Los Tipos de Compresores de Audio
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Los tipos de compresores de audio
Ya hablamos de la compresión de audio, introdujimos el concepto, hablamos
del ataque y el release, del uso de la compresión para batería y bajo y se podría
decir que tenemos el concepto bastante desarrollado.
Mencionamos anteriormente que hay distintos tipos de compresores más allá
de las marcas o modelos y que cada uno de estos compresores tenía sus
propias características con las que había que familiarizarse para poder sacarles el
máximo provecho posible.
La división de los distintos tipos de compresores de audio no se hace de
manera caprichosa o aleatoria, para ella se suele considerar un factor
primordial: el circuito de reducción de ganancia. Este circuito es el “alma” del
compresor: sin importar que tanto cambien las características que lo rodean, el
circuito de reducción de ganancia establece una suerte de techo que determina las
características del compresor y sus usos posibles. Así como no usarías una
coupé dos puertas para irte de gira con tu banda de ska, no te conviene usar
un compresor óptico para comprimir algo con un ataque ultra-rápido.
La idea con este artículo es que nos hagamos una idea de qué es lo que distingue
a cada una de las familias de compresores desde el punto de vista teórico pero
también desde el punto de vista práctico. Conocer, aunque sea superficialmente,
los bloques de funcionamiento de los compresores puede ser de utilidad para
tomar mejores decisiones con respecto a su uso.
Bloques de funcionamiento de un compresor de audioSabemos que los compresores son dispositivos capaces de controlar el
rango dinámico de una señal dada. Sin embargo, hasta ahora no vimos cómo es
que hacía el compresor para lograr esto. De manera simplificada podríamos decir
que a nosotros nos interesa que el compresor actúe como una “mano invisible”,
encargada de atenuar el nivel de la señal que recibe, de acuerdo a ciertos
parámetros definidos por el usuario: umbral, razón de compresión, ataque,
release, entre otros.
La palabra clave dentro de todo esta definición es: “atenuar”. Vimos en este
artículo la definición de ganancia y entendimos que la misma puede ser negativa:
el nivel de la señal a la salida es menor que el nivel de la señal a la entrada. Con
esto en mente, vemos que la atenuación que necesitamos no es otra cosa que un
amplificador con ganancia negativa. En el caso del compresor a ese dispositivo se
le denomina “Amplificador Controlado por Voltaje” (Voltage Controlled
Amplifier en inglés), que no es otra cosa que un amplificador que varía su
ganancia de acuerdo a un voltaje denominado voltaje de control: cuando el
voltaje de control varíe, la ganancia del amplificador variará en
consecuencia. Es este “Amplificador Controlado por Voltaje” el que realiza la
compresión en efecto y, despojándonos de todo detalle, es lo único que
necesitamos para comprimir una señal de audio.
El VCA se suele denominar también “Circuito de Reducción de
Ganancia”. Como es de esperar, son sus características las que mayor influencia
tienen en el sonido de la “compresión”.
Ahora, es probable que te estés preguntando ¿de donde sale el voltaje que
controla la ganancia del VCA? Y la respuesta es: el voltaje de control es una
versión especial del voltaje de entrada que se genera en lo que se
denomina “Circuito de Detección” o “Sidechain”. Este circuito de detección, se
encarga de “preparar” la señal y traducirla a una versión que puede ser
“entendida” por el VCA para operar sobre sí misma. En el ejemplo de la imagen de
abajo: la señal que ingresa al compresor se divide en dos, por un lado va al VCA
para que el mismo opere sobre ella y por otro lado va al circuito de detección para
que dicho circuito le diga al VCA como operar sobre la señal
De acuerdo al tipo de compresor, en el circuito de detección se pueden definir
parámetros como el ataque, el release, la razón de compresión; aunque, de
acuerdo al tipo de compresor, el comportamiento del VCA puede ser responsable
por la fijación de esos parámetros.
Imagen: Vista esquemática de los bloques de funcionamiento de un compresor de audio.
En la imagen de arriba podemos ver los bloques básicos de un compresor de
audio básico del tipo feedforward: la señal que va al circuito de detección se
toma desde antes del circuito de reducción de ganancia. Para entender mejor
el diagrama de arriba, hagamos un análisis de cada una de las partes que lo
componen y veamos como influyen en los compresores:
Circuito de entrada: En esta parte del circuito se suele incorporar un
amplificador diferencial o transformador de entrada para eliminar el ruido
común a ambos terminales del cable balanceado. Esta parte se usa también
para la adaptación de impedancias para la máxima transmisión de voltaje.
