Компрессор звукового сигнала схема
О компрессорах аудиосигнала, основных параметрах работы читайте в нашей статье. Также мы расскажем о дополнительных функциях и схемах подключения устройств.
Все начинающие музыканты слышали о компрессоре аудиосигнала. Одни – считают его волшебным прибором, который позволяет сделать музыку лучше. Другие – не понимают назначения, не пользуются, либо прогоняют звук через устройство на средних пресетных настройках, потому что «так сказали!».
Сегодня мы с вами разберемся в том, что такое компрессор. Узнаем принцип его работы и особенности применения. Эта статья, как предыдущие, расcчитана на широкий круг непрофессиональных пользователей, поэтому мы не будем углубляться в технические параметры и использовать сложную терминологию. Однако некоторые необходимые для работы вещи все же придется озвучить.
Что такое компрессор
Итак, компрессор должен что-то сжимать. Примерно так и работает устройство.
Принцип его работы проще понять по графику (смотри ниже). Нужно представить, что у нас есть входной и выходной сигналы.
Рисунок 1. График работы компрессора, на котором изображены сигналы входа и выхода
Компрессор – это динамический прибор, который меняет соотношение входного и выходного сигнала, уменьшая динамический диапазон трека.
Основные параметры компрессора
У любого компрессора есть минимум два основных параметра: порог срабатывания и величина компрессии. Для облегчения работы мы рекомендуем использовать приборы с четырьмя параметрами. Какими? Почему нам нужны все четыре?
1. Порог срабатывания (Threshold) – это уровень (точка на графике) с которого компрессор начинает свою работу. Если не указано иного, то компрессор не трогает звук тише уровня срабатывания, звук громче – зажимает, деля тише
2. Величина компрессии (Ratio) – величина на которую будет обработан сигнал, превышающий порог срабатывания. В связи с тем, что компрессор изменяет соотношение входного и выходного сигналов, величину компрессии принято выражать соотношением. Например, 2:1. Это значит, что при увеличении ВХОДНОГО сигнала на 2 дБ, ВЫХОДНОЙ увеличится всего на 1 дБ!
3. Атака (Attack) – параметр, отвечающий за время, которое необходимо компрессору для начала обработки сигнала. Attack есть не во всех приборах, часто является автоматическим и не поддается корректировке. Конечно, устройства с возможностью изменения удобны в работе.
4. Восстановление (Release) – параметр времени. Отвечает за возврат установленного режима работы компрессора к исходному.
Как они работают?
Давайте рассмотрим работу параметров на конкретном примере.
Рисунок 2. Исходный материал
Возьмем исходный материал с графика работы компрессора (смотри рисунок 1). Мы видим, что на рисунке изображен сигнал, громкость которого увеличивается. Через некоторое время она возвращается к исходной позиции.
Основные моменты работы прибора легко проследить именно на этом отрезке.
Рисунок 3. Фрагмент
Работать необходимо с частью выделенного сигнала. Позже вам будет легче увидеть разницу между необработанным и измененным отрезками.
Рисунок 4. Настройка параметров обработки
Обработаем сигнал со следующими настройками: порог – 24 дБ, величина – 4:1, атака 100 мс, восстановление – 1000 мс. Приблизительные настройки взяты для наглядности.
Рисунок 5. Результат обработки отрезка
Нажимаем «применить» и видим вот такой результат.
Что же у нас получилось? Компрессор сразу начал мягко повышать уровень сигнала до среднего значения, так как он было выше порога. В тот момент, когда сигнал стал громче, наоборот – понижать. На рисунке хорошо видно, что устройство не сразу начало понижение уровня входного сигнала, а с некоторой задержкой – это и есть время атаки. В результате громкость обработанного участка стала ближе к некоему среднему значению.
Дополнительные настройки
Помимо основных, многие современные приборы обладают дополнительными настройками. Рассмотрим некоторые из них:
- Make-Up Gain – это регулятор, позволяющий оптимизировать выходной уровень. Применяется при слишком тихом выходном уровне сигнала.
- Knee – регулятор, а чаще переключатель, определяющий мягкость срабатывания компрессора. В большинстве приборов выполнен в виде переключателя с обозначениями HardKnee и SoftKnee.
