Электроакустические компрессоры

Подробное знание принципа действия этих устройств зна­чительно облегчит знакомство с другими представителями динамических преобразователей. Кроме того, тотальное рас­пространение сделало их чуть ли не стандартной частью любого электроакустического комплекса.

Существует ложное мнение, будто при сжатии компрес­сором динамического диапазона повышается громкость пе­редаваемого сигнала. Этот дополнительный эффект, о чём будет сказано ниже, вовсе не связан с внутренними качества­ми рассматриваемого автоматического регулятора, а зависит от способа его включения в электроакустический тракт и от выбора режима работы.

К собственно свойствам любого динамического регулято­ра, в частности, компрессора, относятся четыре характерис­тики:

1. Амплитудная (динамическая) характеристика.

2. Временная характеристика.

3. Частотная характеристика.

4. Сервисная характеристика.

Амплитудная характеристика в технической документа­ции может быть представлена двояко: как зависимость уровня выходного сигнала компрессора от уровня его вход­ного сигнала (рис. 2-21) или как зависимость от уровня вход­ного сигнала коэффициента его передачи (рис. 2-22). Для зву­корежиссёра нет необходимости в подробных знаниях

 

схемотехники компрессоров, важно усвоить только, что функ­ционирование прибора есть его реакция на величину входного сигнала.

Понимать графики 2-21 и 2-22 надо так. Пока уровень входного сигнала не превышает так называемого порога сра­батывания (англ.: Threshold) компрессора (точкаТ, — в на­шем конкретном случае — минус 6 дБ от номинального зна­чения), коэффициент передачи прибора равен 1 (О дБ), и выходной сигнал от входного не отличается. Дальнейшее увеличение входного сигнала вызывает постепенное сниже­ние коэффициента передачи, и выходной уровень достигает О дБ лишь при уровне входного сигнала в +12 дБ. Таким обра­зом, диапазон входных уровней в 18 дБ (считая от точки сра­батывания) сжимается в диапазон выходных уровней, рав­ный всего 6 дБ.

Степень сжатия (англ.: Ratio) динамического диапазо­на, как и порог срабатывания компрессора являются его ре­гулируемыми параметрами. Шкала установки порога сраба­тывания всегда градуируется в -дБ от номинального уровня, а степень сжатия может обозначаться по-разному:

• как отношение приращений входного и выходного сигна­
лов в диапазоне выше точки срабатывания (в нашем при­
мере— 18:6 (дБ);

• как то же отношение, написанное в абсолютных величи­
нах (у нас — уровень входного сигнала изменился в во­
семь раз, а выходного— вдвое, следовательно, степень
компрессии равна 4).

• как предыдущее число, выраженное в децибелах (в нашем
примере — 12 дБ).

Коэффициент передачи компрессора, согласно рис. 22, после перехода за точку срабатывания, постепенно уменьша­ется от 1 до 0,25.

Из динамической характеристики становится понятно, что компрессор сам по себе понижает уровень сигналов, превосходящих пороговое значение. В обиходе этот динами­ческий эффект именуется «сжатием сверху». Чтобы получить ощущение прироста громкости, необходимо в электроакусти­ческой цепи до компрессора применить предварительное уси­ление (англ.: Gain compensate), не заботясь (в разумных пре­делах) о возможных превышениях уровня сигнала на входе динамического регулятора— при оптимальном сочетании порога срабатывания и степени компрессии он сам поможет

Рис. 2-21

Рис. 2-22

 

Рис. 2-23

избежать критических ситуаций. Такой способ использова­ния называется «сжатием снизу».

Сказанное иллюстрируется серией графиков на рис. 2-23.

Компрессирование динамического диапазона отнюдь не означает автоматического удерживания выходного сигнала на уровне, не превышающем 0 дБ. Если звуковой сигнал с очень большой динамикой оказывается ещё и непредсказу­ем в смысле запредельных максимальных значений, то зву­корежиссёры применяют специфическую настройку ампли­тудной характеристики компрессора, превращая его тем самым в прибор, именуемый лимитером, динамическим ог­раничителем. Эта настройка состоит в одновременном уве­личении порога срабатывания почти до 0 дБ и степени сжа­тия— до предельной (теоретически— бесконечной). Такие параметры обеспечивают сохранность динамики входных сигналов вплоть до их граничной величины, что весьма ак­туально при работе с цифровыми электроакустическими при­борами или аппаратурой записи.

Сочетание динамического ограничителя с предваритель­ным усилителем образуют устройство с тривиальным назва­нием «Максимайзер». Оно позволяет значительно увеличить ощущение громкости, при этом пиковые значения сигнала не выходят за допустимые пределы.

