Nachbau eines Urei-1176 LN

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Kompressor
2.1 Funktionsweise eines Kompressors (Signalverarbeitung)
2.1.2 Feed-ForwardKompressoren /Feed-Back-Kompressoren
2.1.3 Beschreibung der Parameter
2.1.4 Komprimierungvon Einzelsignalen/Gesamtsignalen
2.1.5 Praktische Anwendung /Einsatzgebiete
2.1.6 Kompressoren/Bauformen
VCA-Kompresspor
Breitbandkompressor / Multibandkompressor
Röhrenkompressor
Optokompressor / FET-Kompressor
2.2 Nähere Betrachtung desHardwaregerätesUREI 1176 LN
2.2.1 Historischer Hintergrund
2.2.2 Information zu demGerätUREI 1176 LN(REVA-H)
2.3 Besonderheiten (Schaltung, Funktion Sound)

3. Bau desKompressors
3.1 Beschaffung der Bauteile
3.2 Berichtüber den Zusammenbau
3.2.1 Bauteile (Definition)
3.3 Kalibrierung / Abgleich des Gerätes

4. Vergleich von Hardware und Nachbau

5. Zusammenfassung / Ergebnis

6. Literaturverzeichnis

7. Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

Das Thema dieser Facharbeit ist Kompressoren im Vergleich. Ich habe mich für den Nachbau eines UREI 1176 LN entschieden. Ich werde versu­chen, eine exakte Kopie des Originals zu bauen, der möglichst preiswert ist und qualitativ dem Original in nichts entgegensteht. Da ich relativ gut löten kann und mich auch sonst für Schaltungen interessiere, bin ich zu diesem Entschluss gekommen. Darüber hinaus habe ich in der Vergangenheit be­reits diverse Elektronische Schaltungen gebaut. Hier konnte ich mein Wis­sen und meine Kenntnisse, welche ich während meiner beruflichen Tätig­keit als Radio- und Fernsehtechniker erworben habe, hervorragend einbrin­gen. Während meiner Tätigkeit habe ich mir umfangreiche Kenntnisse in Löt- und Messtechnik, sowie in der Reparatur von Unterhaltungselektronik angeeignet. Zudem ist die Musik-Komposition, Produktion und Aufnahme ein langjähriges Hobby von mir. Während meiner Jugendzeit habe ich als Disk-Jockey gearbeitet. Darüber hinaus interessiere ich mich schon seit meiner Kindheit für Musik und Technik. Mit den Erkenntnissen, die ich aus dem Nachbau erwerben werde, werde ich mein technisches Wissen erwei­tern und vertiefen. Dieses Wissen möchte ich dann später nach abge­schlossener Arbeit bei meinem Job, den ich ausüben werden, gewinnbrin­gend einsetzen. Mir geht es hier um die „Machbarkeit des Projekts“ und welcher Aufwand dafür betrieben werden muss. Natürlich ist auch die Her­ausforderung, einen solchen Kompressor zu bauen, ein weiterer Aspekt. Außerdem möchte ich bei erfolgreichem Nachbau wissen, ob es möglich ist, die erforderlichen Bauteile zu beschaffen. Hierzu ist von Interesse, ob man die Bauteile einfach in einem Fachgeschäft oder übers Internet erwer­ben kann. Die Bauteile sollten zudem möglichst preiswert sein. Der Nach­bau soll vom Preis her um ein Vielfaches preiswerter sein als das Original. Ein Erfolg wäre es, wenn nach dem Zusammenbau das Gerät funktioniert und man eine Abgleich des Gerätes durchführen kann.

