Little Labs “LL2A”—神秘的“四象限模拟乘法压缩效果器” 《技术详解》
公司简介8年以来
，
自1988年以来，“Little Labs”就开始研发用于音频领域的音频处理设备，帮助音频工程师及他们的用户探寻声音及呈现质感。“Little Labs”的产品专注于解决以前音频应用领域中从未解决的各类问题，让音频工程师配备以新的设备，让他们能以前沿的音频技术去探索更为深层次的声音控制手段。
LL2A
“四象限模拟乘法压缩效果器”的声音表现如何？
我们也同样好奇 – 最终证明它真的不错！
控制参数
LL2A在使用操作上很简单，只需控制两个旋钮：“阈值”（Threshold）旋钮以及用于增益补偿的“输出增益”（Output）旋钮。
除此之外还有三个按下后会亮起绿灯的按钮，分别是用于启用立体声联动模式（如果链接了第二台设备）的“联动”（Link）按钮，在 “输出电平量”（Level）和“增益衰减量”（GR）之间切换显示的“表头切换”（Meter）按钮，以及可直接禁用压缩效果器侧链，旁通处理效果的“旁通”（Bypass）按钮。
“输出增益”（Output）旋钮可调整最终增益量，范围从无增益到+18d增益；“阈值”（Threshold）旋钮用于控制压缩量。当将“阈值”（Threshold）旋钮拧至最大参数（参数10）时，如若主输入信号的电平超过-12dBu，或“侧链插入”（Side‑Chain Insert）信号的电平超过-15dBu，压缩器便会开始响应。
上图中的曲线展示了“阈值”（Threshold）旋钮中10个参数所代表的压缩曲线。当参数为0、1和2时，压缩比均为1:1，因为在这三个参数下，压缩效果器的触发阈值远高于+24dBu，因此信号无法触发压缩，
与其他所谓的“双旋钮”压缩效果器一样，在使用这款设备时，只需调高“阈值”（Threshold）参数，也就是变相调低阈值临界点，即可控制所需的“压缩”量，然后再调整“输出增益”（Output）旋钮补偿电平即可。而借助“旁通”（Bypass）按钮，可以快速对比压缩后信号的峰值电平以及原输入信号的峰值电平，从而轻松判断信号感知响度的变化。
初始状态下，压缩效果器的“起始时间”（Attack）和“释放时间”（Release）似乎是固定值，“起始时间”（Attack）为400µs，“释放时间”（Release）为0.9s，很快。Little Labs选用了这两个数值是参照了经典的Fairchild 670压缩效果器，因为这两个数值很适用于应对人声处理需求与总线处理需求。
但是，这两个数值更加接近标准的限制效果器中常见的响应时间常数，足够快以至于在处理贝斯等某些乐器时，会引发人耳可闻的瞬态或波形失真。不过，如果按下“联动”（Link）按钮，即使并没有连接第二台设备，“起始时间”（Attack）也会延长至大约2.4ms，“释放时间”（Release）会延长至大约4.9s。这就巧妙的避免了信号失真问题，使得LL2A也能完美驾驭低音乐器。
LL2A的压缩比也是固定的，比率大约为7:1，也是比较接近限制效果器的压缩比。但是，LL2A采用了软拐点压缩，所以当输入信号逐渐变大时（或阈值降低时），压缩比会平稳的爬升。
Little Labs并未采用“传统”的LED仪表或微型VU表，而是采用了一支由霓虹辉光管制成的仪表，据称该辉光管从乌克兰的一个NOS供应商处采购。仪表可在“输出电平量”（Output Level）和“增益衰减量”（Gain-Reduction）之间切换显示
总之，酷毙了！该仪表的显示方式类似“VU”表，刻度范围为-30dB至+6dB，0dB刻度代表+4dBu电平。虽然这块仪表显示的最大峰值电平为+10dBu，但是LL2A的最大输出电平其实是夸张的+28dBu。
另外，最令我不可置信的是LL2A的输入阻抗为20kΩ，输出阻抗低于0.5Ω！是的，你没看错：Little Labs LL2A采用了同Little Labs Monotor耳机放大器相同的低阻抗、高电流输出放大电路，因此，您甚至可以直接将耳机插入到“音频输出”（Output）接口中进行信号监听！
技术实现
所有压缩效果器都需要增益衰减元件实现信号衰减功能：该元件以某种方式响应侧链信号并衰减音频信号电平。压缩效果器实现增益衰减的方式五花八门，例如采用光敏电阻（或半导体）方案、场效应管方案、电子管方案、VCA方案、二极管桥方案、甚至脉冲宽度调制方案！
然而，LL2A却采用了一种我从来没有听说过的方案，在该设备中，增益衰减元件由一组名为“四象限模拟乘法运算器”（Four‑Quadrant Analogue Multiplier）的模拟信号处理器实现。正如其名，这块有源电子元件可以对信号电压执行设定好的数学运算函数，例如进行乘法、除法、平方或平方根，当然，这块元件也可进行各种形式的信号调制工作——所有处理均在模拟信号领域内实现。
实际上，这块“乘法器”有两个输入端口，用于压缩效果器时，其中一个端口接收音频信号，另一个端口接收控制信号。“四象限”仅仅代表该乘法器可以处理两种输入信号的四种不同极性，对于双极性音频信号来说，此功能很重要。（特意指明这一点是因为也有“二象限”乘法器）。
