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Sujet La compression VCA !

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offenbach

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Premier post
1 Posté le 11/07/2018 à 10:41:02
Bonjour à tous,

Après le préampli micro, la console de sommation, le compresseur optique... je voudrais parler maintenant d'un autre sujet important : la compression VCA.

Ce que je vous propose ici c'est de suivre plus ou moins le plan suivant :

A. Le VCA
1. Qu'est-ce qu'un VCA ? Quelles en sont les principales applications dans le monde audio ?
2. L'échelle de gain du VCA : Lin vs Log...
3. L'histoire des VCA : inventeurs, marques, modèles...

B. La compression VCA en théorie
1. Schéma de principe d'un compresseur
2. Le détecteur RMS
3. Ratio d'un compresseur VCA Feedforward
4. Ratio d'un compresseur VCA feedback
5. Comparatif Feedback/feedforward
6. Threshold, hard & soft knee, etc...

C. Etude d'un cas réel : le THAT4301 Analog Engine® Dynamics Processor
1. Mise en oeuvre de son VCA
2. Mise en oeuvre de son Détecteur RMS
3. Exemple basique d'utilisation du VCA
4. Exemple basique d'utilisation du Détecteur RMS

D. Conception d'un prototype de compresseur VCA
1. Schéma de principe général
2. Calcul du schéma Audio
3. Calcul du SideChain
4. Réalisation finale, mesures et essais.

Voilà un bon gros programme comme je les aime !
Je suis en train, en même temps, de réaliser des Vidéos que je posterai bientôt où j'explique tout cela dans un plan relativement similaire.

A très vite :)

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offenbach

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2 Posté le 11/07/2018 à 11:21:59
Le monde de la compression est très vaste ! Il existe de nombreuses technologies, chacune avec ses avantages et inconvénients, ses adeptes et ses détracteurs... Parmi tout cela, le compresseur VCA reste une des compressions les plus précises. Et souvent on la range un peu vite dans les compressions "froides", "neutre", dans lesquelles il n'y aurait pas ce "petit truc en plus" caractéristique des autres type de compressions (opto, FET, Vari-Mu...).

Pourtant, et j'espère que ce petit dossier sans prétention saura faire évoluer la réflexion, nous verrons qu'un compresseur VCA peut être très versatile, très rapide si on le souhaite ou au contraire très lent, très brutal ou très doux, voir invisible selon sa conception... en fait c'est, à mon avis, un type de compression qui peut avoir énormément de personnalité, pour peu que le design soit conçu pour cela !

Et c'est justement le propos de ce dossier que de soulever le voile sur le fonctionnement, le calcul, le design d'un compresseur VCA. Evidemment, je ne prétend pas tout savoir sur le sujet. Et je n'invente rien non plus. C'est en lisant des datasheet, en analysant pas mal de schémas et en prototypant beaucoup de montages que j'en suis arrivé où j'en suis. Je souhaite juste donc faire partager tout cela avec le plus grand nombre !

Il faut donc voir ce dossier comme une invitation à mener ses propres recherches, lectures et expériences dans le domaine.

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[ Dernière édition du message le 11/07/2018 à 11:23:00 ]

offenbach

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3 Posté le 11/07/2018 à 12:05:39
A. Le VCA
1. Qu'est-ce qu'un VCA ? Quelles en sont les principales applications dans le monde audio ?

VCA est le sigle de Voltage Controled Amplifier. En français : Amplificateur Contrôlé en Tension. Il s'agit donc tout simplement d'un circuit, ou d'un composant, qui n'est autre qu'un étage d'amplification, ou de gain. Mais sa particularité est que son Gain n'est pas défini par un jeu de résistance, ou par un potentiomètre, mais par une tension de commande externe. On appelle souvent cette tension le C.V. pour Control Voltage.

Un VCA possède donc une entrée IN, une sortie OUT, et une entrée annexe de commande C.V.

image.php

Une des utilisation les plus élémentaire du VCA est la modulation d'amplitude (AM). Supposons un signal A entrant dans le VCA. Par exemple une Sinusoïde à 1kHz. Supposons maintenant qu'on applique un signal B, par exemple une autre sinusoïde disons à 100Hz, sur l'entrée Control Voltage. Qu'aura-t-on en sortie ?

Avec les courbes c'est tout de suite un peu plus parlant :
- en vert le signal d'entrée (Sinus 1kHz)
- en bleu le signal de commande (Sinus 100Hz)
- en jaune la résultante de la modulation d'amplitude

image.php

On voit bien que la sortie est le signal d'entrée A dont l'amplitude est définie par le signal B.
On appelle cela de la Modulation d'Amplitude (AM). C'est très utilisé en synthèse sonore par exemple. On peut aussi réaliser un trémolo de cette manière ;)

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[ Dernière édition du message le 11/07/2018 à 12:37:05 ]

offenbach

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4 Posté le 11/07/2018 à 12:33:20
Une 2eme application très importante dans le monde du studio, c'est dans le cas du FADER.

En effet on peut utiliser un simple potentiomètre en diviseur de tension pour régler un volume audio. Mais il y a quelques inconvénients à cela :
- on a une atténuation, mais obligation de mettre un étage actif de gain ensuite, donc le schéma de gain n'est pas toujours optimum.
- l'impédance qui charge l'étage de gain suivant dépend de la position du fader
- en stéréo (ou plus généralement en multicanal) il est très difficile et coûteux d'avoir des potentiomètres parfaitement appairés...