2. Kompressor

Der Kompressor ist ein Regelverstärker, der Einfluss auf den Pegel bzw. die Lautstärke eines Materials nimmt (Friesecke, 2007, 677). Er hat die Aufgabe, den Dynamikbereich eines Signals zusammen zu stauchen (Frie­secke, 2007, 677).Auf diese Weise werden die Unterschiede zwischen lau­ten und leisen Stellen geringer (Friesecke, 2007, 677). Selbstverständlich wird während der Dynamikänderung auch die Wellenform des Signals ver­ändert (ebd.). Ein Kompressor verdichtet ein Audiosignal, in dem er die Dy­namik einschränkt. Die lautesten Stellen werden in einem bestimmten Ver­hältnis abgesenkt (Friesecke, 2007, 677). Anschließend kann das Signal im Gesamtpegel erhöht werden. Ein komprimiertes Signal hat mehr Druck und klingt dichter als ein unkomprimiertes. (Friesecke, 2007, 677). Der Kom­pressor gehört wie der Limiter, Expander und Gate zu den dynamikbearbei­tenden Geräten (Friesecke, 2007, 677).

Eine Sonderform des Kompressors ist der Rotationspunkt-Kompressor. Der Rotationspunkt-Kompressor hat keinen eigenen Regler für den Threshold, Hier wird der Threshold über den Input-Regler geregelt (Friesecke, 2007, 677, Dickreiter,1997, 410). Der Vorteil dieser Kompressoren ist, dass sie sich sehr gut einstellen lassen, da sie das Signal um einen bestimmten Ar­beitspunkt (Rotation Punkt) herum verändern und an diesem Punkt einen konstanten Pegel beibehalten (Friesecke, 2007, S. 677, Dickreiter,1997, S.410).

2.1. Funktionsweise eines Kompressors (Signalverarbeitung)

Für den praktischen Aufbau von Kompressoren gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze: Die Feed-Forward-Kompressoren und die Feed­Back-Kompressoren. Einfacher zu konstruieren und daher auch billiger sind die Feed-Back-Kompressoren (Friesecke, 2007, S. 677 f).

2.1.2 Feed-Forward-Kompressoren

Das Signal für den Sidechain wird vom Eingangssignal des Kompressors gewonnen. Im Sidechain wird das Signal gleichgerichtet und logarithmiert (Friesecke, 2007, 677). Anschließend kann die logarithmische Steuerspan­nung mit dem Threshold verglichen werden. Über dem Unterschied zwi­schen Threshold und Steuerspannung wird das Steuersignal für den VCA ermittelt, der dann im Signalweg die Dynamik des Signals verändert.((Frie- secke, 2007, 677). Das Problem bei dieser Technik ist dass das Verhalten des VCA im Steuerweg sehr gut bekannt sein muss, da es keinerlei Rück­meldung über die tatsächlich erfolgte Dynamikänderung gibt (Friesecke, 2007, 677 ).

Feed-Back-Kompressoren

Diese Variante führte dem Sidechain das Ausgangssignal des VCA zu (Friesecke, 2007, 677). Im Sidechain wird das Signal gleichgerichtet und mit dem Threshold verglichen. Eine aufwändige Logarithmierung entfällt. Ebenso muss das genaue Regelverhalten des VCA nicht bekannt sein, da sich die gesamte Schaltung durch die Messung des Ausgangssignals selbst unter Kontrolle hält (Friesecke, 2007, 677). Der Vorteil dieser Kom­pressoren ist der einfache Aufbau (Friesecke, 2007, 677). Nachteil ist, dass sich der Arbeitspunkt in Abhängigkeit des Threshold und der Ratio ver­schiebt (Friesecke, 2007, 677). Das Ausgangssignal muss dem Output Le­vel angepasst werden. Bei diesen Kompressoren ist es unmöglich, eine Än­derung des Threshold und der Ratio in ihrem klanglichen Verhalten direkt zu vergleichen, da sich der Output-Level ändert (Friesecke, 2007, 677).

2.1.4 Beschreibung der Parameter

Threshold und Ratio

Der Threshold bestimmt, von welchem Signalpegel an der Kompressor das Signal bearbeitet. Mit Ratio wird das Kompressionsverhältnis und somit die Dynamikreduktion von Eingangs- zu Ausgangssignal eingestellt (zum Bei­spiel bedeutet 4:1 dass eine Erhöhung des Eingangssignals um 4 dB zu ei­ner Erhöhung von nur 1 dB am Ausgang führt (Henle, 1998, 232). Dies ist nur für Signale überden Threshold gültig (Henle, 1998, 232). Unterhalb der Threshold besitzt eine Kompressor eine Ratio von 1:1, arbeitet also mit der Verstärkung 0 dB (Henle, 1998, 232).

