コンプレッションは基本的にオーディオ信号の最も大きな部分と最も小さな部分のバランスを取るプロセスですが、コンプレッサーの種類によって動作方式は異なります。現在のDAWに搭載されているプラグインエミュレーションの大半は、5つの主要なオーディオコンプレッサー回路を基に作られています。その5つのタイプの中でも、あまり知られていないのがダイオードブリッジコンプレッサーです。ダイオードブリッジコンプレッサーは、整流ダイオードの組み合わせを使ってACをDCに変換することで、オーディオのコンプレッションを実現します。本記事では、ダイオードブリッジコンプレッサーの内部構造と応用例を深く掘り下げていきます。また、トップクラスのダイオードコンプレッサープラグインで作成したサウンド例を用いて、FETコンプレッサーとの比較も行います。
ダイオードブリッジコンプレッサーとは？（要約）
ダイオードブリッジコンプレッサーは、入力信号をバランスブリッジ形式の4つのダイオードリングの組み合わせに送ります。これらのダイオードは負の成分を整流して正の電圧に変換します。脈動する交流（AC）を直流（DC）に変換することで、オーディオ信号に可変減衰が生じ、コンプレッションが実現されます。
ブリッジ構成のダイオードは順バイアスされているため、減衰量やゲインリダクションのレベルはダイオードの指数関数的な抵抗に依存します。
この指数関数的な抵抗は周期的な性質を持ち、特定の時点でダイオードを通過するバイアス量によって構成されます。フィードバック回路に従い、サイドチェーンからゲインリダクションユニットに向かう電流がバイアス電流を決定します。
ダイオードブリッジ構成：
ブリッジ構成は4つのダイオードを使用することで、サイン波の2つの半サイクルを分離して整流します。下図のように、ダイオードブリッジネットワークの片側に負荷が接続され、反対側にトランスの巻線が接続されています。
電子工学の詳細については こちら.
この構成を理解する最良の方法は、D1/D2とD3/D4を別々に見ていくことです。正の半サイクルでは、D3とD4は逆バイアス状態を保ち、ダイオードD1とD2が導通します。
第2サイクルでは極性が反転します。今度はD1とD2が逆バイアス状態を保ち、D3とD4が順バイアスになります。
回路は、負荷電圧が常に一定であるため、交流（AC）入力電圧を脈動する直流（DC）出力電圧に変換できます。つまり、入力の極性がどうであれ、負荷電圧は特定の方向に同じ負荷電流と極性を維持します。
とはいえ、負荷抵抗にかかる完璧な全波電圧が得られるわけではありません。ダイオードは実際には電源電圧が0.7Vに達するまで活性化されません。
ブリッジ整流器は任意の時点でD1/D2またはD3/D4のみを動作させるため、残りの2つのダイオード降下（0.7V × 2）が常に犠牲になります。
したがって、ピーク出力の一般的な式は以下のようになります：
Vp(out) = Vp(in) – 1.4V
ここで、
Vp：ピーク電圧
一定のDC電圧を得るには、全波信号をフィルタリングする必要があります。脈動するDC電圧出力信号は、最大値まで上昇した後に突然0に下がるため、そのままでは使用できません。
一貫性をもたらすため、負荷抵抗の両端に平滑化コンデンサが追加されます。順バイアスのサイクルにより、入力値がピークに達する頃には、コンデンサ電圧もVpに達します。
ピークに達した後、入力電圧は低下し始めます。入力がVP以下になると、コンデンサ電圧がダイオードをオフにします。
オフ状態では、コンデンサは次のピークが到来するまで負荷電流を供給します。到来すると、D3とD4がコンデンサをピーク値まで再充電します。
ダイオードブリッジコンプレッサーの内部で何が起こっているのか？
それでは、伝説的なNEVE 33609の回路を探っていきます。多くのダイオードブリッジコンプレッサーがこの機材をモデルにしています。
バランス入力信号でユニットに入るのは多くのコンプレッサーで一般的ですが、この回路設計の独特な点は、ゲインリダクションユニットを通過した後も信号がバランスを保つことです。
ゲインリダクションユニットを通過した後、このバランス信号はバッファを通り続け、最終的に回路トランスに到達してアンバランスになります。
アンバランスになった信号は、ゲインブロックである重要なBA340を通過します。強力なBA340が出力トランスを駆動し、再びバランス出力が得られます。
