Войти
Стерео ламповый аудиокомпрессор DBX 566. 
Стойка аудиокомпрессоров в студии звукозаписи. Сверху вниз: уровень Retro Instruments / Gates STA; Spectra Sonic 610; Dbx 162; Dbx 165; Empirical Labs Distressor; Smart Research C2; Chandler Limited TG1; Дакинг FET (91579); и Altec 436c. Сжатие динамического диапазона (DRC ) или просто сжатие - это операция обработки аудиосигнала, которая уменьшает громкость громкого звучит или усиливает тихие звуки, уменьшая или сжимая звуковой сигнал динамический диапазон. Сжатие обычно используется в записи и воспроизведении звука, радиовещании, усилении живого звука и в некоторых инструментальных усилителях.
Специальное электронное оборудование или звуковое программное обеспечение, применяющее сжатие, называется компрессором . В 2000-х компрессоры стали доступны в виде программных плагинов, которые работают в программном обеспечении цифровой звуковой рабочей станции. В записанной и живой музыке параметры сжатия можно отрегулировать, чтобы изменить способ их воздействия на звуки. Сжатие и ограничение идентичны по процессу, но различаются по степени и воспринимаемому эффекту. Ограничитель - это компрессор с высоким коэффициентом и, как правило, коротким временем атаки.
Сжатие вниз 
Сжатие вверх Сжатие вниз снижает громкие звуки выше определенного порога, в то время как тихие звуки остаются неизменными. Ограничитель - это экстремальный тип сжатия вниз. Сжатие вверх увеличивает громкость звуков ниже определенного порога, не затрагивая более громкие звуки. Как нисходящее, так и восходящее сжатие уменьшает динамический диапазон аудиосигнала.
расширитель увеличивает динамический диапазон аудиосигнала. Расширители обычно используются, чтобы сделать тихие звуки еще тише за счет уменьшения уровня аудиосигнала, который падает ниже установленного порогового уровня. Noise Gate - это тип расширителя.
Конструкция компрессора с прямой связью (слева) и конструкция с обратной связью (справа) Входящий в компрессор сигнал разделяется; одна копия отправляется в усилитель с регулируемым усилением , а другая - в боковую цепь, где измеряется уровень сигнала, и схема, управляемая измеренным уровнем сигнала, применяет необходимое усиление к усилителю. Эта конструкция, известная как тип с прямой связью, сегодня используется в большинстве компрессоров. Более ранние разработки основывались на схеме обратной связи, в которой уровень сигнала измерялся после усилителя.
Существует ряд технологий, используемых для усиления с переменным усилением, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Вакуумные лампы используются в конфигурации, называемой переменной-mu, где напряжение между сеткой и катодом изменяется для изменения коэффициента усиления. В оптических компрессорах используются фоторезистор и небольшая лампа (лампа накаливания, светодиод или электролюминесцентная панель ) для изменения усиления сигнала. Другие используемые технологии включают полевые транзисторы и диодный мост.
. При работе с цифровым звуком обычно используются методы обработки цифрового сигнала для реализации сжатия как аудио плагины, в микшерных пультах и в рабочих станциях с цифровым звуком. Часто используемые алгоритмы имитируют вышеупомянутые аналоговые технологии.
Различные степени сжатия для уровня сигнала выше порогового Для настройки динамических параметров используется ряд настраиваемых пользователем параметров управления и функций. алгоритмы и компоненты обработки сигналов со сжатием диапазона.
Компрессор снижает уровень звукового сигнала, если его амплитуда превышает определенный порог. Порог обычно устанавливается в децибелах (dBFS для цифровых компрессоров и dBu для аппаратных компрессоров), где более низкий порог (например, -60 дБ) означает большую часть сигнала лечится. Когда уровень сигнала ниже порогового значения, обработка не выполняется, и входной сигнал без изменений передается на выход. Таким образом, более высокий порог, например, -5 дБ, приводит к меньшей обработке, меньшему сжатию.
Временное поведение порога зависит от настроек атаки и освобождения (см. ниже). Когда уровень сигнала превышает пороговое значение, работа компрессора задерживается настройкой атаки. В течение периода времени, определяемого отпусканием после того, как входной сигнал упал ниже порогового значения, компрессор продолжает применять сжатие динамического диапазона.