Attack- und Release-Time

Attack- und Release-Time bestimmen das dynamische Verhalten eines Kompressors, also die Art und Weise, wie auf Veränderungen des Ein­gangspegels reagiert wird. (www.adt- audio.de/ProAudio WhitePapers/Kompressor Praxis 1.html 19.05.2014) Unter anderem bestimmen sie, mit welcher Verzögerung auf das Über- bzw. Unterschreiten der Threshold reagieren soll (Henle, 1998, 232). „At- tack-Time“ ist die Einschaltzeit des Kompressors und die Zeit, die nach Überschreiten des eingestellten Schwellwerts (Threshold) vergeht, bevor das Ausgangssignal auf das eingestellte Kompressionsverhältnis (Ratio) herunter geregelt wird (Henle, 1998, 232). „Release-Time" ist die Aus­schaltzeit des Kompressors und die Zeit, die nach Unterschreiten des ein­gestellten Schwellwerts (Threshold) vergeht, bis das Signal auf das ur­sprüngliche Verhältnis von 1:1 zurückgeregelt ist. (Henle, 1998, 232).

Gain-Reduction

Die Gain-Reduction ergibt sich durch den Threshold und der Ratio eines Kompressors und gibt die Verstärkungsverminderung an (Henle, 1998, 234). Sie gibt an um wie viel dB das Eingangssignal gedämpft wird. Je stär­ker man etwas komprimiert, umso mehr Gain-Reduction erhält man (Henle, 1998, 234). Die Gain-Reduction wird über eine LED-Kette oder einem VU- Meter angezeigt (Henle, 1998, 233). Hierdurch hat man einen optischen Anhaltspunkt über die Wirksamkeit ei4es Kompressors sowie die Kontrolle, ob die Threshold nicht zu niedrig angesetztwurde. (Henle, 1998, 234).

2.1.5 Komprimierung von Einzelsignalen / Gesamtsignalen

Einzelsignale werden komprimiert, um den Dynamikverlauf insgesamt zu glätten und somit leise Passagen verständlicher (weil lauter) zu machen, ohne dass laute Passagen zu laut oder unangenehm wirken (Henle, 1998, 236). So besitzt beispielsweise die menschliche (Sing-)Stimme naturgemäß ein hohes Maß an Dynamik, die es in unbearbeiteter Form problematisch macht, den Gesang in einer typischen Pop-Mischung gegenüber den restli­chen Spuren in den Vordergrund treten zu lassen. Mittels eines Kompres­sors können diese Pegelschwankungen ausgeglichen werden, wodurch ein stetig hoher Durchschnittspegel und somit eine deutlich verbesserte Signal­präsenz erzielt wird (Henle, 1998, 236). Auch zur Einhaltung der techni­schen Grenzen bei einer Musikaufnahme kann ein Kompressor eingesetzt werden (Vermeidung von Übersteuerungen besonders bei der digitalen Aufnahme). Hierbei wird das Originalsignal vor der Aufnahme in der Dyna­mik begrenzt (Henle, 1998, 236). Einzelsignale perkussiver Instrumente, beispielsweise Drums, werden auch zur gezielten Klangbearbeitung kom­primiert (Henle, 1998, 236). Durch Einstellen einer längeren Attack-Zeit bleibt das Anschlaggeräusch unbearbeitet und lässt sich dadurch unabhän­gig von der Ausschwingphase einstellen, indem Letztere durch ein passend gewähltes Kompressionsverhältnis herunter geregelt wird (Henle, 1998, 236).

