Expander (Audio)

Ein Expander ist ein Effektgerät in der Tontechnik, das leise Passagen abschwächt und/oder laute Passagen verstärkt und damit den Dynamikumfangs erhöht. Dadurch stellt ein Expander das Gegenteil eines Kompressors dar und gehört zu den Dynamikprozessoren.

Expander können als dediziertes physisches Gerät oder Software (Plug-in) realisiert werden.

Prinzip

Das Diagramm zeigt die Zuordnung von Eingangspegel zu Ausgangspegel bei Anwendung eines Upward-Expanders. Unterhalb des Threshold-Pegels ist das Verhältnis 1:1, der Pegel wird durch den Expander also nicht verändert. Über dem Threshold steigt der Output-Pegel um den Faktor 2 bzw. 4 stärker an als der Input-Pegel.
Kennlinien eines Upward-Expanders für die Ratios 2:1 und 4:1

Ein Expander misst kontinuierlich den Pegel des Eingangssignals. Abhängig vom Eingangspegel wird das Signal in unterschiedlichem Maße verstärkt oder abgeschwächt. Der Dynamikumfang kann entweder dadurch gesteigert werden, dass leise Passagen noch weiter abgeschwächt (Downward-Expander), oder laute Passagen zusätzlich verstärkt werden (Upward-Expander, z. B. Urei LA22).

Der Expander vergrößert also den Pegelunterschied zwischen leisen und lauten Passagen des Signals und erweitert dadurch den Dynamikumfang eines eingehenden Audiosignals; im Gegensatz zu einem Kompressor, der den Dynamikumfang verringert.

Da ein Expander die gegenteilige Funktionsweise eines Kompressors hat, kann aus einer bestimmten Konfiguration eines Expanders eine entsprechend gegenteilige Konfiguration eines Kompressors abgeleitet werden. Die Kennlinie des Kompressors wird dafür an der Diagonalen zwischen x- und y-Achse gespiegelt.

Einstellungsmöglichkeiten

Betriebsart

Es gibt Geräte, die zwischen Expander- und Kompressorbetrieb umschaltbar sind, wobei die einzustellenden Parameter sowohl für Kompressor- wie auch für Expanderbetrieb gelten.

Threshold

Der Schwellwert (Threshold) gibt je nach Konfiguration die Pegelunter- oder Obergrenze an, hinter der das Eingangssignal verändert wird. Auf der jeweils anderen Seite der Pegelgrenze erfolgt keine Veränderung des Signals. In der Kennlinie verändert sich dadurch die horizontale Position des "Knicks" zwischen aktivem und inaktivem Bereich des Expanders.

Ratio

Das Maß der Verstärkung (die Kompressionsrate) wird durch das Verhältnis von Eingangspegel zu Ausgangspegel (Ratio) angegeben. Dieser Parameter verändert die Steigung der Kennlinie im aktiven Bereich des Expanders.

Bei einigen Kompressoren ist es möglich, die Kompressionsrate auf Unendlich zu stellen, um das Signal zu begrenzen. Diese Einstellung macht bei einem Expander nicht wirklich Sinn.

Attack und Release

Mit den Parametern Attack und Release kann die Reaktionszeit der Pegelveränderung eingestellt werden, also wie schnell der Expander seine Verstärkung bzw. Abschwächung an einen steigenden bzw. fallenden Pegel des Eingangssignals anpasst.

Knee

Einige Expander erlauben auch das Einstellen eines sanfteren Übergangs zwischen aktivem und inaktivem Bereich. Der "Knick" in der Kennlinie wird dadurch abgerundet. Bei einigen Geräten lässt sich dieser Wert auch stufenlos einstellen.

Einsatzgebiete

Klanggestaltung

Expander können im Sinne der Klanggestaltung verwendet werden, um dem Signal mehr Dynamik zu geben.

Rauschunterdrückung

Expander werden auch zur Unterdrückung von Störgeräuschen verwendet. Da bei Upward-Expandern auch das im Eingangssignal vorhandene Rauschen verstärkt wird, können sie mit Gates kombiniert werden, um das Rauschen in leisen Passagen zu entfernen.

Beim Rauschunterdrückungsverfahren nach dem Kompanderprinzip wird am Ende der Übertragung (also bei der Wiedergabe) ein Expander eingesetzt, um die ursprüngliche Dynamik des Signals wiederherzustellen. Die oben angegebenen Parameter sind dabei in der Regel fest eingestellt; der Bediener das Rauschunterdrückungssystem dann lediglich ein- oder ausschalten und das Rauschunterdrückungsverfahren gegebenenfalls an das Material des verwendeten Tonbands anpassen (zum Beispiel Normal, Chromdioxid oder Metall).

Literatur