¿Cómo funcionan los compresores de audio?

Una vez escuché a Dave Derr, el inventor del Distressor de Empirical Labs, explicar cómo funciona un compresor diciendo: "Puedes imaginarlo como un hombrecito dentro de la caja que gira una perilla de volumen hacia arriba y hacia abajo". Continuó: "Cuando hay demasiado ruido, el hombrecito baja el volumen, y cuando hay demasiado silencio, lo sube". No puedo estar en desacuerdo.

Aunque los primeros compresores eran dispositivos de control automático de ganancia (AGC) bastante simples diseñados para limitar la sobremodulación y la distorsión en los primeros sistemas de amplificación y transmisión, han recorrido un largo camino. Hoy en día, los ingenieros utilizan compresores como dispositivos de modelado de tono para agregar distorsión a una señal y, más a menudo, para aumentar el volumen, muy lejos del concepto original de simplemente evitar que las señales sean demasiado altas.

Diseños básicos de compresores

Mu variable

Los compresores analógicos se pueden clasificar según los circuitos utilizados para la reducción de ganancia. Los primeros dispositivos AGC disponibles comercialmente (el 110A de Western Electric y el 96A de RCA) utilizaban un tubo diseñado para amplificación variable (o "Mu") que funcionaba mezclando un voltaje de CC con el audio en la rejilla del tubo. Aunque desde el principio se utilizaron varios tubos Variable Mu diferentes, incluidos el 6L7 y el 6BA6, el 6386 de General Electric, un tubo de doble triodo con corte remoto, se convirtió en el tubo de compresor estándar de la década de 1950. El 6386 se utilizó en Gates Sta-Level, BA6A de RCA y en los legendarios limitadores de compresor 660 y 670 de Fairchild. Los compresores Mu variables tienen un codo suave (lo que significa que el inicio de la reducción de ganancia es bastante suave), los tiempos de ataque y liberación son bastante lentos, la relación de compresión depende del programa (cuanto mayor es el nivel de la señal, mayor es la compresión) y el El tubo utilizado para la reducción de ganancia puede tener un impacto en el sonido del audio. Todavía se están fabricando diseños de Variable Mu.

Óptico

El limitador óptico fue desarrollado por Jim Lawrence, un ingeniero eléctrico que fundó la empresa Teletronix después de un período desarrollando sensores ópticos para el Jet Propulsion Laboratory. La pasión de Lawrence era la radio y la radiodifusión, y se le ocurrió la idea de utilizar un atenuador óptico para "nivelar" la señal de audio entrante de modo que se mantuviera en un nivel bastante constante. Este atenuador diseñado por Lawrence, conocido como T4, tiene un panel electroluminiscente y un par de fotorresistencias. Parte de la señal de audio entrante se envía al T4 y, a medida que aumenta el nivel de entrada, el panel luminiscente se vuelve más brillante. La luz del panel incide sobre la fotorresistencia, lo que hace que aumente la impedancia de la fotorresistencia. El aumento de la resistencia reduce la ganancia de salida de la señal original. Cuando el nivel de entrada disminuye, el panel se atenúa, lo que reduce la impedancia de la resistencia y aumenta el volumen de salida. El T4 depende tanto del programa como de la frecuencia: mientras que el tiempo de ataque promedia 10 ms (milisegundos), el tiempo de liberación varía mucho según el material fuente. El tiempo de liberación inicial es de aproximadamente 60 ms para el primer 50 % de la liberación, pero el 50 % restante de la liberación ocurre durante un período de entre uno y 15 segundos. Pero es una variación muy musical. Con la primera versión de Teletronix/Amplificador de nivelación óptica, el LA-1 solo vendió alrededor de 100 unidades, pero eso permitió a la compañía crear una versión revisada: el LA-2. La tercera revisión del limitador óptico Teletronix fue el icónico LA-2A , que, bajo los auspicios de Universal Audio, todavía está en producción.

