Compresseur (audio)

Le compresseur a pour mission de réduire la dynamique du signal. Il peut être intégré à une console, être un périphérique hardware dans un rack externe ou un software en tant que plug-in dans une station audio-numérique (DAW).

L'acronyme DRC (Dynamic range compression) est aussi communément utilisé^[1].

Sommaire 1 Principe 2 Fonctionnement 3 Utilisation 4 Réglages 4.1 Seuil (threshold) 4.2 Ratio (rapport) 4.3 Attack et release (temps d'attaque et de retour) 4.4 Soft et hard knees (arrondi du seuil de compression) 4.5 Peak vs (versus) RMS 4.6 Couplage entre plusieurs compresseurs 4.6.1 Couplage stéréo 4.6.2 Couplage multicanal 4.7 Makeup gain (compensation de gain) 4.8 Look-ahead (pré lecture) 4.9 Side-chain (commande extérieure) 5 Autres types de compresseurs 5.1 Limiteur 5.2 Compression parallèle 5.3 Compression en série 5.4 De-esseur 5.5 Gate 5.6 Expanseur 5.7 Compression multibandes 5.8 Compresseurs spéciaux 6 Notes et références 7 Voir aussi 7.1 Articles connexes 8 Liens externes 8.1 Bibliographie

Principe

Le compresseur fonctionne sur le mode d'un amplificateur non linéaire par opposition à un amplificateur linéaire.

Un amplificateur linéaire se caractérise par :

Un rapport de gain (ratio) entre l'entrée (input) et la sortie (output) de 1:1 (1 sur 1) et un gain important de plusieurs dizaines de dB.

Un amplificateur non linéaire se caractérise par :

Un gain, en principe, nul et un rapport d'amplification différent à partir d'un certain seuil choisi: 1:1,xx, 1:2, 1:4, etc. Par exemple : un rapport 2:1 signifie qu'une dynamique à l'entrée de 20 dB aura pour résultat une dynamique à la sortie = 10 dB (au-dessus du seuil).

Fonctionnement

Le traitement du signal se fait au niveau électronique en analogique ou par calculs logiciel (algorithme) en numérique.

Un compresseur réduit le niveau du signal audio quand son amplitude dépasse un certain seuil (threshold) exprimé en Décibel. Cette réduction de gain est déterminé par le ratio choisi: un rapport de 4:1 signifie pour un niveau d'entrée de 4 dB au-dessus du threshold, que le niveau de sortie sera de 1 dB au-dessus du threshold. Le gain (niveau) est donc réduit de 3 dB:

Threshold = −10 dB (exprimé en dBFS)

Input = −6 dB (4 dB au dessus du threshold ou seuil)

Output = −9 dB (1 dB au dessus du threshold)

S − T = (E − T) / R

Où E et S sont les amplitudes des signaux d'Entrée et de Sortie, T le seuil (Threshold) et R le taux de compression (Ratio).

Le compresseur agit donc dans le temps (durée) de façon variable suivant ses propres réglages, ou quand ils sont paramétrables, ceux de l’utilisateur.

Utilisation

En fonction des différents réglages, le compresseur audio a pour effets et rôles de :

• Réduire la dynamique sonore d'un signal et/ou le « densifier » (on appelle dynamique ou amplitude dynamique d'un signal l'écart (mesuré en dB) entre l'amplitude la plus forte du signal et l'amplitude la plus faible, en rapport au niveau du bruit de fond) ;
• Compenser de trop grandes variations de dynamique acoustique et naturelle.
• « faire rentrer une voix ou un instrument dans le mixage » (faire, par exemple, que l'instrument joue toujours dans une fenêtre de dynamique réduite, sans qu'il couvre la voix du chanteur ou qu'il disparaisse derrière elle^[2].
• Protéger les enceintes ou les émetteurs de pics de niveau trop importants et destructeurs, en atténuant (c.-à-d. « limitant ») ces derniers. Dans ce cas, le compresseur est appelé limiteur (Mode: (en)Brick Wall, avec un temps d'attaque tres rapide (1) et une compression infinie ∞:1) .

