Qu'est-ce qu'un compresseur à pont de diodes ?

Bien que la compression soit fondamentalement le processus d'équilibrage entre les parties les plus fortes et les plus douces d'un signal audio, différents types de compresseurs fonctionnent de différentes manières. Les cinq principaux types de circuits de compresseurs audio servent de base à la majorité des émulations de plugins présentes dans les DAW actuels. L'un des moins connus de ces cinq types est le compresseur à pont de diodes. Les compresseurs à pont de diodes convertissent le courant alternatif en courant continu à l'aide d'une combinaison de diodes redresseuses, pour produire la compression audio. Dans cet article sur les compresseurs à pont de diodes, nous allons plonger en profondeur dans le fonctionnement interne et les applications des compresseurs à pont de diodes. Nous comparerons leurs résultats avec ceux des compresseurs FET en utilisant des exemples sonores créés avec les meilleurs plugins de compresseurs à diodes.

Qu'est-ce qu'un compresseur à pont de diodes ? (Version courte)

Comme les diodes dans la configuration en pont sont polarisées en direct, le niveau d'atténuation ou de réduction de gain dépend de la résistance exponentielle des diodes.

Étant de nature cyclique, cette résistance exponentielle est configurée par la quantité de polarisation traversant les diodes à un moment donné. Suivant un circuit de rétroaction, le courant provenant de la chaîne latérale allant vers l'unité de réduction de gain détermine le courant de polarisation.

La configuration du pont de diodes :

La configuration en pont utilise quatre diodes afin de pouvoir séparer et redresser les deux demi-cycles d'une onde sinusoïdale. Comme on peut le voir dans le diagramme ci-dessous, la charge est connectée à un côté du réseau de pont de diodes, et l'enroulement du transformateur est connecté à l'autre côté.

Tu peux en lire plus sur l'ingénierie électronique ici.

La meilleure façon de comprendre cette configuration est d'étudier D1/D2 et D3/D4 séparément. Pendant un demi-cycle positif, D3 et D4 restent polarisées en inverse, permettant aux diodes D1 et D2 de conduire.

Dans le deuxième cycle, la polarité est inversée. Maintenant D1 et D2 restent polarisées en inverse, permettant à D3 et D4 de devenir polarisées en direct.

Le circuit est capable de convertir la tension d'entrée en courant alternatif (AC) en une tension de sortie en courant continu pulsé (DC) car la tension de charge est toujours constante. Cela signifie que quelle que soit l'entrée, la tension de charge maintient le même courant de charge et la même polarité dans une direction spécifique.

Cela dit, tu n'obtiens jamais une tension pleine onde parfaite sur la résistance de charge. La diode ne s'active en réalité que lorsque la tension source atteint 0,7 V.

Comme le redresseur en pont ne fait fonctionner que D1/D2 ou D3/D4 à un moment donné, les deux chutes de diode restantes (0,7 V x 2) appartenant à la source sont toujours sacrifiées.

Donc l'équation générale pour la sortie de crête est :

Vp(sortie) = Vp(entrée) – 1,4 V

où,

Vp : tension de crête

Pour obtenir une tension DC constante, on doit filtrer le signal pleine onde. Le signal de sortie en tension DC pulsée n'est pas utilisable dans sa forme primaire car il monte à une valeur maximale puis redescend soudainement à 0.

Pour apporter de la constance, un condensateur de lissage est ajouté en parallèle avec la résistance de charge. Leur cyclage polarisé en direct. Au moment où la valeur d'entrée atteint son pic, la tension du condensateur atteint Vp.

Après avoir atteint son pic, la tension d'entrée commence à diminuer. Lorsque l'entrée passe en dessous de VP, la tension du condensateur éteint les diodes.

Dans son état éteint, le condensateur fournit des courants de charge jusqu'à ce que le pic suivant arrive. À son arrivée, D3 et D4 rechargent le condensateur jusqu'à sa valeur de crête.

Que se passe-t-il à l'intérieur d'un compresseur à pont de diodes ?

Nous allons explorer le circuit du légendaire NEVE 33609, d'après lequel beaucoup de compresseurs à pont de diodes sont modélisés.

Bien qu'entrer dans l'unité avec un signal d'entrée équilibré soit assez courant avec beaucoup de compresseurs, la particularité de cette conception de circuit est que le signal reste équilibré même après avoir traversé l'unité de réduction de gain.

Après avoir passé l'unité de réduction de gain, ce signal équilibré continue de circuler à travers le buffer et finit par arriver à un transformateur de circuit où il devient finalement déséquilibré.

Le signal déséquilibré passe maintenant à travers le BA340, qui est le bloc de gain et qui est crucial. Étant une centrale électrique, le BA340 propulse le transformateur de sortie en avant, nous donnant à nouveau une sortie équilibrée.