Die Komprimierung des Gesamtsignals wird bei fertigen Musikstücken an­gewendet. Das komprimierte Gesamtsignal soll „Laut“ klingen, ohne aber den maximalen Pegel zu überschreiten. Die Kompression erfolgt nach den- selben Kriterien wie die Komprimierung eines Einzelsignals (Henle, 1998, 237). Dabei werden die Parametereinstellungen so gewählt, dass das er­wünschte Maß an Kompression möglichst ohne störende Nebeneffekte er­reicht wird (Henle, 1998, 237). Häufig eingesetzt wird diese Technik bei Ra­diosendern, die das meistens bereits komprimierte Originalsignal eines Mu­sikstückes vor dem Senden erneut komprimieren, um dadurch eine größere Aufmerksamkeit beim Radiohörer zu erhalten, da allein schon wegen der Lautstärke der Song sich im Vergleich zu anderen unterscheide „Lauter“ wird meistens auch mit besseren Sound gleichgesetzt (Henle, 1998, 237).

2.1.5 Praktische Anwendung / Einsatzgebiete

In der Musikbearbeitung dienen Kompressoren der Dynamikeinschränkung von Signalen (Friesecke, 2007, 677.) Da der Endkonsument unter norma­len Hörbedingungen die hohe Dynamik nicht hören kann, die die Instru­mente bei einer Aufnahme erzeugen, muss man die Dynamik einschrän­ken. Andernfalls müsste der Hörer ständig zum Lautstärkeregler greifen um nachzuregeln (Friesecke, 2007, 677). In letzter Zeit hat diese Dynamikein­schränkung jedoch ziemlich absurde Formen angenommen, so dass ein Konkurrenzkampf darüber entstanden ist, wer die lauteste Produktion hin­bekommt. Dabei wird auch vor einer Verzerrung des Signals nicht mehr halt gemacht (Friesecke, 2007, 677). In der Praxis es sinnvoll mehrere klei­ne Kompressionsvorgänge durchführen, als einen großen. Aus diesem Grund werden die einzelnen Spuren einer Produktion bei der Aufnahme und bei der Wiedergabe komprimiert und die Summe einer Gesamtkom­pression unterzogen. Um zu verhindern, dass ein lauter, kräftiger Bass bei einer Summenkompression den gesamten Mitten- und Höhenbereich stö­rend hörbar zusammen komprimiert, verwendet man zunehmend Mult­ibandkompressoren aus der Summe. Diese bearbeiten das Signal in min­destens drei Frequenzbereichen und arbeiten daher unauffälliger (Friese­cke, 2007, 677).

2.1.6 Kompressoren/Bauformen VCA-Kompressor

Der Kompressor ist mit einem VCA aufgebaut, wie er auch in den Reglern computergesteuerter Mischpulte eingesetzt wird. Die Verstärkung eines VCA kann über eine Gleichspannung gesteuert werden. Die Steuerspan­nung für den VCA wird in den meisten Anwendungsfällen aus dem Ein­gangssignal des Verstärkers selbst abgeleitet. Das Signal, dass bearbeitet werden soll, liefert - gleichgerichtet - auch die Steuerspannung (Sand­mann, 2008, 33).

Breitband- und Multiband-Kompressoren

Grundsätzlich wird zwischen Breitband- und Multibandkompressoren unter­schieden. Wird der Pegel des gesamten Eingangssignals gleichmäßig be­arbeitet, spricht man von einem Breitbandkompressor. Dieser Typ wird häufig auch als Singleband- oder Einband-Kompressor bezeichnet, was aber technisch ungenau ist, da ein Singleband-Kompressor durchaus nur in einem eingeschränkten Frequenzbereich arbeiten kann.

Die Breitband-Kompressorschaltung ist in der Tontechnik bei weitem die häufigste und kommt z. B. oft zum Einsatz, um Einzelsignalen einer Musik­mischung mehr Durchsetzungsfähigkeit und Präsenz zu verleihen (Friese­cke, 2007, 677). Breitband-Kompressorschaltungen stoßen jedoch prinzip­bedingt an ihre Grenzen, sobald im Eingangssignal mehrere Dynamikver­läufe gleichzeitig in verschiedenen Frequenzbereichen unabhängig vonein­ander ablaufen, wie es in einer Mischung mehrerer Einzelsignale der Fall ist. So kann z.B. der Einsatz eines Breitbandkompressors auf einer Musik­mischung dazu führen, dass ein Pegelanstieg im Bassbereich zur Ab­schwächung des Gesamtpegels der Mischung führt (typisches Pumpen beim Einsatz der Bassdrum).

