Dynamikprozessoren

Effekte, die die Dynamik eines Signals bearbeiten, werden als Dynamikprozessoren oder auch Dynamics bezeichnet. Den wohl wichtigsten Vertreter stellt hier der Kompressor dar.

Dynamik ist, kurz gesagt, der Bereich zwischen dem lautesten und dem leisesten Anteil eines Signals. Hat ein Signal beispielsweise eine Höchstlautstärke von -5 dB und der leiseste Anteil liegt bei -35 dB, so hat es eine Dynamik von 30 dB.

In diesem Fall könnte es vielleicht so sein, dass das Signal – abgesehen von den lautesten Pegelspitzen, die bis zu -5 dB erreichen – die meiste Zeit etwas leiser ist und zwischen ca. -15 und -25 dB schwankt, zeitweise sogar nur bei -35 dB liegt. Die Lautstärke ist aber nie höher als -5 dB und nie leiser als -35 dB.

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Der Kompressor

Bei der Musikproduktion ist der Einsatz von Kompressor und Limiter nicht mehr wegzudenken. Diese Geräte dienen dazu, die Dynamik eines Signals einzugrenzen. Warum dies notwendig ist? Instrumente und Gesang können eine sehr hohe Dynamik erreichen, sie sind zeitweise also sehr laut und manchmal eben sehr leise. Würden wir ein solches Instrument nun aufzeichnen, so würden die leisen Passagen unter den lauten verloren gehen. Wir würden diese nämlich nur hören, wenn wir unsere Stereoanlage entsprechend aufdrehen würden. Ertönt dann aber wieder die lautere Passage, so wäre die Lautstärke auf einmal unerträglich hoch, so dass wir unsere Anlage wieder leise stellen müssten. Demzufolge würden wir unsere Anlage also ständig laut und leise drehen.

Und genau hier kommt der Kompressor zum Einsatz: Dieser grenzt nämlich die Originaldynamik des Signalsautomatisch ein, indem er es ab einer bestimmten Lautstärke herunterregelt: Sobald diese Lautstärkegrenze überschritten ist, fängt der Effekt an zu arbeiten – zu hohe Lautstärkeausschweifungen werden vermieden. Das beschriebene manuelle Herunterdrehen der Lautstärke wird quasi automatisch übernommen.

In einem nächsten Schritt wird dann die Gesamtlautstärke des Signals angehoben, wodurch es insgesamt lauter wird – jedoch ohne dass einzelne Lautstärkespitzen unangenehm auffallen, da diese ja in ihrem Pegel begrenzt wurden. Insgesamt schwankt die Lautstärke so weniger; Das Signal klingt gleichmäßiger und voller.

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Aber wie viele Produktionen bestehen schon aus nur einem einzigen Instrument? Vielmehr ist es so, dass Sie eine Vielzahl an Signalen aufnehmen werden, von welchen jedes in seiner Lautstärke schwankt. Gleichen Sie nun die Lautstärken der verschiedenen Signale zunächst untereinander an, so werden immer noch beispielsweise beim Gesang einige leiser gesungene Stellen unter den anderen Signalen verloren gehen, während besonders laut gesungene Passagen viel zu weit in den Vordergrund geraten.

Und es geht noch weiter: Nicht nur die verschiedenen Passagen eines Gesangsparts können in ihrer Lautstärke variieren. Es ist sogar so, dass selbst einzelne Worte und Silben teilweise zu leise sind und im Hintergrund verloren gehen, so dass die Sprachverständlichkeit stark leidet.

All dies lässt sich durch Kompressoreinsatz vermeiden. Nur mithilfe des Kompressors kann man beispielsweise den Gesang von der Lautstärke her so einstellen, dass er sich optimal in den Mix einbettet: Er ist zu keinem Zeitpunkt zu laut, da lauter gesungene Passagen in ihrer Höchstlautstärke eingegrenzt wurden, und auch zu keinem Zeitpunkt zu leise, da das Signal insgesamt angehoben wurde. Und auch eventuell verschluckte bzw. leiser ausgesprochene Worte und Silben sind nun lauter, so dass die Textverständlichkeit deutlich besser ist.

Peak- und RMS-Pegel

Schauen Sie sich bitte folgende Abbildung an. Zu sehen ist die Wellenform eines modernen Musikarrangements. Sie können darauf erkennen, dass das Signal vereinzelt kurze Lautstärkespitzen aufweist.

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Diese Lautstärkespitzen bilden den sogenannten Peak-Pegel, also die Spitzenlautstärke des Signals.

Ansonsten ist die Lautstärke eher geringer. Hierbei handelt es sich um den so genannten RMS-Pegel, also die Durchschnittslautstärke des Signals.

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Für die Lautstärkeempfindung ist vor allem der RMS-Pegel relevant; Selbst wenn kurzzeitig sehr hohe Lautstärken erreicht werden, so wird das Signal dennoch als leiser empfunden, sofern der Durchschnittspegel entsprechend niedriger ist.

In unserem Beispiel handelt es sich bei den vereinzelten Lautstärkespitzen um die Snare, welche besonders laut angeschlagen wurde. Alle anderen Instrumente sind dagegen eher leiser. Diese bestimmen in unserem Fall den Durchschnittspegel und somit auch die vom Hörer empfundene Lautstärke.

