Was ist ein optischer Kompressor und wie funktioniert er?
Der optische Kompressor ist eine der gebräuchlichsten Arten von Hardware-Kompressoren (oder Plugin-Emulationen) auf dem Markt und sollte auf unserem Weg zur Audio-Beherrschung verstanden werden.
Was ist ein optischer Kompressor? Ein optischer Kompressor ist ein analoger Kompressor, der ein Lichtelement und eine optische Zelle verwendet, um die Dynamik eines Audiosignals zu ändern. Wenn die Amplitude des Audiosignals zunimmt, emittiert das Lichtelement mehr Licht und bewirkt, dass die optische Zelle die Amplitude des Ausgangssignals dämpft.
In diesem Artikel erfahren Sie, wie optische Kompressoren funktionieren. Schauen Sie sich einige Beispiele optischer Kompressoren an und betrachten Sie deren Stärken, Schwächen und typische Anwendungen.
Inhaltsverzeichnis
- Ein Primer zur Komprimierung
- Was ist ein optischer Kompressor?
- Eigenschaften optischer Kompressoren
- Beispiele für optische Kompressoren
- Verwandte Fragen
Ein Primer zur Komprimierung
Bevor wir uns mit optischen Kompressoren befassen, ist es gut, die Grundlagen der Kompression zu erlernen (oder zumindest aufzufrischen).
Klicken Sie hier, um zum Abschnitt Was ist ein optischer Kompressor?
Dynamikbereichskomprimierung (was wir meinen, wenn wir über „Komprimierung“ sprechen) ist der Audioprozess, der den gesamten Dynamikumfang eines Audiosignals verringert. Anders ausgedrückt; Kompression ist ein Werkzeug zur Verringerung der Amplitudendifferenz zwischen dem höchsten und niedrigsten Amplitudenpunkt des Signals.
Kompressoren dämpfen nur die „lautesten Teile“ des Signals (anstatt die leisen Teile nach oben zu bringen, was als „Aufwärtskompression“ gilt).
Die Leistung eines Kompressors wird also durch zwei wichtige Fragen definiert:
- Was waren die lautesten Teile?
- Um wie viel sollten die lautesten Stellen gedämpft werden?
Die Schwellenwert- und Übersetzungsregelparameter eines Kompressors beantworten jede dieser Fragen.
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 arbeiten mit einer 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 optischen Kompressoren ist die Verstärkungsreduzierungsschaltung um eine optische Fotozellenanordnung zentriert.
Lassen Sie uns mit diesem Primer auf optische Kompressoren eingehen und wie sie den Dynamikbereich von Audiosignalen komprimieren!
Was ist ein optischer Kompressor?
Wie der Name schon sagt, verwendet ein optischer Kompressor eine optische Fotozellenanordnung (eine Lichtquelle und ein Licht) Detektor) im Kern seiner Verstärkungsreduzierungsschaltung.
Genauer gesagt verwendet ein Optokompressor einen lichtabhängigen Widerstand (LDR), um das Programm- / Eingangssignal zu dämpfen und eine Kompression zu erreichen. Ja, ein optischer Kompressor verwendet Licht zur Steuerung der Audiosignalpegel.
Bevor wir uns dem größeren Design des optischen Kompressors zuwenden, konzentrieren wir uns auf die Anordnung der optischen Fotozellen.
Der LDR eines optischen Kompressors (oft als Fotozelle bezeichnet) ist ein Widerstand, der den Widerstand in Abhängigkeit von der Lichtmenge ändert, die er empfängt.
LDRs arbeiten mit der sogenannten „Halbleiterphotoleitfähigkeit“. Die Energie der Photonen, die den Halbleiter erreichen, verringert den Widerstand des LDR und ermöglicht einen größeren Stromfluss durch den Widerstand.
Je heller die Lampe des Optokompressors ist, desto geringer ist der Widerstand des LDR.
Die Art der Lichtquelle einer Optokompression kann variieren. Eine schnelle Reaktionszeit und Helligkeit in direktem Verhältnis zur Eingangsspannung ist jedoch oft sehr wertvoll, um das Design vorhersehbarer zu machen. Dies bedeutet im Allgemeinen die Verwendung einer Elektrolumineszenzquelle.
Jede der folgenden Lichtquellen könnte jedoch potenziell in einem optischen Kompressorverstärkungs-Reduktionskreis verwendet werden:
- Leuchtdiode (LED): Eine Halbleiterdiode, die leuchtet, wenn eine Spannung angelegt wird. Opto-Kompressor-LEDs sind oft so konzipiert, dass sie spezifische Angriffs-, Freigabe- und Spannungs-Helligkeits-Eigenschaften bieten.
