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許多音頻設(shè)備都需要調(diào)定信號電平，而且要相當(dāng)準(zhǔn)確地維持信號電平才可以使這些設(shè)備正確地工作。不適當(dāng)?shù)男盘栯娖街粫a(chǎn)生較差的信噪比。通常，過度的信號電平帶來的后果是嚴(yán)重的，起碼就會產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。最壞的情況便是損壞揚(yáng)聲器系統(tǒng)。有些設(shè)備裝有自動(dòng)的電平控制系統(tǒng)，即使輸入電平出現(xiàn)較大的變化，也可以保持相當(dāng)穩(wěn)定的電平。實(shí)際上，這是磁帶錄音設(shè)備相當(dāng)常見的特性，但在有線廣播擴(kuò)音設(shè)備中就比較罕見了。不過，采用外部的自動(dòng)電平控制電路，通常是并沒有什么困難的，這種裝置稱為“壓縮器”，它把較大范圍的輸人電平壓縮成范圍相當(dāng)有限的輸出電平。
問：是什么讓1176 LN和LA-2A壓縮器（1176 LN和LA-2A均是Universal Audio 公司生產(chǎn)的話筒壓縮處理器，1176 LN目前售價(jià)￥27300.00。）的聲音變得與眾不同？這些特別的特性是怎樣被數(shù)字仿真技術(shù)所捕捉到的？
答：回答這個(gè)問題之前，讓我們先對壓縮器做一個(gè)簡單的了解，然后再關(guān)注那些能使壓縮器變得獨(dú)一無二的特性。
壓縮
壓縮，嚴(yán)格來說是利用自動(dòng)增益控制手段來降低信號動(dòng)態(tài)范圍的裝置。任何自動(dòng)增益控制裝置能分成兩個(gè)邏輯元件：一個(gè)探測器，還有一個(gè)增益計(jì)算器，用來計(jì)算適當(dāng)?shù)脑鲆鎻亩鴳?yīng)用于輸入信號。壓縮器有很多不同的應(yīng)用。探測器和增益計(jì)算器的精確行為是決定所給的壓縮器的音速特性的重要因素。這并不令人驚訝，正因?yàn)檫@個(gè)事實(shí)，為了使我們仿真的產(chǎn)品建模更精確，我們很關(guān)注對仿真壓縮器建模的設(shè)計(jì)。這是他們在做壓縮其模型過程時(shí)的一些重要細(xì)節(jié)的簡述。
圖片1 Universal Audio 1176 LN：起始時(shí)間
1176 LN的特點(diǎn)中最有用的特點(diǎn)是有很短的起始時(shí)間——和20us一樣快。能讓1176達(dá)到如此短的起始時(shí)間的原因是1176是個(gè)能夠反饋的壓縮器，就是說，信號探測器處理輸出信號而不是輸入信號。1176的這個(gè)特點(diǎn)對我們的數(shù)字仿真是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诓蓸勇蕿?4.1千赫茲，20us比采樣周期短。（編者的話：看一下目前市面上其他模仿1176壓縮器的產(chǎn)品，看起來它們?nèi)匀皇怯幸恍┓椒▉硎蛊鹗紩r(shí)間變得相對適當(dāng)?shù)摹＃﹫D片1展示的是一個(gè)用來觀察我們的壓縮器的起始時(shí)間行為的信號測試。這是一個(gè)增益被調(diào)到20分貝的正弦波。圖片2展示的是再發(fā)行的Universal Audio 1176 LN（藍(lán)色線條），原始的UREI 1176LN（紅色線條），以及Universal Audio 1176 LN數(shù)字仿真（黑色線條）對信號的反應(yīng)。我們可以看到，數(shù)字仿真擁有的起始時(shí)間和20uS里的硬件壓縮器的時(shí)間一樣長。所有壓縮器都被設(shè)置成了比例為4：1的盡可能短的起始和釋放時(shí)間，信號輸入增益的設(shè)置是在壓縮器閾值設(shè)置中的一小部分。
圖片2 隨著素材變換而不斷變換的釋放時(shí)間
能夠隨著素材的變換而不斷變換釋放時(shí)間，是許多著名壓縮器的特點(diǎn)。擁有隨著素材變換而變換的釋放時(shí)間的功能有以下動(dòng)機(jī)：在一個(gè)瞬態(tài)聲音后，最好是有一個(gè)短暫的釋放時(shí)間去避免信號突變。但是，在一個(gè)持續(xù)音的狀態(tài)需要壓縮的情況下，最好有更長的釋放時(shí)間來減少由重復(fù)的起始-釋放時(shí)間循環(huán)而引起的諧波失真。很少人知道的一個(gè)事實(shí)就是1176 LN壓縮器采用了一個(gè)能夠隨素材變化而調(diào)整釋放時(shí)間的機(jī)器。