Величина уменьшения усиления определяется коэффициентом : коэффициент 4: 1 означает, что если входной уровень на 4 дБ больше порогового значения уровень выходного сигнала снижается до 1 дБ выше порога. Усиление и выходной уровень были уменьшены на 3 дБ. Другой способ заявить об этом состоит в том, что любой уровень входного сигнала, превышающий пороговое значение, в этом случае будет выводиться на уровне, который всего на 25% (т.е. 1 больше 4) превышает пороговое значение, как и его входной уровень.
Наибольшее соотношение ∞: 1 часто называют ограничивающим. Обычно это достигается с использованием отношения 60: 1 и эффективно означает, что любой сигнал выше порогового значения снижается до порогового уровня по истечении времени атаки.
Фазы атаки и выпуска в компрессоре Компрессор может обеспечивать определенную степень контроля над тем, как быстро он действует. Атака - это период, когда компрессор снижает усиление в ответ на повышенный уровень на входе, чтобы достичь усиления, определяемого соотношением. Спуск - это период, когда компрессор увеличивает усиление в ответ на снижение уровня на входе, чтобы достичь усиления на выходе, определяемого соотношением, или, равным единице, когда уровень на входе упал ниже порогового значения. Поскольку образец громкости исходного материала изменяется изменяющейся во времени работой компрессора, он может изменить характер сигнала от едва уловимого до весьма заметного в зависимости от используемых настроек атаки и восстановления.
Продолжительность каждого периода определяется скоростью изменения и требуемым изменением усиления. Для более интуитивной работы элементы управления атакой и отпусканием компрессора помечены как единица времени (часто миллисекунды). Это количество времени, необходимое усилению для изменения заданного значения в дБ или заданного процента по отношению к целевому усилению. Не существует отраслевого стандарта для точного значения этих временных параметров.
Во многих компрессорах время атаки и восстановления регулируется пользователем. Однако у некоторых компрессоров время срабатывания и отпускания определяется схемой и не может быть отрегулировано. Иногда время атаки и восстановления автоматическое или зависит от программы, что означает, что поведение может измениться в зависимости от входного сигнала.
Жесткое и мягкое сжатие колена Еще одним элементом управления, который может предложить компрессор, является выбор жесткого или мягкого колена. Это контролирует, будет ли изгиб кривой отклика между нижним и верхним порогом резким (жестким) или постепенным (мягким). Мягкое колено медленно увеличивает степень сжатия по мере увеличения уровня и в конечном итоге достигает степени сжатия, установленной пользователем. Мягкое изгибание снижает потенциально слышимый переход от несжатого к сжатому, и особенно применимо для настроек с более высоким коэффициентом сжатия, когда переключение на пороге было бы более заметным.
Пик -чувствительный компрессор реагирует на пиковый уровень входного сигнала. Обеспечивая более жесткий контроль пикового уровня, определение пикового уровня не обязательно связано с человеческим восприятием громкости. Некоторые компрессоры применяют функцию измерения мощности (обычно среднеквадратичное значение или RMS) для входного сигнала перед сравнением его уровня с пороговым значением. Это дает более расслабленную компрессию, которая более тесно связана с человеческим восприятием громкости.
Компрессор в режиме стерео-связывания применяет одинаковое уменьшение усиления как к левому, так и к правому каналам. Это сделано для предотвращения смещения изображения, которое может произойти, если каждый канал сжимается индивидуально. Это становится особенно заметным, когда громкий элемент, который панорамируется до любого края стерео поля, поднимает уровень программы до порогового значения компрессора, заставляя его изображение смещаться к центру стерео поля.
Стереосвязь может быть достигнута двумя способами: компрессор использует сумму левого и правого входов для создания одного измерения, которое приводит в действие компрессор; или компрессор вычисляет требуемую величину уменьшения усиления независимо для каждого канала, а затем применяет максимальное уменьшение усиления к обоим (в таком случае все еще имеет смысл установить разные настройки для левого и правого каналов, которые можно было бы иметь меньшее сжатие для левосторонних событий).
Поскольку нисходящий компрессор только снижает уровень сигнала, обычно обеспечивается возможность добавления фиксированной величины подпиточного усиления на выходе, так что оптимальное выходной уровень произведен.
