การบีบอัดช่วงไดนามิก

การบีบอัดช่วงไดนามิก ( DRC ) หรือเรียกง่ายๆ ว่าการบีบอัดคือ การดำเนิน การประมวลผลสัญญาณเสียงที่ลดระดับเสียงของเสียงดังหรือขยายเสียงเบา จึงลดหรือบีบอัดช่วงไดนามิกของสัญญาณเสียงการบีบอัดมักใช้ใน การบันทึก และเล่นเสียงการออกอากาศ[ 1 ]การเสริมเสียงสดและเครื่อง ขยายเสียง เครื่องดนตรี บางชนิด
คอมเพรสเซอร์คือ อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์อิเล็กทรอนิกส์หรือซอฟต์แวร์เสียงเฉพาะที่ใช้ในการบีบอัดเสียงในช่วงปี 2000 คอมเพรสเซอร์เริ่มมีให้ใช้งานในรูปแบบปลั๊กอินซอฟต์แวร์ที่ทำงานใน ซอฟต์แวร์ เวิร์กสเตชันเสียงดิจิทัลในดนตรีที่บันทึกไว้และดนตรีสด พารามิเตอร์การบีบอัดอาจถูกปรับเพื่อเปลี่ยนวิธีการที่ส่งผลต่อเสียง การบีบอัดและการจำกัดมีกระบวนการที่เหมือนกัน แต่แตกต่างกันในระดับและผลกระทบที่รับรู้ได้ ลิมิตเตอร์คือคอมเพรสเซอร์ที่มีอัตราส่วน สูงและโดยทั่วไป จะมีเวลาโจมตีสั้น
การบีอัดเสียงถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความคมชัดในระบบเสียงสาธารณะรวมถึงใช้เป็นเอฟเฟกต์และปรับปรุงความสม่ำเสมอในการผสมเสียงและการ มาสเตอร์เสียง นอกจากนี้ ยังใช้กับเสียงพูดเพื่อลดเสียงเสียดสี และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการออกอากาศและการโฆษณา เพื่อทำให้รายการเสียงโดดเด่น และยังเป็นเทคโนโลยีสำคัญใน ระบบลดเสียงรบกวนบาง ระบบอีกด้วย
ประเภท
การบีบอัดมีสองประเภท ได้แก่ การบีบอัดลงและการบีบอัดขึ้น การบีบอัดทั้งสองประเภทจะลดช่วงไดนามิกของสัญญาณเสียง[ 2 ]
การบีบอัดแบบลดระดับเสียง (Downward compression) จะลดระดับเสียงของเสียงดังที่สูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้ ส่วนเสียงเบาที่ต่ำกว่าเกณฑ์จะไม่ได้รับผลกระทบ นี่คือคอมเพรสเซอร์ประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดส่วนลิมิตเตอร์ (Limiter)อาจมองได้ว่าเป็นรูปแบบการบีบอัดแบบลดระดับเสียงขั้นรุนแรง เพราะมันจะบีบอัดเสียงที่สูงกว่าเกณฑ์อย่างรุนแรงเป็นพิเศษ
การบีอัดเสียง ขึ้นด้านบนจะเพิ่มระดับเสียงของเสียงเบาที่ต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ส่วนเสียงที่ดังกว่าเกณฑ์นั้นจะไม่ได้รับผลกระทบ
คอมเพรสเซอร์บางตัวยังมีความสามารถในการทำสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการบีบอัด นั่นคือการขยาย การขยายจะเพิ่มช่วงไดนามิกของสัญญาณเสียง[ 3 ]เช่นเดียวกับการบีบอัด การขยายมีสองประเภท คือแบบลดลงและแบบเพิ่มขึ้น
การขยายตัว ลงด้านล่างทำให้เสียงเบาที่อยู่ต่ำกว่าเกณฑ์เงียบลงไปอีก อาจมองว่า ประตูเสียงเป็นรูปแบบสุดขั้วของการขยายตัวลงด้านล่าง เนื่องจากประตูเสียงทำให้เสียงเบา (เช่น เสียงรบกวน) เงียบลงไปอีกหรือเงียบสนิท ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าพื้น[ 2 ]
การขยายตัว ขึ้นด้านบนทำให้เสียงที่ดังเกินระดับเกณฑ์นั้นดังขึ้นไปอีก
ออกแบบ

สัญญาณที่เข้าสู่คอมเพรสเซอร์จะถูกแยกออกเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งส่งไปยังแอมพลิฟายเออร์แบบปรับเกนได้และอีกส่วนหนึ่งส่งไปยังไซด์เชนซึ่งระดับสัญญาณจะถูกวัด และวงจรที่ควบคุมโดยระดับสัญญาณที่วัดได้จะปรับเกนที่ต้องการให้กับแอมพลิฟายเออร์ การออกแบบนี้เรียกว่า แบบ ฟีดฟอร์เวิร์ดซึ่งปัจจุบันใช้ในคอมเพรสเซอร์ส่วนใหญ่ การออกแบบก่อนหน้านี้ใช้ รูปแบบ ฟีดแบ็กซึ่งระดับสัญญาณจะถูกวัดหลังจากแอมพลิฟายเออร์[ 4 ]