La chaîne latérale pour le compresseur est dirigée avant le BA340, tandis qu'une branche supplémentaire, après le bloc de gain, mène au limiteur.

Le chaîne latérale du compresseur héberge toutes les fonctions importantes comme l'attaque, le relâchement, le gain de compensation et le seuil. C'est ici que le redresseur transforme le signal audio de AC en DC.

Après avoir été converti, le signal retourne contrôler l'unité de réduction de gain initiale, par laquelle l'entrée équilibrée était passée.

Lorsque tu choisis le limiteur, le signal va vers la chaîne latérale après le BA340. En utilisant le petit potentiomètre de gain de compensation situé sous le BA340, tu peux augmenter le signal allant vers le limiteur.

Conception du compresseur de type feedback :

Étant un compresseur de style feedback, la chaîne latérale reçoit le signal après la réduction de gain. Cela signifie que l'unité de réduction de gain surveille ses propres résultats alors qu'ils sont réinjectés dans le signal de contrôle via la chaîne latérale.

Le meilleur aspect de cette conception feedback est que le détecteur passe beaucoup de temps à réagir au signal compressé, ce qui mène à des résultats plus doux.

Bien que cela aide le compresseur à compenser les non-linéarités du signal, il perd sa capacité à contrôler précisément les temps d'attaque et de relâchement, comme les compresseurs utilisant la conception feed-forward.

Tu peux en lire plus sur les recherches effectuées sur les composants de compresseur ici.

Section du diviseur de tension :

Dans la plupart des types de compresseurs autres que le VCA, on utilise généralement un diviseur de tension pour contrôler le signal équilibré. Le diviseur de tension consiste en des résistances positives et négatives, qui sont atténuées par l'unité de réduction de gain.

De manière similaire à la façon dont un FET et une résistance photodépendante (LDR) sont utilisés pour changer la résistance dans les compresseurs FET et Opto compressors, la résistance du diviseur de tension est modifiée par des diodes dans ce cas.

Les résistances positives et négatives sont toutes deux connectées à des diodes individuelles, qui envoient le signal à la masse.

Par exemple, la résistance positive et la diode contrôlent toutes deux la quantité de signal allant à la masse. Comme elles sont proportionnelles, moins de résistance à la diode signifie que des niveaux plus élevés de signal passent à la masse.

En avançant, il est important de savoir que les diodes ne peuvent conduire l'électricité qu'à une tension spécifique. Elles sont également unidirectionnelles, ce qui signifie qu'elles ne conduisent l'électricité que du positif vers le négatif.

Étant de nature binaire, elles ne conduisent l'électricité que lorsque leur tension spécifique est atteinte. Les diodes dans cet exemple ont une tension de 0,7 volt. Donc les diodes ne conduisent l'électricité vers la masse que lorsqu'elles reçoivent 0,7 V. Toute tension en dessous les laisse en position « éteinte ».

Mais comme une résistance de 0 ohm, la diode utilise une courbe exponentielle avant le point de déclenchement. Cela signifie que le signal entrant parcourt une courbe raide soudaine dès que le courant entrant est sur le point d'atteindre 0,7 V.

Donc le compresseur attend que le courant entre dans la courbe exponentielle, où la polarisation DC dans la diode prend le relais. Le compresseur génère maintenant une tension de contrôle DC à partir de la zone de chaîne latérale.

Bien que le courant soit inférieur à 0,7 volt, ce qui est assez faible, c'est suffisant pour apparaître sur un seuil, ce qui modifie la résistance des diodes elles-mêmes.

Réduction de gain :

Comme pour le LA4 et le 1176, il y a une résistance variable (la diode) à l'intérieur de l'atténuateur de circuit qui contrôle le diviseur de tension à l'intérieur du compresseur à pont de diodes. L'atténuation du niveau se produit avec un transformateur abaisseur et un atténuateur intégré dans une résistance, placé juste avant la diode.

Des niveaux d'entrée plus faibles sont généralement envoyés à travers les compresseurs à pont de diodes, car on doit faire attention à la marque de 0,7 V. En fait, si on devait augmenter les niveaux au-dessus de 0,7 V, cela pourrait commencer à ressembler à une unité de distorsion.

Bien que les compresseurs Opto et FET commencent également à distordre après un certain niveau, leurs points d'écrêtage sont bien au-dessus de 0,7 V.

Bien que les diodes soient généralement très bien appariées pour maintenir la distorsion au minimum, certaines anomalies de compression intéressantes peuvent se produire avec des diodes non appariées aussi. Dans le cas de diodes non appariées, tu pourrais te retrouver avec de la distorsion asymétrique.