因此，想要降低6dB的信号电平，需要将音频信号乘以0.5（或除以2），而更大或更小的信号衰减量则需要通过改变控制信号的值来实现。（分贝与幅值的对应关系就是音频电压每降低一半，电平降低6dB。）
当然，一款设备的内部系统构造比上文中的简单概述要复杂得多，但是大部分的复杂性都表现在“侧链”（Side-Chain）电路中。因此，音频信号只是经过了模拟乘法运算器和输出放大电路的处理，这种极简的设计使得LL2A具备了非常开放和清晰的声音质感呈现状态。
内部拆解图奉上，感兴趣的朋友可自行探究！
这段写给感兴趣的技术探索者，LL2A中采用的四象限模拟乘法运算器是来自Analogue Devices的AD633，该设备中共应用了五块，但是我感觉其中好几块都是用于“侧链”（Side-Chain）电路，因为生成乘法运算器所需的控制信号这件事涉及到的数学运算相当复杂。LL2A的内部构件质量很不错，在一块PCB面板上置入了多块高质量的“表面贴装器件”（SMD）元件。
差分电路
除了增益衰减技术，LL2A的其他部分也特别。大部分现代音频设备都会将平衡音频输入信号转换为非平衡信号后进行内部处理，处理完成后再将信号重新转换为平衡信号输出。但是LL2A摒弃了这种传统的设计，不再进行平衡-非平衡信号的转换：采用了完全差分的信号电路配置方式。
上图为使用Audio Precision测试系统测试后得到的频率响应测量图表，顶部的曲线展示的是未进行增益衰减时表现出的响应曲线，底部的两条曲线展示的是不同程度增益衰减量下表现出的响应曲线。可以看到，低频处和高频处均有轻微凸起，呈现出类似“微笑曲线”的状态。
差分技术是一种经典电子管压缩效果器中常用的设计技术，表示共有“两组”信号电路通路，一组专用于处理平衡输入信号的“热”（Hot）端，另一组则处理信号的“冷”（Cold）端。采用这种电路配置方式仅需略微增加信号电路通路元件的成本（在LL2A中只需要多配备一块乘法器，而传统的压缩效果器却需要为冷端专门配备输出放大电路），就能显著提升设备的处理性能与稳定性。
这种电路配置方式的一个技术优势是能够降低潜在的信号失真，因为一些失真信号会成为“共模”（Common-Mode），在到达下一个平衡信号输入设备时被抵消掉。那有没有什么看得到的优势呢？当然，由于电路的两条通路均具备各自的增益衰减元件，因此单台LL2A不仅可以处理平衡单声道信号，还能够处理非平衡立体声信号！
虽然LL2A设计之初是用于处理传统的平衡信号，但是LL2A的差分电路配置同样可以处理“阻抗平衡”（Impedance‑Balanced）的非平衡音频信号（冷端不携带信号）。但是，如果使用LL2A处理“阻抗平衡”（Impedance‑Balanced）的信号，则无法再降低潜在的信号失真，同时LL2A输出端口输出的信号也会变为“阻抗平衡”（Impedance‑Balanced）的信号。
将“阈值”（Threshold）旋钮设定为参数0、1或2时，所有低于+24dBu电平的信号都无法触发压缩，个人感觉有点浪费旋钮的控制范围。但是，当将“阈值”（Threshold）旋钮设定为参数3时，就会开始压缩超过+16dBu电平的信号，从而对信号进行峰值限制。随着“阈值”（Threshold）旋钮参数的进一步调高，压缩阈值也会随之降低。
当旋钮设定至参数7之前时，表盘上的参数数字每增加1位代表阈值降低大概5dB；当旋钮从参数7调至参数8时，阈值会降低2.5dB；当旋钮调至参数9时，阈值会进一步降低2.5dB；但是参数9和参数10两者之间的阈值差异很小，压缩阈值皆为大约-12dBu左右。
总之，LL2A的可调阈值范围非常宽广且实用，无论是进行柔和的信号峰值限制，还是针对特定乐器或混音总线进行强烈压缩均不在话下。值得注意的是，探测外部侧链输入时阈值会变得更为敏感一些，将“阈值”（Threshold）旋钮设定为参数10时，外部信号电平为-15dBu左右便会开始压缩操作。
LL2A在没有进行增益衰减的情况下，频率响应曲线在10Hz以上皆为平直状态，仅在10Hz以下有大约-0.5dB的衰减；而在进行信号增益衰减处理时，频率响应曲线便会呈现出“笑脸”形状。低频部分在15Hz处有大概1.5dB的提升，高频部分在50kHz左右有大概3dB的提升。虽然这种变化很微妙，但是却很好的解释了我在使用LL2A处理音频时，尤其是在进行总线处理时，所感受到的那种高频空气感与低频厚重感。
LL2A在没有进行增益衰减的情况下，总谐波失真（THD）为0.013%，随着增益衰减量的增加，失真量会同步增加，最大总谐波失真量约为0.4%。经测量，LL2A的信噪比为79dBu（采用A加权方式，参考电平为+4dBu，未进行增益衰减时），信噪比表现没有达到我的预期，但仍足以胜任绝大多数音频处理工作。
由于LL2A的电路中具有两组独立的增益衰减元件，因此可以使用一台LL2A处理非平衡立体声音频声源。
