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Teletronix LA-2A电平压限放大器的进化史
2013-7-4

文:Lynn Fuston 编译:PrincessX 出处:Universal Audio Blog,2013年2月22日

   在五十年代早期的时候,一个年轻的南加州大学电气工程专业毕业的学生——Jim Lawrence突然被秘密的邀请加入一个叫做Cal Tech的喷气式飞机推进实验室(JPL)的组织,那时候组织里给他的任务就是为美国泰坦系列运载火箭的研究项目来开发一个光学传感器。而当时他几乎不可能想到的是,他在冷战时期的这次研发工作衍生出了后来录音工业史上一个最具有标志性的压限器——Teletronix® LA-2A电平压限放大器。

光学压限放大器的诞生
    Jim Lawrence出生在1924年,他曾经在第二次世界大战中担任美国海军的一个雷达操作员,毕业于电气工程学专业的他早年曾经在JPL组织里工作过,而在工作中他总是会将他的专业技能应用在他的兴趣点——收音机和广播电台上。在洛杉矶的KMGM电台缩减预算的时期里,他对于不得不手动提升增益量来保持稳定的播出信号电平这种现状而感到非常沮丧。从他的这种沮丧中而诞生的一个想法就是自己设计一个“电平压限放大器”。
   

    他的这种革命性的想法在一开始只是想利用光学传感器去制造出世界上第一个电平放大器。Lawrence从他为军方设计军用光学传感器的这种深厚专业背景中得来的经验,首先设计出了一个能够自动“控制”输入信号电平的模拟电路。他把一个电发光存储板和一个光敏电阻器(就是内阻会随着光照强度而变化的一种电阻)整合在一起,并且把它们都密封在了一个如同真空管大小的金属罐小盒内。这种光学的电平衰减器被称为T4,正是这种T4让LA-2A具有了温和的、随着输入信号源而不断变化的光学压缩特性,直到今天还一直被全世界的专业音频工程师们所崇敬。



三代Teletronix电平压限放大器写照:从上到下分别是LA-2A灰色版、LA-2A银色版和原始版本的LA-2。

LA-2A的独特声音
    为神马LA-2A即使在发明了五十年以后也能够如此备受当代各式各样的音频工程师推崇呢?这就要得益于他缓慢、温和的压缩特性以及万能的多阶段释放时间设计了。“使用他来压缩你的声音,听起来是那么的亲切”,Universal Audio公司的首席执行官Bill Putnam Jr.如此描述道。“他能激发你的灵感,让你从心底里演唱出来。他对人声方面的处理相当的棒,因此他也能够激发你的演唱欲望”。
 

    LA-2A里边的T4光学衰减器是随着节目源和声音频率的不同而随时变化的,这样可以让这个压限器随着声音素材的不断变化而缓慢的改变他的压缩比率。他的平均起始时间大约是固定在10毫秒左右,但他独特的释放时间控制特性才是决定LA-2A能具有如此特别的声音特点的关键因素。默认的释放时间大约是60毫秒,但这个只作用于50%的释放状态,而接下来的50%释放控制将会在1~15秒的时间里缓慢的进行,直到信号电平又回到100%的状态。
 

    这种独特的释放时间控制在很大程度上取决于输入信号长度和强度。如果当时的压缩动作非常激烈,或者信号长时间处于设定的阈值之上,那么LA-2A的释放时间会被自动调节成比较缓慢的状态。如果检测到输入的信号电平低于设定阈值了,那么释放时间将会变得更快一些。而用户们也应该会注意到,在LA-2A经过一段长时间的强烈压缩以后,中间的电平表需要一小段时间才能完全回到0 VU(完全不压缩状态)的位置。



Putnam总裁开发LA-2A时期的LA-2A电平压限放大器宣传册子。

LA-2A是如何工作的
    LA-2A电平压限放大器上边只有一个简单的增益调整,它也是史上最简单的压限器之一,只有两个调节旋钮:增益和峰值衰减。而它在输入与输出电平之间提供的40 dB增益量实际上也使他变成了一个带有压限功能的前级放大器。
 

