Was ist ein VCA-Kompressor und wie funktioniert er?
Der VCA-Kompressor (Voltage-Controlled Amplifier) ist eine der häufigsten Arten von Hardware-Kompressoren (oder Plugin-Emulation) auf dem Markt und sollte auf unserem Weg zur Audiobeherrschung verstanden werden.
Was ist ein VCA-Kompressor? Ein VCA-Kompressor (spannungsgesteuerter Verstärker) ist ein analoger Kompressor, der eine VCA-Steuerung verwendet, um Kompression anzuwenden. Das Eingangssignal wird über eine integrierte Schaltung in einen Detektorpfad (zur Steuerung der VCA-Kompression) und einen Ausgangspfad aufgeteilt.
In diesem Artikel erfahren Sie, wie VCA-Kompressoren funktionieren. Werfen Sie einen Blick auf einige Beispiele von VCA-Kompressoren und betrachten Sie ihre Stärken, Schwächen und typischen Anwendungen.
Inhaltsverzeichnis
- Ein Primer zur Komprimierung
- Was ist ein VCA-Kompressor?
- Eigenschaften von VCA-Kompressoren
- Beispiele für VCA-Kompressoren
- Verwandte Fragen
Ein Primer zur Komprimierung
Bevor wir zu den Besonderheiten von VCA-Kompressoren kommen, lassen Sie uns kurz definieren, was Komprimierung ist.
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Komprimierung (und insbesondere Dynamikbereichskomprimierung) ist der Prozess der Reduzierung des Dynamikbereichs eines Audiosignals. Das heißt, die Amplitudendifferenz zwischen dem höchsten und niedrigsten Punkt des Signals wird reduziert.
Kompressoren erreichen dies, indem sie nur die lautesten Teile des Signals dämpfen.
Um die „lautesten Teile“ zu dämpfen, müssen zwei Fragen beantwortet werden:
- Was waren die lautesten Teile?
- Um wie viel sollten die lautesten Stellen gedämpft werden?
Ein Kompressor beantwortet diese Fragen mit den Parametern Schwellenwert bzw. Übersetzung.
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 Kompressorverhältnis 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 Programmaudio durch die Verstärkungsreduzierungsschaltung sendet.
- Der Steuersignalpfad (Sidechain), der liest, manipuliert das Sidechain-Signal (Eingang oder extern) und steuert die Verstärkungsreduzierungsschaltung.
Bei VCA-Kompressoren ist die Verstärkungsreduzierungsschaltung um einen spannungsgesteuerten Verstärker zentriert.
Lassen Sie uns mit diesem Primer auf VCA-Kompressoren eingehen und wie sie den Dynamikbereich von Audiosignalen komprimieren!
Was ist ein VCA-Kompressor?
Ein VCA-Kompressor ist, wie der Name schon sagt, ein Kompressor, der einen VCA (spannungsgesteuerter Verstärker) in seiner Verstärkungsreduzierungsschaltung verwendet.
Die erste Frage, die einem beim Lernen über VCA-Kompressoren in den Sinn kommt, lautet in der Art: „Wenn ein Kompressor den Signalpegel dämpfen muss, um den dynamischen Bereich zu reduzieren, iste, warum wird dann ein spannungsgesteuerter Verstärker verwendet?“
Nun, wie wir in diesem Abschnitt besprechen werden, kann ein VCA neben der Verstärkung auch ein Signal dämpfen.
Um VCA-Kompressoren vollständig zu verstehen, definieren wir VCAs genauer.
Was ist ein spannungsgesteuerter Verstärker? Ein VCA (spannungsgesteuerter Verstärker) ist ein Verstärker, der seine Verstärkung (an ein Eingangs- / Trägersignal angelegt) proportional zu einer Steuerspannung (CV) oder einem Modulatorsignal ändert, daher der Name. VCAs können verwendet werden, um die Amplitude des Eingangs-/Trägersignals zu verstärken, abzuschwächen oder anderweitig zu steuern.
Ein VCA wird also mit drei Signalen beteiligt sein. Sie sind:
- Träger: Dies ist das Eingangs-AC-Signal (Audiosignal), das im Allgemeinen bipolar ist (mit negativen und positiven Amplituden). Es ist das Signal, das durch den VCA verändert wird.
- Modulator: Dies ist die Steuerspannung / der Eingang, der in VCA-Kompressoren unipolar ist (nur mit positiver Amplitude). Dies ist das Signal, das das Audiosignal / den Audioträger effektiv verändert.
- Ausgabe: Das momentane Produkt des Trägers und Modulators, solange der Modulator positiv ist.
