ART 522 Dual Limiter - kompresor PWM

PWM to skrót od Pulse-Width Modulation, co można przetłumaczyć jako zmiana szerokości impulsu lub inaczej wypełnienia fali prostokątnej. Mówiąc najprostszym możliwym językiem chodzi tu o taką modulację, w której zmieniają się proporcje czasu trwania obu części przebiegu prostokątnego – tego „jedynkowego” i tego „zerowego”.

Jeszcze wyższe częstotliwości

Rzecz jest powszechnie stosowana w technice cyfrowej do różnych celów – generalnie wszędzie tam, gdzie trzeba za pomocą ciągów zer i jedynek przedstawić zmieniające się wartości. PWM jest integralną częścią przetwarzania cyfrowo-analogowego i analogowo-cyfrowego; często też wykorzystywane jest do sterowania i regulacji. Muzycy kojarzą tę nazwę głównie ze specyficzną formą modulacji oscylatorów w syntezatorach, ale to tylko wierzchołek góry lodowej i swego rodzaju efekt uboczny dynamicznej zmiany szerokości impulsu, który realizowany jest z częstotliwościami słyszalnymi.

Jeśli jednak opuścimy obszar, w którym drgania są przez nas odbierane jako dźwięk, i przeniesiemy się znacznie wyżej, nawet poza granice częstotliwości próbkowania sygnałów cyfrowych audio, powiedzmy że do 300 kHz i więcej, to sprawy zaczynają wyglądać inaczej. Jak mówi Dave Hill z firmy Crane Song, tak szybkie przełączanie pozwala nam na sterowanie energią. Załóżmy, że wypełnienie przebiegu prostokątnego, będącego efektem przełączania włącz/wyłącz (czyli 1 i 0 w języku cyfrowym), będzie miało wartość 50%. To oznacza, że w jednej połowie jakiegoś odcinka czasu nasz bardzo szybki przełącznik był wyłączony, a w drugiej połowie włączony. Zastosowany do sterowania energią sprawi, że na jego wyjściu pojawi się połowa energii dostarczonej na wejście. Jeśli natomiast proporcja włączenia do wyłączenia będzie wynosiła 10% (przełącznik pozostawał krócej włączony, a znacznie dłużej wyłączony), wówczas energia wyjściowa będzie wynosiła 10% tego, co dostarczono na wejście.

Na tylnym panelu pełny komfort: wejścia i wyjścia w formatach XLR i TRS, złącza insertowe dla zewnętrznego korektora mogące działać też jako wejście kluczujące, a także gniazdo dla kabla sieciowego. Nie musimy zatem korzystać z niewygodnego zasilacza zewnętrznego, co przy tej cenie urządzenia jest prawdziwym ewenementem.

I właśnie to zjawisko wykorzystywane jest w procesorach dynamiki typu PWM. Rolę przełącznika pełni najczęściej tranzystor typu FET sterowany sygnałem cyfrowym o wysokiej częstotliwości i wypełnieniu zależnym od pracy układu kontrolującego obwiednię dźwięku. Nie bez powodu wyżej pojawiło się nazwisko Hilla, ponieważ jego firma jest jedną z nielicznych, które produkują tego typu procesory dynamiki. Dwie inne znane mi to Pye oraz Great River, ale w każdym przypadku musimy się liczyć z bardzo poważnym wydatkiem.

Dlaczego tego typu sterowanie, było nie było, tłumieniem sygnału, miałoby być lepsze od standardowego, poprzez fotorezystory, sterowane napięciowo tranzystory FET czy wzmacniacze sterowane napięciem? Może niekoniecznie lepsze (bo wykonanie tego układu z najwyższą jakością wcale nie jest proste ani tanie), ale na pewno inne. Choćby dlatego, że nie ma tu stanów przejściowych. Element wykonawczy jest albo włączony, albo wyłączony, w związku z tym nie pojawiają się żadne mniej lub bardziej pożądane zjawiska towarzyszące płynnym zmianom. To oznacza, przynajmniej w teorii, mniejszy poziom szumów i sporo mniejsze zniekształcenia niż w kompresorach innego typu, szczególnie przy krótkich czasach ataku i powrotu.