- Peak/RMS – переключатель, определяющий характер работы компрессора. Следовательно, прибор будет реагировать либо на пиковые значения, либо на среднеквадратичную громкость. Компрессор, установленный в режим Peak и Ratio – ∞:1 – является лимитером.
Итак, мы рассмотрели основные принципы и параметры работы компрессора. Тихое он делает громче, а громкое – тише. Однако, необходимо упомянуть и о других режимах работы.
Компрессоры с дополнительными функциями
Большинство современных приборов выполняют не только компрессию. Чаще всего – это компрессоры-лимитеры, компрессоры-экспандеры, компрессоры-гейты, компрессо-лимито-экспандеры и другие.
Но существует множество приборов, выполняющих только одну функцию:
- Лимитер – прибор/режим, который отрезает превышающий уровень срабатывания сигнал. Его работу «слышно» только на конечной записи.
- Экспандер – прибор/режим, усиливающий сигнал с уровнем выше порога срабатывания. Звук с меньшим уровнем он не обрабатывает. Это устройство выполняет противоположную компрессору функцию и применяется для исправления «поджатого» сигнала.
- Гейт – не затрагивает сигнал выше порога срабатывания, а тот что ниже убирает до 0 дБ. Устройство/режим позволяет убрать тихие посторонние звуки в паузах. Часто применяется на радио.
Нестандартные варианты использования компрессора
Существенно расширяет возможности компрессора режим Side-Chain – «боковая цепь». В нем к прибору на одноименный вход подается сигнал для управления степенью компрессии. Используется в электронной музыке для создания «качающего грува»: на входы компрессора подают сигнал баса, а на вход боковой цепи – сигнал бочки. В момент ее звучания, компрессор сильно давит бас, в момент тишины – восстанавливает уровень звучания. Создается эффект, при котором бас «выпрыгивает» из бочки.
Музыканты в популярной музыке применяют его для усиления внутреннего движения, выражения динамики. Чаще всего используют Side-Chain компрессию всей (или почти всей) фонограммы от вокала.
Режим позволяет реализовать компрессию в определенном спектре частот, подавая на управляющий вход сигнал после эквалайзера с заданными для сжатия частотами. Наверное, многие уже догадались, что таким образом можно организовать де-эссер или многополосную компрессию. Для этого у вас должно быть несколько устройств.
Компрессор также позволяет управлять атакой и восстановлением. Гитаристам знаком прибор «Сустейнер», который представляет собой настроенный определенным образом компрессор. В электронной музыке им обрабатывают каждую дорожку, а на некоторых (ударных), их бывает больше двух.
Во многих звуковых устройствах, регулировка и поддерживание выходного аудио сигнала на постоянном уровне является очень важным. Такое звуковое, или чаще всего голосовое регулирование часто применяется в домофонных устройствах, светомузыках, приборах автоматики или телефонных системах. Такой компрессор-регулятор уровня не должен быть очень сложным дорогими, ведь по сути требуется лишь пару транзисторов, чтоб реализовать данный эффект. Компрессор - своеобразный сжиматель сигнала по амплитуде.
Схема принципиальная
Схема, размещенная здесь, сочетает в себе простой дизайн и недорогие детали. Этот простой аудио компрессор использует прямолинейный метод стабилизации для постоянного контроля амплитуды выходного сигнала. В отличие от других распространенных методов, где выход используется для регулирования входного сигнала через цепь АРУ, выходной сигнал этой цепи регулируется входным сигналом. Этот метод упрощает общий вид. А транзистор Т2 работает в качестве единственного активного компонента в схеме.
Печатная плата
Такой компрессор функционирует очень хорошо в системах селекторной связи, СДА или в радиолюбительских приемопередатчиках. Он также может использоваться в системах оповещения или приборах для управления светом по звуку.
Выше показан пример его подключения. Транзисторы ставьте любые маломощные n-p-n, к примеру КТ315.
Поделитесь полезными схемами
Светильник хорошего настроения - конструкция с использованием разноцветных светодиодов и микроконтроллера AtMega32.
Простая конструкция трёхтонального звукового сигнализатора, предназначенного для различных устройств.
Принципиальная схема микроконтроллерного дозиметра с LCD, на базе счётчика Гейгера СБМ-20 и PIC16F684.
