Компрессор (от англ. «compress» — сжимать, сдавливать) - это электронное устройство или компьютерная программа, используемая для уменьшения динамического диапазона звукового сигнала, иными словами, компрессор уменьшает разницу между самыми тихими и самыми громкими звуками. В подавляющем большинстве компрессоры относятся к профессиональному звуковому оборудованию, так как встретить их в бытовой сфере можно крайне редко. На сегодняшний день можно встретить различные типы компрессоров ламповые, оптические, транзисторные и цифровые компрессоры.
Основы[править]
Говоря упрощённо, компрессор автоматически контролирует громкость. Понижающая (Downward) компрессия уменьшает громкость громких звуков, которые находятся выше определённого порога, а звуки находящиеся ниже этого порога, остаются неизменными. Повышающая (Upward) компрессия наоборот увеличивает громкость звуков находящихся ниже определённого порога, в то время, как звуки превышающие этот порог остаются неизменными. Эти действия уменьшают разницу между тихими и громкими звуками, сужая динамический диапазон. Это может быть сделано по эстетическим соображениям или из-за технических ограничений звукового-оборудования, которое редко в состоянии справиться с динамическим диапазоном человеческого слуха.
Сжатие может улучшить слышимость звука в шумных местах, где фоновый шум может скрывать тихие звуки. В то время как громкие звуки будут находится на комфортном для прослушивания уровне, тихие будут не слышны, и если просто повысить общую громкость, то тихие звуки станут слышны, но громкие станут слишком громкими. Если к этому звуку применить компрессию снижающую уровень громких звуков, то общий уровень громкости может быть увеличен до того уровня, когда будут слышны тихие звуки, и в то же время громкие будут не слишком громкими.
Компрессор уменьшает уровень звукового сигнала, если его амплитуда превышает определенный порог (Threshold). Сила подавления определяется соотношением (Ratio): соотношение 4:1 означает, что если уровень входного сигнала превышает порог (0 дБ) на 4 дБ, то уровень выходного сигнала будет превышать порог (0 дБ) на 1 дБ. Уровень превышения установленного порога был сокращён в 4 раза (на 3 дБ):
- Threshold = -10 дБ.
- Входящий сигнал = -6 дБ (выше порога на 4 дБ).
- Выходящий сигнал = -9 дБ (выше порога на 1 дБ).
Кроме того компрессоры, часто имеют параметр управления атаки (Attack) и восстановления (Release), они могут замедлить быстродействие компрессора и сгладить эффект.
Экспандер (расширитель) выполняет обратную функцию, увеличивая динамический диапазон звукового сигнала.
Устройство[править]
Сигнал входящий в компрессор разделяется: одна копия направляется в усилитель с регулируемым усилением (Gain), а другая по боковой цепи (сайдчейн), где цепь контролирует уровень сигнала блока усилителя, применяя необходимое понижение уровня (Gain). Этот тип схемы, известна как "feed-forward", в настоящее время используется в большинстве компрессоров. Ранее схемы базировались на "feedback", где управляющий обратный сигнал цепи был установлен в конце цепи усилителя.
Есть целый ряд технологий, используемых для разного изменения уровня сигнала. Каждая технология имеет различные преимущества и недостатки. Вакуумные лампы используются в конфигурациях называемыми "переменная μ" (variable-µ): напряжённость катодной-сетки изменяет уровень звука. Кроме того, используются управляемые напряжением усилители, которые подавляют уровень звука при увеличении силы входного сигнала. Оптические компрессоры используют светочувствительные резисторы (LDR) и маленькие лампочки (LED или электролюминесцентные панели), чтобы изменять уровень сигнала. Этот метод, как полагают некоторые звукорежиссёры, добавляет плавности сигналу, поскольку время срабатывания света и резисторов смягчает атаку и восстановление. Другие технологии, используют включающиеся поле транзисторов и диодные мосты.
При работе с цифровой обработкой звукового сигнала, для реализации сжатия обычно используются цифровые аудио редакторы или специализированные рабочие станции. Часто использующие алгоритмы эмулирующие аналоговые технологий описанные выше.
Параметры компрессора[править]
Threshold (Порог)[править]
Threshold (порог) - это уровень, выше которого сигнал начинает подавляться. Обычно устанавливается в дБ.
