Das Thema dieser Facharbeit ist Kompressoren im Vergleich. Ich habe mich für den Nachbau eines UREI 1176 LN entschieden. Ich werde versuchen, eine exakte Kopie des Originals zu bauen, der möglichst preiswert ist und qualitativ dem Original in nichts entgegensteht. Da ich relativ gut löten kann und mich auch sonst für Schaltungen interessiere, bin ich zu diesem Entschluss gekommen. Darüber hinaus habe ich in der Vergangenheit bereits diverse Elektronische Schaltungen gebaut. Hier konnte ich mein Wissen und meine Kenntnisse, welche ich während meiner beruflichen Tätigkeit als Radio- und Fernsehtechniker erworben habe, hervorragend einbringen.
Während meiner Tätigkeit habe ich mir umfangreiche Kenntnisse in
Löt- und Messtechnik, sowie in der Reparatur von Unterhaltungselektronik angeeignet. Zudem ist die Musik-Komposition, Produktion und Aufnahme ein langjähriges Hobby von mir. Während meiner Jugendzeit habe ich als Disk-Jockey gearbeitet. Darüber hinaus interessiere ich mich schon seit meiner Kindheit für Musik und Technik. Mit den Erkenntnissen, die ich aus dem Nachbau erwerben werde, werde ich mein technisches Wissen erweitern und vertiefen. Dieses Wissen möchte ich dann später nach abgeschlossener Arbeit bei meinem Job, den ich ausüben werden, gewinnbringend einsetzen. Mir geht es hier um die „Machbarkeit des Projekts“ und welcher Aufwand dafür betrieben werden muss. Natürlich ist auch die Herausforderung, einen solchen Kompressor zu bauen, ein weiterer Aspekt.
Außerdem möchte ich bei erfolgreichem Nachbau wissen, ob es möglich ist, die erforderlichen Bauteile zu beschaffen. Hierzu ist von Interesse, ob man die Bauteile einfach in einem Fachgeschäft oder übers Internet erwerben kann. Die Bauteile sollten zudem möglichst preiswert sein. Der Nachbau soll vom Preis her um ein Vielfaches preiswerter sein als das Original.
Ein Erfolg wäre es, wenn nach dem Zusammenbau das Gerät funktioniert und man eine Abgleich des Gerätes durchführen kann.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Kompressor
2.1 Funktionsweise eines Kompressors (Signalverarbeitung)
2.1.2 Feed-ForwardKompressoren /Feed-Back-Kompressoren
2.1.3 Beschreibung der Parameter
2.1.4 Komprimierungvon Einzelsignalen/Gesamtsignalen
2.1.5 Praktische Anwendung /Einsatzgebiete
2.1.6 Kompressoren/Bauformen
VCA-Kompresspor
Breitbandkompressor / Multibandkompressor
Röhrenkompressor
Optokompressor / FET-Kompressor
2.2 Nähere Betrachtung desHardwaregerätesUREI 1176 LN
2.2.1 Historischer Hintergrund
2.2.2 Information zu demGerätUREI 1176 LN(REVA-H)
2.3 Besonderheiten (Schaltung, Funktion Sound)
3. Bau desKompressors
3.1 Beschaffung der Bauteile
3.2 Berichtüber den Zusammenbau
3.2.1 Bauteile (Definition)
3.3 Kalibrierung / Abgleich des Gerätes
4. Vergleich von Hardware und Nachbau
5. Zusammenfassung / Ergebnis
6. Literaturverzeichnis
7. Abbildungsverzeichnis
1. Einleitung
Das Thema dieser Facharbeit ist Kompressoren im Vergleich. Ich habe mich für den Nachbau eines UREI 1176 LN entschieden. Ich werde versuchen, eine exakte Kopie des Originals zu bauen, der möglichst preiswert ist und qualitativ dem Original in nichts entgegensteht. Da ich relativ gut löten kann und mich auch sonst für Schaltungen interessiere, bin ich zu diesem Entschluss gekommen. Darüber hinaus habe ich in der Vergangenheit bereits diverse Elektronische Schaltungen gebaut. Hier konnte ich mein Wissen und meine Kenntnisse, welche ich während meiner beruflichen Tätigkeit als Radio- und Fernsehtechniker erworben habe, hervorragend einbringen. Während meiner Tätigkeit habe ich mir umfangreiche Kenntnisse in Löt- und Messtechnik, sowie in der Reparatur von