Być jak 136

Jak już wspomniałem wcześniej, wykonanie najwyższej klasy procesora dynamiki PWM to trudne zadanie. Czy można zatem zrobić taki sprzęt w cenie akceptowalnej przez przeciętnego użytkownika, bo tacy są na ogół odbiorcami produktów ART?

Amerykańska firma nie rzuciła się z motyką na słońce i nie zatrudniła do stworzenia Dual Limitera sztabów najlepszych specjalistów. Wykorzystała natomiast znane od blisko 40 lat rozwiązanie, które można znaleźć chociażby w klasycznym już dziś MXR 136 Dual Limiter. W pogoni za LA-2A, 1176, API czy dbx czasem można przegapić ten procesor jako „mało kultowy”, ale to błąd, bo 136 zasługuje na to, by mieć go w swojej kolekcji klasyków. Premiera tego urządzenia miała miejsce na początku lat 80. minionego stulecia i do momentu pojawienia się Alesisa 3630 był on dość powszechnie używany w studiach nagrań i na scenie.

Zobacz także test wideo:

Technics EAH-A800 - bezprzewodowe słuchawki z redukcją szumów

Wszystkim osobom dorastającym w latach 70. i 80. minionego wieku należąca do Panasonica marka Technics nieodmiennie kojarzy się z gramofonami oraz doskonałym sprzętem hi-fi.

Charakterystyki dynamiczne Dual Limitera w trybie kompresora i ogranicznika. W tym ostatnim można zaobserwować wspomniane w tekście zjawisko „nadkompresji”, kiedy dalszy wzrost sygnału powyżej progu zadziałania skutkuje spadkiem jego poziomu na wyjściu. Z kolei dla najcichszych sygnałów, na pograniczu słyszalności, procesor działa jak nieliniowy de-ekspander. Wszystkie te elementy mają znaczący wpływ na charakter brzmieniowy urządzenia.

ART Dual Limiter wygląda niemal dokładnie tak samo jak MXR, oferując identyczną funkcjonalność i rozkład manipulatorów na panelu czołowym. Wspólny dla obu kanałów generator cyfrowy wytwarza falę prostokątną o częstotliwości z przedziału 220-320 kHz, która sterując kluczami analogowymi w torach przetwarzania niejako wplata się w sygnały. Na wyjściu znajduje się tranzystor FET (tutaj MOSFET BSS138W), który pracując z dużą częstotliwością przełączania reguluje przepływ energii, a w konsekwencji definiuje obwiednię sygnału wyjściowego.

Dual Limiter wyposażony jest w standardowe manipulatory Attack i Release, a próg zadziałania i kompensację sygnału na wyjściu ustawiamy potencjometrami Input i Output. Urządzenie można przełączyć do pracy w trybie kompresora z Ratio 4:1 lub pracy w charakterze limitera. Głębokość tłumienia (maks. 18 dB) prezentują cztery diody LED, a piąta informuje o przekroczeniu progu kompresji, sygnalizując tłumienie 0,5 dB.

Kompresor wyposażony jest w gniazdo insertowe do podłączenia zewnętrznego urządzenia, w domyśle korektora, który pozwala kształtować charakterystykę częstotliwościową sygnału sterującego pracą kompresji. Za pośrednictwem tego złącza można też podać sygnał zewnętrzny, który będzie aktywował tłumienie w kompresorze. Przełącznik Stereo/Dual określa tryb pracy – z sygnałem stereofonicznym lub dwoma różnymi sygnałami mono. Wejścia i wyjścia urządzenia są symetryczne (XRL i TRS). Jest ono zasilane bezpośrednio z sieci, wykorzystując wewnętrzny zasilacz transformatorowy.

ART 522 Dual Limiter w praktyce

Z uwagi na to, że kompresory wypływają na obwiednię dźwięku, a zwłaszcza transjenty, efekty ich pracy mogą być przez nas różnie odbierane. Stąd takie określenia, jak „miękki”, „tłusty”, „twardy” itd., mające oddać nasze wrażenia. Na styku obwiedni głośności oraz kształtowanej dynamicznie charakterystyki częstotliwościowej i składu harmonicznego dzieje się wiele rzeczy, których istoty być może nigdy nie zrozumiemy. Dlatego właśnie na świecie jest tyle różnych kompresorów i dlatego jedne nam się podobają, a inne nie. Zwłaszcza wtedy, gdy procesory dynamiki są przez nas stosowane na etapie kreacji dźwięku, a nie jego finalizacji.

