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Compressore - Processori di dinamica

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9.3. Compressore

È sicuramente il processore più importante. Il compressore agisce sulla dinamica [Vedi: Dynamic Range] del segnale di ingresso riducendone l'ampiezza quando questa supera una certa soglia (threshold); la riduzione viene espressa con un rapporto di compressione (ratio), per esempio 3:1. Ciò significa che quando il segnale supera la soglia, la parte di segnale al di sopra di questa viene ridotta a 1/3:

Dinamica normale e compressa
Dinamica normale e compressa

Nella figura precedente abbiamo sulla sinistra il segnale che si presenta all'ingresso del compressore. Sulla sinistra vediamo le ampiezze di riferimento misurate in dBu e possiamo notare che il segnale ha una dinamica complessiva di 50 dB. La figura mostra anche la soglia scelta per l'azione del compressore: -20 dB. Nella figura di destra vediamo il risultato di una compressione 3:1. La parte di segnale al di sotto della soglia è rimasta invariata mentre la parte superiore è stata ridotta a 1/3 e dunque la parte di dinamica superiore alla soglia che era di 30 dB si è ridotta a 10 dB. La dinamica complessiva è dunque stata ridotta da 50dB (20dB+30dB) a 30dB (20dB+10dB).

9.3.1. Principali parametri del compressore

  • Threshold (soglia): questo valore è espresso in dB e determina la soglia oltre la quale il compressore entra in azione.

  • Ratio (rapporto): quantifica la riduzione di ampiezza del segnale al di sopra della soglia. Alcuni rapporti tipici sono:

    • 1:1 - Assenza di compressione, il segnale di uscita è lo stesso del segnale di ingresso.

    • 2:1 - Il segnale al di sopra della soglia viene dimezzato. Se il segnale supera la soglia di 10 dB il suo valore verrà ridotto a 5 dB sopra la soglia.

    • Altri valori sono 3:1, 4:1 ecc. Per valori superiori a 10:1 il compressore si comporta praticamente come un limitatore [Vedi: Limiter].

    Nella figura seguente viene mostrata la caratteristica di trasferimento di un compressore per diversi valori del rapporto di compressione:

    Curva di compressione
    Curva di compressione

    La figura mostra l'ampiezza del segnale di uscita in funzione di quello di ingresso. Si vede che fino al valore di soglia l'ampiezza del segnale di uscita è la stessa di quella del segnale di ingresso in quanto siamo nella zona denominata unity gain (guadagno unitario ) dove quello che entra è uguale a quello che esce dalla macchina. Oltre interviene la compressione secondo il rapporto impostato.

  • Attack time (tempo di attacco ): è misurato in millisecondi (ms) e indica il tempo impiegato dal compressore per raggiungere il massimo della sua azione dopo che il segnale ha superato la soglia e viene indicato in millisecondi. Nella figura seguente vengono paragonate due situazioni con tempo di attacco corto e lungo.

    Tempi di attacco di un compressore
    Tempi di attacco di un compressore
  • Release time (tempo di rilascio ): è misurato in millisecondi (ms) ed è il tempo che impiega il compressore per ritornare all'assenza di compressione ossia a un rapporto 1:1 dopo che il segnale di ingresso è sceso al di sotto della soglia. Serve a conferire un'azione più dolce all'azione del compressore.

  • Hold time (tempo di tenuta ): è misurato in millisecondi (ms). Dopo che l'ampiezza del segnale di ingresso scende al di sotto della soglia il compressore riduce la sua azione durante il tempo di rilascio fino a tornare al rapporto di compressione 1:1. Il tempo di tenuta permette di ritardare l'inizio del tempo di rilascio dopo che il segnale è sceso sotto la soglia. In pratica mantiene più a lungo il compressore in azione.

Compressore in azione
Compressore in azione

9.3.2. Sidechain e key input

Il compressore può essere visto come un amplificatore controllato da una tensione (VCA , Voltage Controlled Amplifier ) secondo lo schema seguente:

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9.3.3. Lookahead

Questo termine in inglese significa letteralmente "guarda avanti", ossia prevedi in anticipo l'andamento del segnale. Questa funzionalità a volte si rende necessaria quando il segnale in ingresso è troppo veloce per essere inseguito e controllato dal compressore come vorremmo. In questo caso bisognerebbe che il circuito detector venisse a conoscenza in anticipo dell'andamento del segnale audio. Purtroppo la tecnologia non ci consente (ancora) di tornare indietro nel tempo e allora si può ritardare il segnale che entra nel VCA, in modo che la detector lavori su un segnale di controllo che è anticipato rispetto al segnale audio da comprimere. La figura seguente schematizza questa situazione:

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9.3.4. Curve di compressione

Abbiamo visto la forma della caratteristica di trasferimento del compressore al variare del rapporto di compressione. Questo tipo di curva viene detto hard knee (ginocchio duro) e presenta una brusca variazione della pendenza del guadagno. Un'altra modalità operativa, chiamata soft knee (ginocchio morbido) presenta una variazione più dolce e conferisce al compressore un funzionamento più morbido.

