Digitale Kompression und ihre Wirkung auf das durchlaufende Signal ohne Überschreitung des Tresh - Holds

Inhaltsverzeichnis

1. Kapitel Zielsetzung der Arbeit

2. Kapitel Auswahl der untersuchten Kompressoren

3. Kapitel Das geeignete Signal

4. Kapitel Instrumente zur Untersuchung

5. Kapitel Das Messverfahren:

6. Kapitel - Die Kompressor - Einstellungen
6.1 Pro Tools Standard Kompressor
6.2 Logic Standard Kompressor
6.3 Ableton - Standard - Kompressor
6.4 Cubase Standard - Kompressor
6.5 Waves CLA Classic Compressors
6.6 Waves Hybrid - Compressor
6.7 Waves Renaissance Compressor
6.8 Sonnox - Oxford - Dynamics

7. Kapitel - Messungen und Analyse / Begründungen
7.1 Pro Tools Standard Kompressor
7.2 Logic Pro 9 Standard - Kompressor
7.3 Ableton - Live - Standard - Kompressor
7.4 Cubase Standard - Kompressor
7.5 Waves Classic Compressor CLA-2A
7.6 Waves Classic Compressor CLA-3A
7.7 Waves Classic Compressor CLA-76
7.8 Waves Hybrid - Compressor
7.9 Waves Renaissance Compressor
7.10 Sonnox Oxford Dynamics

8. Kapitel Zusammenfassung der Ergebnisse
8.1 Standard - Kompressoren
8.2 Professionelle Produkte

9. Kapitel Vergleich Standard - Kompressoren - professionelle Produkte

A. Abbildungsverzeichnis

B. Quellenverzeichnis

C. Versicherung über die Selbständigkeit

1. Kapitel Zielsetzung der Arbeit

Mein Interesse in dieser Arbeit lässt sich in einer einzigen Frage formulieren:

Was geschieht mit einem Signal, wenn ich im Insert des Kanals einen Plug - In - Kompressor benutze, dessen Thresh - Hold jedoch nie überschritten wird?

Kompressoren, welche zwar aktiv sind,jedoch nicht arbeiten, sollten das durchlaufende digitale Audiosignal nicht verändern. Die IT - Welt vertrittjedoch den Standpunkt, dass mit dem Signal etwas geschehen muss, da die Daten das Gerät durchlaufen und dabei ihr binärer Code verändert wird.

Meine Abschlussarbeit soll mögliche Veränderungen im Audiosignal darlegen um ihren Einfluss auf einen ganzen Song besser abschätzen zu können oder um zu belegen, dass diese Umformungen vernachlässigbar oder inexistent sind. Die vorliegende Abhandlung will Klarheit über die Nutzung von Digital - Kompressoren verschaffen.

2. Kapitel Auswahl der untersuchten Kompressoren

In dieser Arbeit werden folgende Kompressoren untersucht:
- Standard - Kompressor von den gängigsten DAW - Software:
- Pro Tools 9 HD,
- Logic Pro 9,
- Cubase 6,
- Ableton Live 8

- Professionelle Kompressoren von:
- Waves CLA Classic Compressor 2A,
- Waves CLA Classic Compressor 3A,
- WavesCLAClassicCompressor76,
- Waves Hybrid Compressor H-Comp,
- Waves Renaissance Compressor,
- Sonnox Oxford Dynamics

Die obengenannten Kompressoren werden alle als professionell eingestuft. Sie werden in den SAE - Studios in Zürich verwendet und sind durch den Supervisor bestätigt worden.