День добрый коллеги! Моя статья многим может показаться странной, а многие скажут, что это не новость. И те и другие правы, статья про то, как из лимона получить электрический ток. Лимонов можно купить много, но еще дешево купить в магазине пальчиковую батарейку, но статья создана для любителей и новичков, уверен радиомастера даже не обратят на него внимания.
Самая простая мигалка для 2-х светодиодов - по научному симметричный мультивибратор.
Компрессоры и лимитеры — это специализированные усилители, используемые для уменьшения динамического диапазона — промежутка, между самым тихим и самым громким уровнем трека. Использование компрессии при записи и живом миксе может сделать звук качественнее путем контроля максимальных уровней и поддержания более высокой средней громкости. Кроме того, большинство компрессоров — как аппаратных, так и программных — имеют своё фирменное звучание, которое способно привнести замечательный окрас и тон в «безжизненный» трек. Компрессия так же используется, когда необходимо сделать звук более естественным и понятным без добавления искажений, в результате чего ваш трек будет слушаться максимально «комфортно». С другой стороны, чрезмерное сжатие может погасить ту искру, которая делала запись живой. Для тех, кто не знаком с компрессорами, знание основ позволит начать долгий путь к пониманию, как компрессия работает, и использованию её в свою пользу.
Общие элементы управления и параметры компрессора
Вне зависимости от того, какой компрессор вы используйте, и является ли он аппаратным или плагинным, существуют некоторые общие параметры и элементы управления, которые вы будете использовать, что бы настраивать его работу. Ниже приведен ряд из основных элементов компрессора.
Threshold
Управление порогом устанавливает уровень, при котором происходит сжатие. Когда уровень сигнала становится выше порогового, он будет скомпрессирован. Если порог установлен, скажем, на -10 дБ, только пики сигнала, которые выше этого уровня, будут сжаты. Все остальное время компрессии происходить не будет.
«Колено» отображает переходы между сжатым и несжатым аудиосигналом. Как правило компрессоры предлагают одну из, или в некоторых случаях возможность переключения между обоими, настроек: «soft knee» или «hard knee”. Некоторые компрессоры позволяют вам выбрать любое положение между двумя этими типами настроек. Как вы можете видеть на рисунке, „soft knee“ обеспечивает более плавное и постепенное сжатие, чем «hard knee».
Attack Time
Речь идет о времени, которое потребуется сигналу, чтобы стать полностью скомпрессированным после превышения порогового уровня. Более быстрая атака, как правило, от 20 мкс до 800 мкс зависит от типа и марки устройства, в то время как более медленная — в диапазоне от 10 мс до 100 мс. Некоторые компрессоры представляют это значение как дБ/сек. Быстрое время атаки может создавать искажения, изменяемые природе медленных низкочастотных сигналов (например, если цикл на 100 Гц длится 10 мс, то у атаки в 1 мс будет время, что бы изменить форму волны, что и будет формировать искажения.
Release Time
Это значение буквально противоположно времени атаки. В частности, это время, которое требуется сигналу, что бы перейти обратно в исходное состояние. Release Time будет значительно больше, чем время атаки, и в целом составляет от 40-60 мс до 2-5 секунд, в зависимости от того, с каким прибором вы работаете. Это значение также может быть представлено в виде дБ в секунду. Нормальная работа компрессора будет заключаться в установке этого значения как можно меньшим, не создавая при этом эффект «раскачки», который вызывается цикличной активацией и деактивацией компрессии. Например, если «release time» выставлено слишком маленьким и компрессор циклирует между активным и неактивным состоянием, ваш основной сигнал — как правило, бас-гитара или бочка — будут модулировать шум, в результате чего появится эффект «дыхания».