มีเทคโนโลยีหลายอย่างที่ใช้สำหรับการขยายสัญญาณแบบแปรผัน ซึ่งแต่ละเทคโนโลยีมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไปหลอดสุญญากาศถูกใช้ในรูปแบบที่เรียกว่าvariable-muโดยที่แรงดันระหว่างกริดกับแคโทดจะเปลี่ยนแปลงเพื่อปรับเปลี่ยนอัตราขยาย[ 5 ]คอมเพรสเซอร์แบบออปติคอลใช้ตัวต้านทานแสงที่ถูกกระตุ้นด้วยหลอดไฟขนาดเล็ก ( หลอดไส้ หลอดLEDหรือแผงอิเล็กโทรลูมิเนสเซนต์ ) [ 6 ] เพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงในอัตราขยายของสัญญาณ เทคโนโลยีอื่นๆ ที่ใช้ ได้แก่ทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็กและบริดจ์ไดโอด[ 7 ]
เมื่อทำงานกับเสียงดิจิทัล เทคนิค การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) มักถูกนำมาใช้เพื่อการบีบอัดเสียงในรูปแบบปลั๊กอินเสียงในมิกเซอร์และในเวิร์กสเตชันเสียงดิจิทัลบ่อยครั้งที่อัลกอริทึมถูกนำมาใช้เพื่อจำลองเทคโนโลยีอนาล็อกข้างต้น
การควบคุมและคุณสมบัติ

พารามิเตอร์ควบคุมและคุณสมบัติที่ผู้ใช้สามารถปรับได้จำนวนหนึ่งถูกนำมาใช้เพื่อปรับอัลกอริธึมและส่วนประกอบการประมวลผลสัญญาณการบีบอัดช่วงไดนามิก
เกณฑ์
คอมเพรสเซอร์จะลดระดับสัญญาณเสียงหากแอมพลิจูดเกินเกณฑ์ ที่กำหนด เกณฑ์ มักจะตั้งค่าเป็นเดซิเบล ( dBFSสำหรับคอมเพรสเซอร์ดิจิทัลและdBuสำหรับคอมเพรสเซอร์ฮาร์ดแวร์) [ 8 ]โดยเกณฑ์ที่ต่ำกว่า (เช่น -60 dB) หมายความว่าส่วนของสัญญาณจะถูกประมวลผลมากขึ้น เมื่อระดับสัญญาณต่ำกว่าเกณฑ์ จะไม่มีการประมวลผลใดๆ และสัญญาณอินพุตจะถูกส่งผ่านไปยังเอาต์พุตโดยไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นเกณฑ์ที่สูงกว่า เช่น -5 dB จะส่งผลให้มีการประมวลผลน้อยลง การบีบอัดน้อยลง
พฤติกรรมการทำงานของคอมเพรสเซอร์ขึ้นอยู่กับการตั้งค่า Attack และ Release (ดูด้านล่าง ) เมื่อระดับสัญญาณสูงกว่าค่า Threshold การทำงานของคอมเพรสเซอร์จะหน่วงเวลาตาม การตั้งค่า Attackหลังจากที่สัญญาณอินพุตลดลงต่ำกว่าค่า Threshold แล้ว คอมเพรสเซอร์จะยังคงทำการบีบอัดช่วงไดนามิกต่อไปอีกเป็นระยะเวลาหนึ่งซึ่งกำหนดโดยการตั้งค่า Release
อัตราส่วน

ปริมาณการลดระดับเสียงจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วน : อัตราส่วน 4:1 หมายความว่า หากระดับสัญญาณอินพุตสูงกว่าเกณฑ์ 4 dB ระดับสัญญาณเอาต์พุตจะลดลงเหลือ 1 dB เหนือเกณฑ์ นั่นหมายความว่าระดับเสียงและอัตราขยายลดลง 3 dB อีกวิธีหนึ่งในการอธิบายคือ ระดับสัญญาณอินพุตใดๆ ที่สูงกว่าเกณฑ์ ในกรณีนี้ จะถูกส่งออกไปในระดับที่สูงกว่าเกณฑ์ เพียง 25% (เช่น 1 ส่วน 4) ของระดับสัญญาณอินพุต
อัตราส่วนสูงสุดของ:1 มักเรียกว่าการจำกัดและโดยพื้นฐานแล้วหมายความว่าสัญญาณใดๆ ที่สูงกว่าระดับเกณฑ์จะถูกลดลงมาอยู่ที่ระดับเกณฑ์เมื่อ เวลา โจมตีหมดลง
โจมตีและปล่อย

คอมเพรสเซอร์อาจให้การควบคุมระดับความเร็วในการทำงานได้ช่วงโจมตี (Attack)คือช่วงที่คอมเพรสเซอร์ลดระดับเกนลงเพื่อตอบสนองต่อระดับเสียงที่เพิ่มขึ้นที่อินพุต เพื่อให้ได้ระดับเกนที่กำหนดโดยอัตราส่วน ช่วงปล่อย (Release)คือช่วงที่คอมเพรสเซอร์เพิ่มระดับเกนขึ้นเพื่อตอบสนองต่อระดับเสียงที่ลดลงที่อินพุต เพื่อให้ได้ระดับเกนเอาต์พุตที่กำหนดโดยอัตราส่วน หรือให้ได้ค่าเท่ากับ 1 เมื่อระดับเสียงอินพุตลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ เนื่องจากรูปแบบความดังของเสียงต้นฉบับถูกปรับเปลี่ยนโดยการทำงานของคอมเพรสเซอร์ที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา จึงอาจเปลี่ยนแปลงลักษณะของสัญญาณได้ตั้งแต่เล็กน้อยไปจนถึงค่อนข้างชัดเจน ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าช่วงโจมตีและปล่อยที่ใช้
ความยาวของแต่ละช่วงเวลาจะถูกกำหนดโดยอัตราการเปลี่ยนแปลงและการเปลี่ยนแปลงที่ต้องการในเกน สำหรับการใช้งานที่เข้าใจง่ายยิ่งขึ้น ตัวควบคุมการโจมตีและการปล่อยของคอมเพรสเซอร์จะถูกระบุเป็นหน่วยเวลา (มักจะเป็นมิลลิวินาที) นี่คือระยะเวลาที่ใช้เพื่อให้เกนเปลี่ยนแปลงเป็นจำนวนเดซิเบลที่กำหนดหรือเปอร์เซ็นต์ที่กำหนดไปสู่เกนเป้าหมาย ไม่มีมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับความหมายที่แน่นอนของพารามิเตอร์เวลาเหล่านี้[ 9 ]
