Автоматические регуляторы

Автоматические регуляторы уровня(АРУ) применяют для изменения динамического диапазона сигнала, повышения его средней мощности, уменьшения уровня шумов, повышения разборчивости и т. д. Работают они по принципу управления коэффициентом передачи усилителя в зависимости от уровня сигнала, подаваемого на его вход. Существует несколько видов АРУ, которые могут быть, как встроены в пульт, так и выполнены в виде самостоятельных приборов: компрессоры, ограничители (лимитеры), экспандеры, шумоподавители (гейты) и др.

Компрессор(compressor) – устройство, которое предназначено для сжатия динамического диапазона исходного сигнала и представляет собой усилитель, коэффициент передачи (усиления) которого уменьшается с увеличением уровня входного сигнала. Название его произошло от английского глагола «to compress»– сжимать.

Работу компрессора характеризуют четыре основных параметра, два из которых – коэффициент сжатия γи порог срабатывания Uthr – относятся к статическим, а два других – время установления tуст и время восстановления tвос (release) – к динамическим.

Коэффициент сжатияγ – это отношение приращения выходного напряжения к вызвавшему его приращению входного сигнала (рис. 2.7): γ=∆U_вых/U_вх

Или, выражая изменения входного и выходного сигналов через уровни в децибелах:

γ=∆N_вых/N_вх

Коэффициент сжатия компрессора всегда меньше 1.

На практике вместо коэффициента сжатия γчасто используют обратную ему величину – степень сжатия R, которая всегда больше 1 и указывает на то, во сколько раз изменения выходного сигнала меньше, чем изменения входного:

R=1/γ=∆N_вх/N_вых

Степень сжатия устанавливается вручную с помощью ручки «Ratio»на лицевой панели прибора.

ВеличинаUthrуказывает граничное значение входного напряжения, после которого начинается сжатие. До значения Uthr выходное напряжение компрессора равно входному, а после него изменения выходного сигнала становятся в Rраз меньше, чем изменения входного. На практике также чаще всего вместо граничного напряжения указывается граничный уровень Nthr в децибелах. Этот уровень устанавливается ручкой «Threshold» на лицевой панели прибора.

Динамические характеристики компрессора определяются временем установления tуст и временем восстановления tвос.

Время установленияtуст(устанавливается ручкой «Attack» на лицевой панели прибора) – это промежуток времени между моментом, когда от источника подается скачок сигнала с уровнем на 10 дБ выше исходного, и моментом, когда выходной уровень падает до значения на 2 дБ выше установившегося значения Nуствыходного сигнала (рис. 2.8).

Время восстановленияtвос(устанавливается ручкой «Release» на лицевой панели прибора) – это промежуток времени между моментом, когда уровень сигнала источника уменьшается на 10 дБ от исходного, и моментом, когда выходной уровень достигает значения на 2 дБ ниже его установившегося значенияNуст(рис. 2.9).

Конструктивно компрессоры могут выполняться в двух вариантах: с ручным управлением и автоматизированные. Компрессор с ручным управлением предоставляет пользователю неограниченную свободу в выборе параметров и, следовательно, возможность получения желаемых художественных результатов. При условии, конечно, что пользователь обладает необходимыми навыками и достаточным опытом. Иначе звучание можно не улучшить, а наоборот, безнадежно и непоправимо испортить. За рубежом компрессоры с ручными установками называют «creative», т. е. «творческими».

У автоматизированных компрессоров, упомянутых выше, ручек нет: все регулировки установлены изготовителем и изменение их пользователем невозможно. Однако такие компрессоры, как правило, не предназначены для сколько-нибудь заметного изменения характера звучания, а всего лишь делают его более насыщенным.

Одним из недостатков компрессора является то, что момент перехода к режиму компрессии может быть заметен на слух. Для борьбы с этим недостатком в некоторых моделях компрессоров этот переход делается плавным (softthreshold), а не в виде излома амплитудной характеристики (hardthreshold), как показано на рис. 2.10.

Ограничитель (лимитер) – представляет собой одну из разновидностей компрессора, предназначенную для предохранения каналов от пиковых перегрузок. Лимитер не должен изменять уровень входного сигнала до тех пор, пока он не достигнет заданного порога ограничения Nthr,но при дальнейшем увеличении входного уровня, выходной уровень увеличиваться уже не должен (рис. 2.11).

Такой режим может быть задан обычному компрессору с ручным управлением. Для этого нужно только установить требуемый порог ограничения регулятором «Threshold», а регулятором «Ratio» – степени сжатия,равную бесконечности. Лимитер должен ограничивать только те сигналы, уровень которых выше порога срабатывания, но никак не изменять сигналы с меньшим уровнем, поэтому очевидно, что компрессоры с «мягким» порогом ограничения для этой цели неприменимы, ввиду отсутствия этого самого порога. В качестве лимитера могут применяться компрессоры только с «жестким» порогом ограничения. Лимитер может быть выполнен и как самостоятельное устройство.

Левеллер(leveller) – это тоже компрессор, т. е. прибор, предназначенный для сжатия динамического диапазона сигнала. Однако если прочие компрессоры, выполняя ту же функцию, способны только ослаблять входной сигнал, то левеллер может и ослаблять и усиливать. Чтобы разобраться с принципом его действия, следует обратиться к рис. 2.12, где показано семейство амплитудных характеристик левеллера. Выбор одной из них осуществляется путем установки его параметров.

Работает левеллер следующим образом. Выбирается некоторый уровень входного сигнала (как правило, в середине динамического диапазона), соответствующий желаемому среднему уровню фонограммы. Этот уровень принимается за «точку отсчета», т. е. уровень 0 дБ. Установка его осуществляется вручную регулятором «Level» (отсюда и «левеллер»).Ручкой «Ratio» устанавливается требуемое отношение Rвходного сигнала к выходному относительно заданного уровня 0 дБ. Теперь, если входной сигнал увеличится/уменьшится относительно уровня 0 дБ, то выходной увеличится/уменьшится в Rраз меньше. Например, если входной сигнал увеличился на 12 дБ, то при R = 2выходной сигнал увеличится всего на 6 дБ, а при R = 3 – на 4 дБ, т. е. левеллер его в Rраз ослабит. Если входной сигнал уменьшился на 12 дБ (изменился на –12 дБ), то при R = 2выходной сигнал уменьшится всего на 6 дБ (изменится на –6 дБ), а при R = 3 – на 4 дБ (изменится на –4 дБ), т. е. левеллер будет работать как усилитель. Разумеется, если установить R = 1, левеллер будет работать как повторитель – ни ослаблять, ни усиливать входной сигнал он не будет.

Раздел 2.5 книги В.А. Никамин "Микшерные пульты" СПб, 2009, 80 с