- Elektrolumineszenzgerät: Zwei leitfähige Platten, die durch einen kleinen Spalt getrennt sind (ähnlich einem Kondensator). Elektrolumineszierende Geräte bieten schnelle Angreifzeiten und eine Helligkeit, die direkt proportional zur Eingangsspannung ist.
- Leuchtstofflampe: Eine Quecksilberdampf-Niederdruck-Gasentladungslampe, die Fluoreszenz verwendet, um Licht zu erzeugen. Leuchtstofflampen sind in Bezug auf Eingangsspannung und Helligkeit eher nichtlinear.
- Glühlampe: Eine Lampe, die Licht über die Erwärmung ihres Glühfadens emittiert. Thermische Trägheit verursacht langsame Reaktionszeiten zwischen Helligkeit und Eingangsspannung.
Obwohl Licht unglaublich schnell ist, sind optische Kompressoren tatsächlich ziemlich langsam (zumindest im Vergleich zu FET- und VCA-Typen), da die Lichtquelle und LDR nicht besonders schnell sind.
Beachten Sie, dass die Lichtquelle ein Wandler ist (sie wandelt eine Energieform in eine andere um). Die Lichtquelle wandelt elektrische Energie (Audiosignal) in elektromagnetische Energie (sichtbares Licht) um. Wandler haben immer ein gewisses Maß an Nichtlinearität in der Art und Weise, wie sie Energie umwandeln, was sowohl gute als auch schlechte Auswirkungen auf den Gesamtklang des Kompressors haben kann.
Ein bemerkenswertes Merkmal der meisten Lichtquellen ist, dass die Eingangssignalfrequenz einen Einfluss darauf hat, wie die Lichtquelle reagiert und Licht erzeugt. Im Zusammenhang mit optischen Kompressoren bedeutet dies in der Regel eine frequenzabhängige Angriffszeit.
Wie funktioniert das im Kontext eines Kompressors? Nun, die optische Fotozellenanordnung wird effektiv von der Sidechain gesteuert und fungiert als variabler Widerstand, der die Menge des Kompressors steuert.
Hier ist ein einfaches Signalflussdiagramm, um die Kompressor-Sidechain auszudrücken. Wie bereits erwähnt, wären bei optischen Kompressoren die Lichtquelle und LDR (optische Fotozellenanordnung) das Hauptelement des variablen Widerstands der Verstärkungsreduzierungsschaltung.
Beachten Sie, dass optische Kompressoren fast immer mit Feedback-Topologie ausgelegt sind.
Beachten Sie, dass, sofern keine externe Sidechain verwendet wird, der Audioeingang sowohl als Programm-/Audiosignal fungiert, das komprimiert wird, als auch als Sidechain-Signal, das die Komprimierung steuert.
Die Pegelerfassungsschaltung ist eine Art Gleichrichter, der das Audiosignal in Gleichspannung umwandelt. Dieses Signal kann bei Bedarf manipuliert werden, um die gewünschten Angriffs- und Auslösezeiten zu erreichen und die Schwelle und das Verhältnis des Kompressors zu verändern.
Dieses DC-Steuersignal steuert die Lichtquelle, und der LDR verhält sich entsprechend der Lichtmenge, die er empfängt. Dadurch wird die Dämpfung des Verstärkungsreduzierungskreises effektiv gesteuert.
Mit steigendem Audioeingangspegel steigt auch die Steuerspannung.
Mit steigender Steuerspannung leuchtet die Lichtquelle heller.
Wenn die Lichtquelle heller leuchtet, sinkt der Widerstand des LDR.
Wenn der Widerstand des LDR sinkt, wird ein größerer Teil des Eingangssignals an Masse gesendet als an den Ausgang. Anders ausgedrückt, wenn der Widerstand des LDR sinkt, steigt auch die Verstärkungsreduzierung / Kompression.