3. Kapitel Das geeignete Signal

Ausgangspunkt für meine Untersuchung ist die Frage, welche Struktur ein geeignetes Testsignal aufweisen muss:

a) Das geeignete Testsignal muss alle Frequenzen mit konstanter Energie einzeln abtasten. Damit können etwaige Veränderungen im Amplituden- oder im Frequenzspektrum eindeutig sichtbar gemacht werden.
b) Ein Kompressor spricht hohe Peak - Werte an. Deshalb sollten auch Signale mit solchen Werten überprüft werden, um eine korrekte Aussage über das allgemeine Verhalten machen zu können.
c) Der Sinus - Sweep ist ein kontinuierliches Signal von 20 Hz bis 20 kHz. Da die Schwingungsweite in diesem Signal gleichmässig verteilt ist, werden allfällige Modifikationen der maximalen Amplitude im Vergleich zur Frequenz und im Vergleich zum Zeitverlauf deutlich erkennbar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Sinus - Sweep

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Sinus - Sweep - Fuzz - Measure

Mit dem Signal des Sweeps sind aber keine hohen Peak - Werte zu erwarten. Deshalb reicht dieses Signal nicht aus, um meine Analyse vollständig durchzuführen.

Um diesen Bereich zu testen, werde ich eine klare Bass - Drum verwenden. Die Bass - Drum kann nur über das Peak - Verhalten aussagekräftig verwendet werden, da sie weder über eine konstante Energie verfügt noch das ganze Frequenzspektrum abdeckt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Bass - Drum

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Bass - Drum - Fuzz - Measure

Weisses oder rosa Rauschen wurden ebenfalls in Betracht gezogen. Sie weisen keine der obengenannten Eigenschaften auf, daher können keine exakten Daten ausgewertet werden. Ich stufe diese Signale als ungeeignet ein.

4. Kapitel Instrumente zur Untersuchung

Das Analysetool:

Die Messungen führe ich mit der Software: „Fuzz - Measure Pro 3“ durch. Dieses Programm liefert die deutlichsten, genausten und am Besten auswertbaren Ergebnisse. Andere Programme, zum Beispiel Real Time Analyzer 1.2 oder Wavesurfer, sind meines Erachtens nicht präzise genug oder stellen nicht alle Parameter dar.

Tm Programm werden folgende Parameter analysiert:

“ Magnitude, entspricht maximaler Amplitude in dB Full Scale “ Frequenz in Hertz “ Volt / Amplitude RMS “ Zeit in Millisekunden

Diese Parameter werden benötigt um ein akustisches Signal zu definieren. Fuzz - Measure Pro 3 berechnet die Magnitude einerseits im ganzen Frequenzband von 20 Hz bis 20 kHz und andererseits die Amplitude im Zeitverlauf von 0 bis Unendlich in Millisekunden.

5. Kapitel Das Messverfahren:

Die Testsignale werden in der Digital - Audio - Workstation einmal ohne Tnsert - Kompressor und einmal mit „Plug - Tn“ aufgezeichnet. Auf „Bouncen“ wird absichtlich verzichtet um die Fehlerquellen möglichst gering zu halten. Danach werden die gespeicherten Messdaten in der Analyse - Software Fuzz - Measure Pro 3 importiert, analysiert, miteinander verglichen und schliesslich ausgewertet.

Bevor dies geschehen konnte, musste geprüft werden, ob die Software einwandfrei funktioniert. Dies geschah mit Hilfe von einem Sinus - Sweep, welcher in allen DAW - Programmen aufgenommen und in die Software importiert wurde. Da das Signal immer gleich ausgewertet wurde, konnte die Funktionalität bewiesen werden.

6. Kapitel - Die Kompressor - Einstellungen

6.1 Pro Tools Standard Kompressor

Bei den Einstellungen bemerkte ich, dass die Attack- und Release - Zeit gar nicht aufNull gestellt werden können. Die geringsten Einstellungen sind 10 Mikrosekunden Attack - Zeit und 5 Millisekunden Release - Zeit. Da das durchlaufende Signal den Thresh - Hold nicht überschreitet, sollte das keine Rolle spielen. Die restlichen Parameter wurden so eingestellt, dass sie das durchlaufende Signal nicht beeinträchtigen:

Die Ratio 1.0:1, kein Knee,

keine Gain - Erhöhung,

der Tresh - Hold so hoch wie möglich,

damit die Testsignale den Kompressor ohne komprimiert zu werden durchlaufen können.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

в Sinus Sweep mit Kompressor

6.2 Logic Standard Kompressor

Die Kompressor - Einstellungen wurden folgendermassen festgelegt: In Logic 9 Pro ist es moglich die Attack - Zeit auf 0 zu stellen. Die Release - Zeit ist auf 5 Millisekunden beschrankt und kann nicht tiefer eingestellt werden. Die Ratio auf den tiefst moglichen Wert von 1:1, kein Knee, 0.0 dB Gain, der Kompressor Thresh - Hold in RMS ebenfalls mit 0.0 dB, Circuit - Type ist mit Platinum eingestellt, Auto Gain OFF,die Side Chain Detection auf Maximum.