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Wenn wir demzufolge nun mittels Kompressor die Pegelspitzen der Snare reduzieren, so wird das Signal für den Hörer kaum leiser klingen. Dagegen lässt sich dann die Gesamtlautstärke des Signals anheben, wodurch der Durchschnittspegel deutlich ansteigt und somit das Signal als lauter wahrgenommen wird. Die sogenannte Lautheit, also die empfundene Lautstärke, wurde erhöht. Das Signal klingt nun satter und druckvoller.

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Nach der Bearbeitung des Signals mit dem Kompressor hat sich der RMS-Pegel deutlich erhöht.

 

Funktionsweise eines Kompressors

Ein Kompressor grenzt die Originaldynamik eines Signals ein. Diesen Vorgang nennt man komprimieren. Ein Signal, dass eine Dynamik von beispielsweise 30 dB hat, kann so auf eine Dynamik von z.B. nur 20 dB komprimiert werden.

Beim Komprimieren wird die Lautstärke des Signals abgesenkt, sobald diese eine bestimmte Grenze überschreitet. Diese Grenzlautstärke wird als Schwellwert – oder englisch: Threshold – bezeichnet.

Dazu müssen Sie außerdem festlegen, wie stark die Lautstärke nach Überschreiten dieses Threshold abgesenkt werden soll. Dazu steht ein weiterer Parameter zur Verfügung, der meist mit Ratio bezeichnet wird. Dieser legt das Verhältnis (z.B. 2:1 oder 5:1) fest, in dem das Signal abgesenkt werden soll.

Bei einem Verhältnis von 1:1 findet keine Bearbeitung statt, das Signal wird bei Überschreiten des Threshold nicht heruntergeregelt. Stellen Sie aber ein Verhältnis von z.B. 2:1 ein, so wird der Signalanteil, der den Schwellwert überschreitet, um die Hälfte reduziert. Wird der Threshold also um 2 dB überstiegen, so wird das Signal um 1 dB abgesenkt. Wird er hingegen um 4 dB überschritten, so wird es um 2 dB abgesenkt. Je weiter das Signal den Threshold überschreitet, desto stärker wird es abgesenkt.

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Beispiel einer Dynamikbearbeitung mit einem Threshold von -10 dB und einer Ratio von 2:1. Die Pegelspitzen werden ab Überschreiten des Threshold um die Hälfte reduziert.

Die Lautstärke wird demzufolge nicht einfach auf einen bestimmten Wert begrenzt, sondern im Verhältnis abgesenkt. Dies hat den Effekt, dass die natürlichen Lautstärkeschwankungen des Signals weiterhin erhalten bleiben: Die lautesten Signalanteile bleiben nach wie vor die lautesten – nur ist der Lautstärkeunterschied nun weniger hoch.

Soweit, so gut: Bislang wurden schon die Pegelspitzen um ein bestimmtes Maß reduziert. Es folgt aber noch ein weiterer Schritt. Und zwar soll die Gesamtlautstärke des Signals angehoben werden. Hierzu bietet der Kompressor einen Gain-Regler, mit dem man die Lautstärkeanhebung in dB festlegen kann. Dies hat letztlich zur Folge, dass der Durchschnittspegel – und somit auch die empfundene Lautstärke – steigt.

Schauen wir uns das Ganze mal anhand eines Beispiels an: Ein Signal mit einer Dynamik von 30 dB soll mit einem Kompressor bearbeitet werden. Die Höchstlautstärke des Signals liegt bei 0 dB und der leiseste Signalanteil bei -30 dB.

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Zunächst wird die Spitzenlautstärke eingeschränkt. Dazu komprimieren wir das Signal bei einem Threshold von -20 dB und einer Ratio von 2:1. Da das Signal ja eine Höchstlautstärke von 0 dB aufweist, überschreitet es den Schwellwert demnach um bis zu 20 dB. In diesem Fall würde es dann – aufgrund des 2:1 Verhältnisses – um 10 dB abgesenkt werden. Die Höchstlautstärke liegt demzufolge nun nicht mehr bei 0 dB, sondern nur noch bei -10 dB (siehe folgende Abbildung links).

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Nun folgt schon der zweite und somit auch letzte Schritt: Die Gesamtlautstärke wird angehoben, damit der Durchschnittspegel steigt. Dazu wählen wir mittels Gain-Regler eine Anhebung von 10 dB. Der leiseste Signalanteil, welcher vorher noch bei -30 dB lag, liegt nun bei -20 dB, während der lauteste Signalanteil, welcher nach der Bearbeitung nur noch bei -10 dB lag, wieder bei 0 dB liegt (siehe Abbildung rechts).

