Side-Chain - what it is and what it isn’t, Part 3

• 10/01/2013
• Michael Krusch
• Story
• Basics
• Compression

Die Baugruppen, mit welchen die Audiosignalverstärkung verändert wird, geben den Kompressoren normalerweise ihren Namen.
Man unterscheidet hauptsächlich:

Kompressoren nach dem Vari-Mu-Prinzip (Elektronenröhren)

Diese Kompressoren nutzen die Eigenschaft der Elektronenröhren in Abhängigkeit der Lage des Arbeitspunktes unterschiedliche Verstärkungen aufzuweisen. Hier kommen Trioden zum Einsatz, da bei ihnen die Verstärkung (µ - daher der Name) stärker mit der Aussteuerung variiert als bei den Mehrgitterröhren wie z.B. bei Tetroden oder Pentoden. Aufgrund dieser Eigenschaft ist es möglich, mit Veränderung der Gittervorspannung die Verstärkung der anliegenden Signalwechselspannung zu verändern. Genau dies geschieht in den Vari-µ-Kompressoren. Die erzeugte Steuerspannung verschiebt den Arbeitspunkt zweier Röhren einer Differenzstufe im Gleichtakt, wodurch sich die Differenzverstärkung des an beiden Gittern im Gegentakt anliegenden Audiosignals verändert.
Die Wechselspannungsverstärkung ist damit vom Pegel des eigentlichen Audiosignals abhängig und es wird eine mit der Aussteuerung zunehmende Kompression (variable Ratio) erreicht. Die Gleichtaktspannung wird am Ausgang jedoch nicht wirksam.

Dieses Prinzip findet man in unseren Geräten Vari Tube Compressor – VTC sowie teilweise im Vari Tube Recording Channel – VTRC vor. Ihr Klang ist vor allem durch die angenehmen Verzerrungen der eingesetzten Röhrenstufen gekennzeichnet. Die Kompression kann von drastisch bis weich variieren. Die Ratio ist aussteuerungsabhängig. Der Einsatz der Kompression ist durch einen weichen Übergang gekennzeichnet (soft knee).

Im VTC ist der Einsatzpunkt des Kompressors fest eingestellt und kann durch eine Erhöhung des Eingangspegels langsam überschritten werden. Hier handelt es sich, wie bei seinen klassischen Vorbildern (Fairchild 670) um eine Rückwärtsregelung. Die Sidechain ist mittels moderner Operationsverstärkertechnik realisiert und ermöglicht sowohl sehr kurze als auch lange Integrationszeiten. Bei starker Kompression erklingt auch das für diese Kompressorart typische „Pumpen“. Durch ein in der Sidechain befindliches Hochpassfilter erster Ordnung (Flankensteilheit von -6dB/Oktave) geschieht dies jedoch nicht so schnell, wie bei vergleichbaren Modellen anderer Hersteller.

Insbesondere bei Kompression von Summenmaterial kann der VTC seine Qualitäten ausspielen. Hierzu sind beide sonst unabhängig voneinander arbeitenden Kanäle koppelbar. Der VTC arbeitet auch bei hoher Verdichtung recht unauffällig, er rundet das Klangbild unaufdringlich ab und sorgt aufgrund des angereicherten Obertonspektrums für einen offenen und transparenten Klang.

Im VTRC ist neben dem optischen Kompressor ebenfalls eine Vari-µ-Stufe zu finden. Ihr Threshold ist im Gegensatz zum VTC variabel. Da der VTRC insbesondere für die Aufnahme konzipiert ist, wartet er mit einer Besonderheit auf, die den Toningenieur in seiner Arbeit unterstützt – in der Aufnahmesituation wäre es schließlich fatal, wenn der Kompressor durch falsches Regelverhalten unwiederbringliches Klangmaterial zunichte machen würde. Mit Hilfe der adaptiven Regelung ist das kein Problem mehr. Was ist darunter zu verstehen?



Neben schnellen (Fast) und langsamen (Slow) Reaktionszeiten ist die Einstellung Auto wählbar, bei welcher sich das Regelverhalten automatisch an das vorhandene Material anpasst.
Der Kompressor ist dabei in der Lage, schnell auf kurze Impulsspitzen zu reagieren aber dennoch langsame Amplitudenänderungen sanft auszuregeln.

Bei zu langen Regelzeiten könnten Impulsspitzen Übersteuerungen und Verzerrungen des Aufnahmemediums verursachen, da der Kompressor sie nicht mehr erfassen kann. Ferner sind verhältnismäßig laute Schallereignisse Ursache für einen stark einsetzenden Rückgang der Verstärkung, welche sich anschließend nur langsam zurückregelt.
Im Gegensatz dazu geht bei zu kurzen Regelzeiten der Aufnahme schnell die Natürlichkeit und Lebendigkeit verloren.

In dem wir nun das Verhalten zweier Zeitglieder in der Sidechain kombinieren, kommt sowohl der eine als auch der andere Nachteil nicht mehr zum Tragen.

Kompressoren mit optischer Steuerung (Optokoppler)

Der VTRC vereint zwei verschiedene Kompressoren in einem Gerät. Neben der Röhrenstufe, die nach dem Vari-µ-Prinzip arbeitet, ist auch eine optische Baugruppe zur Steuerung der Gesamtverstärkung enthalten. Beide Kompressoren sind zudem kombinierbar.Optische Kompressoren verwenden Bauelemente, die in der Lage sind, Information durch Licht zu übertragen. Diese Bauelemente haben viele Vorteile, wie z.B. Rückwirkungsfreiheit, hohe Isolationsfestigkeit und dadurch galvanische Trennung von Stromkreisen, die auf sehr unterschiedlichem elektrischen Potential liegen können.
Hauptsächlich wird bei der Kompression allerdings eine ganz andere, in vielen technischen Bereichen eher nachteilige, Eigenschaft genutzt: die relativ träge Änderung eines vom Licht bestrahlten Widerstandes.

Der sogenannte Optokoppler besteht im Allgemeinen aus einemLichtsender und einem Lichtempfänger vereint in einem einzigen vergossenen und lichtgeschützten Bauelement. Lichtsender sind zumeist lichtemittierende Halbleiterdioden, die Licht im infraroten bis roten Spektralbereich ausstrahlen. Normalerweise kombiniert man diese Lichtemitter mit Fotodioden oder –transistoren als Empfänger, um möglichst schnelle Schalt- und Reaktionszeiten zu realisieren.

Spezielle Optokoppler verwenden jedoch lichtempfindliche Widerstände, die wesentlich langsamer auf Änderungen der Lichtstärke reagieren.

Koppelt man die Lichtemission an die in der Sidechain aufbereitete Steuerspannung und setzt den Fotowiderstand in den Hauptsignalweg, kann man den Signalpegel durch die variable Strombegrenzung steuern. Dadurch entsteht eine für den Optokompressor typische Klangcharakteristik, die besonders durch ihr allmähliches und verzögertes Regelverhalten besticht.

Kompressoren mit spannungsgesteuertem Verstärker (VCA)

In dieser Kategorie haben wir auch zwei Modelle entwickelt: den Magnetismus2 und den Creme. In beiden verwenden wir spezielle IC’s mit separaten Eingängen zur Steuerung der Verstärkung – spannungsgesteuerte Verstärker. Früher als diskrete Baugruppen entwickelt, sind sie heutzutage in ausgezeichneter Qualität als integrierte Schaltungen verfügbar, deren engtolerierte Parameter sich nur mit sehr hohem Aufwand in herkömmlicher Schaltungstechnik umsetzen und einstellen lassen.

Die Vorwärtsregelung des Magnetismus2 qualifiziert ihn zu einem besonders schnellen und „zupackenden“ Kompressor. Vor allem die sofort einsetzende Kompression ohne weichen Übergang (hard-knee) kennzeichnet seinen Klang.

Threshold und Ratio lassen sich kontinuierlich einstellen und speziell letzterer Parameter hat einen über einen durch Rückwärtsregelung gekennzeichneten Kompressor hinausgehenden Wertebereich. Der separate und frequenziell offene Sidechain-Eingang lässt die Steuerung durch Fremdsignale zu.

Mit dem Creme liegt ein weiterer VCA-Kompressor vor, allerdings mit Rückwärtsregelung. Er bietet vier unterschiedliche Kompressionsraten, gestufte Attack- und Releaseregler, ein zuschaltbares zweistufiges Sidechain-Filter und einen kontinuierlich einstellbaren Einsatzpunkt. Am Eingang der ausgefeilten Sidechain-Architektur liegt trotz Rückwärtsregelung das originale Eingangssignal.



In der Sidechain selbst findet eine Rückwärtsregelung statt, deren Steuer- bzw. Ausgangssignal dem VCA im Hauptsignalweg zugeführt wird. Somit ist eine Threshold-, Gain Makeup- und Ratio-Einstellung außerhalb des direkten Signalweges möglich.
Der Creme verhilft dem Signal zu hoher Kompaktheit und hat einen modernen, frischen Klang mit geringen Verzerrungen, hervorgerufen durch die exakte, logarithmische Regelung des VCAs.

Kompressoren mit Feldeffekttransistoren (FET)

Kompressoren mit Feldeffekttransistoren sind, ähnlich den VCA-Kompressoren, durch Schnelligkeit gekennzeichnet.
Allerdings verursachen die eingesetzten FETs bei entsprechender Beschaltung höhere Verzerrungen, die bei vergleichbarer Schaltungsarchitektur Ähnlichkeit mit von Röhren erzeugten Verzerrungen besitzen.
In der Regel setzt man Sperrschicht-FETs ein, die recht hochohmig angesteuert werden können.
Typische Vertreter dieser Kompressorart sind die UREI 1176 (mono) bzw. 1178 (stereo). Der Klang ist recht eigenständig, hervorgerufen durch den parallel zum Signalweg sitzenden n-Kanal-FET, durch dessen Ansteuerung eine variable Pegeldämpfung möglich wird.
In dem Maße, wie sich seine Leitfähigkeit erhöht, verringert sich der Pegel des Audiosignals und umgekehrt. Falls du Teil 1 und Teil 2 unseres Side-Chain-Spezials noch nicht gelesen hast, hole es unbedingt nach.
Side-Chain – was das ist und was nicht, Teil 1
Side-Chain – was das ist und was nicht, Teil 2
Side-Chain – was das ist und was nicht, Teil 3
Side Chain- what it is and what it isn’t, part 3 The module with which the audio-signal-amplification is adjusted, usually name the compressor. One differentiates mainly between: Compressors after the Vari-Mu-principle (electron tube) This compressor makes use of the properties of the electron tube to display different amplifications depending on the position of the working point. Here triodes are used because with them the amplification (µ - therefore the name) is varying more strongly with the OFF control then with the multigrid tubes as for example with tetrodes or pentodes. Due to these properties it is possible, through alteration of the bias to change the amplification of the adjacent signal AC voltage. This is exactly what happens inside the Vary-µ -compressors. The created control voltage shifts the working point of two tubes of one difference level in common mode, through which the differential gain applied to the two grids in push-pull audio signal is changed. The AC voltage gain is thus depending on the level of the actual audio signal and a compression that increases with the OFF control (variable ratio) is achieved. The common-mode voltage is not effective at the exit. This principle can be found in our devices: the Vari Tube Compressor- VTC as well as partially in the Vari Tube Recording Channel-VTRC. Their sound is marked mainly by the pleasant distortion of the tube stages used. The compression can vary for drastic to soft. The ratio is OFF control dependent. The use of compression is characterized by a smooth transition (soft knee). With the VTC, the operational point of the compression is a fixed setting and can be exceeded by a slow increase in the input level. Here it is, as with his classical models (Fairchild 670), a feedback control. The side chain has been realized by means of Operational amplifier technology and enables both very short and long integration times. During strong compression the, for this compressor typical, “pumping” can be heard. However, because there is a high-pass filter of the first order situated in the side chain (slope of -6dB/Octave) this does not occur as rapidly as with comparable models from other manufacturers. The VTC is able to play out its qualities especially during compression of total materials. To this end, both otherwise independently operating channels are coupled. The VTC works quite unremarkable, even at high compression, discreetly rounds off the sound and due to the enriched overtone supplies an open and transparent sonority. Besides the optical compressor there is also a Vari-µ-phase that can be found inside the VTRC. The Threshold is in contrast to the VTC variable. Because the VTRC is particularly designed for recording, he comes up with a special feature that supports the sound engineer doing his job- in a situation of recording it would be fatal if the compressor would destroy irretrievable sound material due to incorrect control behavior. With the aid of adaptive control this is no longer a problem. What is meant by this? Alongside fast and slow reaction-time, one can choose the auto setting during which the control behavior is automatically adjusting to existing