Signalwege von Kompressoren

Feed-forward, Feedback, Sidechain, Parallel, Multiband und Stereo-Link im Blockschaltbild umschalten und vergleichen.

Was passiert hier?

Gleiche Bausteine, andere Wege

Jeder Kompressor besteht aus denselben Bausteinen: einer Gain-Stufe (VCA, spannungsgesteuerter Verstärker) im Audioweg, die die Verstärkung verändert, und einem Regelzweig aus Detektor, Kennlinie und Attack/Release, der ausrechnet, um wie viel abgesenkt werden soll. Hier geht es darum, woher der Regelzweig sein Signal bekommt und wie die Wege verschaltet sind – das prägt das Verhalten oft stärker als die Reglerwerte.

Das „Blockschaltbild (Block anklicken → zugehörige Regler)“ zeigt den gewählten Signalweg. Audiowege sind durchgezogen, Steuerwege (Pegel und Verstärkung in dB) gestrichelt, Signale, die nur einen Detektor speisen, in der Eingangsfarbe. Fährst du mit der Maus über einen Block, erscheint darunter eine Erklärung; ein Klick hebt die zugehörigen Regler hervor. Beim Wechsel der „Topologie“ wird ein passendes Testsignal gewählt.

Feed-forward und Feedback

Beim Feed-forward-Kompressor misst der Detektor den Eingang und rechnet die Absenkung vorwärts aus. Das erlaubt exakte Kennlinien, ∞ : 1 und Lookahead. Beim Feedback-Kompressor misst der Detektor den Ausgang, also das bereits abgesenkte Signal: Die Regelung sieht ihr eigenes Ergebnis. So arbeiten viele klassische Opto- und Röhrenkompressoren.

Liegt der Eingang i dB und der Ausgang o dB über der Schwelle und senkt der Regler um k · o dB ab (k ist die Regelstärke: Absenkung in dB je dB, die der Ausgang über der Schwelle liegt), dann gilt o = i − k · o, also o = i / (1 + k). Für die Ratio R (der Ausgang steigt um 1 dB, wenn der Eingang um R dB steigt, also o = i / R) muss der Feedback-Regler daher um (R − 1) dB pro dB Überschreitung absenken. Beispiel 4 : 1 mit dem Sinus-Burst: Eingang 14 dB über der Schwelle, Ausgang 3,5 dB, Absenkung 3 · 3,5 = 10,5 dB – statisch dasselbe Ergebnis wie beim Feed-forward-Kompressor. Für ∞ : 1 wäre eine unendliche Steigung nötig, und Lookahead ist unmöglich, weil der Ausgang noch nicht existiert; das Modell erlaubt deshalb höchstens 20 : 1 (Anzeige „Wirksame Ratio“).

Der eigentliche Unterschied liegt im Zeitverhalten: Weil die Zeitkonstanten in einer Schleife liegen, löst schon eine kleine Änderung des Ausgangspegels eine große Änderung der Absenkung aus. Probier es aus: Topologie „Feedback“, Ausschnitt „Attack“, Ratio 4 : 1, Knie 0 dB, Attack 10 ms, Release 150 ms. Die gestrichelte Kurve „GR Feed-forward“ (GR = Gain Reduction, die Absenkung in dB) zeigt einen Feed-forward-Kompressor mit demselben Detektor. Er braucht rund 38 ms bis 90 % der Absenkung, Feedback nur etwa 12 ms; nach dem lauten Teil fällt die Absenkung bei Feed-forward nach etwa 225 ms unter 1 dB, bei Feedback schon nach etwa 56 ms. Bei 10 : 1 werden es für Feedback rund 7 ms und 23 ms.

Sidechain: Was der Detektor hört

Im Sidechain bekommt der Detektor ein anderes oder ein gefiltertes Signal als das, das bearbeitet wird. Ein häufiges Missverständnis: Ein Filter im Sidechain verändert den Klang des Ausgangs. Das tut er nicht – er ändert nur, worauf der Detektor reagiert.