圖片3 1176 LN的釋放時(shí)間和素材的關(guān)系
圖片3展示的是用于證明1176 LN的釋放時(shí)間是隨素材變換的信號測試的包絡(luò)。信號包含了伴有一組低電平信號的瞬態(tài)聲音。進(jìn)而導(dǎo)致另外一組低電平信號的伴有高電平信號的延長段。
圖片4 1176 LN壓縮器對信號的反應(yīng)
圖片4展示的是1176 LN壓縮器對信號的反應(yīng)。我們再一次展示了修訂后再發(fā)行的Universal Audio 1176LN（藍(lán)色線條），原始版本的UREI 1176 LN（紅色線條），以及Universal Audio 1176 LN數(shù)字仿真插件版本（黑色線條）對信號的反應(yīng)。我們從圖中可以看到，0.5秒左右的釋放時(shí)間段明顯比2.5秒左右的釋放時(shí)間段短，這也是壓縮器延長段引起釋放時(shí)間變長的地方。圖片2中的所有壓縮器都進(jìn)行了完全相同的設(shè)置。圖片5和圖片6展示的是圖片4的釋放包絡(luò)的延伸圖。
圖片6釋放包絡(luò)的延伸圖
圖片6釋放包絡(luò)的延伸圖
LA-2A使壓縮器用到了el-op（發(fā)光板 electroluminescent panel和光電導(dǎo)管 photoresistor）根據(jù)輸入信號，光通過發(fā)光板發(fā)電（EL panel），使光電導(dǎo)管發(fā)光并讓它改變電阻。光電導(dǎo)管中電阻的改變是引起LA-2A增益降低的原因。讓LA-2A變得著名的是它的釋放時(shí)間能夠隨素材變化而變化，這是由光電導(dǎo)管的物理性質(zhì)變化而引起的，但是另外一個(gè)LA-2A的重要特點(diǎn)是他能夠隨素材變化而不斷變化頻率響應(yīng)。雖然很多壓縮器有隨素材變化而變化的頻率的閾值，但是LA-2A的發(fā)電板有一種特別的非線性特性不但能夠引起隨素材變化而變化的頻率閾值，也能引起隨素材變化而變化的頻率壓縮比率。這個(gè)隨素材變化而變化的頻率壓縮比率對LA-2A的獨(dú)特聲音做了巨大的貢獻(xiàn)。圖片7展示的是再發(fā)行的Universal Audio LA-2A壓縮器在不同的頻率是的靜止壓縮曲線。輸出電平和輸入點(diǎn)平在分貝上的對比。圖片8展示的是使用UA LA-2A數(shù)字仿真插件得到的圖表。
圖片7 
圖片8
建模
對壓縮器進(jìn)行數(shù)字化建模需要兩步。第一步，需要了解壓縮器是如何工作的。這一步通常需要參閱電路圖，理解了機(jī)器的工作原理之后，就需要在裝置上做一些具體的測試了。對每一個(gè)壓縮器的建模都需要對壓縮器所有重要的行為做一套單獨(dú)的測試。一旦了解了它的行為，在數(shù)字領(lǐng)域重復(fù)這種行為特性的一個(gè)運(yùn)算法則就必須被編寫出來。這一步里會遇到不同程度的困難，取決于在模擬電路在建模時(shí)所包含的非線性等級以及這些不同的過程中會出現(xiàn)的比率。
總而言之，任何壓縮器的特點(diǎn)都幾乎完全取決于它的信號探測能力和他的增益計(jì)算器設(shè)計(jì)。為了建立一個(gè)精確的模型，我們需要描述這兩個(gè)元素的特性。另外的需要被考慮進(jìn)建模的特點(diǎn)，包括EQ和由于變壓器、屏蔽帽和限制帶寬的放大器等等帶來的非線性特性。
由于壓縮器有很多很有特點(diǎn)的行為可以列舉，所以不能用千篇一律的方法去建模，每一個(gè)裝置必須分開來進(jìn)行研究，然后分開來進(jìn)行建模。由于固有的非線性特性與壓縮器是緊密聯(lián)系的，我們并沒有辦法保證物理建模能夠完完全全的忠實(shí)還原壓縮器的原有特性，或者輸入和輸出的特性。只有通過現(xiàn)有設(shè)備的物理表現(xiàn)去有針對性的建模，才能夠制造出一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)字模型。
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