DYNAMIKPROZESSOREN
In der Tonstudiotechnik fasst man unter diesem Begriff eine Gerätekategorie zusammen, mit deren Hilfe es möglich ist die Dynamik eines Audiosignals (automatisiert) zu bearbeiten, wobei insbesondere folgende Kategorien zu unterscheiden sind:
a) KOMPRESSOR
b) LIMITER ("Pegelbegrenzer")
c) EXPANDER
d) GATE (auch als "Noise Gate" bezeichnet)
a) und b) können auch wechselseitig als Spezialfall verstanden werden, so spricht man ab einer Kompressionsrate von 20:1 bzw. Unendlich:1 von einem Limiter.
Des Weiteren existieren überlappende Begriffe wie "Compander", "Compounder", etc. die dann mehrere Funktionen parallel oder in Serie geschaltet zusammenfassen.
Bei Transientendesignern handelt es sich um Geräte, die es erlauben nur die Transienten von Signalen zu bearbeiten.
Anmerkung: Dynamikprozessoren zählen zur Gruppe der „Effektgeräte“. Als weitere Effekte sind bekannt: Equalizer (kurz: EQ, grafisch und parametrisch), Delay, Hall, Flanger, Phaser, Chorus, Tremolo, Panning, Vibrato, Doppler, Leslie (rotary speaker), Vocoder, Wah-Wah, Pitch-Shifter, Harmonizer, Auto-Tune, Distortion, Overdrive, Exciter, Enhancer,…
Zur Arbeitsweise von Dynamikprozessoren
a) KOMPRESSOR
GRUNDSÄTZLICHES
Will man die Lautheit eines Tonsignals (z.B. über die theoretisch mögliche „Vollaussteuerung“ 0 dBFS hinaus) in seiner Gesamtheit weiter erhöhen, so kann dies nur auf Kosten der diesem Signal innewohnenden Dynamik geschehen. Dabei werden leise Passagen lauter gemacht und laute Passagen leiser. Wichtig ist zu beachten, dass sich bei diesem Vorgang auch ein Ungleichgewicht klangfarblicher Natur einstellt. So beachte man, dass ein akustisches Musikinstrument zusammen mit der Lautstärke auch seine klangfarblichen Charakteristika verändert. Gibt man leise aufgezeichnete Töne eines Musikinstrumentes laut wieder, so mag das Schallsignal zwar hohe Lautheit haben - es erreicht diese nun aber mit der Klangfarbe des ursprünglich leisen Tones des spezifischen Instrumentes. Wahrgenommene Lautstärke und damit ursprünglich verbundene klangfarbliche Information stimmen nicht mehr überein. "Musikalisch" ausgedrückt: Energie, Charakter und Stimmung des Tones sind trotz hoher Lautheit immer noch leise. Dieses Phänomen ist in der Literatur als "akustische Lupe" bekannt. Ein weiterer direkter Zusammenhang zwischen Klangfarbe und Kompression besteht darin, dass Kompression zu einem Höhenverlust führen kann.
Hardware Audio-Kompressoren können je nach Bauart z.B. in Optoelektrische, Transistor, VCA oder Röhren Geräte unterteilt werden. Jede Bauart weist dabei bestimmte klangliche Merkmale auf, wobei den „optischen Kompressoren“ zumeist eine besondere Weichheit attestiert wird. Ebenfalls ergibt die so genannte „RMS“ Arbeitsweise im Allgemeinen „weichere“ Ergebnisse betreffs der erzielten Kompression als „PEAK“.
Bestimmte Herstellernamen bzw. Typenbezeichnungen wurden auf Grund ihrer weiten Verbreitung zu festen Begriffen für bestimmte Funktionen und Einsatzgebiete wie z.B. der OPTIMOD, ein Produkt der Firma Orban.
Es ist darauf hinzuweisen, dass im Falle des loudness war LIMITER (insbesondere das BRICK WALL LIMITING mit „look ahead“ = "feed forward" Funktionen) von noch größerer Bedeutung sind als Kompressoren!
Untenstehend wird das Prinzip der Audio-Kompression detailliert erläutert, da man (wie bereits weiter oben dargestellt) bei Kompressionsraten von 20:1 bzw. Unendlich:1 von einem LIMITER spricht und die Übergänge zwischen diesen beiden Gerätegruppen daher als fliessend betrachtet werden können.
Wichtig ist jedoch zu beachten, dass ein Kompressor Audiosignale insgesamt in ihrer Dynamik „zusammendrückt“, während ein Limiter Signalanteile die oberhalb des Thresholds liegen de facto „abschneidet“.
Generelles Funktionsprinzip eines Audio-Kompressors
Sobald der Pegelwert eines Audiosignals den am Kompressor eingestellten THRESHOLD (dt.: Schwellwert) übersteigt, wird er nach einem definierten ATTACK (dt.: Start-Zeitintervall) um eine definierte RATIO (dt.: Verhältnis) verringert. Dieser Arbeitsschritt wird nach einem definierten RELEASE (dt.: Abschluß-Zeitintervall) beendet und das so komprimierte Audiosignal verstärkt (GAIN, dt.: Verstärkung).
Zu diesen Begriffen im Einzelnen:
THRESHOLD: Stellt den Pegelwert ein, den ein Audiosignal überschreiten muss, damit der Kompressor zu arbeiten beginnt.