Compression Ratio
Этот параметр часто остается неправильно понятым, но он просто показывает величину ослабления, которая применяется к сигналу. Вам будет предложен широкий диапазон доступных коэффициентов сжатия в зависимости от типа и производителя компрессора, который вы используете. «Compression Ratio» 1:1 представляет собой коэффициент «единичного усиления», или, иными словами, без ослабления. Эти значения выражаются в децибелах, так что соотношение 2:1 указывает на то, что сигнал, превышающий порог на 2 дБ, будет ослаблен до 1 дБ выше порогового значения, или сигнал, превышающий порог на 8 дБ, будет ослаблен до 4 дБ после порога, и т.д. Соотношение около 3:1 можно считать умеренным сжатием, 5:1 будет средним уровнем сжатия, 8:1 начинает ряд значений сильного сжатия, а значения от 20:1 и до ∞:1 считаются ограничивающими и могут быть использованы для обеспечения сигнала, не превышающего пороговый. На диаграмме ниже показаны коэффициенты сжатия, как они относятся к входным и выходным сигналам и как ваши настройки сжатия повлияют на общий сигнал.
Output Gain
Часто компрессоры воспринимаются как приборы, делающие сигнал громче. В действительности же все компрессивно-индуцированные ослабления уменьшают сигнал на выходе. Вот тут «output gain» и вступает в игру. Вы можете использовать выходной усилитель для нейтрализации ослабления сигнала после компрессии. Некоторые компрессоры обладают индикаторами “gain reduction”, что позволяет более точно применить выходное усиление.
Большая четверка: Распространенные типы компрессии
Тип компрессора, который вы выберите, так же сыграет большую роль в общем звучании эффекта. Некоторые из них будут иметь более быстрые значения “attack”/“release”, а некоторые придадут звуку интересный окрас и винтажную атмосферу. Это список из четырех наиболее известных типов компрессии и краткое описание того, чем они отличаются.
Ламповая компрессия
Вероятно, самый старый тип компрессии. Как правило, имеет более медленную реакцию, чем другие типы компрессии. Благодаря этому, лампа привносит различные окраски и «винтажный» звук, которые почти невозможно достичь с другими компрессиями. (Пример: Fairchild 670)
Оптическая компрессия
Оптическая компрессия влияет на динамику звукового сигнала с помощью световых и оптических элементов. С ростом амплитуды сигнала световые элементы испускают больше света, что приводит к «оптическим ловушкам», ослабляющим выходной сигнал. (Пример: LA-2A Classic Leveling Amplifier)
FET -компрессия
Компрессор на основе полевого транзистора эмулирует ламповое звучание с помощью транзисторной схемы. Они быстрые, чистые и надежные. (Пример: 1176LN Classic Limiting Amplifier)
VCA-компрессия
Компрессоры на основе усилителя, управляемого напряжением, используют твердотельные элементы или интегральные схемы. Они, как правило, дешевле, чем ламповые или оптические компрессоры. Они так же меньше окрашивают звук по сравнению с другими. (Пример: dbx® 160 Compressor / Limiter)
Советы и рекомендации
Вот несколько советов для работы с компрессорами. Это, конечно же, не правила, но мы надеемся, что они помогут вам при работе с этими чрезвычайно мощными приборами. Получайте удовольствие от опыта и экспериментируйте!
Ограничение диодами?! Но ведь возникнет куча высокочастотных гармоник, а фильтры ЦМУ их премило выделят и лампы станут мигать вовсе непредсказуемо: например, ограниченные таким образом "басы" будут сопровождаться вспышками ламп ВЧ-канала. Возможно и обратное, когда громкие ВЧ сигналы будут обрезаны так, что получится какая-то низкочастотная составляющая.
В общем, плохая идея.
Предлагаю свою идею для самостоятельной разработки схемы: берем ОУ К140УД12 или аналогичный, имеющай вход управления мощностью, собираем на нем обычный усилитель, а на его выход ставим выпрямитель и емкостный фильтр с постоянной времени не более 0,5с, сигнал с этого фильтра подаем на вход управления ОУ. В результате имеем: усиление ОУ зависит от средневыпрямленного уровня его выходного сигнала - чем больше уровень на выходе, тем меньше коэффициент усиления, и наоборот. В итоге на выходе получаем более-менее постоянный уровень сигнала при изменении уровня входного в широких пределах. Т.е. АРУ или компандирование.
В моих рассуждениях может быть есть нюанс: т.к. я не помню точно, как изменяется мощность при увеличении тока на управляющем выводе, возможно, потребуется еще один транзистор, чтобы сделать "обратную" зависимость тока управления от уровня на выходе выпрямителя.