Andamenti soft e hard knee della curva di compressione

Andamenti soft e hard knee della curva di compressione

9.3.5. Stereo Link

A volte i compressori sono stereofonici per essere utilizzati sia singolarmente (su due canali indipendenti, in questo caso si parla di modalità dual mono ) o accoppiati insieme ad esempio su un bus stereo. In quest'ultimo caso i due side chain vengono linkati tramite un apposito switch, lo stereo link , in modo da avere un funzionamento sincrono sui due canali. In questo caso i parametri della compressione (soglia, rapporto di compressione ecc) vengono unificati sul compressore di sinistra mentre quelli di destra vengono disattivati.

9.3.6. Risposta del compressore al segnale di ingresso

I compressori agiscono sul segnale in base all'andamento della tensione di ingresso, in particolare in base al suo inviluppo che viene generato da un apposito circuito denominato inseguitore di inviluppo (in inglese: envelope follower . Vi sono due modalità operative:

  • Peak : il compressore risponde ai picchi del segnale e dunque intercetta l'ampiezza dell'inviluppo della tensione di ingresso momento dopo momento.

  • RMS : il compressore risponde al RMS (Root Mean Square) del segnale, cioè il suo valore efficace, dunque ha un funzionamento più dolce e meno a scatti.

9.3.7. Compressore multibanda

Il compressore multibanda è in grado di realizzare una suddivisione del segnale in bande di frequenza e di operare una diversa compressione su ciascuna banda come illustrato dalla figura seguente:

Compressore multibanda

Compressore multibanda

Come si vede, lo spettro di frequenza del segnale di ingresso viene suddiviso in bande utilizzando un circuito crossover [Vedi: Il crossover]. Ogni uscita del crossover viene mandata all'ingesso di un compressore diverso ognuno dotato dei propri controlli indipendenti dagli altri. Le uscite dei singoli compressori vengono poi sommate di nuovo per ricomporre lo spettro di frequenza completo prima di arrivare all'uscita del dispositivo.

Questo permette una compressione molto più raffinata nel caso di segnali audio con banda molto ampia come particolari strumenti (ad esempio il pianoforte) o submix (ad esempio il submix di batteria) o l'intero mix. Generalmente i segnali ad alta frequenza vengono compressi con tempi rapidi di attacco e rilascio mentre i segnali a bassa frequenza vengono compressi con tempi di attacco e rilascio più lenti. Questo fa in modo che la compressione segua in modo più preciso le caratteristiche del segnale di ingresso.

9.3.8. Utilizzo del compressore

Il compressore è uno dei processori irrinunciabili nella pratica audio e viene utilizzato in tanti modi diversi. In questa sezione ne verranno descritti i più comuni e codificati, ferma restando la possibilità di un impiego personalizzato purché eseguito con arte e non confidando nella buona sorte!

9.3.8.1. Bus compression

Applicando una compressione stereo ad un intero mix possiamo ottenere un suono più omogeneo in quanto le brusche variazioni di volume vengono livellate e tutti i suoni vanno a far parte di un corpo unico. La compressione di un intero mix ci permette anche di limitarne la dinamica e questo viene fatto sia perché il genere musicale in questione lo richiede (per esempio la musica dance non richiede più di 30 dB di dinamica dunque se registriamo una batteria vera per un pezzo dance saremo obbligati a comprimerla interamente), sia per motivi tecnici (per esempio, la trasmissione della musica via radio consente una dinamica al massimo di 15 dB dunque viene effettuata una pesante compressione prima della diffusione). A volte una leggera compressione viene applicata già durante la fase di registrazione per evitare problemi di saturazione. Ovviamente ciò che è stato detto per un intero mix può essere applicato anche ad un sub-mix. Per esempio se abbiamo una sezione fiati a 8 elementi, possiamo scegliere di realizzare un submix di questi e comprimerli separatamente per ottenere una sezione fiati omogenea prima che venga mixata con gli altri strumenti. Lo stesso discorso vale per una batteria registrata con tanti microfoni. I valori impiegati in questo contesto sono: rapporto di compressione leggero (2:1) (per non introdurre manipolazioni troppo udibili), soglia bassa (in quanto vogliamo ridurre generalmente l'intera dinamica e non solo la parte superiore), attacco medio (per reagire mediamente a tutti suoni presenti nel mix), rilascio non troppo lungo per permettere al compressore di entrare e uscire e rimodellare l'inviluppo del suono. Impostare un tempo di attacco troppo lungo può essere un errore in quanto così facendo il compressore resta sempre in azione comportandosi sostanzialmente come un fader che attenua il livello del segnale.