Probier es aus: Topologie „Sidechain“ mit „Kick + Pad“ (Threshold −24 dB, 4 : 1, Attack 5 ms, Release 200 ms). Der Kick erreicht rund −3 dBFS, das Pad nur etwa −14 dBFS; der Kick bestimmt also den Detektorpegel. Bei jedem Schlag wird auch das Pad abgesenkt und kommt danach wieder hoch – die Anzeige „Schwankung der GR (0,5–1,5 s)“ zeigt rund 9 dB, das Pad pumpt. Stelle nun „Filter im Sidechain“ auf „Hochpass“ mit 150 Hz: Die Schwankung sinkt auf knapp 2 dB, das Pad wird gleichmäßig leicht komprimiert, und der Kick ist im Ausgang trotzdem voll enthalten.

Warum, zeigt die Detailansicht „Sidechain-Filter im Detektorzweig“: Die Kurve „Was der Detektor hört“ ist der Frequenzgang des Filters, darunter sind die Bereiche von Kick und Pad eingezeichnet. Der Hochpass (zwei Filterstufen, 24 dB/Oktave) ist bei seiner Filterfrequenz um 6 dB abgesenkt, bei 80 Hz, wo der Kick beginnt, um etwa 22 dB – beim tiefsten Pad-Ton (220 Hz) aber nur um 1,7 dB. Ein „Bandpass“ lässt dagegen nur einen Bereich um die Filterfrequenz durch; liegt er bei 5–8 kHz, reagiert der Kompressor nur auf Zischlaute und wird zum De-Esser.

Ducking mit externem Key

Unter „Key-Signal (steuert den Detektor)“ kannst du dem Detektor ein ganz anderes Signal geben: „Kick“ oder „Sprache“. Bearbeitet und ausgegeben wird weiterhin nur der Eingang; das Key-Signal erscheint im Zeitverlauf als zusätzliche Kurve „Key“. So entsteht Ducking: Die Musik weicht der Moderation, der Bass dem Kick. In elektronischer Musik ist das rhythmische Pumpen per Kick-Sidechain sogar ein gewollter Effekt.

Probier es aus: „Pad + Bass“ als Signal, Key „Sprache“, Threshold −30 dB, 4 : 1, Attack 5 ms. Sobald gesprochen wird, sinkt die Musik um bis zu etwa 14 dB. Vergleiche Release 50 ms, 150 ms und 400 ms: Mit 50 ms kommt die Musik zwischen den Silben fast ganz zurück (Schwankung rund 14 dB) – das klingt unruhig. Mit 400 ms bleibt sie während des Sprechens um mindestens etwa 5 dB abgesenkt und kommt erst in längeren Pausen zurück (Schwankung rund 9,5 dB). Für Moderation über Musik wählt man daher eher lange Release-Zeiten. Stellst du den Key auf „Kick“, pumpt die Musik im Takt des Kicks, obwohl der Kick im Ausgang gar nicht vorkommt.

Parallelkompression

Bei der Parallelkompression („New-York-Kompression“) werden ein unbearbeiteter (Dry) und ein stark komprimierter Zweig (Wet) addiert. Das Ergebnis ist eine Aufwärtskompression: Leise Anteile werden angehoben, laute bleiben fast unverändert, und die Transienten bleiben im Dry-Zweig erhalten. Ein verbreiteter Irrtum ist, das sei dasselbe wie eine kleinere Ratio: Eine normale Kennlinie senkt laute Pegel ab, die Parallelmischung hebt leise an.

Rechenbeispiel mit den Einstellungen beim Wechsel auf „Parallel“ (Threshold −35 dB, 10 : 1, Make-up 10 dB, Dry 0 dB, Wet −6 dB): Ein Eingang von −40 dB liegt unter der Schwelle; der Wet-Zweig liefert ihn mit −40 + 10 − 6 = −36 dB. Gleichphasige Signale addieren sich linear: 10^(−40/20) + 10^(−36/20) ergibt −31,8 dB, also +8,2 dB. Ein Eingang von −6 dB wird im Wet-Zweig um 26,1 dB abgesenkt und liegt dann 22 dB unter dem Dry-Signal; die Summe ist nur 0,7 dB lauter. Oben in der Detailansicht „Parallelmischung: Kennlinie und Kammfilter“ siehst du das als Kurve „Dry + Wet“. Beim „Drum-Groove“ steigt der Spitzenpegel so nur von −2,6 auf etwa −2,1 dBFS.