    让我们来看看T4光学衰减器里边到底是什么吧,这同时也是LA-2A的核心部分。这个T4单元里面的主要组成部分就是一个电发光存储板和一个二硫化镉光敏电阻器,他们的其中一个是用来控制信号的增益衰减,而另一个是控制增益衰减情况下的VU表指示。他们是如何协同工作的呢?当输入信号不断增加的时候,这个电发光存储板就会慢慢亮起来。当他不断变得更亮的时候,光敏电阻器的阻抗就会随之而增加,这样就对输入信号的增益值进行了衰减。而当输入信号的电平开始下降的时候,这种光就会慢慢减弱,同时光敏电阻的阻抗也随之而减弱。不知道是一种意外的巧合还是事先的精心设计,Jim Lawrence设计的T4具有一种极富音乐性的频率响应,这也是让LA-2A在技术上和声音上常年屹立不倒的一个重要原因。
 

    “LA-2A的核心和灵魂就在于这块T4小盒子里,”Bill Putnam Jr.解释道。“LA-2A所有的特性都体现在这里,他内部的光电管和物理构造直接导致了LA-2A具有如此独特的双阶段释放时间控制”。
 

    虽然T4元件让LA-2A的特点显得如此闪耀,但他整体的变压器和电子管放大器设计也对于LA-2A的经久不衰起到了重要的作用。即使LA-2A曾经再版生产过很多次,但我们并没有大刀阔斧的改变他原始的内部设计,这也是对于LA-2A的可靠性和线性的频率响应的一种最好见证。
 


T4A光学衰减器的内部构造。请注意顶上的那块电发光存储板。

LA-2A的进化和修正版本
    1958年,Jim Lawrence在加利福尼亚州的帕萨迪纳市创立了自己的公司,名叫Teletronix Engineering,专门制造广播级的音频设备,例如发射机内使用的电子管、紧急情况下的音频发生器和全系列的广播电台发射机产品。他第一个设计出来的压限放大器就是Teletronix LA-1,这台压限器至今也只做了大约一百台。其中有一台被美国传奇的牛仔歌手Gene Autry入手,并且广泛用于他自己的录音工程和电台节目中。Autry对LA-1的厚爱也对这台压限放大器的普及起到了良好的推动作用。
 

    而接下来产生的版本就是LA-2了,他具有比LA-1更大一些的VU表,以及加入了传说中的T4A光电管光学衰减器。以及对于一些外观上的细节进行了必要的改造——包括把电平表的切换功能由原来的多级开关变成了现在的旋转式开关。现在市面上已经极少见到而且极难买到LA-2A的前辈LA-2了,但人们依然敬畏他独特的、缓慢而温柔的压缩特性。
 

    一个叫做Sid Feldman的工程师购买了一台早期的LA-2硬件并且在当时极具影响力和流行度极高的艾德苏利文剧场上展示给其他工程师看。就因为这次对LA-A的介绍,导致了CBS哥伦比亚广播公司很快购买了一对LA-2,在这之后RCA美国无线电公司也很快购买了LA-2用于他们在纽约和纳什维尔的运营工作。而在这之后,这种专门用于广播行业的压限器也开始在全美的专业录音室里占据一席之地。
 

    1962年,Lawrence重新配置了LA-2并且将其命名为LA-2A,使用了一个全新的灰色前面板,同时把机器内凌乱的走线布局重新整理了一遍。在LA-2A内部,他把一种六角板在机器的底板上以长条形状铺开,这样就可以帮助他来整理机器内部凌乱的连接线。这种更短、更清爽的布线方式让新一代的LA-2A比起他的前辈LA-2具有更低的本底噪音。
 

    1965年,Jim Lawrence把他的Teletronix公司卖给了加州科斯塔梅萨市的Babcock Electronics公司。在1967年,Bill Putnam的Studio Electronics公司(最后改名为UREI公司)接手了Babcock公司的广播部门,同时也包含了Teletronix这个品牌。他们开始继续生产LA-2A压限放大器,同时还把原来LA-2A的灰色前面板更换成了银色面板。
 

    在晶体管技术逐渐发展成熟了以后,UREI公司又利用他们手上拿到的T4光学衰减器专利技术来研发更多的压限放大器,但是他们并没有把那种耗费空间的基于电子管的电路加进去,例如在后来逐渐流行起来的产品LA-3A、LA-4和LA-5中就是无电子管的电路设计。而LA-2A的销售就慢慢的停滞下来,直到1969年就停产了。
 

