Kompressor

Das Eingangssignal wird in den Kompressor eingespeist, wo der Pegel des Audiosignals überwacht wird. Anschließend überprüft der Algorithmus, ob der Signalpegel über dem manuell einstellbaren Schwellenwert liegt. Überschreitet das Signal diesen Schwellenwert, so wird die durch das Verhältnis festgelegte Reduzierung auf das Signal angewendet.

Die Reaktionszeit des Kompressors wird durch den Attack-Parameter gesteuert. Damit lässt sich bestimmen, wie schnell der Kompressor auf das Signal reagiert, und dies ermöglicht beispielsweise, die Transienten des Audiosignals vom Kompressionseffekt auszuschließen. Kurze Attackzeiten führen zu schnell ausgeführten Regelvorgängen, welche zu nichtlinearen Verzerrungen führen können. 
Genauso gibt es den Release-Parameter, der die Zeit bestimmt, die der Kompressor braucht um sich von der Gain-Reduzierung zu erholen, sobald das Signal unter den Schwellenwert fällt. Je nach Eingangssignal können kurze Release-Zeiten einen pumpenden Effekt oder Verzerrungen verursachen. Da die Einstellung des Releases auf einen festen Wert möglicherweise nicht für alle Szenarien im Audiosignal geeignet ist, verfügen digitale Kompressoren in der Regel über eine AUTO-Option zur Erkennung der eingehenden Transienten und passen so die Beendigungszeit automatisch an. So versucht man gleichzeitig die wahrgenommene Lautstärke aufrechtzuerhalten und "Pumpen" zu vermeiden [4]. Ein Beispiel für einen analogen Kompressor mit so einer Funktion ist der Fairchild 660 und 670 [5].

Zusammenfassung der wichtigsten Parameter:

        Wird beispielsweise bei einem Verhältnis von 4:1 der Threshold um 4dB überschritten, wird das Signal auf 1dB komprimiert.
        Bei einem Verhältnis von 1:1 findet keine Kompression statt, da der Eingang genau dem Ausgang entspricht. Bei einem 
        Verhältnis von unendlich:1 (Regler nach ganz rechts gedreht) wirkt der Kompressor wie ein Limiter, was bedeutet, dass alles, 
        was über dem Schwellenwert liegt, vollständig komprimiert wird. Bemerkung: Bei manchen Realisierungen (Hardware/Software) wird der Kehrwert angegeben, z.B. 1:5 statt 5:1. In diesem Fall entspricht der Ratio-Wert der Steigung der Kompressionskennlinie.

Die Abbildung zeigt folgendes:

Abbildung 2 zeigt die Eingangs-Ausgangs-Beziehung eines einfachen Kompressors. Die Signalamplitude x_In bezieht sich auf den Eingangspegel, während der Output durch y_Out dargestellt wird. Unter der Annahme, dass der Kompressor ohne soft knee arbeitet, lässt sich der Zusammenhang zwischen Input und Output wie folgt erklären:

y_{out} = \begin{cases} x_{in} & x_{\text{in}} \leq T \\ T + \frac{x_{in} - T}{R}, & x_{in} > T \end{cases}

Wenn der Eingangspegel unterhalb des Thresholds liegt (oder diesem entspricht), liefert der Kompressor denselben Ausgangspegel. Die mit 1:1 gekennzeichnete Linie bedeutet, dass Input und Output identisch sind. In den anderen Fällen wird das Signal jedoch entsprechend dem Verhältnis komprimiert.

Einige Kompressoren verfügen möglicherweise über eine Option zur Einstellung der Knee-Breite. Ein scharfer Übergang bezieht sich auf ein hartes knee und bewirkt, dass der Kompressionseffekt deutlicher und aggressiver wahrgenommen wird. Im Gegensatz dazu bedeutet ein weicher Übergang eine Knee-Kurve, die sich allmählich von einem Verhältnis von 1:1 an den Ecken zum gewünschten Verhältnis in der Mitte hin erhöht. Mit  W = Knee-Breite, ergibt sich:

y_{out} = \begin{cases} x_{in} & 2(x_{in} - T) < -W \\[10pt] x_{in} + \frac{\left( \frac{1}{R - 1} \right) \left( x_{in} - T + \frac{W}{2} \right)^2}{2W} & 2|x_{in} - T| \leq W \\[10pt] T + \frac{x_{in} - T}{R} & 2(x_{in} - T) > W \end{cases}

Hier sind ein paar Audiobeispiele aufgeführt, um den Kompressionseffekt zu zeigen. Während das erste Beispiel unbearbeitet ist, sind die anderen Beispiele um 1:2 bzw. 1:4 komprimiert.
Hinweis: Beachten Sie, wie der Audiopegel mit steigendem Kompressionsverhältnis gleichmäßiger wird und achten Sie darauf, wie sich die Klarheit der Worte verbessert.