Comme on traite un signal de faible niveau à l'entrée, le potentiomètre de gain de compensation sous le BA340 est essentiel pour piloter le gain dans l'unité.

Comment sonne un compresseur à pont de diodes ?

Contrairement au FET qui est plus agressif, ils collent le son du haut et du bas, ajoutant de la rondeur au son.

Pourquoi la compression à pont de diodes sonne-t-elle unique ?

L'utilisation de circuits amplificateurs discrets et de transformateurs à l'entrée comme à la sortie produit un son qui est particulier aux compresseurs à pont de diodes.

Alors que les transformateurs génèrent des artefacts de distorsion caractéristiques, les circuits amplificateurs discrets de classe « A » font ressortir les subtilités de la série harmonique, créant un ensemble luxuriant d'harmoniques supérieures paires et impaires.

Dans le diagramme ci-dessus, tu peux remarquer comment les harmoniques paires et impaires transitionnent en douceur de 6 kHz à 22 kHz. Cela devient très utile lors de la compression des micros d'ambiance. Les micros les plus chers et sensibles dans l'arsenal d'un studio sont généralement utilisés pour microner la pièce pendant les enregistrements.

Le son d'une pièce est généralement capturé entre 12 kHz et 20 kHz. Ce spectre de fréquences crée l'image de la pièce dans la tête de l'auditeur grâce aux réflexions tardives qu'il capture.

Le jeu harmonique doux du compresseur à pont de diodes dans cette zone préserve très bien ces fréquences. L'amplificateur de classe « A » fournit une saturation luxuriante à cette plage de fréquences, créant le son iconique du pont de diodes.

Si tu regardes le graphique de réduction de gain du compresseur à pont de diodes Neve 33609 C ci-dessous, il montre comment la réponse en fréquence est constante à travers différents niveaux d'amplitude.

Tu peux remarquer comment les basses restent les mêmes à tous les niveaux d'entrée. Lorsqu'on commence à entrer dans les fréquences médiums, on remarque que la compression affecte la structure de gain. Même lorsqu'on atteint les hautes fréquences, il n'y a qu'une différence d'environ 4 dB.

Avec une courbe de réponse en fréquence aussi constante, la présence des médiums est maintenue à tous les degrés de compression. De plus, les courbes de réponse non linéaires des diodes dans le circuit produisent une compression qui est douce, naturelle et musicale.

Comment utiliser la distorsion du pont de diodes ?

Une fois qu'on atteint des niveaux de volume élevés, le signal modifie la quantité de courant circulant à travers les diodes. Lorsque le signal éloigne les diodes de leurs points de polarisation, le gain exponentiel commence à changer, ce qui entraîne une distorsion notable.

Le gain dans le circuit dépend du signal audio et du courant de polarisation, qui dépend à son tour de la chaîne latérale. Cela signifie que la distorsion dépend également du niveau audio et de la réduction de gain qui se produit moment par moment dans le circuit.

Lorsque le matériel n'est pas en mode de réduction de gain, la résistance exponentielle des diodes est assez faible. Donc si tu devais passer ou augmenter le signal d'entrée, la distorsion serait encore assez faible.

Le sweet spot dans les compresseurs à pont de diodes se situe entre 3 dB et 7 dB lorsque la résistance de la diode est au même niveau que ses éléments de circuit voisins. Entre 3 dB et 7 dB, la distorsion harmonique totale peut atteindre 8 % à 10 %.

Bien que 8 % à 10 % de distorsion soit courant dans la plupart des cas, les propriétés non linéaires et la courbe de fréquence du compresseur à pont de diodes rendent la distorsion extrêmement musicale. Cela rend la distorsion du pont de diodes extrêmement recherchée.

Scénarios où la compression à pont de diodes est utile

Bus de batterie parallèle :

On a commencé à ajuster le côté droit avant le gauche, car c'est le flux naturel du signal à l'intérieur des compresseurs à pont de diodes.

Comme tu peux l'entendre dans l'exemple sonore, la batterie dry manque de définition. Tu ne peux pas entendre la peau supérieure de la caisse claire séparément de son corps. La dynamique rythmique créée par les charlestons ouverts et fermés est perdue dans le beat kick-caisse claire. Le corps du kick est trop large pour que le charleston puisse percer.

Notre objectif avec la compression parallèle était d'entendre l'attaque de la baguette sur la peau supérieure de la frappe en abaissant à 3:1 et en réglant le relâchement à 800 ms rendant la caisse claire plus cohésive, ce qui a entraîné une réduction de gain de -18 dB.