コンプレッサーのサイドチェーンはBA340の前に分岐し、ゲインブロックの後には別の分岐がリミッターに向かいます。
各コードの後の コンプレッサーサイドチェーン セクションには、アタック、リリース、メイクアップゲイン、スレッショルドなどの重要な機能がすべて備わっています。ここで整流器がオーディオ信号をACからDCに変換します。
変換後、信号は最初のゲインリダクションユニット（バランス入力が通過した場所）に戻って制御します。
リミッターを選択すると、信号はBA340の後にサイドチェーンに送られます。BA340の下にある小さなメイクアップゲインポットを使用することで、リミッターに送る信号を増幅できます。
フィードバックスタイルのコンプレッサー設計：
フィードバックスタイルのコンプレッサーであるため、サイドチェーンはゲインリダクション後の信号を受け取ります。つまり、ゲインリダクションユニットは、サイドチェーン経由で制御信号にフィードバックされる自身の結果を監視しているのです。
このフィードバック設計の最大の利点は、ディテクターがコンプレッションされた信号に反応する時間が長いため、よりスムーズな結果が得られることです。
これにより信号内の非線形性を補正できる一方で、フィードフォワード設計のコンプレッサーのようにアタックとリリースタイムを正確に制御する能力は失われます。
コンプレッサーコンポーネントに関する研究の詳細については こちら.
分圧器セクション：
VCA以外のほとんどのコンプレッサータイプでは、通常、バランス信号を制御するために分圧器を使用します。分圧器は正と負の抵抗で構成され、ゲインリダクションユニットによって減衰されます。
FETやフォトレジスタ（LDR）がFETや Optoコンプレッサーで抵抗を変化させるのと同様に、この場合は分圧器の抵抗がダイオードによって変化します。
正と負の両方の抵抗器は個別のダイオードに接続されており、信号をグラウンドに送ります。
例えば、正の抵抗器とダイオードは両方とも、グラウンドに流れる信号量を制御します。これらは比例関係にあるため、ダイオードの抵抗が低いほど、より多くの信号がグラウンドに流れます。
先に進む前に、ダイオードは特定の電圧でのみ電流を通すことができるという点を理解しておくことが重要です。また、ダイオードは単方向性、つまり正から負へのみ電流を通します。
二値的な性質を持つため、特定の電圧に達したときのみ電流を通します。この例のダイオードは0.7ボルトの電圧を持ちます。つまり、0.7Vを受け取ったときのみグラウンドに電流を通します。それ以下の電圧では「オフ」状態のままです。
しかし0オームの抵抗器と同様に、ダイオードはトリガーポイント前に指数関数的なカーブを描きます。つまり、入力電流が0.7Vに達しようとするとき、入力信号は急激な急勾配のカーブに沿って進みます。
そのため、コンプレッサーは電流が指数関数的なカーブに入るのを待ちます。そこでダイオードのDCバイアスが引き継ぎます。コンプレッサーは今度はサイドチェーンエリアからDC制御電圧を生成します。
電流は0.7ボルト未満とかなり小さいですが、スレッショルドに表れるには十分で、ダイオード自体の抵抗を変化させます。
ゲインリダクション:
LA4や1176と同様に、ダイオードブリッジコンプレッサー内部の分圧器を制御する可変抵抗器（ダイオード）が回路アッテネーター内にあります。レベル減衰は、ダイオードの直前に配置された降圧トランスと抵抗器内の内蔵アッテネーターによって発生します。
ダイオードブリッジコンプレッサーには一般的に低めの入力レベルを送ります。0.7Vの基準を念頭に置く必要があるからです。実際、レベルを0.7V以上に上げると、ディストーションユニットのような動作を始める可能性があります。
オプトやFETコンプレッサーも一定レベル以上で歪み始めますが、それらのクリッピングポイントは0.7Vをはるかに上回ります。
ダイオードは通常、歪みを最小限に抑えるために非常によくマッチングされていますが、マッチングされていないダイオードでも興味深いコンプレッションの異常が発生することがあります。マッチングされていないダイオードの場合、非対称な歪みが生じる可能性があります。
入力では低レベル信号を扱っているため、BA340の下にあるメイクアップゲインポットがユニットのゲインを駆動する上で重要な役割を果たします。