Die Verstärkungsreduzierungsschaltung eines optischen Kompressors kann als Spannungsteiler mit variablem Widerstand vereinfacht (wenn auch stark vereinfacht) werden.r (die optische Baugruppe selbst):
Wobei wir die folgende allgemeine Gleichung haben:
- Vaus: Audioausgang
- Vin: Audioeingang
- R1: Widerstand des Festwiderstands (Audioschaltung vor der optischen Baugruppe)
- R2: variabler Widerstand des LDR der optischen Baugruppe
Indem wir es so zerlegen, können wir sehen, dass mit zunehmendem Widerstand des LDR mehr Signalübertragung stattfindet. Wenn also der Widerstand des LDR abnimmt (wenn das Eingangssignal zunimmt), wird das Ausgangsaudiosignal stärker gedämpft/komprimiert.
Dann speist das Eingangssignal die Lampen, und wenn die Eingangsamplitude zunimmt, bewirkt der LDR eine Erhöhung der Verstärkungsreduzierung des Signals.
Beachten Sie, dass ein Großteil des Charakters optischer Kompressoren von den natürlichen Nichtlinearitäten eines solchen Systems herrührt.
Die Angriffs- und Freisetzungszeit wird sowohl durch die Füllstandserfassungs-/Gleichrichterschaltung als auch durch die optische Fotozellenanordnung selbst definiert. Die Spezifikationen variieren je nach den verwendeten physischen Komponenten. Allerdings können die Angriffs- und Auslösezeiten sowie die Verhältnis- und Schwellenwertsteuerung je nach Komplexität im optischen Verdichterkreislauf einstellbar sein.
Der Sidechain-Pfad manipuliert diese Parameter. Ausführlicher enthalten sie eines der folgenden Elemente (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.
Aufgrund der Art des optischen Füllstandserfassungspfads weisen optische Kompressoren in ihren Kompressionsdiagrammen im Allgemeinen ein sogenanntes weiches Knie auf. Das ist ein Input/Output-Diagramm; Während sich das Eingangssignal dem Schwellenwert nähert und diesen überschreitet, nimmt der Kompressionsgrad mit steigendem Signalpegel zu.
Im Vergleich zu vielen anderen Kompressortypen haben optische Kompressoren ein einfaches Design und sind aufgrund der geringen Verzerrungseigenschaften der meisten Optoschaltungen eher transparent. Farbe kann durch Hinzufügen von Transformatoren und Röhren in die Schaltung erreicht werden, was bei älteren Hardwaremodellen häufig der Fall ist.
Opto-Kompressoren werden oft gewählt, um Audio mit weniger Transienten zu glätten und Tracks in den Mix einzufügen, ohne sie zu stark einzufärben. Sie werden typischerweise für Buskomprimierung und Mastering vermieden.
Eigenschaften optischer Kompressoren
In diesem Abschnitt betrachten wir einige der typischen Eigenschaften optischer Kompressoren:
- Generell geringe Verzerrung durch LDR
- Relativ langsame Angriffs- und Release-Zeiten
- Nichtlineare Angriffs- und Release-Kontrollen
- Frequenzabhängiger Angriff
- Transparenter Klang
- Natürlich weiches Knie
Beispiele für optische Kompressoren
Bevor wir die Dinge abschließen, ist es immer eine gute Idee, einige Beispiele zu betrachten. Schauen wir uns 4 verschiedene optische Kompressoren an, um unser Verständnis dieser Art der Kompression zu festigen.
In diesem Abschnitt besprechen wir:
- Optischer Kompressor der Serie 500: Atlas Pro Audio Leviathan 500 (Link zum Auschecken bei Reverb)
- Optischer 19-Zoll-Höheneinheit-Kompressor: Universal Audio Teletronix LA-2A (Link zum Überprüfen des Preises bei Sweetwater)
- Optisches Kompressor-Effektpedal: Ampeg Opto Comp (Link zur Überprüfung des Preises bei Amazon)
- Optisches Kompressor-Plugin: Tone Empire OptoRed (Link zum Überprüfen des Preises bei Plugin Boutique)
Weitere bemerkenswerte optische Kompressoren sind:
- Tube-Tech CL 1B
- Goldenes Zeitalter Comp-2A
Atlas Pro Audio Leviathan 500
Das Atlas Pro Audio Leviathan 500 (Link zum Auschecken bei Reverb) ist ein optischer Kompressor der Serie 500, der vom Universal Audio LA-2A und LA-3A inspiriert ist und Vintage- und moderne Technologie miteinander verbindet.
Der Leviathan 500 von APA ist ein Class-A-Optokompressor mit einem vollständig diskreten Design. Es verfügt über einen Vintage-Modus, in dem tDer Angriff liegt zwischen dem der LA-2A und LA-3A.