Unterhaltungselektronik angeeignet. Zudem ist die Musik-Komposition, Produktion und Aufnahme ein langjähriges Hobby von mir. Während meiner Jugendzeit habe ich als Disk-Jockey gearbeitet. Darüber hinaus interessiere ich mich schon seit meiner Kindheit für Musik und Technik. Mit den Erkenntnissen, die ich aus dem Nachbau erwerben werde, werde ich mein technisches Wissen erweitern und vertiefen. Dieses Wissen möchte ich dann später nach abgeschlossener Arbeit bei meinem Job, den ich ausüben werden, gewinnbringend einsetzen. Mir geht es hier um die „Machbarkeit des Projekts“ und welcher Aufwand dafür betrieben werden muss. Natürlich ist auch die Herausforderung, einen solchen Kompressor zu bauen, ein weiterer Aspekt. Außerdem möchte ich bei erfolgreichem Nachbau wissen, ob es möglich ist, die erforderlichen Bauteile zu beschaffen. Hierzu ist von Interesse, ob man die Bauteile einfach in einem Fachgeschäft oder übers Internet erwerben kann. Die Bauteile sollten zudem möglichst preiswert sein. Der Nachbau soll vom Preis her um ein Vielfaches preiswerter sein als das Original. Ein Erfolg wäre es, wenn nach dem Zusammenbau das Gerät funktioniert und man eine Abgleich des Gerätes durchführen kann.
2. Kompressor
Der Kompressor ist ein Regelverstärker, der Einfluss auf den Pegel bzw. die Lautstärke eines Materials nimmt (Friesecke, 2007, 677). Er hat die Aufgabe, den Dynamikbereich eines Signals zusammen zu stauchen (Friesecke, 2007, 677).Auf diese Weise werden die Unterschiede zwischen lauten und leisen Stellen geringer (Friesecke, 2007, 677). Selbstverständlich wird während der Dynamikänderung auch die Wellenform des Signals verändert (ebd.). Ein Kompressor verdichtet ein Audiosignal, in dem er die Dynamik einschränkt. Die lautesten Stellen werden in einem bestimmten Verhältnis abgesenkt (Friesecke, 2007, 677). Anschließend kann das Signal im Gesamtpegel erhöht werden. Ein komprimiertes Signal hat mehr Druck und klingt dichter als ein unkomprimiertes. (Friesecke, 2007, 677). Der Kompressor gehört wie der Limiter, Expander und Gate zu den dynamikbearbeitenden Geräten (Friesecke, 2007, 677).
Eine Sonderform des Kompressors ist der Rotationspunkt-Kompressor. Der Rotationspunkt-Kompressor hat keinen eigenen Regler für den Threshold, Hier wird der Threshold über den Input-Regler geregelt (Friesecke, 2007, 677, Dickreiter,1997, 410). Der Vorteil dieser Kompressoren ist, dass sie sich sehr gut einstellen lassen, da sie das Signal um einen bestimmten Arbeitspunkt (Rotation Punkt) herum verändern und an diesem Punkt einen konstanten Pegel beibehalten (Friesecke, 2007, S. 677, Dickreiter,1997, S.410).
2.1. Funktionsweise eines Kompressors (Signalverarbeitung)
Für den praktischen Aufbau von Kompressoren gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze: Die Feed-Forward-Kompressoren und die FeedBack-Kompressoren. Einfacher zu konstruieren und daher auch billiger sind die Feed-Back-Kompressoren (Friesecke, 2007, S. 677 f).
2.1.2 Feed-Forward-Kompressoren
Das Signal für den Sidechain wird vom Eingangssignal des Kompressors gewonnen. Im Sidechain wird das Signal gleichgerichtet und logarithmiert (Friesecke, 2007, 677). Anschließend kann die logarithmische Steuerspannung mit dem Threshold verglichen werden. Über dem Unterschied zwischen Threshold und Steuerspannung wird das Steuersignal für den VCA ermittelt, der dann im Signalweg die Dynamik des Signals verändert.((Frie- secke, 2007, 677). Das Problem bei dieser Technik ist dass das Verhalten des VCA im Steuerweg sehr gut bekannt sein muss, da es keinerlei Rückmeldung über die tatsächlich erfolgte Dynamikänderung gibt (Friesecke, 2007, 677 ).