Neben einem gleichmäßigen Pegel wird der Kompressor auch dazu verwendet, die Wahrnehmbarkeit und Aggressivität des angewandten Signals zu verbessern.

Oder umgekehrt, um es innerhalb der Musik weniger wahrnehmbar und weicher zu machen (Reduzierung der Attack-Werte durch Abfangen mit dem Kompressor).

Die Entwicklung von Audio-Kompressoren begann in den 1940er und 1950er Jahren mit den ersten Röhrenkompressoren, die in Aufnahmestudios eingesetzt wurden. Sie wurden für den Rundfunk entwickelt, um die Sprachübertragung auf einem konstanten Niveau zu halten. Sie spielten eine zentrale Rolle bei der Aufnahme und Abmischung von Musik, da sie es ermöglichten, den Dynamikbereich von Audiosignalen zu steuern und gleichzeitig den charakteristischen Klang der Röhren zu erhalten.

Grundsätzlich benutzt die Röhrenkompression eine sich ändernde Vorspannung, um den Gain einer Röhre in Abhängigkeit vom Input zu steuern. Da Röhren ein nichtlineares Bauteil sind, arbeitet auch ein Röhrenkompressor nicht linear: Je lauter ein Signal ist, desto größer ist das Verhältnis, mit dem es komprimiert wird. Aufgrund ihrer Nichtlinearität haben Röhrenkompressoren generell eine Soft-Knee-Kennlinie.

Diese frühen Geräte, wie beispielsweise der legendäre Fairchild 670, verwenden Vakuumröhren für die dynamische Signalverarbeitung und werden als warm und musikalisch beschrieben. Da das Verhältnis eines Signals von der Eingangslautstärke abhängt, kann man das Verhältnis bei einem Röhrenkompressor nicht einstellen. Der Grad der Kompression wird durch die Input- und Threshold-Regler bestimmt. Röhrenkompressoren sind nicht die schnellsten; beim Fairchild beträgt die kürzeste Attack-Zeit 200 Millisekunden und die Release-Zeiten liegen zwischen 300 Millisekunden und ganzen fünf Sekunden.

In den 1960er Jahren kamen Opto-Kompressoren auf, die eine Lichtquelle und eine lichtempfindliche Zelle zur Steuerung des Signalpegels verwendeten. Hier bestimmt die Stärke des Eingangssignals die Helligkeit einer Glühbirne oder einer Leuchtdiode. Gegenüber dieser Lichtquelle befindet sich ein lichtempfindlicher Widerstand, dessen Wert sich mit zunehmender Helligkeit des Lichts verändert. Die Schaltung wird so aufgebaut, dass ein niedrigerer Widerstand eine größere Pegelreduzierung bewirkt. Diese Technologie führt zu einer natürlichen und sanften Kompression, die besonders bei Gesang und akustischen Instrumenten beliebt ist, da sie eine musikalische und organische Dynamik beibehält. Eine Eigenschaft, die immer mit dem optischen Kompressor in Verbindung gebracht wird, ist Musikalität. Das bedeutet, dass der Kompressor auch bei starker Kompression weitgehend unhörbar bleibt. Da es sich außerdem um einen sehr transparenten Kompressor handelt, wird er häufig für Gesang oder Soloinstrumente eingesetzt.

Ein bekanntes Beispiel für einen Opto-Kompressor ist der Teletronix LA-2A. Er verfügt über zwei Regler: einen Gain-Regler und einen Peak-Reduction-Regler, der den Grad der Kompression einstellt. Er hat feste Einstellungen für Attack- und Release-Zeiten:

Attack-Zeit: ca. 10 Millisekunden.
Release-Zeit: Der Release erfolgt in zwei Phasen: Einer schnellen ersten Phase (ca. 60 Millisekunden) und einer langsameren zweiten Phase, die je nach Signalverlauf bis zu 5 Sekunden dauern kann. Das liegt daran, dass die Fotozelle etwa die Hälfte ihres Widerstands innerhalb von 40 bis 80 Millisekunden abgibt. Der Rest wird über einen längeren Zeitraum abgegeben, der Abhängig davon ist, wie lange und mit welcher Helligkeit Licht auf die Zelle gefallen ist („Memory-Effekt”). Bei starker Kompression und/oder wenn das Signal lange Zeit über dem Schwellenwert gelegen hat, erfolgt die Freigabe des LA-2A langsamer [6].