VCA o circuito de reducción de ganancia: Como ya dijimos, los VCA son
dispositivos capaces de variar su ganancia de acuerdo a un voltaje de control
(CV) y que pueden atenuar la señal (ganancia negativa). En el caso de los
compresores, el VCA define en gran medida el comportamiento de la
compresión y es a este circuito al que nos referimos cuando hablamos de las
familias de compresores: óptico, vari-mu, FET, VCA, etc.
Circuito de detección o sidechain: Esta parte del circuito se encarga de
generar el voltaje de control para decirle al VCA cuanto tiene que atenuar, si es
que tiene que hacerlo. La implementación de este circuito depende mucho del
tipo de VCA que se elija y la “forma” en la que el VCA comprime depende en
parte del circuito de detección y en parte de su propia naturaleza. Cabe
destacar que el término “sidechain” en contexto de mezcla, se suele
referir al uso de una señal externa para gatillar la compresión: en lugar de
enviar la señal de entrada al circuito de detección, se envía una señal externa
(un bombo para comprimir un bajo por ejemplo), de esa manera el circuito de
detección genera el voltaje de control en función a una señal externa y la
compresión se activa en función de la misma.
Circuito de salida: En esta parte de circuito, se contempla por lo menos una
etapa de amplificación de la señal atenuada. En otras palabras, acá es donde
se aplica el “makeup gain” o ganancia de compensación: se levanta la
señal atenuada en una proporción similar a la que fue atenuada, para
mantener así la estructura de ganancia pero tener un sonido comprimido, con
la dinámica controlada y el timbre cambiado. Se incorpora además en la etapa
de salida el eventual uso de transformadores de salida o circuitos activos de
adaptación de impedancias. Una buena parte del “sonido” del compresor está
dado por esta etapa.
Los arriba explicados, son solamente los bloques de funcionamiento de un
compresor básico, existen muchas variaciones posibles y cada compresor tiene
sus particularidades pero en términos generales, los bloques básicos nos pueden
dar una idea bastante formada de cómo funciona un compresor.
Otro punto a considerar es que la forma en la que el VCA actúa frente al voltaje
de control y la relación entre dicho voltaje y la reducción de ganancia, es
crucial para el comportamiento de la compresión pero por el momento, con
esta explicación básica es suficiente.
El término VCA, para los fines de este artículo, corresponde al circuito de reducción de ganancia del compresor en sí. En otras circunstancias, al hablar de VCA se habla de un tipo de compresor específico en donde este dispositivo suele ser un circuito integrado.
Tipos de detecciónComo vimos, el trabajo del circuito de detección es convertir la señal de audio
(alterna) a un voltaje de control que regula la cantidad de atenuación que aplica el
VCA sobre la señal. En el circuito de detección es en donde se pueden decidir
los tiempos de ataque, release y por otra parte, la razón de compresión.
De acuerdo al circuito detector propiamente dicho, la detección puede ser del tipo
peak o del tipo RMS. La detección del tipo peak reacciona rápido a los
cambios de nivel y la del tipo RMS tiene un tiempo de reacción que se
asemeja al tiempo de integración del oído humano.Podemos pensar en la
reacción como el tiempo que demoraría una mano invisible en variar la ganancia
después de observar que el umbral de compresión fue excedido.
Como generalización, podemos decir que los compresores que tienen un tipo
de detección peak se usan para controlar la amplitud de la señal y los
compresores del tipo RMS se usan para controlar el “loudness” o nivel de
sonoridad.
Los compresores que incorporan detección peak se suelen usar para una gran
variedad de fuentes, aunque por su tiempo de reacción son especialmente útiles
para fuentes percusivas, pero eso no quiere decir que no se pueda usar en otras
fuentes ya que por sus características intrínsecas, otorgan un mayor control de
sus parámetros.
Por su parte, los compresores del tipo RMS suelen usarse para una gran cantidad
de fuentes pero tienen la desventaja de que, al aproximarse a la respuesta del
oído humano, no reaccionan ante sonidos muy rápidos y que por otro lado, la
mayoría de los compresores del tipo RMS no permiten una configuración
minuciosa de sus parámetros y por ende no son demasiado versátiles ni permiten
que el ingeniero modifique todos los parámetros. Esto no es necesariamente una
desventaja ya que en muchas ocasiones, el compresor por sí solo suena bien para
ciertas aplicaciones y entrar a tocar parámetros puede ser una batalla perdida,
aunque hay ingenieros a los que les encanta tener el control absoluto sin importar
que eso no represente una mejora en el sonido.