Das funktioniert nur, wenn beide Zweige zeitgleich ankommen. Wird die Latenz des Kompressors (etwa durch Lookahead oder Oversampling) nicht ausgeglichen, entsteht beim Summieren ein Kammfilter mit Auslöschungen bei ungeraden Vielfachen von 1 / (2 · Latenz). Probier es aus: Schalte den „Laufzeitausgleich“ aus. Bei 3 ms Latenz liegt die „Erste Auslöschung“ bei 1 / (2 · 3 ms) ≈ 167 Hz, die nächsten bei 500 Hz und 833 Hz – mitten im Grundtonbereich von Kick und Snare. Wie tief die Einbrüche werden, hängt vom Pegelverhältnis der Zweige ab; vollständig auslöschen können sich beide nur bei gleichem Pegel.

Multiband: ein Kompressor pro Band

Ein Multiband-Kompressor teilt das Signal mit einer Frequenzweiche in Bänder und gibt jedem einen eigenen Kompressor. Hier sind es drei; die Grenzen setzen „Übergang tief / mitte“ und „Übergang mitte / hoch“. Jedes Band hat eigene Threshold- und Ratio-Regler; Knie, Attack, Release und Detektor gelten für alle, das Make-up Gain wirkt nach der Summe.

Probier es aus: Topologie „Multiband“ mit „Kick + Pad“ (Übergänge 150 Hz und 2 kHz, alle Thresholds −24 dB, 4 : 1). „GR Tiefen“ schwankt im Takt des Kicks um gut 12 dB, „GR Mitten“ um weniger als 2 dB: Der Kick senkt nur noch die Tiefen ab, das Pad bleibt fast unberührt. Die Detailansicht „Bänder mit aktueller Gain Reduction“ zeigt gestrichelt die Bänder ohne Kompression, kräftig die Bänder mit der Absenkung am Cursor und dick die „Summe“. Mit „Abhören“ schaltest du ein einzelnes Band solo.

Die Linkwitz-Riley-Weiche (24 dB/Oktave) ergibt in der Summe einen flachen Betragsfrequenzgang, verschiebt aber die Phase (Allpass): Unkomprimiert klingt das Signal fast gleich, die Spitzenwerte ändern sich leicht. Sobald die Bänder regeln, wirkt der Multiband-Kompressor wie ein pegelabhängiger EQ. Er ist aber nicht einfach „ein besserer EQ“: Er greift nur ein, wenn ein Band über seine Schwelle kommt – im Mastering etwa bei einem Bass, der nur an lauten Stellen dröhnt – und kann so die Balance zwischen leisen und lauten Stellen verschieben.

Stereo-Link

Mit „Detektoren: Getrennt“ misst und regelt jeder Kanal für sich. Das verschiebt das Stereobild: Was in der Mitte steht, ist auf beiden Kanälen gleich laut; wird nur ein Kanal leiser, wandert es zur Gegenseite.

Probier es aus: Topologie „Stereo-Link“ (Threshold −20 dB, 4 : 1, Attack 5 ms). Das Testsignal enthält eine Snare nur links und ein Pad in der Mitte. Getrennt wird bei jedem Snare-Schlag nur der linke Kanal abgesenkt (bis etwa 10 dB, rechts nur gut 2 dB durch das Pad selbst). Das Pad ist dann links leiser als rechts und wandert um bis zu etwa 8 dB nach rechts – die Detailansicht „Stereobild des mittigen Pads“ zeigt es auf der Bühne L … R (links … rechts) zappeln, „Größte Verschiebung nach rechts“ den Höchstwert. Schalte auf „Gekoppelt“: Nun bestimmt der lautere Kanal (Block „Maximum“) eine gemeinsame Absenkung für beide. Das Pad bleibt in der Mitte; dafür wird auch die rechte Seite bei jedem Schlag leiser.

Auf der Stereosumme und auf Stereogruppen koppelt man deshalb fast immer. Getrennt regelt man eher zwei unabhängige Signale, etwa zwei Mikrofone im Dual-Mono-Betrieb.