6.3 Ableton - Standard-Kompressor

Der Kompressor in Ableton Live sieht nicht nur sonderbar aus, auch seine Funktionen sind nicht mit den anderen DAW - Kompressoren vergleichbar. Die Einstellungen weichen von allen anderen Kompressoren ab.

Neben den üblichen Parametern können noch Low Cutoff und Hi Cutoff eingestellt werden. Attack- und Release - Zeit können nicht auf 0 gestellt werden, sie sind mit 0.01 Millisekunden Attack - Zeit und 8 Millisekunden Release - Zeit beschränkt.

Die kleinste Einstellung bei der Ratio ist 2:1, der Thresh - Hold kann gar nur auf -10dB eingestellt werden. Dadurch wird die

Auswertung der Ableton - Daten durch Fuzz - Measure Pro 3 erschwert. Mit den normalen Messdaten wird der Thresh - Hold überschritten. Um dieses Problem zu umgehen, müssen die Testsignale angepasst werden. Sie dürfen den Wert von - lldB Full Scale nicht überschreiten, weil sonst das Ergebnis der Messung verfälscht werden könnte.

6.4 Cubase Standard - Kompressor

In Cubase ist der Standard - Kompressor ähnlich aufgebaut, wie in Pro Tools und Logic. Zusätzlich verfügt er über eine Hold - und eine Peak - RMS - Analysefunktion. Attack- und Release - Zeit können eingestellt werden.

Attack- und Release Zeit mit 0.5 Millisekunden.

Ratio wurde auf l:l,

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Cubase Standard Kompressor

der Thresh - Hold auf 0 dB,

Make - Up ebenfalls 0,

Hard Knee.

6.5 Waves CLA Classic Compressors

Die Classic - Kompressoren von Waves erinnern mit ihrem Design an ältere Hardware - Kompressoren. Sie sind Emulationen. Bei den CLA 2Aund ЗА Kompressoren kann fast nichts separat eingestellt werden. Diese Zwei Kompressoren verfügen lediglich über einen Gain Input -, sowie ein Peak - Reduktion - Regler, welche für meine Versuchsreihe beide auf 0 gestellt Abbildung 9: Waves CLA-2A wurden. Zusätzlich kann die VU - Meteranzeige zwischen Input, Gain - Reduction und Output gewählt werden und das Plug - In kann entweder als Kompressor oder als Limiter verwendet werden. Der CLA 2A wurde auf dem legendären elektro-optischen Tube-Kompressor modelliert. Er übernimmt das glatte, frequenzabhängige Benehmen des Originals. Wie die Mitte - Klassiker der 60er Jahre klingt der CLA-2A am Besten auf Gitarren und Bass.

Der CLA-3A wird gestützt auf den Anfang der 70er Jahre . Diese Halbleitereinheit ist für seine einzigartige und hoch durchsichtige Kompressionskurve, sowie für feine harmonische Verzerrungen bekannt.

Der Waves Classic Kompressor CLA-76 ist etwas anders aufgebaut als seine Vorgänger. Neben dem Input - Potty gibt es anstatt des Gain - Reduction einen Output - Regler.

Attack- und Release - Zeit können separat, bis zum tiefsten Wert 1 eingestellt werden. Die Ratio kann von All (1:1) bis 20:1 geschaltet werden.

Dazu gibt es noch die verschiedenen Modi: Analog (50Hz, 60 Hz und OFF) und die Revisionen Bluey und Blacky, die keinen Einfluss auf die Arbeitsweise des Kompressors haben, sondern nur optisch anders ausgestaltet sind. Abbildung 11: Waves CLA-76

In meinem Versuch wurden In- und Output auf 0 dB,

Attack- und Release Zeit auf 1, die Ratio mit ALL eingestellt.