Функция упреждающего просмотра предназначена для преодоления проблемы, когда вы вынуждены искать компромисс между медленной скоростью атаки, обеспечивающей плавное изменение усиления, и высокой скоростью атаки, способной уловить переходные процессы. Предварительный просмотр реализуется путем разделения входного сигнала и задержки одной стороны на время предварительного просмотра. Сторона без задержки используется для сжатия задержанного сигнала, который затем появляется на выходе. Таким образом, для улавливания переходных процессов можно использовать плавно звучащую медленную скорость атаки. В стоимость этого решения добавляется задержка звука через процессор.
Сжатие часто применяется в аудиосистемах для ресторанов, розничной торговли и подобных общественных местах, где фоновая музыка воспроизводится с относительно низкой громкостью и требует ее сжатия, не только для поддержания постоянной громкости, но и для того, чтобы тихие части музыки были слышны поверх окружающего шума.
Сжатие может увеличить средний выходной коэффициент усиления усилителя мощности на 50–100% с уменьшенным динамическим диапазоном. Для систем оповещения и эвакуации это добавляет ясности в шумных условиях и позволяет сэкономить на количестве требуемых усилителей.
Компрессия часто используется в производстве музыки, чтобы сделать исполнение более последовательным по динамическому диапазону, чтобы они «сидели» в миксе с другими инструментами. Вокальные исполнения в рок-музыке или поп-музыке сжаты, чтобы улучшить четкость и выделить их среди окружающих инструментов. Компрессия также может использоваться для звуков инструментов для создания эффектов, не направленных в первую очередь на повышение громкости. Например, звуки барабанов и тарелок имеют тенденцию быстро затухать, но компрессор может сделать звук более устойчивым. Звуки гитары часто сжимаются для получения более полного и продолжительного звука.
Большинство устройств, способных сжимать динамику звука, также можно использовать для уменьшения громкости одного источника звука, когда другой источник звука достигает определенного уровня; это называется побочным соединением. В электронной танцевальной музыке боковые цепи часто используются на басовых линиях, управляемых бас-барабаном или аналогичным ударным триггером, чтобы предотвратить их конфликт и обеспечить пульсирующий, ритмичный динамический к звуку.
Можно использовать компрессор для уменьшения сибилянтов (звуков «эсса») в вокале (деэссинг ) путем подачи на компрессор или его боковая цепь с выровненной версией входного сигнала, так что только эти частоты активируют компрессор. Если этот флажок не установлен, шипение может вызвать искажение даже на умеренных уровнях.
Сжатие используется в голосовой связи в любительском радио, в котором используется однополосная (SSB) модуляция для создания сигнал конкретной станции будет более читаемым для удаленной станции или для выделения сигнала одной станции на фоне других. Это особенно применимо в DXing. Сила сигнала SSB зависит от уровня модуляции . Компрессор увеличивает средний уровень сигнала модуляции, тем самым увеличивая силу передаваемого сигнала. Большинство современных радиолюбительских приемопередатчиков SSB имеют встроенный речевой компрессор. Сжатие также используется в наземной мобильной радиосвязи, особенно при передаче звука профессиональных раций и диспетчерских пультов дистанционного управления.
Сжатие широко используется в вещании для увеличения воспринимаемой громкости звука при уменьшении динамического диапазона исходного звука. Чтобы избежать чрезмерной модуляции, вещательные компании в большинстве стран имеют законодательные ограничения на мгновенную пиковую громкость, которую они могут транслировать. Обычно этим ограничениям соответствует постоянно вставленное оборудование для сжатия в эфирной цепи.
Радиовещательные компании используют компрессоры, чтобы их станция звучала громче, чем аналогичные станции. Эффект состоит в том, чтобы заставить более сильно сжатую станцию выскакивать на слушателя при данной настройке громкости. Это не ограничивается межканальными различиями; они также существуют между программным материалом в одном канале. Разница в громкости - частый источник жалоб аудитории, особенно телевизионных рекламных роликов и рекламных роликов, которые кажутся слишком громкими.