Das Signal weist also lediglich noch eine Dynamik von 20 dB auf und schwankt in diesem Fall zwischen 0 und -20 dB. Die Dynamik wurde insgesamt um 10 dB eingeschränkt. Der Unterschied zwischen Peak- und RMS-Pegel ist nun weniger hoch, die Lautstärke schwankt nicht mehr so stark; Durch die Erhöhung des RMS-Pegels klingt das Signal lauter und druckvoller.

http://www.youtube.com/watch?v=QcEf68SDo4c?rel=0

Attack

Deutsch: Einschwingzeit. Mittels Attack legen Sie die Zeit in Millisekunden fest, ab der der Kompressor nach Überschreiten des Threshold reagieren soll, sprich wie schnell er das Signal herunterregeln soll.

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Wählen Sie eine kurze Attack-Zeit, so wird das Signal nach Überschreiten des Threshold sehr schnell heruntergeregelt. Bei einer Attack von beispielsweise 5 ms, würde die Lautstärkespitze bereits 5 ms nach Überschreiten des Threshold abgesenkt werden.

Wählen Sie hingegen eine längere Attack, so wird das Signal erst vergleichsweise spät heruntergeregelt. Bei einer Attack von beispielsweise 500 ms Sekunden, würde das Signal erst eine halbe Sekunde nach Überschreiten des Threshold abgesenkt werden. Die Kompression setzt also immer erst nach Ablauf der Attack-Zeit ein!

In der Praxis werden Sie stets der jeweiligen Anwendung nach entscheiden müssen, ob eine eher kurze oder lange Attack-Zeit angebracht ist. Möchten Sie beispielsweise das Anschlagen eines Instruments betonen, so würden Sie eine längere Attack wählen, damit die Kompression erst nach dem Anschlaggeräusch einsetzt, sprich dieses nicht schon heruntergeregelt wird.

Beispiele, bei denen das Erhalten der Einschwingphase Sinn macht, sind unter anderem Anschlaggeräusche bei Bassdrums, Saitengeräusche bei E-Gitarren oder auch Anblasgeräusche bei Bläsern.

Soll dagegen auch die Einschwingphase eines Signals komprimiert werden, so wählen Sie eine kurze Attack. Achten Sie jedoch darauf, dass diese nicht zu kurz ist, da das Einschwingen des Instruments sonst unnatürlich schnell unterdrückt wird, was sich schlimmstenfalls in Form eines verzerrten Klangs bemerkbar macht. Man spricht hier auch vom so genannten Pumpen.

Release

Mittels Release bestimmen Sie die Zeit in Millisekunden, die das Signal noch komprimiert werden soll, nachdem es den Threshold bereits wieder unterschritten hat.
Wählen Sie beispielsweise eine Release von 100 ms, so wird das Signal nach Unterschreiten des Threshold noch weitere 100 ms abgesenkt.

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Ebenso wie bei einer zu kurzen Attack kann es auch bei einer zu kurzen Release zum Pumpen kommen. Das Signal wird dann nach Ablauf der Release-Zeit für einen kurzen Moment plötzlich lauter. Jegliche, sprunghafte Lautstärkeerhöhungen dieser Art werden als Pumpen bezeichnet.
Auch sollten aber zu lange Release-Zeiten vermieden werden. Denn folgt auf den komprimierten Signalanteil direkt eine leisere Passage, so wird diese ebenfalls mitkomprimiert, da die zu lange Release noch nicht abgelaufen ist.

Viele Kompressor-Plug-Ins bieten einen Schalter zur automatischen Regelung der Release-Zeit, die meist durchaus zufriedenstellende Ergebnisse liefert.

Anwendungen

Der Einsatz des Kompressors sollte bei der Musikproduktion möglichst unhörbar sein, was wohl auch der Grund ist, weswegen dieser Effekt weniger bekannt ist als andere. Jedoch ist sein Einsatz unerlässlich: Kompressoren werden bei praktisch jeder professionellen Produktion eingesetzt.

Beim Mixdown dient der Kompressor vor allem dazu, vorhandene Lautstärkeschwankungen einzelner Signale auszugleichen, damit diese sich in den Mix einfügen lassen. Denn – wie schon mal erwähnt – lässt sich z.B. der Gesang nicht allein durch eine Lautstärkeanpassung in den Mix einbetten, da er dafür eine zu hohe Dynamik aufweist: Während leiser gesungene Passagen im Background des Mix untergehen, treten kräftiger gesungene Passagen viel zu weit in den Vordergrund. Bearbeiten Sie das Signal nun mit einem Kompressor, werden Lautstärkeschwankungen dieser Art unterbunden; Das Signal lässt sich optimal einbetten – es ist zu keinem Zeitpunkt zu leise oder zu laut. Zudem steigt auch die Lautstärke leiser ausgesprochener Worte und Silben, so dass die Sprachverständlichkeit sich deutlich verbessert.

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Gleiches gilt natürlich für viele Instrumente. Vor allem akustische. Denn diese weisen eine natürliche Klangdynamik auf, welche häufig die des menschlichen Gesangs sogar übersteigt. Hier ist also ebenfalls eine Kompression angebracht.

Orientieren Sie sich beim Abmischen generell an einen eher niedrigen Ratio-Wert von maximal 8:1. Höhere Werte sind selten notwendig und erfordern darüber hinaus eine Menge Feingefühl und Erfahrung, da es hier schnell zu auffälligen Dynamikverlusten kommen kann.

Weiterführendes

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