Das Wort „Verstärker“ im Begriff spannungsgesteuerter Verstärker ist irreführend. Die meisten VCA-Schaltungen überschreiten kein Verstärkungsverhältnis von 1, was bedeutet, dass VCAs das Signal eher dämpfen als verstärken.
Ein VCA funktioniert also so: Je stärker die Steuerspannung/der Steuermodulator (je höher die Amplitude), desto mehr Trägersignal wird an den Ausgang weitergeleitet. Das bedeutet ein paar Dinge:
- Bei einem bestimmten Steuerspannungs-/Modulatorpegel wird der volle Trägersignalpegel an den Ausgang weitergeleitet.
- Wenn der Steuerspannungs-/Modulatorpegel Null oder negativ ist, wird kein Trägersignal an den Ausgang weitergeleitet.
- An allen anderen Punkten zwischen Null und „voll“ hat der Modulator den Effekt, den Träger zwischen Eingang und Ausgang des VCA zu dämpfen.
Dies kann in der folgenden Abbildung eines Basis-VCA mit einem bipolaren Träger und einem bipolaren Modulator visualisiert werden:
In Bezug auf die Kompressorsprache wird der Träger des VCA als Audio- oder Programmsignal und der Modulator des VCA als Sidechain betrachtet. Es ist die Sidechain / der Modulator, der jegliche Komprimierung auslöst, und es ist das Audio / Programm / der Träger, der von einer solchen Komprimierung betroffen ist.
Hier ist ein einfaches Signalflussdiagramm, um die Kompressor-Sidechain auszudrücken:
Bei VCA-Kompressoren speist der Audioeingang des Kompressors sowohl den Träger als auch den Modulator.
Genauer gesagt wird das Eingangssignal über einen integrierten Schaltkreis (IC-Chip) in einen Audiopfad und einen Detektorpfad aufgeteilt. Der Audiopfad wird letztendlich komprimiert und an den Ausgang weitergeleitet, und der Detektorpfad steuert den Komprimierungseffekt.
Der Träger ist einfach das Audioeingangssignal selbst.
Der Detektorweg des VCA hat jedoch mehrere Stufen, die das eingehende Audio beeinflussen.
Um ein kontinuierliches Ausgangssignal ohne Flatlines bei Nullamplitude (relativ zum Eingangssignal) zu erhalten, muss der Modulator unipolar sein.
Dies erfordert eine Art RMS-Detektor (Root Mean Square) und Gleichrichter, der die „durchschnittliche“ Amplitude des Eingangssignals effektiv liest und eine variierende Gleichspannung ausgibt, die immer positiv ist.
Verschiedene VCA-Kompressoren werden unterschiedlich konstruiert. Die Hauptidee ist jedoch, dass die erkannte Gleichspannung den Modulatorsignalpegel effektiv senkt, um den Träger zu dämpfen.
Der Detektorpfad manipuliert also das Modulatorsignal, um die typischen Kompressorparameter zu erreichen. Zu diesen Parametern gehören die folgenden (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.
- Knie: Der Übergangspunkt um die Schwelle des Kompressors, an dem der Ausgang gegenüber dem Eingang gedämpft wird.
Beachten Sie, dass das erkannte RMS-Signal das Modulatorsignal/die Steuerspannung nicht senkt, wenn das Eingangssignal unter dem eingestellten Schwellenwert liegt.
Natürlich ist die Anzahl der verfügbaren Parameter und die Anzahl dert der Steuerung jedes Parameters sind immer abhängig vom jeweiligen VCA-Kompressor.
Dieser Kompressortyp kann in einen kleinen Formfaktor ausgelegt werden, da die im Design verwendeten IC-Chips eher winzig sein können. Diese Chips können zusammen mit vielen anderen Komponenten auch ziemlich kostengünstig sein, was einige VCA-Kompressoren relativ erschwinglich macht.
VCA-Kompressoren gehören zu den am häufigsten verwendeten Kompressoren, nicht nur wegen ihrer Beliebtheit auf dem Markt, sondern auch, weil sie sich von Gesang und Perkussion bis hin zu Master-Busspuren auszeichnen. VCA-Kompressoren bieten mit zahlreichen Steuerungen eine hervorragende Vielseitigkeit und Funktionalität.
Wenn sich die Steuerspannung ändert, besteht die Möglichkeit, dass sie in den Audiopfad eindringt, was zu Artefakten und Verzerrungen führen würde. Das Ergebnis einer solchen Verzerrung ändert sich dynamisch. Dies führt wahrscheinlich nicht zu einer signifikanten Färbung, aber in besonders schlimmen Fällen können die unerwünschten Artefakte übermäßig auffällig werden.