FET

En 1966, los transistores habían comenzado a cobrar importancia: los diseñadores de equipos de audio, incluido Bill Putnam de Universal Audio, estaban aprovechando el recién diseñado transistor de efecto de campo (FET). El compresor Universal Audio 175 de Putnam se basó en un diseño de Mu variable, pero fue reelaborado con FET y nació el 1176. Cuando se presentó, el principal punto de venta del 1176 fue que su tiempo de ataque era sorprendentemente rápido: sólo 20 µS (microsegundos o 0,00002 segundos) en su configuración más rápida, en comparación con los lentos 10 ms (0,01 segundos) de la ganancia óptica del LA-2A. circuito reductor. El 1176 también tenía controles variables de ataque y liberación y relaciones de compresión seleccionables. Además del uso del FET para la reducción de ganancia, el 1176 tenía un sonido distintivo debido al circuito de salida Clase A, así como a los transformadores de entrada y salida. Si bien el 1176 no era transparente en absoluto, tenía un sonido popular, uno que sigue siendo popular hasta el día de hoy. 

VCA

Otro diseño de compresor apareció en 1976: el DBX 160, un compresor/limitador que utilizaba un amplificador controlado por voltaje (VCA) alojado en un circuito integrado para su etapa de reducción de ganancia. El ingeniero David Blackmer había diseñado una matriz de transistores con una curva logarítmica de -6 mV/dB, lo que significa que cada cambio de 6 mV (milivoltios) en el voltaje de control daba como resultado un cambio de nivel de señal de 1 dB en la salida del VCA. Dado que los otros enfoques de reducción de ganancia disponibles (Variable Mu, óptico, FET) eran decididamente no lineales, la celda de ganancia dbx fue digna de mención. Aunque Blackmer no inventó el amplificador controlado por voltaje (se había utilizado en sintetizadores durante algunos años), el VCA de Blackmer tenía una especificación de ruido lo suficientemente baja como para ser adecuado para producciones de audio profesional. El dbx era un compresor de “rodilla dura”; A diferencia de Variable Mu y los compresores ópticos, el inicio de la compresión en el dbx 160 fue instantáneo una vez que se alcanzó el umbral y, a menudo, era audible. Aunque los compresores posteriores basados ​​en VCA pueden ser bastante transparentes, a algunos todavía les encanta el sonido distintivo de las unidades dbx más antiguas. dbx incluso está fabricando una versión de la serie 500. Los compresores basados ​​en VCA se utilizan a menudo en el bus de mezcla, ya que la señal de control del VCA se puede manipular de manera exacta que permite ajustes precisos de los tiempos de ataque y liberación, el umbral, la relación de compresión y el codo para adaptarse a muchos estilos de música. . Los compresores basados ​​en VCA están fabricados por API, Dangerous Music y Solid State Logic.

Controles del compresor

Veamos algunos de los parámetros utilizados para controlar la compresión de audio:

Límite

El umbral es el punto en el que comienza la compresión; cuando una señal de audio está por debajo del umbral, no se produce ninguna compresión. Por encima del umbral, comienza la reducción de ganancia. Si bien muchos compresores tienen un control de umbral, otros, incluido el icónico 1176, tienen un umbral fijo. El control de entrada se utiliza para determinar cuánta señal está por encima del umbral de compresión. Aquí hay un ejemplo: si la señal que ingresa al compresor alcanza un máximo de 0 dB y el umbral se fija en -4 dB, entonces la señal está 4 dB por encima del umbral. Si aumenta el nivel de entrada a +4 dB, entonces la señal estará 8 dB por encima del umbral. Los compresores que tienen un control de umbral a menudo no tienen un control de ganancia de entrada; Con estos modelos, si el nivel de entrada alcanza un máximo de 0 dB, entonces bajará el control de umbral a -8 dB para estar 8 dB por encima del umbral.

Ataque

El tiempo de ataque se refiere al retraso entre el momento en que la señal de audio cruza el umbral y el circuito de compresión comienza a reducir la ganancia. Los compresores ópticos y Mu variable suelen tener tiempos de ataque relativamente lentos: 25 ms para el Vari Mu de Manley, 10 ms para el LA-2A de UA, en comparación con el tiempo de ataque de 20 microsegundos del 1176. Si bien los tiempos de ataque rápidos dominarán los transitorios, si los pierdes, también puedes quitarle la emoción a una pista. Puede resultar útil experimentar con tiempos de ataque (si el compresor ofrece la opción) comenzando con un ataque más lento, incluso de entre 50 y 60 ms. Luego acorte el tiempo de ataque para encontrar el punto en el que la pista suene mejor.