Ratio (Соотношение)[править]
Ratio (соотношение) - определяет соотношение входящего/выходящего сигналов, превышающих порог (Threshold). Например, соотношение 4:1 означает, что сигнал превышающий порог на 4 дБ, сожмётся до уровня 1 дБ выше порога. Самое высокое соотношение ∞:1 обычно достигается с помощью соотношения 60:1, и фактически означает, что любой сигнал, превышающий порог будет снижен до порогового уровня (за исключением коротких резких изменений громкости, называемых "атакой").
Attack и Release (атака и восстановление)[править]
Компрессор может обеспечить определенную степень контроля над тем, как быстро он действует.
"Фаза атаки" (Attack) - это период, в течение которого компрессор снижает громкость до уровня, который определяется соотношением (Threshold и Ratio). Срабатывает в случае превышения сигналом порогового значения (Threshold), и, ещё в том случае, если каждый последующий сигнал выше уровня громкости предыдущего сигнала.
"Фаза восстановления" (Release) - это период, в течение которого компрессор прекращает сжатие, увеличивая громкость сигнала до его начального уровня. Этот параметр начинает действовать сразу после параметра Attack. Каждый раз, когда после сжатого сигнала звучит следующий, который ниже порога Threshold или выше, но ниже уровня громкости предыдущего сигнала, тогда вместо фазы Атаки срабатывает фаза Восстановления на каждый такой последующий сигнал, и компрессор перестает сжимать в соответствии с параметром Release. Будет ли компрессор сжимать во время периода восстановления (Release) или нет зависит от времени за которое прекращается сжатие (параметра Release). Если в период восстановления (Release) сигнал сжимается, то данный сигнал первоначально сожмется на столько Дб, на сколько ДБ сжался предыдущий. Только в таких случаях может быть сжат звук, который ниже порога Threshold.
Параметры атаки и восстановления регулируются в зависимости от скорости изменения громкости сигнала.
Во многих компрессорах атака и восстановление регулируются пользователем. Однако в некоторых компрессорах они определяются разработанной схемой и не могут быть изменены пользователем. Иногда параметры атаки и восстановления являются "автоматическими" или "программно-зависимыми", это означает, что их время изменяется в зависимости от входящего сигнала. Если громкость исходного материала изменяет компрессор, то компрессор может изменить характер сигнала тонко или довольно заметным образом в зависимости от используемых настроек. Для более интуитивно понятного управления, параметры атаки и восстановления компрессора обозначаются единицей времени (как правило это миллисекунды). Это время, которое потребуется для изменения уровня громкости сигнала на определённое количество дБ, на какое количество - решает завод-изготовитель, очень часто это 10 дБ. Например, если компрессор имеет постоянное время со ссылкой на 10 дБ, и время атаки установлено в 1 мс, то для сокращения звука на 10 дБ потребуется 1 мс, и 2 мс должно сократить на 20 дБ.
Следует отметить, что разные производители компрессоров измеряют время атаки по-разному. Одни разработчики берут за время атаки тот промежуток времени, за который срабатывает компрессор после того, как сигнал преодолеет границу порогового значения, другие же считают, что время атаки означает, сколько уйдёт у компрессора времени на то, чтобы ослабить сигнал на 60-90% от максимально возможного значения. Это нередко приводит к некоторой путанице.
Мягкое и жёсткое колено (Knee)[править]
Ещё один параметр компрессора может предложить жесткое/мягкое колено (hard/soft knee). Колено управляет изгибом компрессии на пороговом значении, оно может быть острым или округлым. Мягкое колено медленно увеличивает соотношение сжатия, и в конечном итоге достигает сжатия заданного пользователем. Мягкое колено уменьшает заметность перехода от несжатого сигнала к сжатому, особенно для более высокого соотношения, где переход более заметен.
При жёстком колене компрессия начинается и прекращается резко, что делает её более заметной.
Пиковый против RMS[править]
Пиковый компрессор мгновенно реагирует на уровень входного сигнала. Предоставляет жёсткий контроль над пиками, он может очень быстро изменять подавляемый уровень сигнала, производя более очевидное сжатие, иногда это приводит к искажениям. Некоторые компрессоры на входящий сигнал применяют усреднённую функцию (обычно RMS). Это создаёт более спокойное сжатие, что также более тесно связано с восприятием громкости человеком.