Zur selben Zeit wurden FET-Kompressoren (Field-Effect Transistor) entwickelt, die Transistortechnologie nutzen, um die Präzision und Geschwindigkeit der Kompression zu verbessern. Nach und nach wurden Röhren durch die „neuen“ und „modernen“ Feldeffekttransistoren ersetzt. Diese Komponenten wurden im Wesentlichen entwickelt, um die Funktionsweise von Röhren nachzuahmen, jedoch ohne deren negative Nebenwirkungen wie gefährlich hohe Spannungen, übermäßige Wärmeentwicklung während des Betriebs und die begrenzte Lebensdauer von Röhren.

FET-Kompressoren, wie der berühmte Urei 1176, sind für ihren aggressiven und schnellen Charakter bekannt und werden häufig bei Schlagzeug- und Percussion-Aufnahmen eingesetzt, um einen kraftvollen und durchsetzungsstarken Klang zu erzielen. Im Vergleich zu Röhren arbeiten FETs viel schneller, was kürzere Attack-Zeiten ermöglicht. Dennoch sind FETs nicht gerade für ihre Transparenz bekannt. Darüber hinaus hatten frühe FET-Kompressoren Eingangs- und Ausgangsstufen mit Transformatoren, die den Klang ebenfalls färbten. Somit haben FET-Kompressoren einen charakteristischen Klang. 

Der 1176 verfügt über keinen separaten Threshold-Regler; dieser ist praktisch in den Input-Regler integriert: Je lauter das Signal in den Kompressor eingespeist wird, desto stärker wird die Kompression angewendet. Die Regelzeiten des Urei 1176 sind bekanntermaßen relativ schnell, selbst bei den langsamsten Einstellungen. Der 1176 eignet sich daher besonders für die Bearbeitung von transientenreichen Signalen. Die Attack-Zeiten reichen von 0,02 ms bis maximal 800(?) ms, während die Release-Zeiten zwischen 50 ms und maximal 1,1 Sekunden variieren. Die Regelzeiten reichen von langsam bis schnell, wobei der langsamste Wert mit dem Potentiometeranschlag auf der linken Seite eingestellt wird; je weiter man den Regler nach rechts dreht, desto schneller werden die Werte.

Über Drucktasten können vier Verhältniswerte ausgewählt werden. Bei den Originalgeräten sind diese Verhältnis-Schalter tatsächlich „entfernbar“; wenn man einen Schalter drückt, springt der zuvor ausgewählte Schalter zurück in seine Aus-Position. Es ist jedoch möglich, alle vier Verhältnis-Schalter gleichzeitig zu drücken, was einige der Einstellungen im Gerät durcheinanderbringt und zu einem ganz besonderen Klang führt. Dieser Trick ist als „All-Button-Modus“ bekannt.

In den 1960er und 70er Jahren wurde der Einsatz von transistorbasierten Kompressoren immer beliebter, darunter auch VCA-Kompressoren (Voltage Controlled Amplifier, spannungsgesteuerter Verstärker). Diese Kompressoren verwendeten elektronische Schaltungen, um das Audiosignal präzise und schnell zu verarbeiten. VCA-Kompressoren ermöglichen eine präzise Steuerung der Kompression und erwiesen sich als ideal für Anwendungen, bei denen eine klare und transparente Signalverarbeitung erforderlich war, wie z. B. bei Drum-Tracks oder in der Rundfunkindustrie.

Ein VCA ist ein spannungsgesteuertes Verstärkermodul, bei dem der Kompressor eine Steuerspannung verwendet, um den Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit vom Eingangssignal zu regulieren. Der Vorteil dieser Steuerung liegt in der vollständigen Kontrolle über die Steuerzeiten, wodurch auch sehr kurze Attack-Zeiten möglich sind. Generell sind VCA-Kompressoren äußerst flexibel in ihren Anwendungsmöglichkeiten und zeichnen sich zudem durch einen neutralen Klang aus. Dennoch kann man mit den richtigen Tools fast jeden gewünschten Sound aus einem VCA-Kompressor herausholen. Beispiele hierfür sind der Empirical Labs Distressor, der alles andere als neutral klingt, der dbx 160 und der SSL Bus Compressor.