ในคอมเพรสเซอร์หลายๆ ตัว ผู้ใช้สามารถปรับเวลาโจมตี (attack time) และเวลาปล่อย (release time) ได้ อย่างไรก็ตาม คอมเพรสเซอร์บางตัวมีเวลาโจมตีและเวลาปล่อยถูกกำหนดโดยการออกแบบวงจรและไม่สามารถปรับได้ บางครั้งเวลาโจมตีและเวลาปล่อยจะเป็นแบบอัตโนมัติหรือขึ้นอยู่กับโปรแกรมซึ่งหมายความว่าพฤติกรรมอาจเปลี่ยนแปลงไปตามสัญญาณอินพุต
เข่า

การควบคุมอีกอย่างหนึ่งที่คอมเพรสเซอร์อาจมีให้คือการเลือกหัวเข่า ซึ่งจะควบคุมว่าการโค้งงอในเส้นโค้งการตอบสนองระหว่างต่ำกว่าเกณฑ์และสูงกว่าเกณฑ์นั้นจะเกิดขึ้นอย่างฉับพลัน (แข็ง) หรือค่อยเป็นค่อยไป (อ่อน) หัวเข่าที่อ่อนจะค่อยๆ เพิ่มอัตราส่วนการบีบอัดเมื่อระดับเพิ่มขึ้นและในที่สุดก็จะถึงอัตราส่วนการบีบอัดที่ผู้ใช้ตั้งไว้ หัวเข่าที่อ่อนจะช่วยลดการเปลี่ยนผ่านที่อาจได้ยินจากสถานะไม่บีบอัดไปเป็นสถานะบีบอัด และเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการตั้งค่าอัตราส่วนที่สูงขึ้นซึ่งการเปลี่ยนแปลงที่เกณฑ์จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น[ 10 ]
การตรวจวัดค่าสูงสุดเทียบกับค่า RMS
คอมเพรสเซอร์แบบตรวจจับระดับสูงสุดจะตอบสนองต่อระดับสูงสุดของสัญญาณอินพุต แม้ว่าการตรวจจับระดับสูงสุดจะให้การควบคุมระดับสูงสุดที่แม่นยำกว่า แต่ก็ไม่ได้สัมพันธ์กับความรู้สึกถึงความดังของมนุษย์เสมอไป คอมเพรสเซอร์บางตัวใช้ฟังก์ชันการวัดกำลัง (โดยทั่วไปคือค่าเฉลี่ยกำลังสองหรือ RMS) กับสัญญาณอินพุตก่อนที่จะเปรียบเทียบระดับกับค่าเกณฑ์ วิธีนี้จะสร้างการบีบอัดที่ผ่อนคลายกว่าและสัมพันธ์กับความรู้สึกถึงความดังของมนุษย์ได้ดีกว่า
การเชื่อมต่อสเตอริโอ
คอมเพรสเซอร์ใน โหมด เชื่อมโยงสเตอริโอจะใช้การลดเกนในปริมาณเท่ากันกับทั้งช่องซ้ายและขวา เพื่อป้องกันการเลื่อนภาพที่อาจเกิดขึ้นหากแต่ละช่องถูกบีบอัดแยกกัน[ 11 ]
การเพิ่มเครื่องสำอาง
เนื่องจากคอมเพรสเซอร์แบบดาวน์เวิร์ดจะลดระดับสัญญาณลงเท่านั้น จึงมักมีการเพิ่มเกนชดเชย ในปริมาณคง ที่ที่เอาต์พุต เพื่อให้ได้ระดับเอาต์พุตที่เหมาะสมที่สุด
มองไปข้างหน้า
ฟังก์ชัน Look-ahead ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาการต้องประนีประนอมระหว่างอัตราการโจมตีที่ช้าซึ่งทำให้การเปลี่ยนแปลงระดับเสียงราบรื่น และอัตราการโจมตีที่เร็วซึ่งสามารถจับสัญญาณชั่วคราวได้ Look-ahead ทำงานโดยการแบ่งสัญญาณอินพุตและหน่วงเวลาด้านหนึ่ง (สัญญาณเสียง) ด้วยเวลา Look-ahead ด้านที่ไม่หน่วงเวลา (สัญญาณควบคุมระดับเสียง) จะถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนการบีบอัดของสัญญาณที่หน่วงเวลา ซึ่งจะปรากฏที่เอาต์พุต ด้วยวิธีนี้ อัตราการโจมตีที่ช้าลงซึ่งให้เสียงราบรื่นสามารถใช้เพื่อจับสัญญาณชั่วคราวได้ ข้อเสียของวิธีนี้คือความหน่วงของเสียง ที่เพิ่มขึ้น ผ่านทางโปรเซสเซอร์
การใช้งาน
พื้นที่สาธารณะ
การบีบอัดเสียงมักถูกนำมาใช้ในระบบเสียงสำหรับร้านอาหาร ร้านค้าปลีก และสถานที่สาธารณะอื่นๆ ที่เปิดเพลงประกอบในระดับเสียงที่ค่อนข้างต่ำ และจำเป็นต้องบีบอัดเสียง ไม่เพียงแต่เพื่อให้ระดับเสียงคงที่ แต่ยังเพื่อให้ส่วนที่เบาของเพลงได้ยินชัดเจนเหนือเสียงรบกวนรอบข้างด้วย
การบีบอัดสัญญาณสามารถเพิ่มอัตราขยายเฉลี่ยของเครื่องขยายเสียงได้ถึง 50 ถึง 100% โดยที่ช่วงไดนามิกของเสียงลดลงสำหรับระบบประกาศและระบบอพยพ การบีบอัดสัญญาณจะช่วยเพิ่มความชัดเจนในสภาวะที่มีเสียงรบกวน และช่วยลดจำนวนเครื่องขยายเสียงที่จำเป็นลงได้
การผลิตดนตรี