Como regla general, en cualquier circunstancia en la que queramos evitar el
clipping a toda costa: la grabación digital de elementos percusivos por
ejemplo, es mejor usar compresión peak. Para el resto de las fuentes, ambos
tipos de compresores pueden funcionar pero es probable que la compresión RMS,
por su naturaleza, funcione mejor.
Vista del circuito de detección un compresor digital. En rojo resaltado la selección entre detección Peak o Promedio
(AVG)
Tipos de compresores de audioCuando hablamos de los distintos tipos de compresores de audio, es mejor
hacer alusión exclusivamente al circuito de reducción de ganancia (VCA) ya que
de lo contrario la categorización se presta a confusiones. La topología del
compresor, el uso o no de transformadores, el circuito de compensación de
ganancia, el uso o no de sidechain externo; son factores que contribuyen al sonido
del compresor pero no hacen a la compresión en si. Por este motivo, la lista que
se presenta a continuación contempla solamente los tipos de circuitos de
reducción de ganancia.
Óptico
El circuito de reducción de ganancia consiste en un dispositivo
denominado “celda óptica” u “opto atenuador eléctrico” que no es otra cosa
que la combinación en un entorno absolutamente oscuro de una celda
fotoconductiva y una fuente de electroluminescencia: fuente que produce luz ante
el paso de la corriente por una delgada capa de fósforo. La resistencia de la celda
disminuye cuando la cantidad de luz emitida aumenta.
Imagen: Esquema de un atenuador opto eléctrico como la famosa celda T4B del compresor LA2A
En resumidas cuentas, la atenuación se produce en función de la cantidad de luz
que emite la celda. Dicha cantida de luz depende, a su vez, de la cantidad de
señal que recibe. La mayoría de los compresores ópticos no permite entonces
controlar el umbral de compresión: a medida inyectamos más señal al
circuito de reducción de ganancia mediante el control correspondiente, más
compresión tendremos.
Otra particularidad de este tipo de compresores es que los tiempos de ataque y
release son relativamente lentos y dependen mucho del comportamiento de
la celda o, en otras palabras, del tiempo que tarde en reaccionar y dejar de emitir
luz. Estos compresores suelen tener un tiempo de relajación gradual dividido en
dos: la primera mitad de la relajación es rápida y la segunda mitad puede demorar
un par de segundos. La forma en la que reacciona la celda es lo que hace que
estos compresores sean considerados musicales o agradables al operar. Por otra
parte, la celda tiene una especie de “memoria” que hace que su reacción cambie
de acuerdo a si hubo reducción de ganancia en un período de 20 a 30 segundos
anterior al punto de medición:el ataque es más rápido cuando el compresor
estuvo funcionando que cuando no. Además, el tiempo de relajación
depende de la cantidad de atenuación: mientras más se comprime más
tiempo le toma al compresor dejar de comprimir.
Los compresores de este tipo suelen funcionar muy bien con fuentes como:
bajo, voces y en elementos que tengan una envolvente similar. Tienen un
sonido muy natural o transparente si son usados de manera sutil.
Entre los modelos más representativos del compresor óptico tenemos:
Teletronix/Universal Audio LA2A, Manley ELOP, Tubetech CL1B, Shadow Hills
Mastering Compressor. En general, siempre que se habla de un compresor óptico
y sus emulaciones analógicas o digitales, se está hablando de un LA2A.
A la hora de clasificar un compresor, es importante distinguir entre el circuito de reducción de ganancia y el circuito de salida. El LA2A, por ejemplo, es un compresor óptico pero tiene una etapa de salida valvular. Mucha gente cree que el LA2A es un compresor valvular cuando en realidad no lo es. La etapa de salida se podría reemplazar por un circuito de estado sólido y seguiría siendo un compresor óptico.
Compresor óptico LA2A. Notar que no se pueden configurar el ataque o el release ya que están fijados por el
comportamiento de la celda.
Compresor óptico LA3A. Es similar en funcionamiento al LA2A pero tiene un makeup de estado sólido.
FET
Los compresores FET reciben ese nombre porque que el circuito de reducción de
ganancia es básicamente un transistor de efecto de campo de juntura
(Junction Field Effect Transistor, por su nombre en inglés) operando como
una resistencia controlada por voltaje. En otras palabras, el VCA del compresor
es un FET y el voltaje de control regula la resistencia que el transistor presenta a
masa.