Европейский вещательный союз (EBU) занимается этим вопросом в группе EBU PLOUD, в которую входят более 240 профессионалов в области аудио, многие из которых представляют вещательные компании и производители оборудования. В 2010 году EBU опубликовал EBU R 128, который представляет новый способ измерения и нормализации звука. В Рекомендации используется измерение громкости ITU-R BS.1770. По состоянию на 2016 год несколько европейских телеканалов объявили о своей поддержке новой нормы, и более 20 производителей объявили о продукции, поддерживающей новые измерители громкости в режиме EBU.
Чтобы помочь звукооператорам понять, из какого диапазона громкости состоит их материал ( например, чтобы проверить, требуется ли какое-то сжатие, чтобы оно соответствовало каналу конкретной платформы доставки), EBU также ввел дескриптор Loudness Range (LRA).
Большинство телевизионных рекламных роликов сильно сжаты (обычно до динамического диапазона не более 3 дБ) для достижения почти максимальной воспринимаемой громкости, оставаясь в допустимых пределах. Это вызывает проблему, которую часто замечают телезрители: когда станция переключается с минимально сжатого программного материала на сильно сжатый рекламный ролик, иногда кажется, что громкость резко возрастает. Пиковая громкость может быть такой же, что соответствует букве закона, но при высоком уровне сжатия гораздо больше звука в рекламе приближается к максимально допустимому, из-за чего реклама кажется намного громче.
Тенденция к увеличению громкости, что показано на изображениях формы волны песни "Something " The Beatles, мастеринг которой на компакт-дисках четыре раза с 1983 года. Звукозаписывающие компании, инженеры по микшированию и Мастеринг-инженеры постепенно увеличивают общий объем коммерческих альбомов. Большая громкость достигается за счет использования более высоких степеней сжатия и ограничения во время микширования и мастеринга ; алгоритмы сжатия были разработаны специально для выполнения задачи максимального увеличения уровня звука в цифровом потоке. Это может привести к жесткому ограничению или ограничению, влияющему на тон и тембр музыки. Усилия по увеличению громкости были названы войной за громкость.
В некоторых приложениях используется компрессор, чтобы уменьшить динамический диапазон сигнала для передачи, а затем расширить его. Это снижает влияние канала с ограниченным динамическим диапазоном. См. Компандирование и Система шумоподавления.
Усилители низких частот и клавишные усилители часто включают схему сжатия для предотвращения внезапных пиков мощности, которые могут повредить динамики. Электрические бас-гитаристы часто используют эффекты сжатия, либо блоки эффектов, доступные в педали, монтируемые в стойку блоки, либо встроенные устройства в басовых усилителях, чтобы выровнять звук. Уровни их басовых линий.
Накачка усиления, где регулярный пик амплитуды (например, басовый барабан) заставляет остальную часть микса изменять громкость из-за компрессора, обычно избегают при производстве музыки. Однако многие танцоры и хип-хоп музыканты целенаправленно используют этот феномен, заставляя микс изменять громкость ритмично в соответствии с ритмом.
Слуховые аппараты используют компрессор для увеличения громкости звука. в диапазон слышимости слушателя. Чтобы помочь пациенту почувствовать направление, откуда исходит звук, в некоторых слуховых аппаратах используется бинауральное сжатие.
Компрессоры также используются для защиты слуха в некоторых электронных "активных звукоизоляциях" «наушники и беруши, позволяющие нормально слышать звуки обычной громкости, при этом более громкие звуки ослабляются, а также, возможно, более тихие звуки. Это позволяет, например, стрелкам, использующим средства защиты органов слуха на стрельбище, нормально разговаривать, резко ослабляя гораздо более громкие звуки выстрелов, а также музыкантам, чтобы слышать тихую музыку, но при этом быть защищенными от громких звуков, таких как удары барабанов или тарелок.
В приложениях машинного обучения, где алгоритм тренируется на выборках аудио, сжатие динамического диапазона - это способ увеличения выборок для большего набора данных.
Сравнение ограничения и ограничения. Обратите внимание, что ограничение вносит большое количество искажений, тогда как ограничение вносит только небольшое количество, сохраняя сигнал в пределах порога. Сжатие и ограничение идентичны по процессу, но различаются по степени и воспринимаемому эффекту. Ограничитель - это компрессор с высоким коэффициентом сжатия и, как правило, с малым временем атаки. Сжатие с коэффициентом 10: 1 или более обычно считается ограничивающим.