การบีบอัดมักใช้ในการผลิตดนตรีเพื่อให้เครื่องดนตรีมีความสม่ำเสมอมากขึ้นในช่วงไดนามิก เพื่อให้เครื่องดนตรีเหล่านั้น "เข้ากัน" ได้ดีขึ้นในมิกซ์กับเครื่องดนตรีอื่นๆ (ไม่หายไปในช่วงเวลาสั้นๆ และไม่กลบเสียงเครื่องดนตรีอื่นๆ ในช่วงเวลาสั้นๆ) [ 12 ]การแสดงเสียงร้องในดนตรีร็อกหรือดนตรีป๊อปก็ถูกบีบอัดด้วยเหตุผลเดียวกัน
การบีบอัดยังสามารถใช้กับเสียงเครื่องดนตรีเพื่อสร้างเอฟเฟกต์ที่ไม่เน้นการรักษาระดับเสียงเป็นหลัก ตัวอย่างเช่น เสียงกลองและฉาบมักจะลดลงอย่างรวดเร็ว แต่คอมเพรสเซอร์สามารถทำให้เสียงดูเหมือนมีหางเสียงที่ยาวนานขึ้น เสียงกีตาร์มักจะถูกบีบอัดเพื่อให้ได้เสียงที่เต็มอิ่มและยาวนานขึ้น การปรับเวลาโจมตีและเวลาปล่อยของคอมเพรสเซอร์สามารถใช้เพื่อเพิ่มความแตกต่างระหว่างส่วนชั่วคราวและส่วนที่ยืดออกของซองเสียง[ 13 ]
อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่สามารถบีบอัดไดนามิกเสียงได้ยังสามารถใช้เพื่อลดระดับเสียงของแหล่งกำเนิดเสียงหนึ่งเมื่อแหล่งกำเนิดเสียงอื่นมีระดับเสียงถึงระดับหนึ่ง ซึ่งเรียกว่าside-chaining [ 14 ] ในดนตรีอิเล็กทรอนิกส์แดนซ์ มักใช้ side-chaining กับเบสไลน์โดยควบคุมด้วยกลองเบสหรือตัวกระตุ้นจังหวะที่คล้ายกัน เพื่อป้องกันไม่ให้ทั้งสองขัดแย้งกัน และให้ไดนามิกที่เป็นจังหวะและสั่นไหวแก่เสียง
เสียง
คอมเพรสเซอร์สามารถใช้เพื่อลดเสียงเสียดสี (เสียง 'เอส') ในเสียงร้อง ( การลดเสียงเสียดสี ) โดยการป้อนสัญญาณอินพุต ที่ปรับสมดุลแล้วไปยังไซด์เชนของคอมเพรสเซอร์เพื่อให้ความถี่เฉพาะที่เกี่ยวข้องกับเสียงเสียดสี (โดยทั่วไปคือ 4000 ถึง 8000 เฮิรตซ์) กระตุ้นคอมเพรสเซอร์มากขึ้น[ 15 ]
การบีบอัดใช้ในการสื่อสารด้วยเสียงในวิทยุสมัครเล่นที่ใช้การมอดูเลชั่นแบบแถบข้างเดียว (SSB)เพื่อทำให้สัญญาณของสถานีใดสถานีหนึ่งอ่านได้ง่ายขึ้นสำหรับสถานีที่อยู่ห่างไกล หรือเพื่อทำให้สัญญาณที่ส่งของสถานีนั้นโดดเด่นกว่าสัญญาณอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรับส่งสัญญาณระยะไกล (DXing ) ความแรงของสัญญาณ SSB ขึ้นอยู่กับระดับการมอดูเลชั่น ตัวบีบอัดจะเพิ่มระดับเฉลี่ยของสัญญาณมอดูเลชั่น จึงเพิ่มความแรงของสัญญาณที่ส่ง วิทยุรับส่งสัญญาณ SSB สำหรับวิทยุสมัครเล่นสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีตัวบีบอัดเสียงในตัว การบีบอัดยังใช้ในวิทยุเคลื่อนที่ภาคพื้นดิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเสียงที่ส่งของวิทยุสื่อสารแบบพก พาสำหรับมืออาชีพและคอนโซลควบคุมระยะไกล[ 16 ]
การออกอากาศ
การบีบอัดเสียงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกอากาศเพื่อเพิ่มระดับเสียงที่รับรู้ได้ในขณะที่ลดช่วงไดนามิกของเสียงต้นฉบับ เพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์มอดูเลชั่น ผู้แพร่ภาพกระจายเสียงในประเทศส่วนใหญ่มีข้อจำกัดทางกฎหมายเกี่ยวกับระดับเสียงสูงสุดในทันทีที่พวกเขาสามารถออกอากาศได้ โดยปกติแล้วข้อจำกัดเหล่านี้จะได้รับการแก้ไขโดยฮาร์ดแวร์การบีบอัดเสียงที่ติดตั้งถาวรในระบบออกอากาศ
ผู้แพร่ภาพกระจายเสียงใช้คอมเพรสเซอร์เพื่อให้สถานีของตนมีเสียงดังกว่าสถานีอื่นที่เทียบเคียงได้ ผลที่ได้คือทำให้สถานีที่มีการบีบอัดเสียงหนักกว่าโดดเด่นขึ้นมาให้ผู้ฟังได้ยินที่ระดับเสียงที่กำหนด[ 12 ]สิ่งนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ความแตกต่างระหว่างช่องเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นระหว่างเนื้อหารายการภายในช่องเดียวกันด้วย ความแตกต่างของความดังเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการร้องเรียนจากผู้ชมบ่อยครั้ง โดยเฉพาะโฆษณาทางทีวีและโปรโมชั่นที่ดูเหมือนจะดังเกินไป