Circuito de atenuación simple usando un Transistor de Efecto de Campo de Juntura (JFET). El voltaje de control
(CV) está representado como Vgs. Bajo ciertas circunstancias, la resistencia entre Drain y Source (la pata superior y
la inferior del FET) es función de la resistencia entre Gate y Source.
Este tipo de circuito tiene en la práctica tiempos de ataque y release que pueden
ser muy rápidos hasta intermedios. Esto permite usarlo en una buena cantidad
de señales con exito; por ejemplo en voces, bajo, guitarras, baterías, entre
otros. Algunos ejemplo de estos compresores son: Teletronix/Universal
Audio 1176 en sus múltiples revisiones, Daking FETII, Purple audio MC77.
Si bien los tiempos de ataque son rápidos, el compresor puede funcionar bien con
el bajo o bombo. Como sabemos, al comprimir fuentes con muy baja frecuencia,
usando tiempo de ataques rápidos tiende a inducir distorsión. Ya que la
compresión actúa sobre el periodo de la onda en vez de la envolvente, causando
distorsión desagradable.
El 1176, originalmente fabricado por Teletronix, es el compresor FET más
representativo. Diseñado por Bill Putnam en 1966, fue de los primeros
compresores capaces de limitar picos y el primero en hacerlo con un circuito de
estado sólido. Entre sus características particulares tenemos:
Tiempos de ataque y release muy rápidos: El tiempo de ataque oscila entre
200 y 800 microsegundos; mientras que el tiempo de release entre 50
milisegundos y 1 segundo.
Umbral dependiente de la razón de compresión: A mayor razón de
compresión, más alto es el umbral.
Parámetros dependientes de la fuente: El compresor se comporta algo
distinto de acuerdo a la fuente. Puede, por ejemplo, aumentar ligeramente la
razón de compresión después de pasado el pico, dejando pasar el ataque y
comprimiendo más el resto de la envolvente para lograr así un sonido
contenido pero con “punch” o contundencia.
Puede introducir coloración: Por las características en la función de
transferencia del FET, puede inducir distorsión y otorgarle un color especial a
la señal. También puede inducir distorsión mediante el uso de constantes de
tiempo muy rápidas en fuentes con contenido en bajas frecuencias.
VCA (Voltage Controlled Amplifier)
Cuando se habla de compresores VCA, se hace referencia a aquellos cuyo
circuito de reducción de ganancia esta compuesto por un circuito de estado
sólido que puede ser discreto, como el VCA 202 dbx, o integrado, como el 2180
de THAT Corp. En la actualidad, se suelen usar circuitos integrados por la facilidad
con la que pueden ser implementados y el bajo costo en comparación con los VCA
discretos.
Tienden a ser los más transparentes en el control de ganancia. Presentan una
gran versatilidad en el control de sus parámetros: constantes de tiempo de
rápidas a lentas, posibilidad de setear el umbral, la razón de compresión de
manera precisa.
Al poder ofrecer tiempos de ataque y release rápidos, este tipo de compresores se
puede usar para controlar los picos de la señal. Otra características interesante es
que pueden lograr niveles realmente grandes de reducción de ganancia sin
que ello sea demasiado notorio o muy molesto. Esto los hace útiles para la
compresión paralela o para “destrozar” la señal de manera creativa y sumarla con
la señal original por ejemplo.
Suelen funcionar bien en voces, bajo, guitarras, piano e incluso la mezcla
completa (siempre que el VCA usado induzca baja distorsión). Algunos
ejemplos de este tipo de compresor son: dbx 160, SSL Buss compressor,
API 2500, Empirical Labs Distressor, entre otros.
Otra de las ventajas de estos compresores es que son en general más compactos
que el resto de los compresores y eso hace que puedan ser incluidos en lugares
como el bus de una consola o el circuito de talkback de la misma
Los primeros VCA de estado sólido fueron diseñados por David Blackmer, fundador de dbx, y eran conocidos como “Blackmer Gain Cell” o celda de ganancia de Blackmer. Su acogida fue tal que se usaron en una infinidad de consolas, compresores de otras marcas e incluso en sistemas de reducción de ruido ajenos al entorno del estudio de grabación.
Vari mu
En este tipo de compresores, la reducción de ganancia se produce usando un tipo
especial de válvulas de vacío llamadas de “corte remoto” o vari-μ coloquialmente.
En esencia, este tipo de válvulas presentan la propiedad de variar su
ganancia en función de los cambios en el voltaje de grilla a cátodo. Usan un
transformador de entrada casi indefectiblemente y por otro lado, el circuito de
compensación es casi siempre valvular.