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ダイオードブリッジコンプレッサーのサウンドはどんな感じ？
ダイオードブリッジコンプレッサーは触れるものすべてに重みを加え、キック、ベース、スネアの低音など、低域から低中域の周波数に重量感とパンチをもたらします。高域には一般的に過度に反応せず、キックやスネアの高次倍音に穏やかなコンプレッションを加えます。
エッジの効いたFETとは異なり、上下からサウンドを接着し、丸みを加えます。
ダイオードブリッジコンプレッションはなぜユニークなサウンドなのか？
ディスクリートアンプ回路と、入出力両方にあるトランスの使用により、ダイオードブリッジコンプレッサー特有のサウンドが生まれます。
トランスが特徴的な歪みの要素を生み出す一方で、クラスAのディスクリートアンプ回路が倍音列の繊細さを引き出し、奇数次と偶数次の上部倍音の豊かな配列を作り出します。
上の図では、奇数次と偶数次の倍音が6kHzから22kHzへとスムーズに推移している様子が分かります。これはルームマイクをコンプレッションする際に非常に役立ちます。スタジオの機材の中で最も高価で感度の高いマイクは、通常、録音中にルームを収音するために使用されます。
ルームのサウンドは一般的に12kHzから20kHzの間で収録されます。この周波数帯域は、捉えられた後期反射により、リスナーの頭の中にルームのイメージを作り出します。
この領域でのダイオードブリッジコンプレッサーのスムーズな倍音の重なりは、これらの周波数を非常によく保存します。クラスAアンプがこの周波数帯域に豊かなサチュレーションを提供し、象徴的なダイオードブリッジサウンドを生み出します。
下のNeve 33609 Cダイオードブリッジコンプレッサーのゲインリダクションプロットを見ると、異なる振幅レベルを通じて周波数応答がどのように一貫しているかがわかります。
すべての入力レベルで低域が同じままであることに気づくでしょう。中域周波数に入り始めると、コンプレッションがゲイン構造に影響を与えていることがわかります。高域に達しても、差はわずか約4dB程度です。
このような一貫した周波数応答カーブにより、すべてのコンプレッション度合いで中域の存在感が維持されます。また、回路内のダイオードの非線形応答カーブにより、スムーズで自然、かつミュージカルなコンプレッションが実現されます。
ダイオードブリッジディストーションを活用する方法
高ボリュームレベルに達すると、信号がダイオードを流れる電流量を変化させます。信号がダイオードをバイアスポイントから離すと、指数関数的なゲインが変化し始め、顕著な歪みが生じます。
回路内のゲインはオーディオ信号とバイアス電流に依存し、バイアス電流はサイドチェーンに依存します。つまり、歪みもオーディオレベルと回路内で瞬間的に発生するゲインリダクションに依存するということです。
ハードウェアがゲインリダクションモードにない場合、ダイオードの指数関数的な抵抗は非常に低くなります。そのため、信号を通すか入力信号を上げても、歪みは非常に低いままです。
ダイオードブリッジコンプレッサーのスイートスポットは3dBから7dBの間で、このときダイオードの抵抗は隣接する回路要素と同等になります。3dBから7dBの間では、全高調波歪みは8%から10%に達することがあります。
ほとんどの場合、8%から10%の歪みは一般的ですが、ダイオードブリッジコンプレッサーの非線形特性と周波数カーブにより、歪みは極めてミュージカルなサウンドになります。このため、ダイオードブリッジディストーションは非常に人気があります。
ダイオードブリッジコンプレッションが役立つシーン
楽器グループで素晴らしいサウンドを発揮するダイオードブリッジコンプレッサーは、主にドラムバス、ミックスバス、マスターバスで使用されます。ドラムとベースにそれぞれプログラム依存の高速と低速のアタックを使用すると、ミックスバスに即座にキャラクターを加えることができます。FETよりも穏やかな代替品として、ボーカルでも素晴らしいサウンドを発揮します。
パラレルドラムバス：
ダイオードブリッジコンプレッサー内部の信号の自然な流れに従い、左側の前に右側から調整を始めました。