_________________
если рассматривать человека снизу, покажется, что мозг у него глубоко в жопе
при взгляде на многих сверху ничего не меняется.
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
А если включить диоды в цепь обратной связи усилителя на операционнике? Как вам эта идея? Данную схему (диоды в цепи ОС) используют при перезаписи аудиоданных с винилов на другие носители информации. Надеюсь все поняли мою идею.Приглашаем 30 ноября всех желающих посетить вебинар о литиевых источниках тока Fanso (EVE). Вы узнаете об особенностях использования литиевых источников питания и о том, как на них влияют режим работы и условия эксплуатации. Мы расскажем, какие параметры важно учитывать при выборе литиевого ХИТ, рассмотрим «подводные камни», с которыми можно столкнуться при неправильном выборе, разберем, как правильно проводить тесты, чтобы убедиться в надежности конечного решения. Вы сможете задать вопросы представителям производителя, которые будут участвовать в вебинаре.
А если включить диоды в цепь обратной связи усилителя на операционнике? Как вам эта идея? Данную схему (диоды в цепи ОС) используют при перезаписи аудиоданных с винилов на другие носители информации. Надеюсь все поняли мою идею._________________
если рассматривать человека снизу, покажется, что мозг у него глубоко в жопе
при взгляде на многих сверху ничего не меняется.
Приглашаем всех желающих 25/11/2021 г. принять участие в вебинаре, посвященном антеннам Molex. Готовые к использованию антенны Molex являются компактными, высокопроизводительными и доступны в различных форм-факторах для всех стандартных антенных протоколов и частот. На вебинаре будет проведен обзор готовых решений и перспектив развития продуктовой линейки. Разработчики смогут получить рекомендации по выбору антенны, работе с документацией и поддержкой, заказу образцов.
Вот насчёт кремний или германий - точно сказать не могу. Помоему и те и другие подходят.
Из мелкого вопроса выросла новая тема, которая была отделена от "Мелких вопросов".
Диоды в цепи обратной связи ОУ ставятся с различными целями. Требуется уточнить вид ОС и цель, для которой устанавливаются в неё диоды. Материал диода в ограничительных схемах важен (германий: 0,3-0,5 В; кремний: 0,5-1 В) но это несущественно, потому, что мы можем изменить общее падение напряжения на диодной цепи путём добавления резисторов или заменой диодов на стабилитроны/стабисторы.
_________________
Память очень интересная штука: бывает так, что запомнишь одно, а вспомнишь другое.
Есть готовая схема? Если да, то было бы просто здорово её увидеть в данной ветке форума. Просто только сегодня пришла идея о том, что компрессор можно сделать "на диодах". Да что сложного? в цепи ОС включаете два запараллеленных диода ( но запараллеленных в разные стороны), и подбором резистора, включённого последовательно с диодами, устанавливаете нужную компрессию.
А ведь была просьба - транзисторы "МП" не рекомендовать ! Или диоды - не транзисторы, их можно?
Существует мало известный, но достаточно интересный класс ОУ - "по-аглицки" называется operational transconductance amplifier (OTA), представителем которого является на сегодня уже устаревший, но вполне работоспособный СА3080, имеющий специальный вход управления усилением, причем управления плавного (!), а не ключевого.
Я ваял на таком аудиокомпрессор - работает все без проблем. Если уж тянет аудиосигнал, то для ЦМУ, думаю, вполне покатит. Единственный недостаток - цена подбирается к доллару.
Другой вариант (даже более дешевый) - существует море чипов регуляторов усиления (Pre-Amps with ALC), например, AN6123, 7312, BA3306, 3308, 3312, 3314, 3420, CA3280, KA2220,2224,7226, LA3210, LM4817, 13600,13700, TA1054, 7330 и т.д. и т.п.
Очевидно, что при таком разнообразии вариантов рекомендовать какую-либо конкретную схему (тем более, что лично я такого не ваял) - несколько затруднительно. Но если под рукой есть паяльник, а в черепе - нет червяка-мозгоеда, то настоящему TomCat'у никакие трудности не страшны!
_________________
Выслушай и противную сторону, даже если она и противна
_________________
Память очень интересная штука: бывает так, что запомнишь одно, а вспомнишь другое.
Читайте также: