Для чего нужен компрессор?

    Сначала о том, зачем он нужен :-). Он служит для сжатия динамического диапазона сигнала. Например, при игре теппингом я его использую, чтобы "сблизить" громкость при игре медиатором и пальцами, сделать игру более сглаженной в плане громкости. Или же в случае мощного перегруза, когда вам необходимо дополнительно увеличить "сустейн" гитары, хотя сам перегруз уже выполняет эту функцию. Существует еще куча применений компрессора, но это уже тема отдельной статьи. Но имеется очень большой недостаток компрессора - теряется динамика игры, почему это происходит, мы посмотрим далее.

Что такое компрессор?

    То, что он служит для сжатия динамического диапазона, я уже упомянул. Но как же это расшифровать? Грубо говоря, в контексте тематики сайта, а именно обработки гитарного сигнала, это звучит примерно так:

    "Компрессор просто пытается сохранить амплитуду сигнала на выходе постоянной при изменении входного напряжения. Например, после удара по струне, на входе компрессора наблюдается амплитудный скачек напряжения, который и сглаживается этим устройством. И в итоге мы наблюдаем более мягкое и продолжительное гитарное звучание. А время спада, более длительное, чем затухание инструмента, будет поддерживать звучание инструмента еще некоторое время."

Как же он работает?

    Сначала я покажу стандартный принцип работы, который используется практически во всех компрессорах. Он заключается в использовании усилителя с автоматически регулируемым коэффициентом усиления (в советской литературе упоминается термин АРУ). Посмотрите на рисунок:
   


    Input - сигнал на входе, Output - сигнал на выходе, символ (*) - это и есть сердце компрессора - усилитель с управляемым коэффициентом усиления. Все остальное Level Detector и Gain Control - это довесок для регулировки коэффициента усиления. Работает это просто, Level Detector - выпрямляет (детектирует) сигнал, на его выходе получается постоянная составляющая пропорциональная уровню входного сигнала. Gain Control при слишком большом напряжении на выходе детектора уровня уменьшает коэффициент усиления. Уровень "слишком большого" сигнала задается порогом срабатывания (threshold) компрессора. Другой типичный параметр компрессора - уровень компрессии или степень сжатия (compression ratio), иллюстрируется следующим рисунком:
   


    Коэффициенту компрессии 2:1 соответствует то, что при изменении уровня входного сигнала на 2 дБ уровень выходного сигнала изменяется на 1 дБ. При коэффициенте компрессии 4:1 - входной уровень должен измениться на 4 дБ, для изменения выходного сигнала на 1 дБ и т.д. Ограничение - это просто экстремальная форма компрессии, при которой отношение входного/выходного сигналов становится очень высоким (10:1 или больше). Т.е. имеет место жесткое ограничение уровня сигнала. А теперь как это выглядит для сигнала:
   


    Здесь имеется два параметра: Attack Time и Release Time. Это временные параметры компрессора, определяющие его "быстроту" срабатывания или инертность. Время атаки (Attack Time) - промежуток, необходимый для начала компрессии сигнала (при переходе через порог срабатывания вверх). Время спада (Release Time) - промежуток времени, необходимый для перехода на отключение компрессии (при переходе через порог срабатывания вниз). Если посмотреть на числовые значения, то Release Time порядка 1-2 секунд, Attack Time порядка 100 миллисекунд.

    Второй способ. Известный факт, что компрессор работает по логарифмической функции, т.е. зависимость выходного сигнала от входного описывается логарифмической функцией. Это и используется в схеме такого рода:

   



    Здесь используются экспоненциальные характеристики p-n переходов. Обратите внимание на то, что транзистор включен в цепь ООС операционного усилителя. Если поднапряжете свои светлые умы, то можете сделать и такой компрессор.

    Раз уж мы перешли к схемным решениям, то давайте рассмотрим пару схем приставок-компрессоров, которые я нашел в сети Интернет. Первая схема:
   


    Это схема динамического компрессора фирмы MXR. Основная особенность - использование операционного усилителя с изменяемым коэффициентом усиления (вывод номер 5). Транзистор VT3 это фазоинвертор, на VT4 и VT5 собран двухполупериодный выпрямитель (это и есть Level Detector). Далее сигнал поступает через VT2 на управляющий вход микросхемы (в принципе такой усилитель можно сделать на К174УН23). Вторая схема:
   

    Компрессор фирмы DOD, работает уже на ином принципе. Обратите внимание на резисторную оптопару. В данном случае U2 - инвертор сигнала, т.е. на транзисторы Q1 и Q2 поступают два противофазных сигнала, и на выходе этих транзисторов получается сигнал, выпрямленный по двухполупериодной схеме, т.е. аналогия с первой схемой.

    В данной статье я не пытался охватить все аспекты создания компрессоров, это все есть в специальной литературе. Материал для нее подбирал в интернете и книгах, некоторые картинки тоже пришлось взять с сайтов вследствие нехватки времени :-(, может быть потом переделаю. Следующая часть статьи будет посвящена компрессору, который я собрал на микросхеме SSM2166. Мне он очень понравился, рекомендую для повторения.

Удачи,
Рома (aka Ronnie).

---