สหภาพการกระจายเสียงแห่งยุโรป (EBU) ได้หารือเกี่ยวกับประเด็นนี้ในกลุ่ม EBU PLOUD ซึ่งประกอบด้วยผู้เชี่ยวชาญด้านเสียงกว่า 240 คน โดยส่วนใหญ่มาจากสถานีวิทยุและโทรทัศน์และผู้ผลิตอุปกรณ์ ในปี 2553 EBU ได้เผยแพร่EBU R 128ซึ่งแนะนำวิธีการวัดและปรับระดับเสียง แบบใหม่ ข้อแนะนำนี้ใช้การวัดระดับความดังเสียงตามมาตรฐาน ITU-R BS.1770 ณ ปี 2559สถานีโทรทัศน์ในยุโรปหลายแห่งได้ประกาศสนับสนุนมาตรฐานใหม่[ 17 ] [ 18 ]และผู้ผลิตกว่า 20 รายได้ประกาศผลิตภัณฑ์ที่รองรับเครื่องวัดความดังเสียงEBU Mode ใหม่ [ 19 ]
เพื่อช่วยให้วิศวกรเสียงเข้าใจว่าวัสดุของพวกเขามีช่วงความดังเท่าใด (เช่น เพื่อตรวจสอบว่าอาจจำเป็นต้องมีการบีบอัดเพื่อให้พอดีกับช่องสัญญาณของแพลตฟอร์มการส่งมอบเฉพาะหรือไม่) EBU จึงได้แนะนำ คำอธิบาย ช่วงความดัง (LRA) [ 20 ]
การตลาด
โฆษณาทางโทรทัศน์ส่วนใหญ่จะถูกบีบอัดอย่างมากเพื่อให้ได้ความดังที่รับรู้ได้ใกล้เคียงกับระดับสูงสุดในขณะที่ยังคงอยู่ในขอบเขตที่อนุญาต ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาที่ผู้ชมโทรทัศน์มักสังเกตเห็น: เมื่อสถานีเปลี่ยนจากเนื้อหาโปรแกรมที่บีบอัดน้อยที่สุดไปเป็นโฆษณาที่บีบอัดอย่างมาก ระดับเสียงบางครั้งดูเหมือนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ความดังสูงสุดอาจจะเท่ากัน—เป็นไปตามกฎหมาย—แต่การบีบอัดสูงทำให้เสียงส่วนใหญ่ในโฆษณามีความดังใกล้เคียงกับระดับสูงสุดที่อนุญาต ทำให้โฆษณาดูดังขึ้นมาก[ 21 ]
การใช้งานเกินขนาด

บริษัทแผ่นเสียง วิศวกรผสมเสียง และวิศวกรมาสเตอร์ริ่ง ได้ค่อยๆ เพิ่มระดับความดัง โดยรวม ของอัลบั้มเชิงพาณิชย์มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งทำได้โดยการใช้การบีบอัดและการจำกัดระดับเสียงที่สูงขึ้นในระหว่างการผสมเสียงและการมาสเตอร์ริ่ง อัลกอริทึมการบีบอัดได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการเพิ่มระดับเสียงในกระแสข้อมูลดิจิทัลให้สูงสุด การจำกัดระดับเสียงอย่างรุนแรงหรือการตัดเสียงอาจเกิดขึ้น ซึ่งส่งผลต่อโทนเสียงและคุณภาพเสียงของดนตรี ความพยายามในการเพิ่มความดังนี้ถูกเรียกว่าสงครามความดัง
การใช้งานอื่นๆ
ระบบลดเสียงรบกวนใช้คอมเพรสเซอร์เพื่อลดช่วงไดนามิกของสัญญาณสำหรับการส่งหรือบันทึก จากนั้นจึงขยายช่วงไดนามิกนั้นในภายหลัง ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่าการบีบอัดสัญญาณ (companding ) วิธีนี้จะช่วยลดผลกระทบของช่องสัญญาณหรือสื่อบันทึกที่มีช่วงไดนามิกจำกัด
แอมป์ขยายเสียงมักมีวงจรบีบอัดเสียงเพื่อป้องกันกำลังวัตต์สูงฉับพลันที่อาจทำให้ลำโพงเสียหาย นักเล่น เบสไฟฟ้ามักใช้เอฟเฟ็กต์บีบอัดเสียง ไม่ว่าจะเป็นแบบเอฟเฟ็กต์ที่อยู่ในรูปแบบแป้น เหยียบ แบบติดตั้งใน แร็ค หรือแบบที่ติดตั้งมาในแอมป์เบส เพื่อปรับระดับเสียงเบสให้ สม่ำเสมอ
โดยทั่วไปแล้วการผลิตเพลงจะหลีกเลี่ยงการ ใช้ Gain pumping ซึ่งเป็นจุดสูงสุดของแอมพลิจูดปกติ (เช่น เสียงกลองเบส) ที่ทำให้ระดับเสียงของมิกซ์ส่วนที่เหลือเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากคอมเพรสเซอร์ อย่างไรก็ตาม นักดนตรี แนวแดนซ์และฮิปฮอปจำนวนมากจงใจใช้ปรากฏการณ์นี้ ทำให้ระดับเสียงของมิกซ์เปลี่ยนแปลงไปตามจังหวะของบีท[ 22 ]
เครื่องช่วยฟังใช้คอมเพรสเซอร์เพื่อปรับระดับเสียงให้อยู่ในช่วงการได้ยินของผู้ฟัง เพื่อช่วยให้ผู้ป่วยรับรู้ทิศทางที่เสียงมาจาก เครื่องช่วยฟังบางรุ่นจึงใช้การบีบอัด แบบไบ นาอูรัล[ 23 ]
คอมเพรสเซอร์ยังใช้สำหรับการป้องกันการได้ยิน ใน หูฟังป้องกันเสียงแบบอิเล็กทรอนิกส์และที่อุดหู บางชนิด เพื่อให้ได้ยินเสียงในระดับเสียงปกติได้ตามปกติ ในขณะที่ลดทอนเสียงที่ดังกว่า และอาจขยายเสียงที่เบากว่าด้วย ตัวอย่างเช่น นักยิงปืนที่สวมอุปกรณ์ป้องกันการได้ยินในสนามยิงปืนสามารถสนทนากันได้ตามปกติ ในขณะที่ลดทอนเสียงปืนที่ดังกว่ามาก[ 24 ]และในทำนองเดียวกัน นักดนตรีสามารถได้ยินเสียงดนตรีที่เบา แต่ได้รับการปกป้องจากเสียงดัง เช่น เสียงกลองหรือเสียงฉาบ