Es ist auch erwähnenswert, dass VCA-Kompressoren zwar sicherlich in der Lage sind, eine hohe Verstärkungsreduzierung zu erreichen, aber zu starkes Drücken zu Verzerrungen führen wird. Es liegt an Ihnen zu entscheiden, ob diese Verzerrung angenehm ist oder nicht.
Eigenschaften von VCA-Kompressoren
In diesem Abschnitt betrachten wir einige der typischen Eigenschaften von VCA-Kompressoren:
- Sehr geringe Verzerrung
- Flexible Schwellenwert-, Verhältnis-, Angriffs-, Freigabe- und (manchmal) Knieparametersteuerung
- Ermöglicht sehr schnelle Angriffs- und Freigabezeiten
- Transparenter Klang
- Ermöglicht eine sehr hohe Verstärkungsreduzierung
- In der Regel günstiger als Delta-Mu/Tube- und optische Kompressoren
- Möglicherweise fehlt es an High-End-Klarheit
Beispiele für VCA-Kompressoren
Bevor wir die Dinge abschließen, ist es immer eine gute Idee, einige Beispiele zu betrachten. Schauen wir uns 5 verschiedene VCA-Kompressoren an, um unser Verständnis dieser Art der Kompression zu festigen.
In diesem Abschnitt besprechen wir:
- VCA-Kompressor der Serie 500: Shadow Hills Dual Vandergraph (Link zum Überprüfen des Preises bei Sweetwater)
- 19″ Höheneinheit VCA Kompressor: Solid State Logic XLogic G-Serie Kompressor (Link zum Preis bei B&H Photo/Video)
- VCA Kompressor Effektpedal: Retrograde FX Underthruster (Link zum Auschecken bei Retrograde FX)
- VCA Kompressor Eurorack Modul: ST Modular Stereo Comp (Link zum Auschecken bei ST Modular)
- VCA-Kompressor-Plugin: Arturia Comp VCA-65 (Link zum Überprüfen des Preises bei Plugin Boutique)
Andere bemerkenswerte VCA-Kompressoren sind:
- SSL G-Compressor (Quad-Kompressor)
- dbx 160A
- Focusrite Redd3
- API 2500
- WesAudio Dione
- Schwindel VSC3
- Shadow Hills Mastering Kompressor
Shadow Hills Dual Vandergraph
Das Shadow Hills Dual Vandergraph (Link zum Überprüfen des Preises bei Sweetwater) ist ein 2-Kanal (Stereo) Class-A VCA-Kompressor im Format der Serie 500.
Unabhängig davon, ob Sie den Dual Vandergraph auf einem oder zwei Kanälen verwenden, werden der Signalpfad / die Signalpfade von den gleichen hervorragenden Verdichterkreisen beeinflusst.
Dieser VCA-Comp bietet 4 verschiedene Übersetzungen, die über einen 5-stufigen Hebelschalter wählbar sind (Aus, 2:1, 2,5:1, 4:1 und 8:1). Jedes der vier Ratio-Presets aktiviert auch seine eigenen vorgegebenen Angriffs- und Release-Zeiten. Diese Zeitkonstanten lauten wie folgt:
- Verhältnis: 2:1
- Angriffszeit: 30 ms
- Veröffentlichungszeit: 100 ms
- Verhältnis: 2.5:1
- Angriffszeit: 30 ms
- Veröffentlichungszeit: 500 ms
- Verhältnis: 4:1
- Angriffszeit: 10 ms
- Veröffentlichungszeit: 500 ms
- Verhältnis: 8:1
- Angriffszeit: 0,5 ms
- Veröffentlichungszeit: 250 ms
Der Regler „Kompression“ (skaliert von 1 bis 24) steuert die Schwelle des Kompressors, und der andere Knopf mit der Bezeichnung Ausgangspegel steuert die Make-up-Verstärkung des Kompressors.
Ein weiterer 5-stufiger Hebelschalter schaltet Filter ein, um auf die Seitenkette einzuwirken. Diese Positionen des Schalters lauten wie folgt:
- Aus
- Hochpassfilter @ 90 Hz
- Hochpassfilter @ 150 Hz
- Hochpassfilter @ 250 Hz
- Bandpassfilter
Der Grad der Verstärkungsreduzierung wird auf dem VU-Meter des Dual Vandergraph angezeigt.
Solid State Logic XLogic Kompressor der G-Serie
Das Solid State Logic XLogic G-Serie Kompressor (Link zum Preis bei B&H Photo/Video) ist die 1U-Rackmontageversion des erstaunlichen Masterbus-Kompressors der G-Serie von SSL.