Стерео связь (stereo-linking)[править]
Компрессор с стерео связью применяет одинаковое усиление и подавление сигнала, для левого и правого каналов. Это делается, для того чтобы предотвратить перемещение стерео-картины, изменение может произойти если каждый канал будет сжиматься индивидуально и содержание одного канала будет громче другого.
Стерео связь может быть достигнута двумя способами: либо компрессор суммирует в моно левый и правый каналы на входе, а затем только левый канал контролирует функционал; или, компрессор по-прежнему рассчитывает необходимое количество подавляемого сигнала независимо для каждого канала, и затем применяет наибольшее подавление уровня (в таком случае это может иметь смысл выбирая из различных установок к левому и правому каналам, как к одному, возможно потребуется меньшее сжатие для одного из каналов).
Поднимать вверх уровень (Makeup gain)[править]
Из-за того что компрессор сокращает уровень сигнала, возможно добавление фиксированного количества makeup gain (поднятия уровня вверх) на выходе, как правило для того чтобы его оптимизировать. Эта опция очень полезна если она автоматически подстраивается, тогда при увеличении компрессии громкость сигнала автоматически увеличивается, избавляя от необходимости в ручную добавлять громкость на выходе.
Смотреть вперёд (Look-ahead)[править]
Функция look-ahead (смотреть вперед) предназначена для решения проблемы нахождения компромисса между медленной атакой, которая производит гладко звучащее изменение уровня сигнала, и быстрой атакой, которая способна улавливать резкие изменения. Фраза look-ahead (смотреть вперед) является неправильной в том смысле, что на самом деле взгляда вперёд (в будущее) не происходит. Вместо этого входной сигнал разделяется на две части, одна часть задерживается (обрабатываемая компрессором), а другая используется для анализа. Таким образом будет использована плавно звучащая медленная атака, которая может поймать резкие изменения в звуке. Недостаток этого способа состоит в том, что он задерживает сигнал.
Многообразие компрессоров и их применение[править]
Существует множество разнообразных компрессоров — от самых простых до сложнейших, от универсальных до узкоспециализированных, от одно до многополосных. Примером узкоспециализированного типа является класс приборов, применяемых для увеличения продолжительности звучания электро-гитары — так называемый эффект «сустейна», по сути это компрессор, который сначала ослабляет входной сигнал, а затем по мере его затухания усиливает его, делая его динамическую характеристику практически ровной.
На сегодняшний день без компрессоров не обходится ни одна сфера профессионального звукового оборудования — особенно это касается концертного звукоусиления, так как зачастую поведение любого входящего аудио сигнала на «живом» концерте является непредсказуемым, будь то голос или бас-гитара. Например, вокалист активно двигаясь по сцене, непроизвольно меняет расстояние между ртом и микрофоном, что создает «провалы» в уровне сигнала — в таких случаях компрессор просто незаменим.
В студиях звукозаписи компрессоры также составляют неотъемлемую часть обработки звука. Однако, в отличие от концертного звука, в студиях, компрессоры применяются с большой аккуратностью и только при необходимости. Выбор и настройка компрессора зависит от вкусовых предпочтений музыканта, его манеры исполнения, а также от музыкального стиля. К примеру, в рок-музыке компрессоры применяются очень активно и довольно жёстко, а в джазовой музыке, где хороший динамический диапазон имеет важное значение, компрессоры применяются очень редко и мягко. При записи симфонической музыки компрессоры чаще всего не применяются. Также немаловажное значение компрессоры имеют в сфере современного студийного пост-продакшна. Для этого, как правило, применяются дорогие многополосные компрессоры, которые разделяют входящий сигнал на 3 или более частотные полосы и позволяют индивидуально подобрать параметры компрессии для каждой из них.
В некоторых компрессорах можно встретить ряд дополнительных функций, например, «боковая цепь» (Side chain), в которой помимо основного входного сигнала, на дополнительный вход компрессора подается другой (боковой), каким-либо образом связанный с основным. И параметры компрессии основного сигнала устанавливаются в определенную зависимость от уровня или частотной характеристики бокового. Очень часто компрессоры составляют динамический блок обработки в акустических процессорах.