Zu den modernen Funktionen gehören variable Angriffs- (2 bis 40 ms) und Freigabezeiten (100 ms bis 2 s) sowie ein variables Verhältnis (2:1 bis 20:1). Es gibt auch eine Niederfrequenz-Roll-Off-Option (Hochpassfilter) namens „Punch“, um das Low-End gut vertreten zu halten.
Zusätzlich zu diesen Steuerungen bietet der Leviathan 500 Regler für Verstärkung und Spitzenreduzierung (Schwellenwert) sowie LED-Messung. Diese Einheiten können leicht umgangen werden, und zwei Einheiten können in einem Stereopaar für Bus- und Master-Kompressionsanwendungen miteinander verbunden werden.
Universal Audio Teletronix LA-2A
Das Universal Audio Teletronix LA-2A (Link zum Überprüfen des Preises bei Sweetwater) ist ein ikonischer optischer Röhrenkompressor, der seit seiner Einführung in den frühen 1960er Jahren sicherlich den Status „legendär“ erreicht hat.
Noch heute werden Universal Audio Teletronix LA-2A Geräte nach Originalspezifikationen mit sorgfältig ausgewählten Komponenten gefertigt und mit handverdrahteter Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung zusammengestellt.
Die Schaltung zur optischen Verstärkungsreduzierung bietet eine nahezu sofortige Verstärkungsreduzierung ohne Zunahme der harmonischen Verzerrung.
Neben der hervorragenden Klangleistung ist der LA-2A auch mit nur zwei Bedienelementen sehr einfach zu bedienen. Die erste Steuerung ist die Peak-Reduktion, die effektiv die Kompressionsmenge des Signals einstellt. Die andere ist Gain, die Make-up-Verstärkung auf das Signal nach der Kompression anwendet.
Der LA-2A verfügt über einen Limit/Compress-Schalter, der die Eingangs-/Ausgangskurve des Kompressors (Übersetzung und Knie) effektiv ändert. Ein VU-Meter kann so eingestellt werden, dass es entweder den Ausgangspegel (bei +4 oder +10 dB) oder die Verstärkungsreduzierung überwacht.
Ampeg Opto Comp
Das Ampeg Opto Comp (Link zur Überprüfung des Preises bei Amazon) ist ein glatter optischer Kompressor im Vintage-Stil im Formfaktor einer Stompbox.
Dieses robuste Kompressorpedal ist gleichermaßen zu Hause, um Bassgitarren- und Gitarrensignale zu komprimieren, und wirkt Wunder, indem es Sustain und Headroom zusammen mit einem einzigartigen analogen Charakter hinzufügt.
Der Opto Comp bietet drei Bedienelemente. Die Kompressionssteuerung ändert den Kompressionsgrad, der auf das Signal angewendet wird, während die Ausgangspegelsteuerung die Make-up-Verstärkung anwendet. Die Kompressionsfreigabezeit wird über den Auslöseknopf gesteuert.
Tone Empire OptoRed
Das Tone Empire OptoRed (Link zum Überprüfen des Preises bei Plugin Boutique) ist ein transparentes optisches Kompressor-Plugin, das so programmiert ist, dass es den klassischen Klang der optischen Kompression emuliert und gleichzeitig erweiterte Funktionen bietet.
Wie viele Opto-Kompressoren verfügt der OptoRed über ein VU-Meter, um die Verstärkungsreduzierung visuell darzustellen. Es hat auch einen virtuellen Kippschalter, um zwischen Komprimierung und Begrenzung zu wechseln.
In Bezug auf die Steuerungsparameter verfügt dieses Plugin sowohl über Eingabe- als auch über Make-up-Verstärkungsregler mit der Option für Auto-Gain. Eine einfache „Kompressions“-Steuerung kann zwischen 0 und 100% (+10 dB bis -30 dB Schwellenwertsteuerung) gewählt werden, und eine Nass/Trocken-Mischregelung ermöglicht die parallele Verarbeitung.
Dieses Tone Empire-Plugin bietet einen Lo-Cut-Knopf, der einen -12 dB Low-Shelf-Filter mit einer variablen Grenzfrequenz von bis zu 100 Hz aktiviert.
Eine dedizierte Sidechain-Steuerung ermöglicht es Benutzern, das Sidechain-Signal unabhängig vom Programmsignal anzupassen. Benutzer können die Verstärkung des Sidechain-Signals zusammen mit der Grenzfrequenz und dem Q-Faktor eines Tiefpassfilters einstellen.
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 und, daher nur auf jedem Gleis 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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