Временная характеристика компрессоров и ограничите­лей представлена тремя свободно регулируемыми парамет­рами: временем срабатывания (attack time), временем удержания [hold time) и временем восстановления (release time).

Время срабатывания динамического преобразователя определяет скорость его реакции на появление входного сиг­нала с уровнем выше порогового. Оно может устанавливать­ся в пределах от десятков микросекунд до нескольких милли­секунд. Казалось бы, с функциональной точки зрения этот параметр надо сделать заведомо минимальным, чтобы при­бор снижал коэффициент передачи моментально. Именно так и настраиваются компрессоры и ограничители в большин­стве случаев. Но два обстоятельства диктуют иное решение. Во-первых, безынерционность компрессоров на стадии сра­батывания будет неприятна для слуха, адаптированного к ус­тойчивому среднему уровню громкости, когда незаметные, и технически неактуальные, короткие пики сигнала станут приводить к регулярным скачкообразным громкостным

модуляциям; здесь время срабатывания компрессора следу­ет увеличивать, иногда значительно. Во-вторых, творческое использование приборов позволяет при необходимости ак­центировать атаки некоторых звуков; в этом случае реакция компрессора должна быть чуть больше времени нарастания сигнала.

 

Когда же сигнал спадает ниже порогового значения, дина­мический регулятор возвращается в исходное состояние, при этом возрастает коэффициенту передачи. Период такой релак­сации называется временем восстановления. Для того, что­бы работа авторегулятора не обращала на себя особого вни­мания, этот параметр должен быть не меньше времени адаптации слуха к росту громкости, иначе из-за быстрого по­вышения коэффициента передачи средний уровень сигнала может возрасти неадекватно слуховым привычкам. Такой фе­номен в особенности проявляется на длительных затухающих звуках после, к примеру, яркого pizzicato (рис. 2-24).

Рис. 2-24

Практический диапазон времени восстановления состав­ляет 0,5-2 сек., хотя приборы позволяют менять этот пара­метр в более широких пределах. Для некоторых компрессоров критерием в выборе максимального времени восстановления может быть средняя продолжительность пауз в конкретном звуковом материале — к моменту появления каждого очеред­ного всплеска сигнала прибор должен быть готов к срабаты­ванию.

Здесь следует указать на ещё один варьируемый параметр динамических преобразователей — время удержания прибстра в том или ином состоянии. Установка времени удер­жания возможна далеко не во всех моделях; простые конст­рукции ограничиваются настройкой лишь времени срабаты­вания и времени восстановления. Между тем именно время удержания позволяет авторегулятору не реагировать на слишком частые перепады уровня входного сигнала во имя сохранения исходных динамических соотношений внутри такого звукового эпизода.

Ясно, что при большом времени удержания бессмыслен­на установка малого времени срабатывания или релаксации.

История конструирования динамических авторегуляторов знает примеры безынерционных устройств, где все времен­ные параметры равны 0. Если в некоторых случаях можно согласиться с моментальным срабатыванием компрессоров, то время их восстановления не может быть нулевым, и не только по вышеуказанным причинам. Линия убывания зву­ка на левом графике рис. 2-24 — идеализирована. В действи­тельности любому акустическому затуханию, будь то колеба­ния струны или реверберационный отзвук в помещении, сопутствуют так называемые флуктуации — двусторонние отклонения физического процесса от его планомерного тече­ния. У безынерционного компрессора флуктуации входного сигнала вблизи пороговой точки вызовут множественные пе­реключения состояний, и возникнет спонтанная модуляция громкости, её скачкообразные увеличения и уменьшения.

Для защиты от флуктуации входного сигнала некоторые динамические приборы делают двухпороговыми —у них точ­ка релаксации расположена несколько ниже точки срабаты­вания, дабы устройство «поняло», что уровень сигнала сни­зился уже наверняка.

Применительно к ограничителям сигналов, у которых единственный порог переключения близок к 0 дБ, и устрой­ство не работает в областях возможных флуктуации, времен­ные параметры могут быть минимизированы. В этом случае прибор является так называемым «пикосрезателем», быстро реагирующим на кратковременные превышения допустимых уровней.

Сложные компрессоры и ограничители могут иметь две амплитудные характеристики с двумя автономными, опти­мизированными группами временных параметров. По сути дела, это два включённых последовательно динамических прибора, каждый из которых работает в своём диапазоне входных уровней.

Многие современные динамические устройства, работа­ющие с цифровыми сигналами на базе компьютерных комп­лексов, обладают дополнительными логическими анализато­рами, следящими за характером изменения входного сигнала. Параметры таких преобразователей адаптивно из­меняются в зависимости от того, насколько медленны или импульсивны перепады уровней.

 

в одном приборе, например, компрессию или ограниче­ние сигналов с предварительным усилением.