Speziell für die Pegelbearbeitung solcher komplexer Signale wurden Mult­ibandkompressoren entwickelt, in denen vor der eigentlichen Bearbeitung mittels einer Frequenzweiche das Eingangssignal in mehrere Frequenz­bänder aufgeteilt wird, von denen jedes einen von mehreren unabhängigen Kompressorschaltkreisen durchläuft, deren Ausgangssignale nach der Kompression wieder zusammen gemischt werden. Auf diese Weise ist es möglich, komplexe und breitbandige Mischsignale homogen zu verdichten, ohne dabei die unnatürliche gegenseitige Beeinflussung verschiedener Fre­quenzbänder in Kauf nehmen zu müssen.

Da Multibandkompressoren grundlegend in das Klangbild einer Musikmi­schung eingreifen können und die komplexe Parametrisierung viel Erfah­rung mit der Bedienung und der Arbeitsweise der Geräte voraussetzt, gibt es Versuche, die Einstellung des Kompressors zu automatisieren; so gibt es Geräte, die das zu bearbeitende Programmmaterial analysieren können und auf Basis der spektralen und dynamischen Eigenschaften versuchen, das Material möglichst homogen zu verdichten. Dadurch wird dem Signal jedoch eine bestimmte Klangästhetik aufgeprägt, die nicht immer mit dem musikalischen Charakter des Materials harmoniert.

Röhrenkompressor

Im Gegensatz zu Kompressoren mit Halbleiterschaltung kommt beim Röh­renkompressor als verstärkendes Bauteil eine Elektronenröhre zum Ein­satz. Obwohl beide Bauteile die gleiche Aufgabe haben, können die klangli­chen Veränderungen des bearbeiteten Materials sehr unterschiedlich sein, da je nach verwendetem Verstärker bauteil- und schaltungsspezifische Ei­genschaften mit in das Klangmaterial einfließen (Sandmann, 2008, 34).

Optokompressor

Bei diesem Kompressor-Typ wird die Steuerspannung einer Leuchtdiode zugeführt, deren Helligkeit sich entsprechend ändert. Im Signalweg befin­det sich ein Fototransistor oder ein Fotowiderstand, der die Funktion des Stellelements wahrnimmt. Besonders für die mit dem Photowiderstand ar­beitende Variante ist eine gewisse Trägheit im Regelverhalten charakteris­tisch, die oft als besonders musikalisch empfunden wird (Sandmann, 2008, 34).

FET-Kompressor

„Statt eines VCAs kann auch ein spezieller Halbleiter, genauer: ein Feldef­fekttransistor (FET) als Regelverstärker eingesetzt werden.“ Diese Schal­tung stellt sehr schnelle Attack und Release-Zeiten zur Verfügung, sind aber aufgrund ihres aufwendigen Aufbaus sehr teuer und deshalb nur sel­ten vorzufinden. Der Kompressor arbeitet rückwärtsgeregelt, d. h. die Re­gelung der Kompression wird in Abhängigkeit vom Ausgangssignal durch­geführt. Für die gewünschte Pegelreduktion sorgt ein Feldeffekt-Transistor (FET), der als spannungsgesteuerter, variabler Widerstand genutzt wird. Alle Schaltkreise sind komplett diskret aufgebaut (Jüngling, 25.02.2014, 10).

2.2 Nähere Betrachtung des Hardwaregerätes UREI 1176 LN

Der UREI 1176LN zählt zu den Klassikern unter den analogen Kompresso­ren und dient seit mittlerweile 40 Jahren als Studiostandard für die Kompri­mierung von Gesang, Bass, Schlagzeug und anderen Signalen.

[...]