Un VCA peut nous aider à réaliser un réglage de volume. En effet considérons la configuration suivante :

image.php

Nous voyons qu'une tension proportionnelle à la position du fader va venir contrôler l'enveloppe du signal entrant. On a donc un contrôle indirect du volume, et aucun son ne passe dans le fader.
Il y a des avantages à cette configuration. Par exemple :
- on peut déporter à volonté le fader sans craindre de transporter sur de longue distance le signal sonore.
- on peut tout à fait concevoir un système électronique qui va mémoriser la valeur électrique en sortie du fader afin de la ressortir plus tard à la demande. C'est la base des systèmes d'automation des grosses consoles de mixage.

D'autre part imaginons une configuration de mixage où on a 3 signaux différents dont on souhaite pouvoir régler le volume simultanément. Comment procéder ? La manière la plus basique est de sommer les 3 signaux puis de les passer dans un réglage normal de volume (un fader de BUS ou de GROUPE), de cette manière là :

image.php

L'inconvénient de cette méthode est que les signaux sont mélangés. On ne peut plus, après ce réglage de vlume commun, agir séparément sur chacun d'eux... En outre le passage du signal dans un BUS ou un Groupe déteriore encore un peu plus le SNR (rapport Signal/bruit), puisqu'on traverse davantage d'étages électroniques...

Le VCA est alors d'une grande utilité, comme sur les grosses SSL par exemple, où un seul fader de VCA peut commander virtuellement autant de canaux que l'on veut :

image.php

Dans cette configuration on voit bien que les signaux ne sont JAMAIS mélangés, et pourtant on peut agir de façon très précise et simultané sur leur volume.

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5 Posté le 11/07/2018 à 12:44:41
La 3eme principale application du VCA, et c'est évidement celle qui va le plus nous intéressé ici, c'est le traitement dynamique. En effet à partir du moment le VCA est capable d'agir sur le niveau du signal qui le traverse, alors il n'y a qu'à concevoir un système qui va "préparer" la tension de commande en fonction de tout un tas de paramètre (niveau du signal, etc...) pour faire réagir le VCA de manière à compresser la dynamique, ou bien l'augmenter (Expander), ou encore pour réaliser un Noise Gate, ou encore un système de réduction de bruit comme le dbx type I type II... (nous reviendrons plus tard et plus en détail sur ce système ingénieux !)....

Toute la difficulté sera donc d'abord de bien comprendre comment le VCA fonctionne, et comment il régit à la tension de commande, et ensuite de voir de quelle manière appréhender la réalisation de cette tension de commande en fonction des paramètres qui nous intéresse, cela afin de réaliser la fonction de compresseur qui nous intéresse ici.

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6 Posté le 11/07/2018 à 13:07:43
2. L'échelle de gain du VCA : Lin vs Log...

Ce qui va nous intéresser en premier lieu, c'est la relation caractéristique entre la tension de commande (qu'on va noter Ec) et le Gain que va générer le VCA. Il faut bien comprendre que ce paramètre est définit par "construction" du VCA. C'est donc une donnée constructeur. Mais avant de regarder ces données là, examinons quelques cas théoriques assez généraux.

Imaginons d'abord qu'il y ai une relation linéaire entre la tension de commande Ec et le Gain en tension Av du VCA.

On pourrait dans ce cas écrire la relation simple : Av = a * Ec
(a est un coefficient interne définit par construction)

Mais si on souhaite exprimer le gain en décibel la relation se complique un petit peu plus : Adb = 20 log (a * Ec)

L'oreille humaine perçoit les intensités relatives de manière logarithmique et non linéaire, et cela va compliquer nettement à la fois les équations et l'électronique...

On a donc rapidement vu tout l’intérêt de réaliser des VCA qui n'ont pas une relation linéaire entre tension de commande et Gain (en tension), mais une relation logarithmique ! Ainsi on peut tracer une relation linéaire entre la tension de commande (EC) et le Gain du VCA exprimé en dB !! (ce qui correspond à une courbe interne du VCA qui est logarithmique... C'est un peu comme si le VCA s'occupait du logarithme à notre place :D:)

image.php

Il est alors facile de voir sur la courbe ci-dessus que toute variation de 60mV de la tension de commande engendrera une variation de Gain de 10dB. Ainsi 600mV de variation donneront 100dB de variation de Gain, tout comme 6mV donneront 1dB de variation de Gain.

On sent toute la facilité qu'un tel choix nous donne pour "préparer" la tension de commande, et faire agir le VCA, au dB près, comme on souhaite qu'il agisse !

C'est donc tout naturellement que les VCA utilisés dans le domaine audio (compresseur, fader, etc...) sont en interne de type logarithmique.


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[ Dernière édition du message le 11/07/2018 à 13:12:05 ]

deewey78

deewey78

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Posteur AFfolé
7 Posté le 11/07/2018 à 16:57:50
Flag !
Anonyme

Anonyme

Ce membre n'existe plus
8 Posté le 11/07/2018 à 17:03:54
Drapeautage!
Merci pour le sujet que je vais le suivre avec attention.

Spoiler - Cliquer ici pour lire la suite
Tshaw91

Tshaw91

484 posts au compteur
Posteur AFfamé
9 Posté le 11/07/2018 à 17:25:14
Merci cela va être génial à suivre. J'ai trop hâte de lire la partie D y'a moyen d'obtenir un petit spoil sur l'ordre du système et la nature de la contre-réaction? :-D

Echange pistes de scratchs contre pistes d autres instruments :)

alex.d.

alex.d.

4455 posts au compteur
Squatteur d'AF
10 Posté le 11/07/2018 à 17:27:18
Moi quand je vois VCA, automatiquement je pense synthé analogique.
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