サウンド例で聴けるように、ドライのドラムには輪郭が不足しています。スネアの打面とボディを分けて聴くことができません。オープンとクローズのハイハットが生み出すリズミックなドライブは、キックとスネアのビートの中で失われています。キックのボディが広すぎて、ハイハットが突き抜けられません。
パラレルコンプレッションの目標は、スネアの打面に当たるドラムスティックのアタックを聴き取れるようにすることでした。レシオを3:1に下げ、リリースを800msに設定してスネアをよりまとまりのあるものにし、-18dBのゲインリダクションを実現しました。
次にリミッターセクションに移り、高速アタックと800msのリリースから始めました。リミッタースレッショルドをスクロールして、+12dBuに落ち着きました。これはコンプレッサーの-18dBのゲインリダクションと一貫性を保っています。
パラレルドラム（ドライ）
パラレルドラム（ウェット）高速リミッター
パラレルドラム（ウェット）低速リミッター
聴いてわかるように、高速アタックはスネアの打面を明確にし、キックに形を与えます。アグレッシブなサウンドを目指していましたが、スネアがボディを失ってしまったようです。
アタックを低速に設定すると、十分な周波数が通過し、スネアがより充実したものになりました。
ベース:
ノートのアタックが強調されていることに気づくでしょう。また、低域により重みがある一方で、ベースの高次倍音がゆっくりと減衰していることもわかります。
2つ目のサウンド例では、レシオを2:1に設定し、入力を13.8dBまで全開にしました。出力を-4.2dBまで下げ、アナログを25%に設定しました。
リミッターセクションを無効にすると、2つ目のサウンドサンプルの重心が低域ではなく低中域に集中していることに気づくでしょう。
最初のサンプルと比べて、ベースが少し軽く感じられるでしょう。とはいえ、2つ目のサンプルの高域には、1つ目と比べてより明確な意図があります。
スレッショルドを1単位変更しただけですが、主な違いは入出力比から来ています。すべてのアナログエミュレーションプラグインと同様に、減衰回路はコンプレッサーの動作に大きな影響を与えます。
ベース（ドライ）
ベース（ウェット）レシオ2:1
ベース（ウェット）レシオ3:1
ミックスバス：
ミックスバスを扱っているため、ダイオードブリッジコンプレッサーが提供するユニークな丸みを際立たせるために、FETコンプレッサーとの比較も追加しました。
ドライのサンプルに気づいた方は、ギターがボーカルを支配していることがわかるでしょう。ギターはノスタルジックなサウンドですが、ボーカリストの声に胸部の響きを加えて、ギターの上に乗せたいと考えています。
ミックスバス（ドライ）
ミックスバス（ウェット）アナログノブ100%
ミックスバス（ウェット）リミッターOFF
ミックスバス（ウェット）リミッターON
ミックスバス（ウェット）FET比較
入力を-2dBまで下げ、出力を9.7dBまで上げることから始めました。コンプレッサーセクションでレシオを4:1に、リリースをオートに設定しました。
上のサウンド例で聴けるように、アナログを100%に設定しました。
ダイオードブリッジディストーションは、微細なダイナミクスを捉えるのに常に最良の選択肢とは限らないため、慎重に聴くことが重要です。例えば、Fairchild 660のようなものであれば、ピッチの変化を完璧に捉えることができたでしょう。
最後の例では、アナログを25%下げて、ニュアンスをより顕著にしました。
2つ目の例では、リミッターセクションを追加しました。リミッターレベルを12dBuまで全開にし、低速アタックとオートリリースを設定しました。アナログダイヤルもオフにしました。
さて、この例をFET 1176で素早くテストすると、どれほどエッジの効いたサウンドになるかがわかります。コードチェンジ中にギターのトランジェントが飛び出し、ボーカルがより鼻にかかった性質になることに注目してください。
2つ目のサウンドサンプルは、透明感を得るためにダイオードブリッジコンプレッサーを使用する良い例です。ボーカルトランジェントのエッジが抑えられ、コントロールされながらも透明感のあるサウンドが提供されていることがわかります。
人気のダイオードブリッジコンプレッサー
長年にわたってスタジオの定番となった人気のダイオードブリッジコンプレッサーの短いリストを以下に示します：
- Neve 33609/N ディスクリートステレオコンプレッサー/リミッター
- Neve 2254/R リミッター/コンプレッサー