Feed-Back-Kompressoren
Diese Variante führte dem Sidechain das Ausgangssignal des VCA zu (Friesecke, 2007, 677). Im Sidechain wird das Signal gleichgerichtet und mit dem Threshold verglichen. Eine aufwändige Logarithmierung entfällt. Ebenso muss das genaue Regelverhalten des VCA nicht bekannt sein, da sich die gesamte Schaltung durch die Messung des Ausgangssignals selbst unter Kontrolle hält (Friesecke, 2007, 677). Der Vorteil dieser Kompressoren ist der einfache Aufbau (Friesecke, 2007, 677). Nachteil ist, dass sich der Arbeitspunkt in Abhängigkeit des Threshold und der Ratio verschiebt (Friesecke, 2007, 677). Das Ausgangssignal muss dem Output Level angepasst werden. Bei diesen Kompressoren ist es unmöglich, eine Änderung des Threshold und der Ratio in ihrem klanglichen Verhalten direkt zu vergleichen, da sich der Output-Level ändert (Friesecke, 2007, 677).
2.1.4 Beschreibung der Parameter
Threshold und Ratio
Der Threshold bestimmt, von welchem Signalpegel an der Kompressor das Signal bearbeitet. Mit Ratio wird das Kompressionsverhältnis und somit die Dynamikreduktion von Eingangs- zu Ausgangssignal eingestellt (zum Beispiel bedeutet 4:1 dass eine Erhöhung des Eingangssignals um 4 dB zu einer Erhöhung von nur 1 dB am Ausgang führt (Henle, 1998, 232). Dies ist nur für Signale überden Threshold gültig (Henle, 1998, 232). Unterhalb der Threshold besitzt eine Kompressor eine Ratio von 1:1, arbeitet also mit der Verstärkung 0 dB (Henle, 1998, 232).
Attack- und Release-Time
Attack- und Release-Time bestimmen das dynamische Verhalten eines Kompressors, also die Art und Weise, wie auf Veränderungen des Eingangspegels reagiert wird. (www.adt- audio.de/ProAudio WhitePapers/Kompressor Praxis 1.html 19.05.2014) Unter anderem bestimmen sie, mit welcher Verzögerung auf das Über- bzw. Unterschreiten der Threshold reagieren soll (Henle, 1998, 232). „At- tack-Time“ ist die Einschaltzeit des Kompressors und die Zeit, die nach Überschreiten des eingestellten Schwellwerts (Threshold) vergeht, bevor das Ausgangssignal auf das eingestellte Kompressionsverhältnis (Ratio) herunter geregelt wird (Henle, 1998, 232). „Release-Time" ist die Ausschaltzeit des Kompressors und die Zeit, die nach Unterschreiten des eingestellten Schwellwerts (Threshold) vergeht, bis das Signal auf das ursprüngliche Verhältnis von 1:1 zurückgeregelt ist. (Henle, 1998, 232).
Gain-Reduction
Die Gain-Reduction ergibt sich durch den Threshold und der Ratio eines Kompressors und gibt die Verstärkungsverminderung an (Henle, 1998, 234). Sie gibt an um wie viel dB das Eingangssignal gedämpft wird. Je stärker man etwas komprimiert, umso mehr Gain-Reduction erhält man (Henle, 1998, 234). Die Gain-Reduction wird über eine LED-Kette oder einem VU- Meter angezeigt (Henle, 1998, 233). Hierdurch hat man einen optischen Anhaltspunkt über die Wirksamkeit ei4es Kompressors sowie die Kontrolle, ob die Threshold nicht zu niedrig angesetztwurde. (Henle, 1998, 234).
2.1.5 Komprimierung von Einzelsignalen / Gesamtsignalen
Einzelsignale werden komprimiert, um den Dynamikverlauf insgesamt zu glätten und somit leise Passagen verständlicher (weil lauter) zu machen, ohne dass laute Passagen zu laut oder unangenehm wirken (Henle, 1998, 236). So besitzt beispielsweise die menschliche (Sing-)Stimme naturgemäß ein hohes Maß an Dynamik, die es in unbearbeiteter Form problematisch macht, den Gesang in einer typischen Pop-Mischung gegenüber den restlichen Spuren in den Vordergrund treten zu lassen. Mittels eines Kompressors können diese Pegelschwankungen ausgeglichen werden, wodurch ein stetig hoher Durchschnittspegel und somit eine deutlich verbesserte Signalpräsenz erzielt wird (Henle, 1998, 236). Auch zur Einhaltung der technischen Grenzen bei einer Musikaufnahme kann ein Kompressor eingesetzt werden (Vermeidung von Übersteuerungen besonders bei der digitalen Aufnahme). Hierbei wird das Originalsignal vor der Aufnahme in der Dynamik begrenzt (Henle, 1998, 236). Einzelsignale perkussiver Instrumente, beispielsweise Drums, werden auch zur gezielten Klangbearbeitung komprimiert (Henle, 1998, 236). Durch Einstellen einer längeren Attack-Zeit bleibt das Anschlaggeräusch unbearbeitet und lässt sich dadurch unabhängig von der Ausschwingphase einstellen, indem Letztere durch ein passend gewähltes Kompressionsverhältnis herunter geregelt wird (Henle, 1998, 236).