ในการประยุกต์ใช้การเรียนรู้ของเครื่องซึ่งอัลกอริทึมกำลังฝึกฝนกับตัวอย่างเสียง การบีบอัดช่วงไดนามิกเป็นวิธีหนึ่งในการเพิ่มตัวอย่างสำหรับชุดข้อมูลขนาดใหญ่[ 25 ]
การจำกัด

การบีบอัดและการจำกัดมีกระบวนการที่เหมือนกัน แต่แตกต่างกันในระดับและผลกระทบที่รับรู้ได้ตัวจำกัดคือคอมเพรสเซอร์ที่มีอัตราส่วนสูงและโดยทั่วไปจะมีเวลาโจมตีที่รวดเร็ว การบีบอัดที่มีอัตราส่วน 10:1 หรือมากกว่านั้นโดยทั่วไปถือว่าเป็นการจำกัด[ 26 ]
การจำกัดแบบ Brick Wallมีอัตราส่วนสูงมากและเวลาโจมตีที่รวดเร็วมาก โดยหลักการแล้ว วิธีนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณเสียงจะไม่เกินแอมพลิจูดของเกณฑ์ อัตราส่วนตั้งแต่ 20:1 ไปจนถึง ∞:1 ถือเป็นการจำกัดแบบBrick Wall [ 26 ] ผลลัพธ์ ทางเสียงของการจำกัดแบบ Brick Wall ที่เกิดขึ้นมากกว่าชั่วขณะและไม่บ่อยนักจะรุนแรงและไม่พึงประสงค์ ดังนั้นจึงมักใช้เป็นอุปกรณ์เพื่อความปลอดภัยในการใช้งานด้านเสียงสดและการออกอากาศ
แอมป์เบสและ แอมป์ ระบบ PAบางรุ่นมีตัวจำกัดระดับเสียงเพื่อป้องกันไม่ให้ระดับเสียงพุ่งสูงขึ้นอย่างฉับพลันจนทำให้เกิดเสียงผิดเพี้ยนหรือสร้างความเสียหายให้กับลำโพง
การเชื่อมต่อด้านข้าง

คอมเพรสเซอร์ที่มีอินพุตไซด์เชนจะควบคุมอัตราขยายจากอินพุตหลักไปยังเอาต์พุตโดยอิงตามระดับของสัญญาณที่อินพุตไซด์เชน[ 27 ]ผู้ริเริ่มการบีบอัดไซด์เชนในยูนิตเอฟเฟกต์ในยุคแรกคือEventide Omnipressor จากปี 1974 [ 28 ]ด้วยการเชื่อมต่อไซด์เชน คอมเพรสเซอร์จะทำงานในลักษณะทั่วไปเมื่อทั้งอินพุตหลักและอินพุตไซด์เชนได้รับสัญญาณเดียวกัน
ช่องสัญญาณ ไซด์เชน (side-chain input) ใช้สำหรับ ดีเจ ใน การ ลดระดับเสียงเพลงโดยอัตโนมัติเมื่อพูด สัญญาณจากไมโครโฟนของดีเจจะถูกส่งไปยังช่องสัญญาณไซด์เชน เพื่อให้เมื่อใดก็ตามที่ดีเจพูด คอมเพรสเซอร์จะลดระดับเสียงเพลงลง
สามารถใช้ไซด์เชนที่มี การควบคุม อีควอไลเซอร์ เพื่อลดระดับเสียงของสัญญาณที่มีเนื้อหาสเปกตรัมสูงในช่วงความถี่ที่กำหนดได้ โดยสามารถทำหน้าที่เป็น ดีเอสเซอร์ลดระดับเสียงเสียดสี ในเสียงร้อง ในช่วง 6–9 kHz [ 29 ]การใช้งานไซด์เชนอีกอย่างหนึ่งในการผลิตเพลงคือการรักษาระดับเสียงเบสที่ดังโดยไม่ทำให้กลองเบสเกิดเสียงพีคที่ไม่เหมาะสมจนทำให้สูญเสียเฮดรูมโดย รวม [ 27 ]
การบีบอัดแบบขนาน
การใส่คอมเพรสเซอร์เข้าไปในเส้นทางสัญญาณคู่ขนานเรียกว่าการบีบอัดแบบคู่ขนาน (Parallel Compression ) มันเป็นรูปแบบหนึ่งของการบีบอัดแบบเพิ่มขึ้น ซึ่งช่วยให้ควบคุมไดนามิกได้โดยไม่เกิดผลข้างเคียงที่ได้ยินชัดเจน ตราบใดที่อัตราส่วนค่อนข้างต่ำและเสียงของคอมเพรสเซอร์ค่อนข้างเป็นกลาง ในทางกลับกัน สามารถเลือกอัตราส่วนการบีบอัดสูงที่มีสิ่งแปลกปลอมที่ได้ยินชัดเจนในเส้นทางสัญญาณคู่ขนานเส้นใดเส้นหนึ่งได้ สิ่งนี้ถูกใช้โดยมิกเซอร์คอนเสิร์ตและวิศวกรบันทึกเสียงบางคนเป็นเอฟเฟกต์ทางศิลปะที่เรียกว่าการบีบอัดแบบนิวยอร์ก (New York Compression ) หรือการบีบอัดแบบโมทาวน์ (Motown Compression ) การรวมสัญญาณเชิงเส้นกับคอมเพรสเซอร์แล้วลดอัตราขยายเอาต์พุตของห่วงโซ่การบีบอัดลง จะส่งผลให้รายละเอียดในระดับต่ำเพิ่มขึ้นโดยไม่มีการลดระดับสูงสุด คอมเพรสเซอร์จะเพิ่มอัตราขยายรวมอย่างมีนัยสำคัญเฉพาะในระดับต่ำเท่านั้น
การบีบอัดแบบมัลติแบนด์
คอมเพรสเซอร์แบบมัลติแบนด์สามารถทำงานได้แตกต่างกันในย่านความถี่ต่างๆ ข้อดีของการบีบอัดแบบมัลติแบนด์เหนือการบีบอัดแบบเต็มแบนด์วิดท์คือ ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับช่วงความถี่เฉพาะสามารถแก้ไขได้โดยไม่ต้องบีบอัดที่ไม่จำเป็นในความถี่อื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้อง ข้อเสียคือ การบีบอัดเฉพาะความถี่มีความซับซ้อนกว่าและต้องการความสามารถในการประมวลผลมากกว่าการบีบอัดแบบเต็มแบนด์วิดท์ และอาจทำให้เกิดปัญหาเฟสได้[ 30 ]