material. The compressor is thereby able to quickly react to pulse peaks but can nevertheless still slow amplitude changes smoothly. During regular times that are too long, impulse peaks can cause an overloading and distortion of the recording medium because the compressor can’t capture them anymore. Furthermore, relatively loud sound events the reason for a strong onset of the decline of the gain, which then only slowly regulates back. In contrast, during control times that are too short, the recording quickly loses its naturalness and liveliness. Because we are now combining the behavior of two timers in the Sidechain, both disadvantages are no longer relevant. Compressors with optical control: The VTRC combines two different compressors in one device. Besides the tube stage that works after the Vari-µ-principle, it also contains an optical module for the control of the overall gain. Besides that, both compressors are combinable. Optical compressors make use of modules that are able to transmit information through light. These modules have many advantages, like for example, a high insulation resistance and through that a galvanic separation of circuits which may lie on very different electrical potential. Primarily, one uses a very different, in many technical modules rather disadvantageous, characteristic: the relatively sluggish change of a resistant that is radiated with light. The so called Optokoppler is in general made up of a light source and a light receiver united in one single encapsulated and light-resistant module. Light sources are mostly semiconductor light - emitting diodes that radiate light in a spectral range from infra-red up to red. Normally, one combines these light emitters with photodiodes or –transistors as a recipient, to realize switch- and reaction times that are as fast as possible. However, special Optopkoppler make use of light-sensitive resistors that react much slower to the change of the luminous intensity. If one couples the light emission to the treated control voltage inside of the side chain and places the photo resistance into the main signal way, one can control the signal level through the variable current limitation. In this way, a sound characteristic that is typical for the Optocompressor emerges, that especially captivates through their gradual and delayed control response. Compressors with voltage-controlled amplifier (VCA): Within this category, we have developed two models: the Magnetismus2 and Creme. With both we make use of special IC’s with separate entries for the control of the amplification- voltage controlled amplifiers. Formerly developed as a discrete module, they are now-a-days available in excellent quality as integrated switch whose close tolerance parameters are only at a very high expense convertible and adjustable inside the common circuit technology. The feed forward of the Magnetismus2 qualifies him as a very fast and “vigorous” compressor. Especially the compression that begins immediately, without a soft transition (hard-knee) is characteristic for his sound. Threshold and Ratio are continuously adjustable and especially the latter parameter has a value range that transcends compressor that is marked by backwards control. The separate and frequency open Sidechain-entry allows the control through extraneous signals. With the Creme we have another VCA-compressor, however, one with a backward control. He offers four different compression-rates, graded attack- and Release- control, a switchable two-stage Sidechain-filter and a continuously adjustable operational point. At the entry of the polished Sidechain-architecture lies, regardless of the backward control, the original entry-signal. Inside the side-chain itself, a backwards control is happening, who’s control- respectively output signal is supplied to the VCA in the main signal way. Therefore, a Threshold-, Gain Makeup- and Ratio-setting outside the direct signal-way is possible. The Creme helps the signal to a high compactness and has a modern, fresh sound with minimal distortion that is called upon by the exact, logarithmical control of the VCA. Compressors with Field-effect-transistors (FET): Compressors with field-effect-transistors are, similar to the VCA-compressors, marked by their speed. However, the used FETs cause, during corresponding PA, a higher distortion, which has a similarity with a comparable switch-architecture of distortions that are created by tubes. As a rule, one makes use of barrier-FETS that can be headed for with relative high impendence. Typical representatives of this compressor-type are the UREI 1179 (mono) respectively 1178 (stereo). The sound is relatively independent, called upon by the n-channel-FET that sits parallel to the signal way and through whose control a variable level attenuation is made possible. At the same measure at which the conductivity is increased, the level of the audio-signal is decreased and vice versa. If you have not read Part 1 and Part 2 of our Side-Chain-Special, you should definitively catch up.