Grenzen des Modells

Alle Varianten rechnen mit 16 kHz Abtastrate und sind vereinfacht; reale Geräte unterscheiden sich in Detektor, Kennlinie und Klangfärbung. Damit beim Vergleich Feed-forward/Feedback nur die Lage des Detektors den Unterschied macht, arbeiten dort beide mit demselben Hüllkurven-Detektor (Attack beim Anstieg, Release beim Abfall des gemessenen Pegels); der Feedback-Detektor misst den Ausgang vor dem Make-up Gain, um einen Abtastwert verzögert. Die Topologie „Feed-forward“ nutzt dagegen den Regler aus „Kompressor und Limiter“ und verhält sich zeitlich etwas anders.

Lookahead gibt es nur bei Feed-forward; eine teilweise Kopplung oder einen Mid/Side-Modus wie bei vielen realen Geräten gar nicht. Die Latenz im Parallelzweig ist eine reine Verzögerung, die Multiband-Weiche besteht aus IIR-Filtern und ist nicht linearphasig – linearphasige Weichen vermeiden die Phasendrehung, erzeugen aber Latenz und Pre-Ringing. Spitzenwerte werden nur an den Abtastwerten gemessen (kein True Peak).

Aufgaben

Praxisfragen

Fragen aus Studio, Bühne und Mastering – zum Nachdenken, Diskutieren und mit dem Modul Überprüfen.

1. Eine Sprecherin zischt bei S-Lauten. Was ist der Unterschied zwischen einem De-Esser mit Bandpass im Sidechain und einem Multiband-Kompressor mit einem Band bei 5–8 kHz?

Antwort anzeigen

Beim Sidechain-De-Esser löst nur der Zischlaut die Absenkung aus, abgesenkt wird aber das ganze Signal – bei kräftiger Einstellung wird bei jedem S auch die Stimme dumpfer und leiser („Lispeln“). Der Multiband-Kompressor senkt nur das obere Band ab und lässt Grundton und Formanten in Ruhe; dafür greifen Weiche und Phasengang ins Signal ein. Viele De-Esser bieten deshalb beide Betriebsarten (wideband / split band). Mit kurzer Attack-Zeit und mäßiger Absenkung (3–6 dB) bleibt es natürlich.
2. Im Mastering soll der Bass bei lauten Stellen gebändigt werden. Warum ist ein Multiband-Kompressor hier nicht einfach „ein besserer EQ“, und warum klingt er schon mit Ratio 1 : 1 minimal anders?

Antwort anzeigen

Ein EQ wirkt immer gleich, der Multiband-Kompressor nur, wenn das Band über die Schwelle kommt – er ist ein pegelabhängiger EQ. Das ist gewollt, kann aber die Balance zwischen leisen und lauten Stellen verschieben. Schon bei 1 : 1 durchläuft das Signal die Weiche: Die Linkwitz-Riley-Bänder summieren sich zu einem flachen Betrag, aber mit Phasendrehung (Allpass) um die Übergangsfrequenzen – Spitzenpegel und Transienten ändern sich leicht. Linearphasige Weichen vermeiden das, erzeugen aber Latenz und Pre-Ringing. Deshalb: Übergänge bewusst setzen, nur die nötigen Bänder aktiv bearbeiten und immer mit Bypass bei gleicher Lautheit vergleichen.
3. Ein Bus-Kompressor auf der Stereosumme: Soll der Link an sein? Und was ändert sich, wenn er im Mid/Side-Modus arbeitet?

Antwort anzeigen

Auf der Summe fast immer gekoppelt: Sonst wandern bei einseitig lauten Ereignissen (Hi-Hat links, Gitarre rechts) Gesang, Bass und Kick in der Mitte hin und her. Getrennt regelt man eher bei zwei unabhängigen Signalen, etwa Dual-Mono für zwei Mikrofone. Viele Geräte bieten Zwischenwerte (teilweise Kopplung) oder eine Sidechain-Mischung. Im M/S-Modus werden Mitte (L + R) und Seite (L − R) getrennt komprimiert: Eine Absenkung der Mitte macht die Mischung breiter, eine der Seite schmaler – auch hier verändert sich also das Stereobild, nur gezielt.

Aufgaben

Erst vermuten, dann ausprobieren, dann die Auflösung aufklappen. „Ausgangslage laden“ stellt die passenden Startwerte ein.