Ограничение кирпичной стены имеет очень высокий коэффициент и очень быстрое время атаки. В идеале это гарантирует, что звуковой сигнал никогда не превышает амплитуду порога. Соотношение от 20: 1 до ∞: 1 считается «кирпичной стеной». Звуковые результаты более чем кратковременного и нечастого ограничения твердой / кирпичной стены резкие и неприятные, поэтому он более распространен в качестве предохранительного устройства в приложениях для живого звука и телевещания.
Некоторые басовые усилители и усилители системы PA включают ограничители для предотвращения внезапных скачков громкости, вызывающих искажение и / или повреждение динамиков. Некоторые современные устройства бытовой электроники имеют ограничители. Sony использует систему автоматического ограничения громкости (AVLS) на некоторых аудиопродуктах и PlayStation Portable.
Side -chain для прямой связи компрессор Компрессор с входом боковой цепи управляет усилением от основного входа к выходу в зависимости от уровня сигнала на входе боковой цепи. Компрессор ведет себя обычным образом, когда на оба входа подается один и тот же сигнал. Вход боковой цепи используется диск-жокеями для приглушения - автоматического уменьшения громкости музыки при разговоре. Сигнал с микрофона ди-джея направляется на вход боковой цепи, так что всякий раз, когда ди-джей говорит, компрессор снижает громкость музыки. Сайдчейн с элементами управления эквализацией может использоваться для уменьшения громкости сигналов с сильным спектральным содержанием в определенном диапазоне частот: он может действовать как деэссер, уменьшая уровень вокала сибилянтов в диапазоне 6–9 кГц. Де-эссер помогает снизить высокие частоты, которые имеют тенденцию к перегрузке предварительно выделенных носителей (например, пластинок фонографа и FM-радио). Другое использование сайдчейна в производстве музыки - поддержание громкой басовой дорожки без того, чтобы басовый барабан вызывали чрезмерные пики, которые приводят к потере общего запаса по громкости.
Один из способов - вставить компрессор в параллельный тракт прохождения сигнала. Это известно как параллельная компрессия, форма восходящей компрессии, которая облегчает динамическое управление без значительных слышимых побочных эффектов, если соотношение относительно низкое и звук компрессора относительно нейтральный. С другой стороны, в одном из двух параллельных трактов прохождения сигнала можно выбрать высокую степень сжатия со значительными слышимыми артефактами - это используется некоторыми концертными микшерами и звукорежиссерами в качестве художественного эффекта, называемого компрессией New York или компрессией Motown. Объединение линейного сигнала с компрессором и последующее уменьшение выходного усиления цепи сжатия приводит к повышению детализации низкого уровня без какого-либо снижения пиков (поскольку компрессор значительно увеличивает комбинированное усиление только на низких уровнях). Это часто бывает полезно при сжатии переходного содержимого, поскольку оно поддерживает динамическую живость высокого уровня, несмотря на уменьшение общего динамического диапазона.
Многополосные компрессоры могут по-разному действовать на разных частотных диапазонах. Преимущество многополосного сжатия над сжатием с полной полосой пропускания состоит в том, что ненужные изменения слышимого усиления или «накачка» в других полосах частот не вызваны изменением уровней сигнала в одной полосе частот.
Многополосные компрессоры работают, сначала разделяя сигнал через некоторое количество полосовых фильтров или кроссоверных фильтров. Частотные диапазоны или частоты кроссовера можно регулировать. Каждый разделенный сигнал затем проходит через собственный компрессор и независимо регулируется для порога, отношения, атаки и спада. Затем сигналы рекомбинируются, и может использоваться дополнительная схема ограничения, чтобы гарантировать, что комбинированные эффекты не создают нежелательных пиковых уровней.
Программные плагины или DSP эмуляции многополосных компрессоров могут быть сложными, иметь много диапазонов и требовать соответствующей вычислительной мощности.