Частотная характеристика динамических устройств, в большинстве случаев, линейна. Но некоторые приборы об­ладают функциональной избирательностью к той или иной спектральной зоне. Так, например, специализированные ком­прессоры для передачи речевых сигналов могут обеспечить, по выбору режиссёра, увеличенную степень сжатия в низко­частотной области для снижения в речи гулкости или «буб­нения», либо в высокочастотной области во избежание под­чёркивания шипящих и свистящих согласных. Последний вариант бывает представлен в виде специального устройства под названием «де-эссер».

Существуют многополосные динамические преобразова­тели. По существу, это несколько конструктивно объединён­ных приборов, с одним каналом передачи (может быть, и сте­реофоническим). Входной сигнал разделяется на несколько частотных областей (полос), в каждой из которых есть сепа­ратные настройки. В упрощённых случаях временные пара­метры для всех полос могут устанавливаться едиными.

Подробности использования таких устройств читатель найдёт в главе о редактировании фонограмм.

Сервисная характеристика приборов для динамической обработки звука говорит о следующих дополнительных воз­можностях:

• Регулировка характера перегиба амплитудной характери­
стики в точке срабатывания. На рисунках 2-21 — 2-23 ам­
плитудная характеристика резко меняет свой наклон —
коэффициент передачи компрессора при достижении
входным сигналом порога срабатывания уменьшается
скачком. Выше было показано, как слуховая заметность
этого скачка может быть преодолена увеличением време­
ни срабатывания прибора. Но практика показала: такая
компенсация не универсальна, тем более, что короткие
атаки некоторых сигналов могут потребовать и момен­
тального срабатывания устройства. Поэтому порог сраба-
тывташя из точки может быть превращен в некоторую
небольшую область возрастания входного сигнала, на
протяжении которой коэффициент передачи компрессо­
ра* снизится плавно (рис. 2-25).

• Регулировка входной чувствительности и уровня выход­
ного сигнала сообщает динамическому преобразователю
гибкие возможности согласования с любым электроакус­
тическим трактом. Кроме того, это позволяет реализовать

Рис. 2-25

• В некоторых случаях необходимо, чтобы коэффициент пе­
редачи устройства зависел не от собственного входного
сигнала, а от сигнала другого источника. Представьте си­
туацию, когда диктор звучит в музыкальном сопровожде­
нии, и ставится задача — автоматически облегчать «ак­
компанемент» во имя разборчивости текста. Для этой цели
предусмотрена возможность включать сигнал диктора в
цепь управления компрессора, обрабатывающего динами­
ку музыки. При установке относительно большого време­
ни релаксации прибор довольно сносно выполняет такую
служебную функцию.

• Использование динамических преобразователей в режи­
ме одновременной обработки двух или более связанных
сигналов требует обязательного объединения цепей управ­
ления коэффициентом передачи (режим «Link.»). Это де­
лается для того, чтобы не нарушался установленный гром-
костной баланс. В противном случае компрессирование
одного из сигналов может существенно снижать уровень
его звучания, в то время как другой сигнал будет оста­
ваться в нерегулируемой динамике. Функция «Link» изме­
няет коэффициенты передачи всех связанных приборов

 

взаимно-пропорционально, независимо от того, какой из обрабатываемых сигналов достиг порогового уровня. Са­мый распространенный тому пример — включение дина­мических регуляторов в цепь стереофонического сигнала, ибо нестационарность пространственного звукового изоб­ражения (см. главу «ФОНОГРАФИЧЕСКАЯ КОМПОЗИ­ЦИЯ») замечается слухом сильнее, чем какая-либо дина­мическая спонтанность.

Включение компрессоров и ограничителей в электроакус­тический тракт требует соблюдения принципиальных правил.

При обработке отдельных сигналов нужно пользоваться разъёмом «INSERT», а не линиями «AUX», так как нас интере­сует не произвольно регулируемая смесь обработанного и нео­бработанного звуков, а единый сигнал с оптимально отрегу­лированной динамикой.

Особого внимания требуют случаи компрессирования с предварительным усилением, когда обрабатываемый сиг­нал зашумлен. На стадии срабатывания уровень шума, есте­ственно, спадает, а во время релаксации, особенно в паузах, шум возникает вновь, быстро и плавно. Такое шумовое «ды­хание», напоминающее звук морского прибоя с накатывани­ем песка, почти всегда оказывается чужеродным. Поэтому, несмотря на то, что применение динамической обработки, в принципе, возможно на любом технологическом этапе, для сжатия динамического диапазона с применением начально­го усиления предпочтительней оказывается стадия микро­фонного приёма, в противном случае аналоговый тракт зву­козаписи проявит шум магнитной ленты, а при цифровом способе передачи в результате компрессии может возрасти до заметного уровня шум квантования.