คอมเพรสเซอร์แบบมัลติแบนด์ทำงานโดยการแยกสัญญาณออกเป็นส่วนๆ ผ่านตัวกรองแบบแบนด์พาสตัวกรองแบบครอสโอเวอร์หรือชุดตัวกรอง จำนวน หนึ่ง จากนั้นสัญญาณที่แยกออกมาแต่ละส่วนจะผ่านคอมเพรสเซอร์ของตัวเอง และสามารถปรับค่าต่างๆ ได้อย่างอิสระ เช่น ค่าเกณฑ์ อัตราส่วน การโจมตี และการปล่อย หลังจากนั้นสัญญาณจะถูกรวมเข้าด้วยกันอีกครั้ง และอาจใช้วงจรจำกัดเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณที่รวมกันจะไม่สร้างระดับสูงสุดที่ไม่ต้องการ
ในการผลิตเพลง คอมเพรสเซอร์แบบมัลติแบนด์เป็นเครื่องมือหลักสำหรับการมาสเตอร์เสียงแต่การรวมอยู่ใน ชุด ปลั๊กอินเวิร์กสเตชันเสียงดิจิทัล ทำให้มีการใช้งานเพิ่มมากขึ้นในหมู่วิศวกรผสมเสียง TC Electronic Finalizer มีคอมเพรสเซอร์แบบสามแบนด์และเป็นเครื่องมือ มาสเตอร์เสียงที่ได้รับความนิยมในช่วงปี 2000 [ 31 ]
โดยทั่วไปแล้ว วงจรส่งสัญญาณออกอากาศของสถานีวิทยุจะใช้คอมเพรสเซอร์แบบมัลติแบนด์เพื่อเพิ่มความดังของเสียงโดยไม่ให้เกิดการโอเวอร์มอดูเลชั่น การมีเสียงดังขึ้นมักถูกมองว่าเป็นข้อได้เปรียบในการออกอากาศเชิงพาณิชย์
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การบีบอัดมัลติแบนด์แบบรุนแรง (เรียกอีกอย่างว่า OTT ตามพรีเซ็ตสำหรับ คอมเพรสเซอร์มัลติแบนด์มาตรฐาน ของ Ableton Live ) ได้กลายเป็นสิ่งที่เชื่อมโยงกับลักษณะเสียงบางอย่างที่มักพบในแนวดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ที่ดัง เช่นDubstep [ 32 ]
การบีบอัดแบบอนุกรม
การบีบอัดแบบอนุกรม (Serial compression) เป็นเทคนิคที่ใช้ในการบันทึกและผสม เสียง การบีบอัดแบบอนุกรมทำได้โดยการใช้คอมเพรสเซอร์สองตัวที่ค่อนข้างแตกต่างกันในวงจรสัญญาณ คอมเพรสเซอร์ตัวหนึ่งโดยทั่วไปจะช่วยรักษาระดับไดนามิกของเสียง ให้คง ที่ ในขณะที่อีกตัวหนึ่งจะบีบอัดจุดสูงสุดของเสียงอย่างรุนแรง นี่คือการกำหนดเส้นทางสัญญาณภายในแบบปกติในอุปกรณ์แบบรวมที่วางจำหน่ายทั่วไปในชื่อคอมเพรสเซอร์-ลิมิเตอร์โดยที่คอมเพรสเซอร์แบบ RMS (สำหรับการควบคุมอัตราขยายโดยทั่วไป) จะตามด้วยลิมิเตอร์ที่ตรวจจับจุดสูงสุดได้อย่างรวดเร็ว (สำหรับการป้องกันการโอเวอร์โหลด) หากทำอย่างถูกต้อง แม้แต่การบีบอัดแบบอนุกรมที่หนักหน่วงก็สามารถให้เสียงที่เป็นธรรมชาติได้ในแบบที่ไม่สามารถทำได้ด้วยคอมเพรสเซอร์ตัวเดียว ส่วนใหญ่มักใช้เพื่อปรับระดับเสียงร้องและเสียงกีตาร์ ที่ไม่สม่ำเสมอให้มีความ สม่ำเสมอ มากขึ้น
โปรแกรมเล่นเสียง
โปรแกรมเล่นเสียงบาง โปรแกรม รองรับปลั๊กอินที่ใช้การบีบอัดเสียง ซึ่งสามารถเพิ่มความดังของแทร็กเสียง หรือปรับระดับเสียงให้สม่ำเสมอสำหรับเพลงที่มีความผันผวนสูง (เช่นเพลงคลาสสิกหรือเพลย์ลิสต์ที่มีเพลงหลายประเภท) การทำเช่นนี้จะช่วยปรับปรุงคุณภาพเสียงเมื่อเล่นผ่านลำโพงคุณภาพต่ำ หรือในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดัง (เช่น ในรถยนต์หรือในงานปาร์ตี้)
อิทธิพลเชิงวัตถุต่อสัญญาณ
ในบทความที่ตีพิมพ์ในเดือนมกราคม 2014 โดยJournal of the Audio Engineering Societyเอ็มมานูเอล เดอรูตี และเดเมียน ทาร์ดิเยอ ได้ทำการศึกษาอย่างเป็นระบบเพื่ออธิบายอิทธิพลของคอมเพรสเซอร์และลิมิตเตอร์แบบบริกวอลล์ต่อสัญญาณเสียงดนตรี การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับซอฟต์แวร์ลิมิตเตอร์สี่ตัว ได้แก่ Waves L2, Sonnox Oxford Limiter, Thomas Mundt's Loudmax, Blue Cat's Protector รวมถึงซอฟต์แวร์คอมเพรสเซอร์สี่ตัว ได้แก่ Waves H-Comp, Sonnox Oxford Dynamics, Sonalksis SV-3157 และ URS 1970 การศึกษานี้ให้ข้อมูลเชิงวัตถุประสงค์เกี่ยวกับสิ่งที่ลิมิตเตอร์และคอมเพรสเซอร์ทำกับสัญญาณเสียง[ 33 ]