Un ingénieur du son utilise le compresseur sur une source individuelle ou sur un mélange partiel ou global afin d'en réduire la dynamique et d'enregistrer de façon optimale en évitant les niveaux dépassant la limite (distorsion et clipping). Il peut aussi modifier volontairement le caractère et la nature du son d'un instrument^[3].

Réglages

Seuil (threshold)

Le seuil de compression (threshold) est le niveau (en dB) à partir duquel se déclenche la compression. Le compresseur réduit le niveau du signal si ses amplitudes excèdent le seuil choisi.

Ratio (rapport)

Le ratio détermine le rapport de gain entre la dynamique du signal à l'entrée et à la sortie du compresseur (input/output) pour un signal dépassant le seuil de compression. Par exemple, un ratio de 4:1 signifie qu'un signal entrant et au delà du seuil de compression verra sa dynamique réduite par un facteur 4 (input = 20 dB de dynamique au dessus du seuil = Output 5 dB de dynamique.

Attack et release (temps d'attaque et de retour)

• Attack (temps d'attaque) : exprimé en millisecondes ou même en fractions de millisecondes, c'est le temps à partir duquel le compresseur commence à intervenir sur un signal qui dépasse le seuil de déclenchement (threshold). Des temps d'attaque longs permettent d'intervenir sur le signal de manière subtile/inaudible mais peuvent empêcher le compresseur de jouer efficacement son rôle. À l’inverse, des temps d'attaque courts « s'entendent » plus mais permettent de réagir rapidement.
• Release (temps de retour) : c'est le temps mis par le compresseur pour revenir à son état initial. Ici aussi, des réglages extrêmes peuvent dénaturer le son de manière très audible (effet de « pompage »). Cet effet peut d'ailleurs être voulu pour des raisons artistiques (notamment dans le rock, la musique techno, etc.)

Certains compresseurs disposent d'une position automatique de réglage de gain, attack et release, variant avec la quantité de signal traitée.

Soft et hard knees (arrondi du seuil de compression)

.

Correspond (littéralement) au genou, le "knee" est formé par le point de jonction entre le comportement linéaire du compresseur (pas de compression, sortie = entrée), et le début de la compression, situé au niveau du seuil.

Ainsi, le "soft knee" permet une entrée en action plus discrète du compresseur et paramétrable, le "coude" est arrondi. Le "hard knee" fait référence au comportement classique d'un compresseur.

En exploitant la non-linéarité de l'amplification due à la saturation des tubes ou des transistors, on obtient aussi un son "compressé", très recherché par les guitaristes (cependant le son "lampe" n'est pas dû qu'à la compression, la distorsion^[4] (saturation) harmonique joue un rôle).

Peak vs (versus) RMS

La détection d'un pic de niveau du signal peut produire des changements très rapides dans la réduction du gain, une compression trop audible (une sensation d'écrasement) ou parfois même de la distorsion. Certains compresseurs appliquent une fonction de détection du signal dite moyenne valeur efficace (dite aussi valeur RMS, de l'anglais Root Mean Square, ou moyenne quadratique).

Cela permet une compression moins sensible et plus étroitement liée à notre perception de l'intensité sonore.

Couplage entre plusieurs compresseurs

Couplage stéréo

Le couplage, (Stereo Linking), entre deux compresseurs consiste à appliquer les mêmes réglages, à la fois aux canaux gauche et droit.

Ceci pour empêcher que l'image stéréo ne dévie (ou flotte) latéralement. Ce qui se produit si chaque canal est compressé individuellement et dans le cas où la compression sur un canal est plus forte que celui de l'autre.

Le chaînage peut être réalisé de deux manières :

• Soit en mesurant la somme des deux compresseurs mono en entrée.
• Soit, le compresseur calcule d'une façon indépendante pour chaque canal et puis applique la réduction de gain la plus élevée aux deux compresseurs^[5]).

