
Durch die Aufrechterhaltung einer „Vorspannung“ (von der Sidechain) innerhalb dieses Bereichs wird der Widerstand der Dioden verändert und wirkt sich darauf aus, wie viel Signal durchgelassen wird.
Durch Erhöhung des Eingangssignalpegels wird auch der Sidechain-Steuersignalpegel erhöht, und die Diodenbrücke bewirkt eine stärkere Dämpfung des Signals.
Dies kann mit einem einfachen Spannungsteiler mit einer Diode erklärt werden:
Wobei wir die folgende allgemeine Gleichung haben:
- Vaus: Audioausgang
- Vin: Audioeingang
- R1: Widerstand des Widerstands (Audioschaltung vor der Diode)
- R2: Widerstand der Diode
Wenn der Widerstand der Diode abnimmt, lässt die Diode mehr Signal zur Masse laufen und dämpft effektiv den Ausgang. Wenn der Bias-Spannungspegel der Sidechain auf der Diode ansteigt (aufgrund des steigenden Eingangssignalpegels), verringert er den Widerstand der Diode und dämpft effektiv den Ausgang.
So funktioniert im Wesentlichen die Diodenbrückenkompression.
Eine Sache zu erwähnen ist, dass diese Region klein ist und im Allgemeinen Low-Level-Signale benötigt. Vor dem Kompressionskreis sollte eine Dämpfungsstufe vorhanden sein. Ebenso sollte nach der Verstärkungsreduzierungsschaltung eines Diodenbrückenverdichters eine Verstärkungsstufe vorhanden sein, um den Gesamtpegel des Ausgangssignals auf ein nutzbares Niveau zu bringen.
Leider kann diese Low-Level-Kompressionsschaltung erhebliches Rauschen aufnehmen, das dann vor dem Ausgang verstärkt wird. Um dieses Rauschen zu reduzieren, sind Diodenbrückenkompressoren mit symmetrischen Schaltkreisen ausgestattet (ähnlich wie Push-Pull-Verstärker).
Das heißt, das Eingangssignal wird in zwei identische Verdichterpfade aufgeteilt. Der zweite Pfad wirkt jedoch auf ein umgekehrtes Polaritätssignal. Wenn der Kompressor Audio durchlässt, nehmen beide Pfade die gleiche Menge an Geräuschen auf.
Dann summiert ein Differenzverstärker oder Transformator am Ausgang die Unterschiede zwischen den beiden Pfaden, addiert dadurch die beiden Signale (normale und umgekehrte Polarität) und gleicht das Rauschen auf, das beiden Leitungen gemeinsam ist (Gleichtaktunterdrückung).
Damit ein Diodenbrückenkompressor ordnungsgemäß funktioniert, muss er über Folgendes verfügen:
- Angepasste Dioden (um eine ansonsten hohe Verzerrung zu reduzieren)
- Ein symmetrisches Signal im gesamten Kompressor (aufgrund der Diodenpaare)
- Ein Signal in einem sehr kleinen Dynamikbereich (um innerhalb des variablen Teils der Übertragungskurven der Dioden zu wirken)
Das ist eine Menge zu entwerfen, und es ist kein Wunder, dass diese Kompressoren nicht so beliebt sind.
Sofern keine externe Sidechain verwendet wird (selten der Fall), ist es der Audioeingang, den die Sidechain gleichrichtet, manipuliert (für Zeit-, Schwellenwert- und Verhältnissteuerungen) und an die Verstärkungsreduzierungsschaltung sendet.
Hier ist ein einfaches Signalflussdiagramm zur Visualisierung der Kompressor-Sidechain.
Am häufigsten ist die lDie Evel-Detektionsschaltung erkennt die Spitze (maximale Amplitude) und erzeugt eine Gleichspannung des gleichen Wertes.
Diodenbrückenschaltungen ermöglichen es, die Kompressionskurven (Verhältnis, Schwelle und Knie) sowie die Angriffs- und Auslösezeitparameter unabhängig vom Kompressionselement zu entwerfen.
Diese Parameter werden im Folgenden etwas detaillierter beschrieben (ich habe Links zu ausführlichen Artikeln zu jedem Steuerelement bereitgestellt):
- Schwelle: Die Amplitudengrenze, die bestimmt, wann der Kompressor ein- und ausschaltet.