    我们很难想象过去的人们会抛弃经典的电子管压限器,但要记住的是电子管技术是一种比较古老的技术,而晶体管的兴起也只是风靡一时而已。也就是说,直到工程师们开始怀念LA-2A那种缓慢而温柔的独特压缩特性的时候,市场上的二手经典硬件设备就开始涨价了。这也促使了两个新的限量版LA-2A的再生产发行——一个是在七十年代,另一个是在八十年代——然后接下来就是在1999年Universal Audio公司开始制造全新复活再版的LA-2A。
 


 

Jim Lawrence设计的第一版LA-1压限放大器,全宇宙中大约只做了一百台。

    全新的LA-2A的设计加入了一种六角板。这样就让机器内部的布线结构更加清爽干净,也使得新的LA-2A比起以前的LA-2具有更低的本底噪音。

LA-2A的重生
    当Bill Putnam Jr.在1999年重新建立Universal Audio公司以后,他脑子里最重要的一件事情就是把他父亲曾经设计的LA-2A再版发行出来。但这并不是一件容易的事情。忠实的复制出原版LA-2A中最关键的核心部分T4光学衰减器并且复刻出原版的那种声音效果,需要一个漫长的学习原始光电管公式的过程——包括同时与当代物理学家们以及六十年代原始的光电管开发者们一起协同工作的过程。
 

    “光电管实在是很难对付的一个东西,”Bill Putnam Jr.回忆道,“这也是在我们对复制版LA-2A的开发过程中,遇到的最具有挑战性的部分。这也需要我们的工程师们和原始的设备制造商共同攻克这个难关,让复刻版更趋于完美,这也是为了让复刻版的光电管规格能够达到和六十年代原版里一样的程度。所以我们所开发的T4光学传感器版本是由我们自己定制的。其他人是没有这种核心技术的”。
 

    为了制造复刻版的LA-2A,Universal Audio公司找到了从六十年代开始就制造T4光学传感器的专用设备厂商,并且重新认证了这个设备厂商的资质,来确保他们提供的产品能够达到UA这种特殊的设计需求。
 

    “仅仅是说这件事情做得很艰难,那就太过于轻描淡写了,”Universal Audio公司的产品经理Will Shanks说道,“因为我们这是在要求一个设备制造商使用古老而原始的方法来给我们制造设备元件,而这种方法在技术层面上来说是退步的”。
    虽然Universal Audio公司在他们LA-2A硬件的复刻版上花费了如此大量的时间和精力来让里面的T4核心元件趋于完美,而他的这种独特的设计理念并没有被人们广泛的理解,直到2001年UA开始着手研究运用物理建模的方式来将LA-2A硬件压限器移植到UAD Powered Plug-Ins的DSP平台上,人们才真正意识到了他的好处。
 

    “现代光电管的设计意图是让他们尽可能的加快反应速度,但是它们并不像经典的Teletronix设计的光电管那样具有多阶段的释放控制响应,所以也无法做出那种独特的声音,”Shanks解释道。“我们的DSP研发工作也帮助了我们加深理解原始的T4在量子物理学角度上是如何工作的。这样不仅让我们可以开发出精确的DSP模型来模仿原始设备中的那种独特的增益衰减特性,也可以让我们在硬件设备的制造中增加T4元件的相容性”。
 

    不管是硬件压限器还是DSP效果器,都归功于UA公司合格的制造工艺和UA精确重建出的原始核心“秘方”,让我们在今天也能够感受到LA-2A那种独特的、富有音乐性的声音质量。
 

    我对LA-2A的将来非常的好奇,所以我询问了Bill Putnam Jr.这个问题,插件版LA-2A的诞生是否会对Universal LA-2A硬件的销售产生不利的影响呢?因为现在人们可以轻松的把“数字版”的LA-2A放在DAW的每个轨道上使用,而且插件版本的声音跟硬件也是非常相似的。
“实际上,我们的硬件版LA-2A的销量已经比以前好很多了,”Putnam先生回答道。对于这种将近50年前的设计理念,当下市场需求量上升的事实也正好说明了LA-2A真真正正称得上是录音工程史上的一个传奇。
 


在Universal Audio公司1999年重组以后,他们很快就再版发行了忠实于原始LA-2A设计的全新LA-2A硬件版。


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本文中出现的产品:
Teletronix® LA-2A经典压限放大器
Teletronix® LA-2A经典压限放大器插件版
Teletronix® LA-2A经典压限放大器插件系列集合包


本文发表于Universal Audio公司的主页Home > Blog > Analog Obsession栏中
地址:http://www.uaudio.com/blog/la-2a-analog-obsession/
 

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