- Chandler Limited TG12413 ツェナーリミッター
1. Neve 33609/N ディスクリートステレオコンプレッサー/リミッター：
ハードウェア： AMS Neve 33609/N ディスクリートステレオコンプレッサー/リミッター · プラグインエミュレーション： UAD Neve 33609/C コンプレッサー
2. Neve 2254/R リミッター/コンプレッサー：
ハードウェア： Neve 2254/R リミッター/コンプレッサー · プラグインエミュレーション： Waves V-Comp
3. Chandler Limited TG12413 ツェナーリミッター：
ハードウェア： Chandler Limited TG12413 ツェナーリミッター · プラグインエミュレーション： Chandler Limited TG12413 ツェナーリミッター
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全楽器の周波数帯域を1枚のカラーコード化されたチャートに。印刷してモニターの上に貼れば、もうカット位置に迷うことはありません。
よくある質問
ダイオードブリッジの電圧を制限内に保つために、入力信号は大幅に減衰されます。電圧を線形伝達カーブ内に保つために、入力信号を40dB減衰させる必要があります。これにより非常に高いノイズフロアが生じます。これがおそらくダイオードブリッジコンプレッサーの主な欠点です。
この40dBの入力減衰は、最終的にメイクアップゲインセクションで回復されます。このような極端なレベルの減衰と回復により、ダイオードブリッジコンプレッサーはかなりノイジーになります。
とはいえ、数十年にわたって電子回路の洗練度が高まるにつれて、ダイオードブリッジコンプレッサーは以前よりもはるかに静かになりました。
厳密には欠点ではありませんが、ダイオードブリッジコンプレッション回路は非線形であるため、信号に適用されるコンプレッションの量が周波数スペクトル全体で一貫していません。これにより不均一なコンプレッションとオーディオの歪みが生じますが、これがダイオードブリッジサウンドとして認識されるようになっています。
整流器は通常、電源とコンプレッサーのモーターの間に位置する装置で、交流（AC）を直流（DC）に変換します。コンプレッサーでは、整流器は通常、電源からのAC電圧をコンプレッサーのモーターやその他の電気部品が使用するDC電圧に変換するために使用されます。
整流器は一組のダイオードで構成されており、ダイオードは一方向のみに電流を流す半導体デバイスです。
AC電圧が整流器に印加されると、ダイオードは電圧の正の半サイクルを通過させ、それらをDC電圧に変換します。電圧の負の半サイクルはブロックされ、負の変動のないDC電圧が生成されます。
整流器は、コンプレッサーモーターが安定した一貫性のある電力供給を受けることを保証する上で重要な役割を果たします。これは適切な動作に不可欠です。また、電源で発生する可能性のある電圧スパイクやサージを排除することで、コンプレッサーモーターを損傷から保護する役割も果たします。
新しい33609のようなハードウェアコンプレッサーは、サウンドにより多くの重みと次元を加えることで知られています。特にクラスA出力段に改造されたユニットの没入感は非常に驚異的です。しかし、UAD、Lindell、Wavesのエミュレーションは、重みと重量感の点で実際のハードウェアに非常に近いです。
唯一欠けているのは、おそらくどのエミュレーターも捉えることができなかった3D体験でしょう。ハードウェアユニットを購入することが常に可能とは限らないため、多目的な性質のユニットを選ぶのが最善です。その観点から、楽器グループで素晴らしく機能するVCAまたはダイオードブリッジコンプレッサーに投資するのが最善です。
Sai is a full-time music producer based in India and head of faculty at D7 Media Institute. He specialises in sound design, mixing and recording, and holds degrees in both Music Production and Music Composition & Piano.