Die Komprimierung des Gesamtsignals wird bei fertigen Musikstücken angewendet. Das komprimierte Gesamtsignal soll „Laut“ klingen, ohne aber den maximalen Pegel zu überschreiten. Die Kompression erfolgt nach den- selben Kriterien wie die Komprimierung eines Einzelsignals (Henle, 1998, 237). Dabei werden die Parametereinstellungen so gewählt, dass das erwünschte Maß an Kompression möglichst ohne störende Nebeneffekte erreicht wird (Henle, 1998, 237). Häufig eingesetzt wird diese Technik bei Radiosendern, die das meistens bereits komprimierte Originalsignal eines Musikstückes vor dem Senden erneut komprimieren, um dadurch eine größere Aufmerksamkeit beim Radiohörer zu erhalten, da allein schon wegen der Lautstärke der Song sich im Vergleich zu anderen unterscheide „Lauter“ wird meistens auch mit besseren Sound gleichgesetzt (Henle, 1998, 237).
2.1.5 Praktische Anwendung / Einsatzgebiete
In der Musikbearbeitung dienen Kompressoren der Dynamikeinschränkung von Signalen (Friesecke, 2007, 677.) Da der Endkonsument unter normalen Hörbedingungen die hohe Dynamik nicht hören kann, die die Instrumente bei einer Aufnahme erzeugen, muss man die Dynamik einschränken. Andernfalls müsste der Hörer ständig zum Lautstärkeregler greifen um nachzuregeln (Friesecke, 2007, 677). In letzter Zeit hat diese Dynamikeinschränkung jedoch ziemlich absurde Formen angenommen, so dass ein Konkurrenzkampf darüber entstanden ist, wer die lauteste Produktion hinbekommt. Dabei wird auch vor einer Verzerrung des Signals nicht mehr halt gemacht (Friesecke, 2007, 677). In der Praxis es sinnvoll mehrere kleine Kompressionsvorgänge durchführen, als einen großen. Aus diesem Grund werden die einzelnen Spuren einer Produktion bei der Aufnahme und bei der Wiedergabe komprimiert und die Summe einer Gesamtkompression unterzogen. Um zu verhindern, dass ein lauter, kräftiger Bass bei einer Summenkompression den gesamten Mitten- und Höhenbereich störend hörbar zusammen komprimiert, verwendet man zunehmend Multibandkompressoren aus der Summe. Diese bearbeiten das Signal in mindestens drei Frequenzbereichen und arbeiten daher unauffälliger (Friesecke, 2007, 677).
2.1.6 Kompressoren/Bauformen VCA-Kompressor
Der Kompressor ist mit einem VCA aufgebaut, wie er auch in den Reglern computergesteuerter Mischpulte eingesetzt wird. Die Verstärkung eines VCA kann über eine Gleichspannung gesteuert werden. Die Steuerspannung für den VCA wird in den meisten Anwendungsfällen aus dem Eingangssignal des Verstärkers selbst abgeleitet. Das Signal, dass bearbeitet werden soll, liefert - gleichgerichtet - auch die Steuerspannung (Sandmann, 2008, 33).
Breitband- und Multiband-Kompressoren
Grundsätzlich wird zwischen Breitband- und Multibandkompressoren unterschieden. Wird der Pegel des gesamten Eingangssignals gleichmäßig bearbeitet, spricht man von einem Breitbandkompressor. Dieser Typ wird häufig auch als Singleband- oder Einband-Kompressor bezeichnet, was aber technisch ungenau ist, da ein Singleband-Kompressor durchaus nur in einem eingeschränkten Frequenzbereich arbeiten kann.