Der VCA-Kompressor ist vielseitig einsetzbar und kann sowohl als Summenkompressor als auch in einzelnen Kanalzügen verwendet werden. Besonders hervorzuheben ist seine Fähigkeit, transientenreiche und perkussive Signale wie Drum-Aufnahmen und Drum-Subgruppen dank der präzise einstellbaren Timing-Werte effektiv zu bearbeiten.

Oft werden sie auch für Parallelkompression verwendet. Bei diesem Verfahren wird das Signal dupliziert (oder auf einen Stereo-Aux-Pfad geleitet), wobei ein Signal unkomprimiert bleibt, während das andere stark komprimiert wird. Das stark komprimierte Signal wird dann leise zum Originalsignal hinzugefügt. So entstehen lebendige Drum-Tracks, die sowohl dynamisch als auch durchsetzungsfähig sind. Dies ist als New Yorker Kompressionstrick bekannt. Man stellt die Attack-Zeit auf den schnellstmöglichen Wert und die Release-Zeit auf relativ langsame 500 bis 1.000 ms ein. Das Verhältnis sollte auf 8:1 oder sogar 12:1 und der Schwellenwert auf eine Kompression zwischen -10 und -15 dB eingestellt werden. Auf der Parallelspur nach dem Kompressor wird der EQ bei 100 Hz und bei 10 kHz leicht angehoben. Der Bass kann auch auf den Parallelbus geleitet werden, um die Rhythmusgruppe stärker zu mischen.

Mit dem Aufkommen der Digitaltechnik in den 1980er und 1990er Jahren wurden digitale Kompressoren entwickelt, die eine präzisere Signalverarbeitung ermöglichen und gleichzeitig die Flexibilität von Softwarelösungen bieten. Diese digitalen Kompressoren können komplexere Verarbeitungsprozesse durchführen, wie beispielsweise die Multiband-Kompression, bei der verschiedene Frequenzbereiche unabhängig voneinander angepasst werden können.

In den letzten Jahren hat sich die Technologie weiterentwickelt und moderne Software-Kompressoren nutzen nun auch künstliche Intelligenz (KI), um noch präzisere und benutzerfreundlichere Werkzeuge bereitzustellen. Diese KI-basierten Kompressoren analysieren automatisch das eingehende Signal und passen die Parameter in Echtzeit an.

Ein Multiband-Kompressor teilt das Audiospektrum in mehrere Frequenzbänder, wobei man jedes dieser Bänder separat komprimieren kann. Das Eingangssignal wird dazu durch Filter in verschiedene Bereiche zerlegt, meist in Bässe, Mitten und Höhen. Threshold, Ratio, Attack und Release lassen sich dann für jedes Frequenzband individuell einstellen. So kann man gezielt einen bestimmten Frequenzbereich bearbeiten, ohne das restliche Signal zu beeinflussen.

[1] Giannoulis, D., Massberg, M., &; Reiss, J. D. (2012). Digital dynamic range compressor design—A tutorial and analysis. Journal of the Audio Engineering Society, 60(6), 399-408.
[2] Reiss, J. D., &; McPherson, A. (2014). Audio effects: theory, implementation and application. CRC Press.
[3] Pirkle, W. (2019). Designing audio effect plugins in C++: for AAX, AU, and VST3 with DSP theory. Routledge.
[4] Robjohns, H.(2014). Q. What does a compressor's auto-release control do? Sound On Sound. https://www.soundonsound.com/sound-advice/q-what-does-compressors-auto-release-control-do (abgerufen am 24.11.2025)
[5] Fumo, D. 2024. The History Of Compressors In The Studio. Vintage King. https://vintageking.com/blog/the-history-of-compressors-in-the-studio/ (abgerufen am 24.11.2025)
[6] Huber, D. M., Runstein, R. E. (2014). Modern Recording Techniques. 8. Auflage. Focal Press. ISBN 978-0-240-82157-3. S. 497
[7] Cooper, M. (2000). Universal Audio LA-2A. Mix. https://www.mixonline.com/technology/universal-audio-la-2a-370120 (abgerufen am 03.11.2025)