Couplage multicanal

Le couplage multicanal consiste à chaîner les commandes de plusieurs compresseurs dans le cas d'un enregistrement ou d'un mixage multicanal^[6].

Makeup gain (compensation de gain)

Le Makeup gain (rattrapage de gain après compression). Le compresseur a pour fonction de réduire le gain (ou le niveau) du signal, lemake-up gain est généralement prévu pour compenser cette perte de niveau due à de fortes compressions.

Look-ahead (pré lecture)

Le look-ahead (lit.: voir en avant) est conçu pour résoudre à temps le problème de la détection des transitoires d'attaque.

Le look-ahead permet d'obtenir de bons compromis entre les temps d'attaque lents qui laissent passer les transitoires d'attaque, et les taux d'attaque rapide capable de capturer les transitoires. Une grosse transitoire peut avoir pour conséquence un trop fort taux de compression audible et non désiré ainsi que des distorsions.

Le signal d'entrée est divisé en deux, et un côté est retardé de quelques millisecondes. La partie du signal non retardée est utilisée pour détecter, commander la compression du signal retardé, ce qui apparaît alors à la sortie. Cette technique permet un bon compromis. Le prix à payer de cette solution est que le signal est retardé de quelques millisecondes.

Cette technique permet, en numérique, un temps d'attaque égal à zéro (brick-wall). En analogique, sur le magnétophone, une tête de prélecture et une ligne à retard conduit au même résultat.

Side-chain (commande extérieure)

La technique du Side-chain a pour principe d'utiliser un signal externe ((en)key), lequel va piloter ((en)trigger) l'action du compresseur en fonction du niveau de ce signal extérieur.

C'est aussi une technique pouvant être utilisée par les disc jockeys pour faire du « ducking »^[7] ainsi, éventuellement, qu'au cinéma, la radio et la télévision lors de l'utilisation d'une voix off ou de tout autre signal dont le niveau doit rester dominant.

Dans la musique électronique, l'utilisation de la technique du Side-chain, (par exemple: sur une piste de basse ou sur une piste de ((en)pad) permet au compresseur de ne s'activer qu'à chaque coup de grosse caisse, ((en)kick), afin de ne pas masquer ce dernier. L'effet qui en résulte est une sensation d'aspiration de la piste compressée. On le retrouve beaucoup dans la musique dite French Touch.

Un circuit de détection avec Égaliseur, peut aussi être utilisé pour réduire le volume des signaux qui ont un fort contenu spectral dans certaines bandes de fréquences (voir De-esseur, de-poper, gate, etc.).

Autres types de compresseurs

Limiteur

Compresseur et limiteur ne sont pas différents dans le principe. Le limiteur est un compresseur ayant un ratio élevé et, généralement, un temps d'attaque rapide. La plupart des ingénieurs du son considèrent qu'à partir un taux de compression de 10:1 ou plus, le compresseur devient un limiteur^[8].

Limiteur dit Brick wall limiteur Celui-ci a un très haut ratio de compression et un temps d'attaque très court. Il est utilisé, par exemple, en diffusion comme dispositif de protection des émetteurs.

Certains appareils électroniques grand public intègrent des limiteurs. Sony utilise un Automatic Volume Limiter System (AVLS), sur certains de ses produits grand public PlayStation Portable, On trouve aussi ce genre de circuits dans les décodeurs télévision chez le téléspectateur Set-top box.

Clipping (audio)

Compression parallèle

La compression parallèle est obtenu par le mélange du signal, à l'état brut ou légèrement compressé, avec une version très compressée du même signal, connue sous le nom de Parallel compression (en). Historiquement, cette technique a été utilisée par certains ingénieurs du son en concert et en enregistrement comme un effet artistique dénommé « compression New-yorkaise » ou "compression Motown". Combiner le signal d'origine avec sa variante compressée puis réduire le gain du mélange par une deuxième compression a pour conséquence d'augmenter les détails des bas niveaux sans pour autant, réduire les crêtes (puisque le compresseur va renforcer significativement le gain uniquement aux niveaux faibles).