Der VCA-Kompressor verfügt über mehrere Positionsanschlags-, Auslösezeit- und Verhältnisregler sowie stufenlos einstellbare Schwellenwert- und Make-up-Verstärkungsregler.
Die Kompressorschaltung der XLogic G-Serie kann entweder durch das lauteste der beiden Eingangssignale oder alternativ durch ein externes (Mono-)Signal angetrieben werden, das an den Schlüsseleingang auf der Rückseite des Geräts angelegt wird. Die externe Seitenkette kann über einen Knopf an der Vorderseite des Geräts aktiviert werden.
Der interessante Autofade-Schalter und sein Drehregler können aktiviert werden, um ein zeitgesteuertes Fade-Up oder Fade-Down im Ausgangssignal über einen Zeitrahmen zwischen 1 und 60 Sekunden zu erzeugen.
Das VU-Meter zeigt den Betrag der Verstärkungsreduzierung an.
Retrograde FX Underthruster
Das Retrograde FX Underthruster (Link zum Auschecken bei Retrograde FX) ist ein VCA-Kompressor in Form einer Stompbox-Effekteinheit. Es ist in erster Linie für E-Gitarre und Bassgitarre konzipiert.
Der Retrograde FX Underthruster bringt VCA-Kompression in Studioqualität auf das Pedalboard. Es ist super einfach mit nur 3 Knöpfen zu steuern.
Der Schwellenwert kann zwischen -40 und +20 dB eingestellt werden. Das Verhältnis kann zwischen 1:1 (keine Kompression) und 20:1 (praktisch limitierend) eingestellt werden. Schließlich stellt der Gain-Regler den Ausgangspegel zwischen -20 und +20 dB ein.
Dieses Kompressorpedal verfügt über eine LED-Anzeige, die den Grad der Verstärkungsreduzierung anzeigt.
ST Modular Stereo Comp
Das ST Modular Stereo Comp (Link zum Auschecken bei ST Modular)ist, wie der Name schon sagt, ein Stereokompressor. Genauer gesagt handelt es sich um einen Stereo-VCA-Kompressor im modularen Eurorack-Synth-Format.
Dieser VCA verfügt über Ein- und Ausgänge im linken und rechten Kanal. Jeder Signalpfad wird von derselben Kompressionsschaltung mit kontinuierlichem Schwellenwert (-40 bis +20 dB), Verhältnis (1:1 bis ∞:1) und Make-up-Verstärkung (-20 bis + 20 dB) beeinflusst.
Arturia Comp VCA-65
Das Arturia Comp VCA-65 (Link zum Überprüfen des Preises bei Plugin Boutique) ist ein hervorragendes VCA-Kompressor-Plugin basierend auf dem renommierten dbx 165A.
Die fortschrittliche TAE-Modellierung von Arturia ermöglicht es, den straffen, druckvollen Klang der ursprünglichen 165A-Hardware in einem Software-Plugin zu erreichen. Zusätzlich zum analogen VCA-Sound bietet der Comp VCA-65 mehrere fortschrittliche/moderne Funktionen.
Dieses Plugin verfügte über die typischen Schwellenwert-, Verhältnis- (Kompressions-), Angriffs-, Freigabe- und Ausgangsverstärkungssteuerungen. Die Angriffs- und Freigabezeiten können für die ursprünglichen schnellen Angriffs- und Freigabeparameter des 165A auf „Auto-Modus“ eingestellt werden.
Neben dem Kompressor verfügt der Comp VCA-65 auch über einen Peak-Stop-Limiter, um ein Überschneiden zu verhindern. Die Parallelverarbeitung wird durch einen intuitiven Mischknopf ermöglicht, der kontinuierlich zwischen 100% trocken und 100% nass einstellt.
Das Messgerät kann so eingestellt werden, dass es die Eingangs-, Ausgangs- oder Verstärkungsreduzierung misst.
Die erweiterte Side-Chain-Steuerung kann so eingestellt werden, dass sie auf das interne (Eingangssignal) oder ein externes Side-Chain-Signal reagiert. Die Erkennungsschaltung kann so eingestellt werden, dass sie Informationen über Umkehr-, Stereokanal- oder Mittel-/Seitenkanal liest. Eine fortschrittliche Time-Warp-Funktion bietet Lookahead-Kontrolle.
Dieses leistungsstarke Plugin verfügt auch über eine Sidechain-EQ-Sektion mit einem Tiefpassfilter, einem Hochpassfilter und einem Glocken-/Spitzenfilter mit variabler Frequenz und Boost/Cut-Gain-Regelung.
Der maximale Kompressionsumfang kann über den Parameter Kompressionsbereich eingestellt werden.
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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