มีการพิจารณาตัวบ่งชี้สัญญาณห้าประการ ได้แก่กำลัง RMS , ความดังรวมEBU R 128 , [ 19 ]ปัจจัยยอดคลื่น , R 128 LRA, [ 20 ]และความหนาแน่นของตัวอย่างที่ถูกตัด กำลัง RMS แสดงถึงระดับทางกายภาพของสัญญาณ ความดัง R 128 แสดงถึงระดับที่รับรู้ได้[ 19 ]ปัจจัยยอดคลื่น ซึ่งเป็นความแตกต่างระหว่างจุดสูงสุดของสัญญาณและกำลังเฉลี่ย[ 33 ]บางครั้งถูกพิจารณาว่าเป็นพื้นฐานสำหรับการวัดไมโครไดนามิก เช่น ในปลั๊กอินTT Dynamic Range Meter [ 34 ]สุดท้าย R 128 LRA ได้รับการพิจารณาซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าเป็นการวัดมาโครไดนามิกหรือไดนามิกในความหมายทางดนตรี[ 33 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]
ตัวจำกัด
ตัวจำกัดสัญญาณที่ทดสอบมีผลต่อสัญญาณดังต่อไปนี้:
- การเพิ่มขึ้นของกำลังไฟฟ้า RMS
- การเพิ่มขึ้นของระดับความดังตามมาตรฐาน EBU R 128
- การลดลงของปัจจัยยอด
- การลดลงของ EBU R 128 LRA แต่เฉพาะในกรณีที่มีปริมาณสารจำกัดสูงเท่านั้น
- ความหนาแน่นของตัวอย่างที่ตัดแต่งเพิ่มขึ้น
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตัวจำกัดจะเพิ่มทั้งระดับทางกายภาพและการรับรู้ เพิ่มความหนาแน่นของตัวอย่างที่ถูกตัด ลดค่าแฟคเตอร์สูงสุด และลดมาโครไดนามิก (LRA) เมื่อปริมาณการจำกัดมีมากพอสมควร
คอมเพรสเซอร์
ในส่วนของคอมเพรสเซอร์นั้น ผู้เขียนได้ทำการประมวลผลสองรอบ โดยใช้การโจมตีแบบเร็ว (0.5 มิลลิวินาที) ในกรณีหนึ่ง และการโจมตีแบบช้า (50 มิลลิวินาที) ในอีกกรณีหนึ่ง ปิดใช้งานการเพิ่มระดับเสียงชดเชย แต่ไฟล์ที่ได้จะถูกปรับให้เป็นมาตรฐานแล้ว
เมื่อตั้งค่าคอมเพรสเซอร์ให้มีอัตราการตอบสนองเร็ว คอมเพรสเซอร์ที่ทดสอบมีผลต่อสัญญาณดังต่อไปนี้:
- กำลังไฟฟ้า RMS เพิ่มขึ้นเล็กน้อย
- ระดับความดังเสียง EBU R 128 เพิ่มขึ้นเล็กน้อย
- การลดลงของปัจจัยยอด
- การลดลงของ EBU R 128 LRA
- ความหนาแน่นของตัวอย่างที่ตัดแต่งลดลงเล็กน้อย
กล่าวอีกนัยหนึ่ง คอมเพรสเซอร์แบบโจมตีเร็วจะเพิ่มทั้งระดับเสียงทางกายภาพและระดับเสียงที่รับรู้ได้ แต่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น มันจะลดความหนาแน่นของตัวอย่างเสียงที่ถูกตัด และลดทั้งค่า crest factor และ macro-dynamics
เมื่อตั้งค่าคอมเพรสเซอร์ให้มีการโจมตีแบบช้าๆ คอมเพรสเซอร์ที่ทดสอบมีผลต่อสัญญาณดังต่อไปนี้:
- กำลังไฟฟ้า RMS ลดลง
- การลดลงของระดับความดังตามมาตรฐาน EBU R 128
- ไม่มีผลต่อค่าแฟคเตอร์สูงสุด
- การลดลงของ EBU R 128 LRA
- ไม่มีผลต่อความหนาแน่นของตัวอย่างที่ตัดแต่ง
กล่าวอีกนัยหนึ่ง คอมเพรสเซอร์แบบโจมตีช้าจะลดทั้งระดับเสียงทางกายภาพและระดับเสียงที่รับรู้ได้ ลดไดนามิกโดยรวม แต่ไม่มีผลต่อค่าแฟคเตอร์สูงสุดและความหนาแน่นของตัวอย่างที่ถูกตัด
ดูเพิ่มเติม
- 1176 ตัวจำกัดระดับสูงสุด
- การควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติ
- การบีบอัดอัตราขยาย (Gain compression ) คือการลดอัตราขยายของรูปคลื่นในลักษณะเดียวกัน (แต่โดยทั่วไปแล้วเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์) ซึ่งเกิดจากความไม่สมบูรณ์ของวงจรขยายสัญญาณ
- แอมพลิฟายเออร์ปรับระดับ LA-2A
- สควีลช์
- การปรับโทนสี (Tone mapping)เทียบเท่ากับการปรับโทนสีในงานถ่ายภาพ
ลิงก์ภายนอก
- คำอธิบายเกี่ยวกับการขยาย การบีบอัด และการจำกัดสัญญาณในโปรแกรมประมวลผลเสียงจากWayback Machine (เก็บถาวรเมื่อ 5 มิถุนายน 2019)
- การบีบอัดช่วงไดนามิก
- บทความเกี่ยวกับคอมเพรสเซอร์แบบออปติคอลจากSweetwater Sound
- ข้อมูลเกี่ยวกับการบีบอัดข้อมูลในการบันทึกเสียงที่บ้าน
- โปรแกรมแสดงภาพการบีบอัดเสียงแบบโต้ตอบ