ATTACK: stellt das Zeitintervall ein, in dem der Kompressor mit einer Leistung von 63% (2/3) zu arbeiten beginnt sobald ein Audiosignal den THRESHOLD überschritten hat.
RELEASE: stellt das Zeitintervall ein, in dem der Kompressor mit einer Leistung von 63% (2/3) zu arbeiten aufhört, sobald ein Audiosignal den THRESHOLD unterschritten hat.
RATIO: stellt das Kompressionsverhältnis ein. 1:1 bedeutet keine Wirkung. 2:1 bedeutet: Eingabe 2 dB – Ausgabe 1 dB; 4:1 bedeutet: Eingabe 4 dB – Ausgabe 1 dB, usw. Bei einem Verhältnis über 20:1 bzw. Unendlich:1 spricht man von einem LIMITER.
GAIN: regelt die gesamte Kennlinie in dB (bestimmt die Verstärkung). Anmerkung: Dieser Terminus wird auch öfters als "Make-Up" oder "Vol." bezeichnet.
Hard und Softknee: Das „Hardknee“ bzw. „Softknee“ Regelverhalten bestimmt die „Einsatzhärte“ um den Threshold-Wert. Im Falle von „Softknee“ ergibt sich eine sanftere bzw. weichere Kurve um den Threshold Wert, „Hardknee“ verursacht einen „kantigen Einsatz“ exakt am Threshold-Wert. Man beachte in diesem Zusammenhang auch die Begriffe PEAK bzw. RMS.
Multiband-Kompression: Multiband-Kompression ermöglicht eine exakte Definition bzw. Ein- und Abgrenzung/Aufteilung von Frequenzbereichen, die mittels Dynamik-Prozessoren (Audio-Kompression) bearbeitet werden sollen. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise nur die Höhen oder Tiefen eines Signals zu komprimieren, bzw. die einzelnen Frequenzbänder unterschiedlich stark zu komprimieren. Ein Anwendungsgebiet ist z.B. das „De-Essing“ (Unterdrückung von S-Lauten bei Gesang bzw. Sprache, es wird dazu lediglich das Frequenzspektrum zwischen 6-8 kHz komprimiert).
Sidechain: An den so genannten Sidechain-Anschluss eines Kompressors können weitere Geräte zur Audiosignalbearbeitung (z.B. EQs) angeschlossen werden, die dadurch in spezialisierter Weise mit dem Kompressor kooperieren (sein Regelverhalten steuern) können. Auf diese Weise kann z.B. ein De-Esser oder ein Ducking-Effekt realisiert werden.
Peak und RMS: Peak und RMS (kurz für Root Mean Square, dt.: quadratischer Mittelwert, quadratisches Mittel) Regelverhalten fokussiert die Kompressoraktivität entweder auf die Pegelspitzen (in der Betriebsart Peak) oder auf den quadratischen Mittelwert (in der Betriebsart RMS) des zu bearbeitenden Signals.
b) LIMITER
Fliessender Begriff; ab einer Kompressionsrate von 20:1 bzw. Unendlich:1 spricht man von einem Limiter.
Limiting findet im Zuge des loudness war zunehmende (übertriebene) Anwendung, besonders wichtig ist hierbei der Begriff Brick Wall (dt.: Ziegelmauer) Limiting ("Clipper"). Brick Wall Limiting lässt das Signal "gegen eine Wand fahren", d.h. es garantiert, dass keine Werte über dem Threshold ausgegeben werden (Ratio Unendlich:1).
Einen Fallstrick beim Brickwall Limiting stellen die so genannten „Intersample Peaks“ (Pegelwerte zwischen einzelnen digitalen Werten = Samples über 0 dBFS) dar, diese können durch spezielle Software (z.B. die Freeware SSL X-ISM) dargestellt werden.
c) EXPANDER
Kehrt die Funktionsweise eines Kompressors um.
d) GATE
Schliesst und öffnet Audiokanäle pegelabhängig, Verwendungszweck ist z.B. die Unterdrückung von Störgeräuschen bei Tonaufnahmen oder ein Übersprechen von mehreren, eng nebeneinander platzierten Mikrophonen zu verhindern.
Editierbare Parameter der einzelnen Gerätetypen:
a) KOMPRESSOR: Threshold, Ratio, Attack, Release, Gain; Beschreibung dieser fünf Begriffe siehe oben.
b) LIMITER: Threshold, (eventuell Ratio), Attack, Release, Gain; (Beschreibung dieser fünf Begriffe siehe Kompressor).
c) EXPANDER: Threshold, Ratio, Attack, Release, Gain; (Beschreibung dieser fünf Begriffe siehe Kompressor).
d) GATE: Threshold, Attack, Soft-Attack, Release, Hold, Gain, Hysterese; (Beschreibung der Begriffe Threshold, Attack, Release und Gain siehe Kompressor. Zu den übrigen Begriffen: Hold bestimmt die verstreichende Zeit zwischen dem Pegelrückfall unter den Threshold - Wert und dem Beginn der Release - Zeit. Soft-Attack bestimmt die Geschwindigkeit des Attack ab bestimmten Pegelwerten. Hysterese bestimmt einen Unterschied im Threshold abhängig davon, ob Signale im Wert ansteigen oder abfallen. Dabei öffnet das Gate beim Wert Threshold+Hysterese und schliesst beim Wert Threshold.)