1. Feedback regelt schneller

Der Sinus springt bei 0,3 s von −30 auf −6 dBFS; Ratio 4 : 1, Attack 10 ms, Release 150 ms. Vergleiche die Gain-Reduction-Kurve des Feedback-Kompressors mit der gestrichelten Feed-forward-Kurve (gleicher Detektor). Wie lange dauert es jeweils bis 90 % der Absenkung? Wechsle dann zum Ausschnitt „Release“ und stelle zuletzt die Ratio auf 10 : 1.

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Beide landen eingeschwungen beim selben Ausgangspegel (etwa −15,8 dBFS), die Kennlinie ist also gleich. Feed-forward braucht aber rund 38 ms bis 90 % der Absenkung, Feedback nur etwa 12 ms; nach dem lauten Teil ist die Absenkung bei Feed-forward nach etwa 225 ms unter 1 dB, bei Feedback schon nach etwa 56 ms. Bei 10 : 1 werden es rund 7 ms und 23 ms: Weil der Regler sein eigenes Ergebnis misst, wirken Attack und Release umso schneller, je höher die Ratio ist.
2. Pumpen und Sidechain-Hochpass

Kick und Pad laufen durch einen Kompressor. Beobachte die Gain Reduction und die Anzeige „Schwankung der GR“: Das Pad wird bei jedem Kick leiser. Schalte dann den Hochpass im Sidechain ein (150 Hz).

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Ohne Filter schwankt die Absenkung um rund 9 dB im Takt des Kicks – das Pad pumpt. Mit dem Hochpass hört der Detektor den Kick kaum noch, die Schwankung sinkt auf knapp 2 dB; das Pad wird gleichmäßig leicht komprimiert. Im Ausgang ist der Kick trotzdem voll enthalten, denn gefiltert wird nur das Steuersignal.
3. Ducking mit externem Key

Die Musik (Pad + Bass) soll leiser werden, sobald gesprochen wird; das Sprachsignal steuert als Key den Detektor. Vergleiche Release 50 ms, 150 ms und 400 ms.

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Die Musik wird um bis zu etwa 14 dB abgesenkt. Mit 50 ms Release kommt sie zwischen den Silben fast ganz zurück (Schwankung rund 14 dB) – das klingt unruhig. Mit 400 ms bleibt sie während des Sprechens um mindestens etwa 5 dB abgesenkt und kommt erst in längeren Pausen zurück (Schwankung rund 9,5 dB). Für Moderation über Musik wählt man deshalb eher lange Release-Zeiten.
4. Parallelkompression und Latenz

Der Drum-Groove wird parallel komprimiert (10 : 1, Make-up 10 dB, Wet −6 dB). Lies an der Kennlinie ab, wie stark ein Eingang von −40 dB und von −6 dB angehoben wird, und vergleiche den Spitzenpegel von Ein- und Ausgang. Schalte dann den Laufzeitausgleich aus.

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Ein Eingang von −40 dB kommt mit etwa −32 dB heraus (+8 dB), −6 dB nur mit etwa −5,3 dB (+0,7 dB): Leise Anteile werden kräftig angehoben, laute kaum – der Spitzenpegel steigt nur von −2,6 auf etwa −2,1 dBFS. Ohne Laufzeitausgleich kommt der Wet-Zweig 3 ms zu spät; die Summe bekommt ein Kammfilter mit Auslöschungen bei etwa 167 Hz, 500 Hz, 833 Hz … – mitten im Grundtonbereich von Kick und Snare.
5. Stereo-Link

Links spielt eine Snare, das Pad steht in der Mitte. Beobachte bei getrennten Detektoren die Position des Pads in der Detailansicht. Schalte dann auf gekoppelte Detektoren.

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Getrennt wird bei jedem Snare-Schlag nur der linke Kanal abgesenkt (bis etwa 10 dB, rechts nur gut 2 dB durch das Pad selbst). Das Pad ist dann links leiser als rechts und wandert um bis zu etwa 8 dB nach rechts – das Stereobild zappelt. Gekoppelt werden beide Kanäle gleich abgesenkt, das Pad bleibt in der Mitte; dafür wird auch die rechte Seite bei jedem Schlag leiser.

Einstellungen

Ton

Kalibrierung der Pegel (dB SPL)

MIDI-Keyboard

Signalwege von Kompressoren