- Verhältnis: Das Verhältnis der Eingangssignalamplitude über dem eingestellten Schwellenwert zur Ausgangssignalamplitude über dem Schwellenwert.
- Angreifen: Die Zeit, die ein Kompressor benötigt, um zu aktivieren/zu reagieren, sobald die Eingangssignalamplitude den Schwellenwert überschreitet.
- Loslassen: Die Zeit, die der Kompressor benötigt, um sich zu lösen (um die Signaldämpfung zu stoppen), sobald das Eingangssignal unter den Schwellenwert fällt.
Transformatoren werden verwendet, um die Signalpegel auszugleichen und einzustellen, die zusammen mit den Diodeneigenschaften und der Verdichterschaltung selbst das Signal verzerren. Diese Verzerrung ist oft harmonisch reich und verleiht dem Signal angenehme Farbe.
Eigenschaften von Diodenbrückenkompressoren
In diesem Abschnitt betrachten wir einige der typischen Eigenschaften von Diodenbrückenkompressoren:
- Sehr schnelle Angriffs- und Release-Zeiten
- Nichtlineare Kompression, die Charakter durch harmonische Verzerrung hinzufügt
- Erfordert Low-Level-Eingangssignale
- Erfordert mehr Ausgangsverstärkung, was oft den Grundrausch erhöht
Beispiele für Diodenbrückenverdichter
Bevor wir die Dinge abschließen, ist es immer eine gute Idee, einige Beispiele zu betrachten. Schauen wir uns 3 verschiedene Diodenbrückenkompressoren an, um unser Verständnis dieser Art der Kompression zu festigen.
In diesem Abschnitt besprechen wir:
- Diodenbrückenkompressor der Serie 500: Rupert Neve Designs 535 (Link zum Überprüfen des Preises bei Amazon)
- 19″ Rack Unit Diodenbrückenkompressor: Rupert Neve Designs 5254 (Link zum Preis bei B&H Photo/Video)
- Diodenbrücken-Kompressor-Plugin: Lindell 254E (Link zum Auschecken bei Lindell Plugins)
Andere bemerkenswerte Diodenbrückenkompressoren sind:
- Neve 33609
- Neve 2254
- Chandler Limited Zener
- Heritage Audio Nachfolger
Rupert Neve Designs 535
Das Rupert Neve Designs 535 (Link zum Überprüfen des Preises bei Amazon) ist ein Diodenbrückenkompressor, der in einer Einheit der Serie 500 verpackt ist. Sein grundlegendes Design basiert weitgehend auf dem ursprünglichen 2254-Kompressor von Rupert Neve und umfasst fortschrittliche Steuerungen.
Diese vielseitige Einheit bietet eine einheitliche Timing-Steuerung, die sowohl die Anschlags- als auch die Auslösezeiten des Kompressors ändert. Wählen Sie zwischen 2 Modi (Schnell und Langsam) mit jeweils 6 Optionen: Schnell, Mittelschnell (MF), Mittel, Mittellangsam (MS), Langsam und Auto. Das sind insgesamt 12 eindeutige Zeitkonstanten!
Der 535 verfügt über die typischen Schwellenwerte (31-Rastknopf von -25 dB bis +20 dB) und das Verhältnis (1,5: 1, 2: 1, 3: 1, 4: 1, 6: 1, 8: 1) zusammen mit einem Make-up-Verstärkungsknopf.
Die parallele Kompression wird mit dem 535 über seinen 31-Rast-Mischknopf erleichtert, der auf 0% (vollständig unkomprimiert) und 100% (vollständig komprimiert) eingestellt werden kann. Das Gerät verfügt außerdem über einen wählbaren Sidechain-Hochpassfilter bei 150 Hz.
Mit kundenspezifischen Transformatoren und Class-A-Ausgangsverstärkern bietet der 535 eine überlegene Klangleistung bei gleichzeitiger Beibehaltung der harmonisch reichen Tonalität, für die Diodenbrückenkompressoren bekannt sind.
Obwohl der Rupert Neve Designs 535 ein Einkanalgerät ist, können mehrere 535er miteinander verbunden werden, um auf Stereosignale zu reagieren.
Rupert Neve Designs 5254
Das Rupert Neve Designs 5254 (Link zum Preis bei B&H Photo/Video) ist ein weiterer ausgezeichneter Diodenbrückenkompressor. Wie der bereits erwähnte 535 ist auch der 5254 vom klassischen Kompressor aus den frühen Tagen von Rupert Neve inspiriert. Diesmal handelt es sich jedoch um eine Stereoanlage in einem Rackmount-Formfaktor.