Liberar

Parece que la liberación debería ser simplemente la inversa del tiempo de ataque, es decir, una vez que la señal cae por debajo del umbral de compresión, el tiempo que le toma al compresor dejar de comprimir es el tiempo de liberación. Pero no siempre es así; Algunos compresores ópticos tienen memoria. Según el manual, un LA-2A tiene un tiempo de liberación de "60 ms para una liberación del 50%, y luego una liberación gradual durante un período de 1 a 15 segundos hasta el punto de liberación completa". El tiempo que tarda el LA-2A en liberarse por completo depende tanto de la cantidad de reducción de ganancia que se produce antes de que el audio caiga por debajo del umbral como del tiempo que el audio ha estado por encima del umbral. Pero para compresores distintos al LA-2A, está bien pensar que los tiempos de ataque y liberación rápidos son más “agresivos” y los tiempos de ataque y liberación lentos son “más suaves”.

Relación

La relación de compresión especifica la cantidad de atenuación aplicada a una señal una vez que se pasa el umbral. La relación de compresión se expresa en decibelios, por lo que una relación de compresión de 4:1 significa que una señal que exceda el umbral en 4 dB significará que la salida resultante solo aumentará en 1 dB, por lo que se atenuará 3 dB, hasta 1 dB por encima del umbral. Una señal que supere el umbral en 8 dB se reducirá en 6 dB y se atenuará hasta 2 dB por encima del umbral. Una relación más suave de 2:1 significa que una señal que esté 8 dB por encima del umbral se atenuará a 4 dB por encima del umbral. En general, las relaciones inferiores a 4:1 se consideran compresión suave, de 4:1 a aproximadamente 6:1 se consideraría compresión media, 8:1 se consideraría compresión fuerte y cualquier valor superior a 10:1 generalmente se considera compresión. considerado limitante.

Rodilla

Como se mencionó anteriormente, los compresores dbx originales tenían un codo rígido, lo que significa que tan pronto como la señal excede el umbral de compresión, se produce una reducción de ganancia en la proporción seleccionada. La mayoría de los demás son rodillas blandas, donde el inicio de la compresión en realidad precede al umbral y comienza gradualmente. Algunos compresores contemporáneos ofrecen la opción de rodilla dura o rodilla blanda.

Usando su compresor

Al familiarizarse con las características sonoras asociadas con los cuatro diseños principales de compresores (Variable Mu, óptico, FET y VCA) y los compresores que utilizaron esos diseños, junto con las variables que esos diseños ofrecen al usuario final, podrá para desarrollar una comprensión más profunda de la forma en que funcionan los compresores y cómo puedes utilizarlos para sacar el máximo provecho en el estudio. 

Aunque pocos de nosotros tenemos acceso a racks de compresores analógicos antiguos en la era de las estaciones de trabajo y los estudios domésticos, la información anterior sigue siendo útil porque esos compresores antiguos se han modelado en los complementos que tiene en su estación de trabajo, y las emulaciones de software son increíblemente cerca de sus homólogos de hardware. Universal Audio todavía fabrica un LA-2A de hardware, y su versión UAD del LA-2A se comporta de la misma manera, hasta algunas de las interesantes no linealidades del circuito óptico. Las versiones de software de los compresores 660 y 670 de Fairchild son hermosas y si desea la respuesta agresiva de un 1176, puede encontrarla en su estación de trabajo. 

Regularmente elijo los compresores que uso en una mezcla según mi experiencia con las versiones de hardware de esos compresores. Por ejemplo, estoy familiarizado con el sonido de un compresor Variable Mu, así que si quiero ese sonido y no tengo un Manley Vari-Mu disponible, simplemente puedo elegir un complemento basado en un diseño de Variable Mu. Lo mismo ocurre con los compresores ópticos, FET o VCA; Las emulaciones son bastante buenas y mejoran con cada revisión. Al conocer las fortalezas y debilidades de cada uno de los diseños, podrás tomar mejores decisiones al elegir el compresor adecuado para cualquier tarea necesaria en el estudio, ya sea en un bajo, una voz o en toda la mezcla.