Многополосные компрессоры - это в первую очередь инструмент мастеринга звука, но их включение в наборы плагинов digital audio workstation увеличивает их использование среди инженеров микширования. В эфирных сигнальных цепях радиостанций обычно используются аппаратные многополосные компрессоры для увеличения кажущейся громкости, не опасаясь перемодуляции. Наличие более громкого звука часто считается преимуществом в коммерческой конкуренции. Однако для настройки многополосного выходного компрессора радиостанции требуется некоторое художественное чувство стиля, много времени и хороший слух. Это связано с тем, что постоянное переключение между звуковыми полосами может оказывать выравнивающий эффект на выходной сигнал путем динамического изменения частотной характеристики эфира. Дальнейшее развитие этого подхода - программируемая обработка выходного радиосигнала, при которой параметры многополосного компрессора автоматически меняются между различными настройками в соответствии с текущим стилем программного блока или временем суток.
Последовательное сжатие - это метод , используемый в записи звука и микшировании. Последовательное сжатие достигается за счет использования двух довольно разных компрессоров в сигнальной цепи. Один компрессор обычно стабилизирует динамический диапазон, а другой агрессивно сжимает более сильные пики. Это обычная внутренняя маршрутизация сигналов в обычных комбинированных устройствах, продаваемых как ограничители компрессоров, где за компрессором RMS (для общего управления усилением) следует ограничитель с быстрым измерением пиков (для защиты от перегрузки). При правильном выполнении даже тяжелая последовательная компрессия может звучать естественно, что невозможно с одним компрессором. Чаще всего используется для выравнивания неустойчивого вокала и гитар.
Некоторые программные аудиоплееры поддерживают плагины которые реализуют сжатие. Они могут увеличить воспринимаемую громкость звуковых дорожек или даже громкость сильно изменяемой музыки (например, классическая музыка или список воспроизведения, охватывающий несколько типов музыки). Это улучшает удобство прослушивания звука, воспроизводимого через некачественные динамики или при воспроизведении в шумной обстановке (например, в машине или во время вечеринки). Такое программное обеспечение также может использоваться в микровещании или домашнем мастеринге звука.
В статье, опубликованной в январе 2014 года в Journal of the Audio Engineering Society, Эммануэль Дерути и Дэмьен Тардье провели систематическое исследование, описывающее влияние компрессоров и ограничителей кирпичной стены. о музыкальном звуковом сигнале. В эксперименте участвовали четыре программных лимитера: Waves L2, Sonnox Oxford Limiter, Thomas Mundt's Loudmax, Blue Cat's Protector, а также четыре программных компрессора: Waves H-Comp, Sonnox Oxford Dynamics, Sonalksis SV-3157 и URS 1970. Исследование предоставляет объективные данные о том, что лимитеры и компрессоры делают с аудиосигналом.
Были рассмотрены пять дескрипторов сигнала: RMS-мощность, интегрированная громкость EBU3341 / R128, пик-фактор, EBU3342 LRA и плотность отсеченных образцов. Мощность RMS учитывает физический уровень сигнала, громкость EBU3341 - воспринимаемый уровень. Пик-фактор, который представляет собой разницу между пиком сигнала и его средней мощностью, иногда рассматривается как основа для измерения микродинамики, например, в подключаемом модуле TT Dynamic Range Meter. Наконец, EBU3342 LRA неоднократно рассматривался как мера макродинамики или динамики в музыкальном смысле.
Испытанные лимитеры оказали следующее влияние на сигнал:
Другими словами, ограничители увеличивают как физический уровень, так и уровень восприятия, увеличивают плотность отсеченных сэмплов, уменьшают пик-фактор и уменьшают макродинамику (LRA), учитывая, что количество ограничений является значительным.
Что касается компрессоров, авторы выполнили два сеанса обработки, используя быструю атаку (0,5 мс) в одном случае и медленную атаку (50 мс) в Другие. Эффект подпитки отключен, но полученный файл нормализуется.
При установке быстрой атаки тестируемые компрессоры оказывали следующее влияние на сигнал:
Другими словами, компрессоры с быстрой атакой увеличивают как физический, так и перцепционный уровень, но лишь незначительно. Они уменьшают плотность обрезанных сэмплов и уменьшают коэффициент амплитуды и макродинамику.
Установка с медленной атакой, тестируемые компрессоры оказали следующее влияние на сигнал:
Другими словами, компрессоры с медленной атакой уменьшают как физический, так и перцепционный уровни, уменьшают макродинамику, но не влияют на коэффициент амплитуды и плотность отсечения образца.