Die Steuerung ist weitgehend die gleiche wie die 535 auf jedem Kanal.
Zu den bemerkenswerten Unterschieden gehören der variable Sidechain-Hochpassfilter von 20 Hz bis 250 Hz und die Tatsache, dass jeder Kanal über ein eigenes VU-Meter mit der Option verfügt, Ausgangspegel zu messen oder Verstärkungsreduzierung zu reduzieren. Unabhängige externe Sidechain-Signale können auch auf beiden Kanälen des 5254 verwendet werden und können durch Drücken der S/C-Insert-Taste beider Kanäle ausgewählt werden.
Der 5254 Kann entweder in Dual-Mono- oder Stereo-Konfigurationen betrieben werden.
Lindell 254E
Das Lindell 254E (Link zum Auschecken bei Lindell Plugins) ist wiederum inspiriert von der legendären Neve 2254, die erstmals 1968 vorgestellt wurde. Dieses Kompressor-Plugin ist so programmiert, dass es die Magie des Originals nachbildet und bietet zusätzliche Vielseitigkeit mit zusätzlichen Funktionen.
Dieses Diodenbrücken-Kompressor-Plugin klingt großartig und ist sehr einfach zu navigieren.
Der Lindell 254E verfügt über eine Messung der Ein- und Ausgangspegel sowie der Verstärkungsreduzierung. Es verfügt über eine Mix-Steuerung für die parallele Verarbeitung, einen wählbaren Sidechain-Hochpassfilter und langsame und schnelle Optionen für die virtuellen Schaltungen des Kompressors und des Limiters (die gleichzeitig ausgeführt werden können).
Der Kompressorteil des 254E verfügt über die typischen Schwellenwert-, Verhältnis- und Erholungsregler (Auslösezeit). Der Limiter-Anteil wird durch eine Limit-Level-Kontrolle und eine Limit-Recovery-Steuerung (Release-Zeit) definiert. Die Ausgangs- / Make-up-Verstärkung des Plugins hat auch eine eigene Reglersteuerung.
Verwandte Fragen
Welche verschiedenen Arten von Audiokompressoren gibt es? Der Begriff „Typ“ kann einige Bedeutungen haben, also schauen wir uns ein paar verschiedene „Arten von Kompressoren“ an.
In Bezug auf die Schaltungstopologie fallen Kompressoren im Allgemeinen in einen der folgenden Typen:
- Kompressor mit variablem Mu (Rohr)
- FET-Kompressor
- Optischer Kompressor
- VCA-Kompressor
- Diodenbrücken-Kompressor
- Pulsweitenmodulationskompressor
- Digitaler Kompressor
- Kompressor-Plugin
In Bezug auf die Leistung eines Kompressors beim Komprimieren eines Audiosignals (und die typischen Aufgaben, für die er eingestellt ist), können wir uns die folgenden Arten der Komprimierung vorstellen:
- Multiband-Komprimierung
- Peak-Metering-Kompression
- RMS-Metering-Komprimierung
- Feedback-Komprimierung
- Feedforward-Komprimierung
- Kompression nach oben
- Begrenzen der Komprimierung
- Parallele Komprimierung
- Buskomprimierung
Sollte Kompression auf jeder Spur verwendet werden? In der Regel sollte die Komprimierung mit Absicht verwendet werden und daher nur auf jeder Spur verwendet werden, wenn jede Spur dies erfordern würde. In den meisten Fällen gibt es bestimmte Spuren in einem Mix, die ohne Dynamikbereichskompression perfekt (und besser) klingen.
Zu den typischen Vorteilen der Komprimierung auf einer Spur gehören (sind aber nicht beschränkt auf) die folgenden:
- Aufrechterhaltung eines konsistenteren Pegels über das gesamte Audiosignal/die gesamte Spur
- Vermeidung von Überladung/Clipping
- Sidechaining von Elementen
- Verbesserung der Nachhaltigkeit
- Verbesserung von Transienten
- Hinzufügen von „Bewegung“ zu einem Signal
- Hinzufügen von Tiefe zu einer Mischung
- Nuancierte Informationen in einem Audiosignal aufdecken
- De-essing
- „Kleben“ einer Mischung (wodurch sie zusammenhängender wird)
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