En passant maintenant à la section limiteur, on a commencé avec une attaque rapide et un relâchement de 800 ms. En parcourant le seuil du limiteur, on s'est arrêté à +12 dBu, ce qui est resté cohérent avec la réduction de gain de -18 dB de notre compresseur.

Batterie parallèle (DRY)

Batterie parallèle (WET) Limiteur rapide

Batterie parallèle (WET) Limiteur lent

Comme tu peux l'entendre, l'attaque rapide définit la peau supérieure de la caisse claire et donne forme au kick. Bien qu'on cherchait un son agressif, la caisse claire semble avoir perdu son corps.

Régler l'attaque sur lent a permis à suffisamment de fréquences de passer, ce qui a rendu la caisse claire plus complète.

Basse :

Tu peux remarquer comment l'attaque des notes est accentuée. Tu peux aussi remarquer que les basses fréquences ont plus de poids tandis que les harmoniques supérieures de la basse s'atténuent lentement.

Dans le deuxième exemple sonore, on a réglé le ratio à 2:1 et augmenté l'entrée jusqu'à 13,8 dB. On a baissé la sortie à -4,2 dB et réglé l'analog à 25 %

Avec la section limiteur désactivée, tu peux remarquer comment la gravité du 2ᵉ échantillon sonore est plus concentrée sur les moyennes-basses par opposition aux basses.

Tu peux sentir que la basse est un peu plus légère que dans le premier échantillon. Cela dit, il y a plus d'intention dans les hautes fréquences du deuxième échantillon par rapport au premier.

Bien qu'on ait seulement changé le seuil d'une unité, la différence principale vient du rapport entrée-sortie. Comme avec tous les plugins d'émulation analogique, les circuits d'atténuation ont un impact énorme sur le comportement du compresseur.

Basse (DRY)

Basse (WET) Ratio 2:1

Basse (WET) Ratio 3:1

Mix Bus :

Puisqu'on traite le bus de mix, on a également ajouté une comparaison avec un compresseur FET pour accentuer la rondeur unique que les compresseurs à pont de diodes procurent.

Si tu as remarqué l'échantillon dry, tu sais comment la guitare domine les voix. Bien que les guitares sonnent nostalgiques, on veut ajouter plus de poitrine à la voix du chanteur pour qu'elle puisse se poser au-dessus de la guitare.

Bus de mix (DRY)

Bus de mix (WET) Potard Analog-100 %

Bus de mix (WET) Limiteur désactivé

Bus de mix (WET) Limiteur activé

Bus de mix (WET) Comparaison FET

On a commencé par baisser l'entrée à -2 dB et augmenter la sortie à 9,7 dB. On a réglé le ratio à 4:1 et le relâchement sur auto dans la section compresseur.

Comme tu peux l'entendre dans l'exemple sonore ci-dessus, on a réglé l'analog à 100 %.

Il est important d'écouter attentivement ta distorsion de pont de diodes, car ce n'est pas toujours la meilleure option pour capturer les micro-dynamiques. Par exemple, quelque chose comme un Fairchild 660 aurait été capable de capturer parfaitement le changement de hauteur.

Dans l'exemple final, on a baissé l'analog de 25 %, rendant la nuance plus perceptible.

Dans le deuxième exemple, on a ajouté la section limiteur. En montant le niveau limite jusqu'à 12 dBu, on a réglé une attaque lente et un relâchement auto. On a également désactivé le potard analog.

Maintenant, en testant rapidement cet exemple avec un FET 1176, on peut voir à quel point il peut sonner agressif. Remarque comment les transients de guitare ressortent pendant les changements d'accords, et les voix deviennent plus nasales.

Le deuxième échantillon sonore est un bon exemple d'utilisation du compresseur à pont de diodes pour la transparence. Tu peux entendre comment l'agressivité des transients vocaux est atténuée, procurant un son contrôlé mais transparent.

Compresseurs à pont de diodes populaires

Voici une courte liste de compresseurs à pont de diodes populaires qui sont devenus des incontournables en studio au fil des ans :

1. Neve 33609/N Discrete Stereo Compressor/Limiter
2. Neve 2254/R Limiter/Compressor
3. Chandler Limited TG12413 Zener Limiter

1. Neve 33609/N Discrete Stereo Compressor/Limiter :

Hardware : AMS Neve 33609/N Discrete Stereo Compressor/Limiter · Émulation plugin : UAD Neve 33609/C Compressor

2. Neve 2254/R Limiter/Compressor :

Hardware : Neve 2254/R Limiter/Compressor · Émulation plugin : Waves V-Comp

3. Chandler Limited TG12413 Zener Limiter :

Hardware : Chandler Limited TG12413 Zener Limiter · Émulation plugin : Chandler Limited TG12413 Zener Limiter

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