Una de las cosas interesantes de los compresores que usan este tipo de circuito
es que no tienen un control tradicional sobre la razón de compresión o ratio.
La cantidad de reducción de ganancia efectuada se puede incrementar
aumentando el nivel de la señal de entrada y jugando con el nivel de salida para
mantener la ganancia. Otra característica que vale la pena notar es que no pueden
alcanzar niveles exorbitantes de reducción de ganancia: llegan a comprimir
alrededor de 10-15 dB contra
Si bien los compresores con este tipo de circuito suelen presentar parámetros de
ataque y release, los mismos suelen tender a funcionar de una manera más
bien intermedia en lo que respecta a la rapidez y por esta razón no son
efectivos para comprimir señales del tipo peak como los compresores VCA por
ejemplo. Funcionan bien en voces, baterías, guitarras, entre otras
fuentes. Ejemplo de estos compresores son el clásico discontinuado Fairchild
670, el Manley Vari-mu, el Gyraf Gyratec X
Compresor Fairchild 670. Clásico compresor vari-mu. Hoy por hoy puede alcanzar precios de reventa de más de
veinte mil dólares.
Compresor “Variable Mu” de Manley. Compresor estéreo inspirado en el antiguo compresor danés DISA 91N02.
Otras implementaciones:
Existen otras formas de lograr una reducción de ganancia dependiente de la señal
de entrada. Algunas de las más representativas son:
Modulación por ancho de pulsos: Funciona como una suerte de interruptor
ultrasónico que está “abierto” una cierta cantidad de tiempo, haciendo que la
señal se atenúe en función de la cantidad de tiempo que el “interruptor estuvo
cerrado”. Entre los modelos más famosos que usan esta tecnología están los
compresores Crane Song, diseñados por David Hill.
OTA o amplificador operacional de transconductancia: Similar en
funcionamiento al VCA. Usado principalmente en pedales de guitarra:
Dynacomp, Ross Compressor, Keeley Compressor.
Implementación digital
Los compresores incluídos en los secuenciadores modernos implementan la
reducción de ganancia mediante algoritmos matemáticos que, en general, buscan
obtener la compresión más precisa y transparente posible.
Este tipo de compresión tiende a funcionar de manera transparente, siempre que
los parámetros de ataque y release escogidos sean adecuados para la fuente en
cuestión. También suelen funcionar y sonar mejor con reducciones de ganancia
moderadas. Para ello se suele recomendar usar razones de compresión
intermedias y umbrales adecuados para cada fuente en particular.
Este tipo de compresores son mucho más versátiles y nos permiten fijar cada uno
de los parámetros de manera precisa. Por otra parte, las emulaciones digitales de
los circuitos analógicos buscan siempre replicar las características de los circuitos
originales y por lo tanto el comportamiento y los parámetros a fijar van a ser
similares.
Compresor digital de Logic Pro X. En celeste se resaltan las opciones de circuito de detección.
Conclusión
Además de conocer los parámetros de funcionamiento del compresor en
profundidad, es importante conocer, por lo menos de manera superficial, las
características de cada tipo de compresor mediante el estudio del circuito de
reducción de ganancia para entender mejor como funcionan y lo que podemos
esperar de ellos.
Vimos en este artículo el funcionamiento del circuito de reducción de ganancia,
que a pesar de ser el más influyente de los bloques funcionales de un compresor,
no es el único. Por esta razónse podría hablar además de los compresores del
tipo feedforward contra los del tipo feedback, de las posibilidades del
circuito de entrada para balancear y adaptar impedancias (diversos tipos de
transformadores vs circuitos activos) o de la variedad de circuitos que se
pueden usar para la ganancia de compensación. A pesar de esto, el estudio del
circuito de reducción de ganancia nos da una idea bastante sólida de como se va
a comportar el compresor, más allá del resto de los factores.
Por todos estos motivos, los compresores son quizás los dispositivos de
estudio de grabación de los que más se puede discutir y estudiar por la forma
en la que se interrelacionan todos los factores que lo constituyen.
Referencias:
J, Lawrence “An Improved Method of Audio Level Control for Broadcasting and
Recording.”SMPTE Motion Imaging Journal (1964): 661-63. Print.
Vishay. “FET’s as Voltage Controlled Resistors”. Application Note 105. March
10, 97.
M, Austin “All Buttons In: An Investigation Into The Use Of The 1176 FET
Compressor In Popular Music Production” Journal on the Art of Record
Production (2012) http://arpjournal.com/
That Corp. “A brief history of
VCA’s”. http://www.thatcorp.com/History_of_VCAs.shtml