Zniekształcenia harmoniczne przy tłumieniu 6 dB i sinusoidalnym sygnale wejściowym 100 Hz. Największy poziom mają harmoniczne trzecia, piąta i druga.

Moim zdaniem ART Dual Limiter jest kompresorem „twardym”, sprawiając wrażenie takiego, który nie ugnie się przed dźwiękiem. Ma bardzo interesującą charakterystykę ataku, który w całym swoim zakresie sprawia wrażenie krótkiego. Dzięki temu każdy dźwięk przetwarzany przez kompresor (bądź limiter), brzmi sprężyście. Czas powrotu pozwala nam intensywnie wpływać na głośność odczuwalną i ogólny charakter, definiując poziom cichszych elementów.

Praca w trybie kompresora różni się od pracy w trybie limitera głównie w sposobie traktowania transjentów – w trybie limitera można je bardziej wyeksponować. Limiter ma też bardzo ciekawą cechę, którą niekiedy nazywa się nadkompresją. Jeśli sygnał po przekroczeniu progu zadziałania w dalszym ciągu rośnie, to jego poziom na wyjściu zaczyna spadać nawet o 3-6 dB. Jest to słyszalne zwłaszcza w przypadku sygnałów o charakterze impulsowym. Z technicznego punktu widzenia jest to zjawisko niepożądane, ale brzmieniowo wyjątkowo interesujące (polecam prezentacje audio na DVD i online).

Strukturalnie ART Dual Limiter jest procesorem dynamiki o stałym progu ograniczania. Mówiąc inaczej, nie ma w nim regulatora Threshold. Jeśli chcemy, aby tłumienie następowało przy niższych poziomach sygnału, to zwiększamy ustawienia Input, obserwując głębokość tłumienia na wskaźniku LED i kompensując wzrost głośności odczuwalnej regulatorem Output. Mam wrażenie, że w przypadku kompresorów przeznaczonych do pracy kreatywnej ten sposób regulacji jest bardziej intuicyjny i wygodniejszy od typowego dla VCA ustawiania progu Threshold dedykowanym regulatorem. Chcemy większej kompresji, to podkręcamy wejście, wprowadzając jednocześnie więcej zniekształceń harmonicznych do sygnału.

Reakcja kompresora na pobudzenie sygnałem wejściowym przy minimalnych i maksymalnych ustawieniach regulatorów Attack i Release. Daje się zaobserwować, że nawet przy najdłuższym czasie ataku procesor bardzo szybko zaczyna tłumić sygnał.

W przypadku tego urządzenia dominują harmoniczne nieparzyste, których poziom jest znacząco wyższy od sąsiadujących parzystych. To nadaje kompresorowi „zaczepny” brzmieniowo charakter, co w połączeniu z faktem, że pasmo przenoszenia przy tłumieniu przekraczającym 6 dB zawęża się dynamicznie do ok. 12 kHz daje bardzo ciekawy efekt.

Urządzenie ma możliwość łączenia obu kanałów do pracy stereo, ale jest to funkcja umowna. W praktyce sprowadza się ona jedynie do sumowania sygnału wchodzącego na detektory, co w pewnej mierze pozwala zachować spójność co do kierunku działania obu torów kompresora. Nie zwalnia nas to z dokonania takich samych ustawień dla obu kanałów, co w przypadku potencjometrów zawsze będzie obarczone jakimś błędem. Podobnie, gdy chcemy porównać sygnał po kompresji z sygnałem czystym, musimy użyć do tego obu rąk, jednocześnie wciskając przyciski Active dla obu kanałów. Generalnie trudno jest się tu doszukać jakichkolwiek funkcji typowych dla współczesnych procesorów dynamiki, ale taka właśnie jest uroda ART Dual Limiter, który – jakby na to nie patrzeć – jest w pewnym sensie klonem klasycznego MXR 136 (choć nigdzie nie znajdziemy jakiejkolwiek wzmianki na ten temat).

Podsumowanie