Compression en série

La compression en série est une technique utilisée à l'enregistrement sonore et au mixage. La compression en série est réalisée en utilisant deux ou plusieurs différents compresseurs l'un derrière l'autre, simultanément ou aux diverses étapes de la chaîne sonore (enregistrement, mixage, mastering, diffusions).

Le premier compresseur généralement stabilise la dynamique sonore avec un rapport de compression faible du genre 1:1,8, tandis que le second sera plus agressif avec un ratio de 1:4 par exemple. Existent aussi des périphériques multifonctions (voir ci-après : Compression multibandes)

De-esseur

• 

  De-esseur large bande

• 

  De-esseur multibande

• 

  De-esseur correction dynamique

Le De-esseur (de-esser en Anglais) utilise souvent un compresseur n'agissant que sur certaines bandes de fréquences, en général aiguës. Il y a, grosso modo, trois modes de fonctionnement:

• Large bande (à partir d'une certaine fréquence)
• Multibandes (pour une bande de fréquences déterminée)
• Dynamique

En général il est utilisé pour diminuer les trop grandes énergies dans les fréquences au dessus de 7 kHz, Il peut agir aux alentours de la fréquence centrale de 4 kHz afin de diminuer les chuintantes.

D'autres types de compresseur utilisent ces mêmes techniques comme le de-popper^[9] (compresse seulement les basses fréquences) etc.

A noter qu'un de-esseur n'est pas nécessairement un compresseur et peut utiliser une technologie totalement différente, comme l'inversion de phase, technologie utilisée par le de-esseur de la marque allemande SPL^[10]. Sans compression aucune, l'injection du signal indésirable mais dont la phase est inversée, évite les effets secondaires dus à la compression, tels que les effets de pompe ou la dégradation des fréquences périphériques.

Gate

Gate ou "porte"; à un threshold (niveau) déterminé, en général dans les bas niveaux va permettre d'atténuer ou de supprimer le bruit de fond.

Expanseur

Expanseur,(à ne pas confondre avec expandeur, Gate ou "porte"; à un threshold (niveau) déterminé, en général dans les bas niveaux, le rapport d'amplification devient positif ou négatif. Ce qui permet de remonter les bas niveaux (positif) ou de les diminuer afin de remonter ou d'atténuer les bas niveaux.

Compression multibandes

Le compresseur multibande peut agir de façons différentes sur plusieurs bandes de fréquences prédéfinies.

Le compresseur multibande commence par diviser le signal à l'aide d'un nombre de filtres passe-bande (ou filtres cross-over). Les gammes de fréquences peuvent être réglables. Chaque signal est traité par son propre compresseur et a ses réglables spécifiques. Les signaux sont ensuite à nouveau mélangés.

Le compresseur multibandes, couplé avec un limiteur a, historiquement d'abord, été utilisé pour les émetteurs de radio et de télévision afin d'éviter de les surcharger. Il est aussi utilisé avec des consoles ou des station audio-numérique pour le mixage final et particulièrement en multipiste (5.1).

Compresseurs spéciaux

• Omnipressor^[11] ce type de compresseur très particulier permet à la fois la compression et l'expansion audio, il est capable de compression extrême, de limiter, en pleine expansion, et surtout d'inverser la dynamique (les son forts deviennent faibles et les sons faibles deviennent fort. Ce qui a pour effet une sorte d'aspiration sonore). À l'origine Hardware, il n'est plus disponible qu'en plug-in.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Table de mixage
• Sonorisation
• Niveaux (Mic-Line-amplifié)

Liens externes

• (en)Dynamic range compression. CCMA (Center for Computer Research in Music and Acoustics).

Bibliographie

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