Die Breitband-Kompressorschaltung ist in der Tontechnik bei weitem die häufigste und kommt z. B. oft zum Einsatz, um Einzelsignalen einer Musikmischung mehr Durchsetzungsfähigkeit und Präsenz zu verleihen (Friesecke, 2007, 677). Breitband-Kompressorschaltungen stoßen jedoch prinzipbedingt an ihre Grenzen, sobald im Eingangssignal mehrere Dynamikverläufe gleichzeitig in verschiedenen Frequenzbereichen unabhängig voneinander ablaufen, wie es in einer Mischung mehrerer Einzelsignale der Fall ist. So kann z.B. der Einsatz eines Breitbandkompressors auf einer Musikmischung dazu führen, dass ein Pegelanstieg im Bassbereich zur Abschwächung des Gesamtpegels der Mischung führt (typisches Pumpen beim Einsatz der Bassdrum).
Speziell für die Pegelbearbeitung solcher komplexer Signale wurden Multibandkompressoren entwickelt, in denen vor der eigentlichen Bearbeitung mittels einer Frequenzweiche das Eingangssignal in mehrere Frequenzbänder aufgeteilt wird, von denen jedes einen von mehreren unabhängigen Kompressorschaltkreisen durchläuft, deren Ausgangssignale nach der Kompression wieder zusammen gemischt werden. Auf diese Weise ist es möglich, komplexe und breitbandige Mischsignale homogen zu verdichten, ohne dabei die unnatürliche gegenseitige Beeinflussung verschiedener Frequenzbänder in Kauf nehmen zu müssen.
Da Multibandkompressoren grundlegend in das Klangbild einer Musikmischung eingreifen können und die komplexe Parametrisierung viel Erfahrung mit der Bedienung und der Arbeitsweise der Geräte voraussetzt, gibt es Versuche, die Einstellung des Kompressors zu automatisieren; so gibt es Geräte, die das zu bearbeitende Programmmaterial analysieren können und auf Basis der spektralen und dynamischen Eigenschaften versuchen, das Material möglichst homogen zu verdichten. Dadurch wird dem Signal jedoch eine bestimmte Klangästhetik aufgeprägt, die nicht immer mit dem musikalischen Charakter des Materials harmoniert.
Röhrenkompressor
Im Gegensatz zu Kompressoren mit Halbleiterschaltung kommt beim Röhrenkompressor als verstärkendes Bauteil eine Elektronenröhre zum Einsatz. Obwohl beide Bauteile die gleiche Aufgabe haben, können die klanglichen Veränderungen des bearbeiteten Materials sehr unterschiedlich sein, da je nach verwendetem Verstärker bauteil- und schaltungsspezifische Eigenschaften mit in das Klangmaterial einfließen (Sandmann, 2008, 34).
Optokompressor
Bei diesem Kompressor-Typ wird die Steuerspannung einer Leuchtdiode zugeführt, deren Helligkeit sich entsprechend ändert. Im Signalweg befindet sich ein Fototransistor oder ein Fotowiderstand, der die Funktion des Stellelements wahrnimmt. Besonders für die mit dem Photowiderstand arbeitende Variante ist eine gewisse Trägheit im Regelverhalten charakteristisch, die oft als besonders musikalisch empfunden wird (Sandmann, 2008, 34).
FET-Kompressor
„Statt eines VCAs kann auch ein spezieller Halbleiter, genauer: ein Feldeffekttransistor (FET) als Regelverstärker eingesetzt werden.“ Diese Schaltung stellt sehr schnelle Attack und Release-Zeiten zur Verfügung, sind aber aufgrund ihres aufwendigen Aufbaus sehr teuer und deshalb nur selten vorzufinden. Der Kompressor arbeitet rückwärtsgeregelt, d. h. die Regelung der Kompression wird in Abhängigkeit vom Ausgangssignal durchgeführt. Für die gewünschte Pegelreduktion sorgt ein Feldeffekt-Transistor (FET), der als spannungsgesteuerter, variabler Widerstand genutzt wird. Alle Schaltkreise sind komplett diskret aufgebaut (Jüngling, 25.02.2014, 10).
2.2 Nähere Betrachtung des Hardwaregerätes UREI 1176 LN
Der UREI 1176LN zählt zu den Klassikern unter den analogen Kompressoren und dient seit mittlerweile 40 Jahren als Studiostandard für die Komprimierung von Gesang, Bass, Schlagzeug und anderen Signalen.
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- Arbeit zitieren
- Olaf Hermanspann (Autor:in), 2014, Nachbau eines Urei-1176 LN, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/294355
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