9.3.8.2. Modifica dell'inviluppo di un segnale

In questo caso vogliamo modificare il suono del singolo strumento. La scelta dei parametri dipende interamente dal tipo di segnale in ingresso e dal risultato che vogliamo ottenere. Vediamo due esempi opposti di questa modalità operativa. Come primo esempio consideriamo di voler aumentare l'attacco del suono considerato. Utilizzeremo allora un tempo di attacco lento per permettere al primo transiente del suono di passare inalterato attraverso il compressore. Il tempo di rilascio dovrà essere più lungo della durata del suono prodotto per lasciare il compressore in azione fino all'esaurimento del suono. La soglia e il rapporto di compressione dipendono dall'ampiezza del segnale di ingresso e da quanto pesantemente vogliamo agire sul suono. Lasciare un tempo di attacco lungo significa dunque che il segnale che ha superato la soglia, all'inizio non viene praticamente compresso. Esaurito il tempo di attacco, il compressore riduce l'ampiezza del segnale: questo ha la conseguenza di evidenziare la parte iniziale dei suoni. Si immagini infatti il suono della cassa di una batteria il cui inviluppo [Vedi: Inviluppo ADSR] ha inizialmente la forma della figura seguente (curva superiore):

Compressione e inviluppo ADSR

Compressione e inviluppo ADSR

Applicando la compressione l'inviluppo diventa la linea inferiore. Questo evidenzia fortemente l'attacco della cassa conferendogli un suono più secco.

Di seguito viene riportato il suono di una cassa di batteria puro e poi lo stesso suono manipolato da un compressore che ne modifica l'inviluppo ADSR.

Esempio sonoro 9.1. Cassa di batteria [Traccia 46]

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Esempio sonoro 9.2. Cassa di batteria compressa [Traccia 47]

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Per avere una migliore percezione dell'intervento del compressore è utile osservare la sua azione sull'inviluppo ADSR. Di seguito viene mostrato l'inviluppo di un colpo di cassa estratto dal suono precedente e poi lo stesso inviluppo dopo l'azione del compressore. Il confronto delle due figure evidenzia chiaramente l'operazione di compressione.

Cassa di batteria prima e dopo la compressione
Cassa di batteria prima e dopo la compressione

L'esempio opposto prende in considerazione un suono di cui si vuole allungare la durata come per esempio quando vogliamo realizzare un sustain molto lungo su una nota di chitarra elettrica. In questo caso il tempo di attacco sarà selezionato sul valore minimo per non modificare la parte iniziale dell'inviluppo del suono. La soglia verrà scelta abbastanza bassa, il tempo di release lungo e il rapporto di compressione basso. Ciò permetterà di applicare un discreto make-up gain e questa combinazione di scelte avrà l'effetto di enfatizzare maggiormente la coda del suono in questione, di fatto allungandolo.

9.3.8.3. Parallel Compression

La tecnica della parallel compression , detta anche New York compression , consiste nell'utilizzare una compressione molto pronunciata come rinforzo al suono originario attraverso l'uso di un canale parallelo[25] (realizzato tecnicamente tramite aux send [Vedi: Auxiliary send] e aux return [Vedi: Aux return master]). L'uso smodato della compressione sul suono parallelo permette di ottenerne una versione estremamente "cicciona" a causa dello schiacciamento della dinamica impresso. Se questa versione iper-compressa del suono fosse inserita da sola nel mix risulterebbe fastidiosa e poco funzionale. Ma proprio perché sommata in parallelo al suono originale avrà la funzione di rinforzo e arricchimento senza intaccarne la naturalità. Nella musica elettronica (techno, trance, house) questa tecnica viene applicata spesso sui kick (cassa di batteria) per ottenere un suono più potente, tuttavia la compressione parallela può anche essere applicata efficacemente a strumenti quali chitarre o sulle voci.

Di seguito viene presentato un suono di kick e la sua versione rinforzata attraverso una parallel compression. Nell'ordine: kick dopo l'applicazione di una compressione drastica, kick con compressione e dry alternati

Esempio sonoro 9.3. Kick rinforzato con una parallel compression [Traccia 48]

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[21] La costruzione della curva di inviluppo di un segnale audio è realizzata da un apposito circuito chiamato envelope follower (in italiano: inseguitore di inviluppo )

[22] Il funzionamento illustrato vale per tutti i processori di dinamica (gate, expander, ecc) anche se qui è stato applicato al compressore

[23] Low Frequency Oscillator - LFO : è un oscillatore in grado di generare forme d'onda a bassa frequenza (0 - 10 Hz).

[24] Va sottolineato che l'inserimento di un delay genera un ritardo sul segnale di uscita. Questo potrebbe essere un problema quando il suono interessato dal lookahead deve interagire con altri suoni, come ad esempio all'interno di un mix o ancora di più nel caso di compressioni parallele [Vedi: Parallel Compression], dove il segnale originario viene sommato ad una sua copia compressa e dove l'attivazione del lookahead potrebbe introdurre pesanti cancellazioni di fase. Nel caso che il lookahead invece si attivi su un intero mix (ad esempio su un limiter in fase di mastering), l'attivazione del lookahead non comporta particolari problemi.

[25] Il nome di questa tecnica si riferisce al fatto che il processore di dinamica viene utilizzato in parallelo anziché in serie, allo stesso modo di un effetto come ad esempio il riverbero

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