Der CLA-76 begeistert durch zwei hoch-wünschenswerte Ansichten der berühmten Originale, die Mitte der 60er Jahre erschienen. Ein Linienniveau beschränkt den Verstärker. Beide Versionen des CLA-76 ("Schwarzer" und "Blauer") bieten den superschnellen Attack an, was zirka 50 Mikrosekunden entspricht. Der superschnelle Attack machte die Versionen des CLA-76 zu Original - Studio - Legenden.

6.6 Waves Hybrid - Compressor

Der Hybrid - Kompressor von Waves ist ein Kompressor, den es ausschliesslich als Plug - In gibt. Er verfügt über diverse Einstellungsmöglichkeiten, die in meiner Testreihe wie folgt eingestellt wurden:

Die Attack - Zeit beträgt 0.5 Millisekunden, die Release - Zeit ist mit 3 Millisekunden eingestellt,

Ratio ist 1:1, der Thresh - Hold 0 dB,

Punch 0 dB,

Mix 100% Dry Analog ist OFF geschaltet,

Limiter ist OFF geschaltet,

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 12: Waves Hybrid -Compressor

der Output ist 0 dB

Der Hybrid - Kompressor ist ein Typ neuer Dynamik-Verarbeiter, die die modellierten Eigenschaften von Transformatoren, Röhren und Transistoren verbinden, welche nur ein Plug - In zur Verfügung stellen kann. Das Ergebnis ist ein Kompressor mit Fähigkeiten, die Ingenieure ganz ausnutzen.

6.7 Waves Renaissance Compressor

Der Renaissance - Kompressor verfügt über alle wichtigen Einstellungsmöglichkeiten.

Für die Messungen wurde er folgendermassen eingestellt: Attack - Zeit mit 0.5 Millisekunden, Die Release - Zeit entspricht 5 Millisekunden, Ratio wurde auf den tiefst möglichen Wert von 0.5:1 eingestellt, Thresh - Hold und Gain auf 0 dB.

Der Renaissancekompressor liefert klassische, warme Kompression und Expansion. Die Technologien wurden von dem berühmten C1 parametrischen Kompander und dem legendären Ultramaximizer verwendet.

So werden die durchlaufenden Testsignale den Thresh - Hold nicht überschreiten.

Eigenschaften wie auswählbare Zeiten, unveränderliche Kurven und variable weiche Kompressionsfunktionen erlauben dem Benutzer den ganzen allgemeinen Gebrauch der Kompression. Er bietet die Möglichkeit von der feinen unauffälligen Niveau-Kontrolle bis zum künstlerischen Einsatz. Die Look - Ahead - Funktion bietet dynamische Genauigkeit, welche einer künstlerischen Fähigkeit entsprechen. Dieses hoch entwickelte und professionelle Produkt vereinigt in sich technische Raffinesse und die Flexibilität im Einsatz bei vielen unterschiedlichen Anwendungen.

7. Kapitel - Messungen und Analyse I Begründungen

Die ersten Messungen brachten erstaunliche Ergebnisse. Die meisten Standard Kompressoren bearbeiten die Testsignale, obwohl kein Thresh - Hold überschritten wurde und keine Anzeichen auszumachen waren.

7.1 Pro Tools Standard Kompressor

Messungen und Analyse:

Der Pro Tools Standard - Kompressor bearbeitet den Sinus - Sweep, in dem Obertöne hinzugefügt werden. Die erste Veränderung befindet sich bei ca. 20 Hz, danach wird bis etwa 1.2 kHz gar nichts mehr bearbeitet. Ab 1.2 kHz werden die Obertöne generiert, diese Veränderungen sind mit 0 bis 0.1 dB Zunahme zwar sehr schwach. Das Testsignal klingt nicht mehr gleich wie vorher. Da mehr Obertöne vorhanden sind, wird das Signal als „brillanter“ empfunden. Normalerweise sollte das Signal durch das Einfügen des Inserts etwas verzögert werden, was bei Pro Tools Pro 9 HD mit der Delay - Kompensation verhindert wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 15: Differenz derSinus - Sweep

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